Семенная продуктивность Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser (Orchidaceae, Liliopsida) на северной границе ареала
https://doi.org/10.35885/1684-7318-2020-2-191-208
Аннотация
Орхидные, вследствие специфических особенностей своей биологии, высокой декоративности и слабой устойчивости к антропогенным факторам являются одними из самых уязвимых растений мировой флоры. Для эффективного сохранения этих редких видов первостепенное значение имеют знания об их репродуктивной биологии. Особенно важны такие сведения для видов, находящихся на границах ареалов, где существуют дополнительные ограничения в воспроизводстве. Объектом нашего исследования стала редкая орхидея – Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser. В ходе полевых работ на территории Республики Коми (северо-восток европейской части России) исследовано 50 популяций Е. atrorubens. В 19 из них изучены репродуктивные характеристики (плодозавязываемость, семенная продуктивность и морфометрия семян). Установлено, что основным лимитирующим фактором на Севере является короткий вегетационный период. Заморозки повреждают генеративные побеги и не дают созреть семенам. Коробочка E. atrorubens на северной границе ареала содержит меньшее количество семян, чем в центральной части ареала. Также меньше здесь показатель реальной семенной продуктивности. В пределах Республики Коми на территории двух горных систем (Тиманского хребта и Уральских гор) также наблюдается снижение всех репродуктивных характеристик на градиенте юг – север: уменьшается количество и размер цветков, количество семян, ухудшается качество семян, меняется их форма (они становятся менее вытянутыми, что уменьшает их летучесть). Однако ухудшение семенной продуктивности компенсируется увеличением объема семян. В критическом состоянии в регионе находятся популяции численностью менее 50 побегов, в которых не отмечено ювенильных растений.
При поддержке: Работа выполнена в рамках госзадания Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН (№ АААА-А19-119011790022-1).
Об авторах
И. А. Кириллова
Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН
Россия
167982, Сыктывкар, Коммунистическая, 28
Россия
167982, Сыктывкар, Коммунистическая, 28
Д. В. Кириллов
Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН
Россия
167982, Сыктывкар, Коммунистическая, 28
Россия
167982, Сыктывкар, Коммунистическая, 28
Список литературы
1. Блинова И. В. Особенности опыления орхидных в северных широтах // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2008. Т. 113, № 1. С. 39 – 47.
2. Блинова И. В. Оценка репродуктивного успеха орхидных за Полярным кругом // Вестн. Твер. гос. ун-та. Сер. Биология и экология. 2009. Вып. 12. С. 76 – 83.
3. Вахрамеева М. Г., Варлыгина Т. И., Баталов А. Е., Тимченко И. А., Богомолова Т. И. Род Дремлик // Биологическая флора Московской области. М. : Изд-во МГУ, 1997. Вып. 13. С. 50 – 87.
4. Кириллова И. А., Кириллов Д. В. Репродуктивная биология Platanthera bifolia (L.) Rich. (Orchidaceae) на северной границе ареала (Республика Коми) // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2017. № 38. C. 68 – 88.
5. Куликов П. В., Филиппов Е. Г. Репродуктивная стратегия орхидных умеренной зоны // Эмбриология цветковых растений. Терминология и концепции. Т. 3. Системы репродукции. СПб. : Мир и семья, 2000. С. 510 – 513.
6. Мамаев С. А., Князев М. С., Куликов П. В., Филиппов Е. Г. Орхидные Урала : систематика, биология, охрана. Екатеринбург : УрО РАН, 2004. 124 c.
7. Шибанова Н. Л., Долгих Я. В. Морфометрическая характеристика семян и реальная семенная продуктивность редких видов орхидных Предуралья // Вестн. Перм. ун-та. 2010. Вып. 2. С. 4 – 6.
8. Arditti J., Michaud J. D., Healey P. L. Morphometry of Orchid Seeds. 1. Paphiopedilum and Native California and Related Species of Calypso, Cephalanthera, Corallorhiza and Epipactis // American J. of Botany. 1979. Vol. 66, № 10. P. 1128 – 1137.
9. Arditti J., Michaud J., Healey P. Morphometry of Orchid Seeds. II. Native California and Related Species of Calypso, Cephalanthera, Corallorhiza and Epipactis // American J. of Botany. 1980. Vol. 67, № 3. P. 347 – 360.
10. Arditti J., Ghani A. K. A. Tansley Review No. 110. Numerical and Physical Properties of Orchid Seeds and Their Biological Implications // New Phytologist. 2000. Vol. 145, iss. 3. Р. 367 – 421.
11. Bidartondo M. I., Read D. J. Fungal Specificity Bottlenecks During Orchid Germination and Development // Molecular Ecology. 2008. Vol. 17, № 16. P. 3707 – 3716.
12. Bojňanský V., Fargašová A. Atlas of seeds and fruits of Central and East-European Flora : The Carpathian Mountains Region. Dordrecht : Springer Science & Business Media, 2007. 1046 p.
13. Brzosko E., Tałałaj I., Wróblewska A. Genetic Structure of Rare Epipactis atrorubens Populations from Two National Parks in Northeast Poland // Polish Botanical Studies. 2006. Vol. 22. P. 71 – 80.
14. Claessens J., Kleynen J. The Flower of the European Orchid : Form and Function. Geulle, Netherlands, 2011. 440 p.
15. Cribb P. J., Kell S. P., Dixon K. W., Barrett R. L. Orchid Conservation : A Global Perspective // Orchid Conservation. Kota Kinabalu : Natural History Publications, 2003. P. 1 – 24.
16. Dorken M. E., Eckert C. G. Severely Reduced Sexual Reproduction in Northern Populations of a Clonal Plant, Decodon verticillatus (Lythraceae) // J. Ecology. 2001. Vol. 89, № 3. P. 339 – 350.
17. Eriksson O., Kainulainen K. The Evolutionary Ecology of Dust Seeds // Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics. 2011. Vol. 13, iss. 2. P. 73 – 87.
18. Fay M. F. Orchid Conservation : How Can we Meet the Challenges in the Twenty-first Century? // Botanical Studies. 2018. Vol. 59. P. 16.
19. Gale S. W., Fischer G. A., Cribb P. J., Fay M. F. Orchid Conservation : Bridging the Gap Between Science and Practice // Botanical J. of the Linnean Society. 2018. Vol. 186. P. 425 – 434.
20. García D., Zamora R., Gómez J. M., Jordano P., Hódar J. A. Geographical Variation in Seed Production, Predation and Abortion in Juniperus communis Throughout its Range in Europe // J. Ecology. 2000. Vol. 88, № 3. P. 436 – 446.
21. Healey P. L., Michaud J. D., Arditti J. Morphometry of Orchid Seeds. III. Native California and Related Species of Goodyera, Piperia, Platanthera and Spiranthes // American J. of Botany. 1980. Vol. 67, № 4. P. 508 – 518.
22. Hens H., Pakanen V. M., Jäkäläniemi A., Tuomi J., Kvist L. Low Population Viability in Small Endangered Orchid Populations : Genetic Variation, Seedling Recruitment and Stochasticity // Biological Conservation. 2017 а. Vol. 210. P. 174 – 183.
23. Hens H., Jäkäläniemi A., Tali K., Efimov P., Kravchenko A. V., Kvist L. Genetic Structure of a Regionally Endangered Orchid, the Dark Red Helleborine (Epipactis atrorubens) at the Edge of its Distribution // Genetica. 2017 b. Vol. 145, iss. 2. P. 209 – 221.
24. Hutchison D. W., Templeton A. R. Correlation of Pairwise Genetic and Geographic Distance Measures : Inferring the Relative Influences of Gene flow and Drift on the Distribution of Genetic Variability // Evolution. 1999. Vol. 53, № 6. P. 1898 – 1914.
25. Jakubska-Busse A., Kadej M. The Pollination of Epipactis Zinn, 1757 (Orchidaceae) Species in Central Europe – the Significance of Chemical Attractants, Floral Morphology and Concomitant Insects // Acta Societatis Botanicorum Poloniae. 2011. Vol. 80, iss. 1. P. 49 – 57.
26. Jump A. S., Woodward F. I. Seed Production and Population Density Decline Approaching the Range Edge of Cirsium species // New Phytologist. 2003. Vol. 160, iss. 2. P. 349 – 358.
27. Kindlmann P., Jersáková J. Effect of Floral Display on Reproductive Success in Terrestrial Orchids // Folia Geobotanica. 2006. Vol. 41, iss. 1. P. 47 – 60.
28. Kirillov D., Kirillova I. The Genus Epipactis Zinn (Orchidaceae) in the Komi Republic. Syktyvkar : Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2019. Available at: http://ib.komisc.ru:8088/ipt/resource?r=epipactis_in_the_komi_republic (accessed 24 June 2019).
29. Kirillova I. A., Kirillov D. V. Reproduction Biology of Gymnadenia conopsea (L.) R.Br. (Orchidaceae) on its Northern Distribution Border // Contemporary Problems of Ecology. 2015. Vol. 8, № 4. P. 512 – 522.
30. Kull T., Selgis U., Peciña M. V., Metsare M., Ilves A., Tali K., Shefferson R. P. Factors Influencing IUCN Threat Levels to Orchids Across Europe on the Basis of National Red Lists // Ecology and Evolution. 2016. Vol. 6. P. 6245 – 6265.
31. Leishman M. R., Wright I. J., Moles A. T., Westoby M. The Evolutionary Ecology of Seed Size // Seeds : The Ecology of Regeneration in Plant Communities. 2000. Vol. 2. P. 31 – 57.
32. Lesica P., Allendorf F. W. When are Peripheral Populations Valuable for Conservation? // Conservation Biology. 1995. Vol. 9, iss. 4. P. 753 – 760.
33. Moles A. T., Westoby M. Seedling Survival and Seed Size : A Synthesis of the Literature // J. of Ecology. 2004. Vol. 92, iss. 3. P. 372 – 383.
34. Nathan R., Muller-Landau H. C. Spatial Patterns of Seed Dispersal, Their Determinants and Consequences for Recruitment // Trends in Ecology & Evolution. 2000. Vol. 15, iss. 7. P. 278 – 285.
35. Neiland M. R. M., Wilcock C. C. Fruit Set, Nectar Reward, and Rarity in the Orchidaceae // American J. of Botany. 1998. Vol. 85, № 12. P. 1657 – 1671.
36. Parzych A., Sobisz Z. Preliminary Ecology Research on Epipactis atrorubens (Hoffm.)
37. Besser on the Słowińskie Coast (Northern Poland) // Ecological Questions. 2014. Vol. 18. P. 21 – 32.
38. Pigott C. D., Huntley J. P. Factors Controlling the Distribution of Tillia cordata at the Northern Limits of its Geographical Range. III. Nature and Causes of Seed Sterility // New Phytologist. 1981. Vol. 87, iss. 4. P. 817 – 839.
39. Proctor H. C., Harder L. D. Pollen Load, Capsule Weight, and Seed Production in Three Orchid Species // Canadian J. of Botany. 1994. Vol. 72, № 2. Р. 249 – 255.
40. Rasmussen H. Terrestrial Orchids From Seed to Mycotrophic Plant. Cambridge : Cambridge University Press, 1995. 444 р.
41. Sonkoly J. E., Vojtkó A., Török P., Illyés Z., Sramkó G., Tökölyi J., Molnár V. A. Higher Seed Number Compensates for Lower Fruit-set of Deceptive Orchids // J. of Ecology. 2016. Vol. 104, № 2. P. 343 – 351.
42. Swarts N. D., Dixon K. W. Terrestrial Orchid Conservation in the Age of Extinction // Annals of Botany. 2009. Vol. 104, iss. 3. P. 543 – 556.
43. Tałałaj I., Brzosko E. Selfing Potential in Epipactis palustris, E. helleborine and E. atrorubens (Orchidaceae) // Plant Systematics and Evolution. 2008. Vol. 276, iss. 1–2. P. 21 – 29.
44. Tohda H. Seed Morphology in Orchidaceae III. Tribe Neottieae // Science Report Tohoku University. 4th Ser. Biology. 1986. Vol. 39. P. 103 – 119.
Рецензия
Для цитирования:
Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Семенная продуктивность Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser (Orchidaceae, Liliopsida) на северной границе ареала. ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. 2020;(2):191-208. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2020-2-191-208
For citation:
Kirillova I.A., Kirillov D.V. Seed Productivity of Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser (Orchidaceae, Liliopsida) on the Northern Border of its Distribution Area. Povolzhskiy Journal of Ecology. 2020;(2):191-208. (In Russ.) https://doi.org/10.35885/1684-7318-2020-2-191-208
Просмотров:
451
Послать статью по эл. почте 
