Влияние погодных условий на сезонное развитие, структуру популяции и репродуктивный успех Dactylorhiza incarnata s. l. (Orchidaceae, Liliopsida) в Республике Коми

Представлены результаты восьмилетнего изучения популяции редкой орхидеи Dactylorhiza incarnata subsp. cruenta на северном пределе ее распространения (на территории Республики Коми). Выявлено, что погодные факторы (температура воздуха и осадки) оказывают влияние на особенности прохождения малого и большого жизненных циклов этого вида. На численность растений в исследованной популяции оказывали влияние погодные условия предыдущего вегетационного периода, положительно – температура августа и отрицательно – заморозки в октябре. Число генеративных растений связано с температурой июля предыдущего вегетационного периода. Плодозавязываемость высокая (71.2%), при этом она отрицательно связана с количеством осадков во время цветения вида. Число семян в коробочке в изученной популяции (в среднем 9831 шт.) выше, чем в более южных частях ареала этого вида. Данный показатель, как и реальная семенная продуктивность вида, положительно связаны с уровнем влагообеспеченности текущего вегетационного периода. Урожай семян высокий, от 34 тыс. до 154.6 тыс. семян на 1 м2 в разные годы исследования, он положительно связан с суммой активных температур предшествующего вегетационного периода. Присутствие ювенильных особей (10.0 – 31.7%) во все годы изучения свидетельствует об успешном семенном возобновлении в данной популяции. 

1. Вахрамеева М. Г. Род Пальчатокоренник // Биологическая флора Московской области. М. : Изд-во «Гриф и К», 2000. Вып. 14. С. 55 – 86.

2. Вахрамеева М. Г., Варлыгина Т. И., Татаренко И. В. Орхидные России (биология, экология и охрана). М. : Т-во науч. изд. КМК, 2014. 437 с.

3. Злобин Ю. А., Скляр В. Г., Клименко А. А. Популяции редких видов растений : теоретические основы и методика изучения. Сумы : Университетская книга, 2013. 439 с.

4. Кириллова И. А., Кириллов Д. В. Репродуктивная биология Platanthera bifolia (L.) Rich. (Orchidaceae) на северной границе ареала (Республика Коми) // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017. № 38. C. 68 – 88. https://doi.org/10.17223/19988591/38/4

5. Кириллова И. А., Кириллов Д. В. Репродуктивный успех Dactylorhiza incarnata ssp. cruenta (Orchidaceae) на северном пределе ареала // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2020. № 49. С. 25 – 49. https://doi.org/10.17223/19988591/49/2

6. Кириллова И. А., Кириллов Д. В. Динамика популяций, репродуктивный успех и сезонное развитие Cypripedium calceolus в разных условиях произрастания как ответ на действие погодных факторов // Сибирский экологический журнал. 2021. Т. 28, № 5. С. 590 – 602. https://doi.org/10.15372/SEJ20210508

7. Кириллова И. А., Кириллов Д. В., Шадрин Д. М. Морфологический и молекулярногенетический подходы к изучению рода Dactylorhiza в Республике Коми // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018. № 43. C. 44 – 65. https://doi.org/10.17223/19988591/43/3

8. Красная книга Республики Коми. Сыктывкар : ООО «Коми республиканская типография», 2019. 768 с.

9. Кривошеев М. М., Ишмуратова М. М., Суюндуков И. В. Показатели семенной продуктивности некоторых видов орхидей (Orchidaceae Juss.) Южного Урала, рассчитанные с применением программы ImageJ // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2014. № 3. С. 49 – 57.

10. Хомутовский М. И. Эффективность опыления некоторых видов орхидных Валдайской возвышенности // Охрана и культивирование орхидей : материалы IX Международной научной конференции. М. : Т-во науч. изд. КМК, 2011. С. 456 – 461.

11. Arditti J., Michaud J. D., Healey P. L. Morphometry of orchid seeds. I. Paphiopedilum and native California and related species of Cypripedium // American Journal of Botany. 1979. Vol. 66, iss. 10. P. 1128 – 1137. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1979.tb06332.x

12. Carey P. D., Farrell L. Himantoglossum hircinum (L.) Sprengel. // Journal of Ecology. 2002. Vol. 90, iss. 1. P. 206 – 218. https://doi.org/10.1046/j.0022-0477.2001.00640.x

13. Carey P. D., Farrell L., Stewart N. F. The sudden increase in the abundance of Himantoglossum hircinum in England in the past decade and what has caused it // Trends and Fluctuations and Underlying Mechanisms in Terrestrial Orchid Populations / eds. P. Kindlmann, J. H. Willems, D. F. Whigham. Leiden : Backhuys Publishers, 2002. Р. 187 – 208.

14. Černá L., Münzbergová Z. Comparative population dynamics of two closely related species differing in ploidy level // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, № 10. Р. 8:e75563. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0075563

15. Dostálek T., Rokaya M. B., Münzbergová Z. Altitude, habitat type and herbivore dam-age interact in their effects on plant population dynamics // PLoS ONE. 2018. Vol. 13, № 12. Р. 13:e0209149. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209149

16. Fay M. F., Chase M. W. Orchid biology: From Linnaeus via Darwin to the 21st century // Annals of Botany. 2009. Vol. 104, iss. 3. P. 359 – 364. https://doi.org/10.1093/aob/mcp190

17. Fay M. F., Pailler T., Dixon K. W. Orchid conservation : Making the links // Annals of Botany. 2015. Vol. 116, iss. 3. P. 377 – 379. https://doi.org/10.1093/aob/mcv142

18. Fieberg J., Ellner S. P. Stochastic matrix models for conservation and management : A comparative review of methods // Ecology Letters. 2001. Vol. 4, iss. 3. P. 244 – 266. https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2001.00202.x

19. García M. B., Pico F. X., Ehrlén J. Life span correlates with population dynamics in perennial herbaceous plants // American Journal of Botany. 2008. Vol. 95, iss. 2. P. 258 – 262. https://doi.org/10.3732/ajb.95.2.258

20. Healey P. L., Michaud J. D., Arditti J. Morphometry of Orchid Seeds. III. Native Claifornia and Related Species of Goodyera, Piperia, Platanthera and Spiranthes // American Journal of Botany. 1980. Vol. 67, iss. 4. P. 508 – 518. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1980.tb07678.x

21. Hedrén M., Nordström S. Polymorphic populations of Dactylorhiza incarnata s. l. (Orchidaceae) on the Baltic island of Gotland : Morphology, habitat preference and genetic differentiation // Annals of Botany. 2009. Vol. 104, iss. 3. P. 527 – 542. https://doi.org/10.1093/aob/mcp102

22. Hegland S. J., Van Leeuwen M., Oostermeijer J. G. B. Population structure of Salvia pratensis in relation to vegetation and management of Dutch dry floodplain grasslands // Journal of Applied Ecology. 2001. Vol. 38, iss. 6. P. 1277 – 1289. https://doi.org/10.1046/j.0021- 8901.2001.00679.

23. Hutchings M. J. The population biology of the early spider orchid Ophrys sphegodes Mill. III. Demography over three decades : Population biology of early spider orchid // Journal of Ecology. 2010. Vol. 98, iss. 4. P. 867 – 878. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2010.01661.x

24. Inghe O., Tamm C. O. Survival and flowering of perennial herbs. V. Patterns of flowering // Oikos. 1988. Vol. 51, № 2. P. 203 – 219. https://doi.org/10.2307/3565644

25. Jacquemyn H., Brys R., Hermy M., Willems J. H. Long‐term dynamics and population viability in one of the last populations of the endangered Spiranthes spiralis (Orchidaceae) in the Netherlands // Biological Conservation. 2007. Vol. 134, iss. 1. Р. 14 – 21. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2006.07.016

26. Kirillova I. A., Kirillov D. V. Impact of weather conditions on seasonal development, population structure and reproductive success on Dactylorhiza traunsteineri (Orchidaceae) in the Komi Republic (Russia) // Nature Conservation Research. 2020. Vol. 5, № 1. P. 77 – 89. https://doi.org/10.24189/ncr.2020.016

27. Kull T., Selgis U., Pecina M. V., Metsare M., Ilves A., Tali K., Sepp K., Kull 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, iss. 17. Р. 6245 – 6265. https://doi.org/10.1002/ece3.2363

28. Lammi A., Kuitunen M. Deceptive pollination of Dactylorhiza incarnata : An experimental test of the magnet species hypothesis // Oecologia. 1995. Vol. 101, № 4. Р. 500 – 503. https://doi.org/10.1007/BF00329430

29. Mattila E., Kuitunen M. T. Nutrient versus pollination limitation in Platanthera bifolia and Dactylorhiza incarnata (Orchidaceae) // Oikos. 2000. Vol. 89, iss. 2. Р. 360 – 366. https://doi.org/ 10.1034/j.1600-0706.2000.890217.x

30. Nazarov V. V. Samenproduktivität europäischer Orchideen. I. Methoden zur Bestimmung der Samenzahl // Journal Europaischer Orchideen. 1998. Vol. 30, № 3. Р. 591 – 602.

31. Nilsson L. A. Pollination ecology and evolutionary process in six species of orchids // Abstracts of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology. 1981. Vol. 593. Р. 1 – 40.

32. Øien D. I., Moen A. Flowering and survival of Dactylorhiza lapponica and Gymnadenia conopsea in the Sølendet Nature Reserve, Central Norway // Trends and Fluctuations and Underlying Mechanisms in Terrestrial Orchid Populations / eds. P. Kindlmann, D. Whigham, J. Willems. Leiden : Bakhuys Publishers, 2002. Р. 3 – 32.

33. Øien D. I., Pedersen B. Seasonal pattern of dry matter allocation in Dactylorhiza lapponica (Orchidaceae) and the relation between tuber size and flowering // Nordic Journal of Botany. 2003. Vol. 23, iss. 4. P. 441 – 451. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.2003.tb00418.x

34. Pfeifer M., Heinrich W., Jetschke G. Climate, size and flowering history determine flowering pattern of an orchid // Botanical Journal of the Linnean Society. 2006. Vol. 151, iss. 4. P. 511 – 526. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2006.00539.x

35. Pritchard H. W., Seaton P. T. Orchid seed storage : Historical perspective, current status and future prospects for long-term conservation // Selbyana. 1993. Vol. 14. P. 89 – 104.

36. R Core Team. R : A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna, Austria, 2020. Available at: http://www.R–project.org (accessed 17 December 2020).

37. Ramula S., Knight T. M., Burns J. H., Buckley Y. M. General guidelines for invasive plant management based on comparative demography of invasive and native plant populations // Journal of Applied Ecology. 2008. Vol. 45, iss. 4. P.1124 – 1133. https://doi.org/10.1111/j.1365- 2664.2008.01502.x

38. Rokaya M. B., Münzbergová Z., Dostálek T. Sustainable harvesting strategy of medicinal plant species in Nepal – results of a six-year study // Folia Geobotanica. 2017. Vol. 52, № 2. P. 239 – 252. https://doi.org/10.1007/s12224-017-9287-y

39. Romano V. A., Rosati L., Fascetti S. Trends in population size of Ophrys argolica subsp. biscutella in the Appennino Lucano-Val d’Agri-Lagonegrese National Park (Italy) // Nature Conservation Research. 2020. Vol. 5. P. 155 – 164. https://doi.org/10.24189/ncr.2020.058

40. Scott H. S., Carey P. D. The effects of fungicide and water application on seed germination and infection in Gymnadenia conopsea under field conditions // Trends and Fluctuations, and Underlying Mechanisms in Terrestrial Orchid Populations / eds. P. Kindlmann, J. H. Willems, D. F. Whigham. Leiden : Bakhuys Publishers, 2002. P. 155 – 165.

41. Schimel J. P., Bilbrough C., Welker J. M. Increased snow depth affects microbial activity and nitrogen mineralization in two Arctic tundra communities // Soil Biology and Biochemistry. 2004. Vol. 36, iss. 2. P. 217 – 227. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2003.09.008

42. Shefferson R. P., Jacquemy H., Kull T., Hutchings M. J. The demography of terrestrial orchids : Life history, population dynamics and conservation // Botanical Journal of the Linnean Society. 2020. Vol. 192, iss. 2. P. 315 – 332. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boz084

43. 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 // Journal of Ecology. 2016. Vol. 104, iss. 2. Р. 343 – 351. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12511

44. Timsina B., Kindlmann P., Münzbergová Z., Rokaya M. B. Six-year demographic study of the terrestrial orchid, Crepidium acuminatum: implications for conservation // Frontiers in Ecology and Evolution. 2021. Vol. 9. Article number 676993. https://doi.org/10.3389/fevo.2021.676993

45. Vallius E., Salonen V., Kull T. Pollen flow and post-pollination barriers in two varieties of Dactylorhiza incarnata s. l. (Orchidaceae) // Plant Systematics and Evolution. 2008. Vol. 274, № 3–4. Р. 171 – 178. https://doi.org/10.1007/s00606-008-0045-8

46. Van der Meer S., Jacquemyn H., Carey P. D., Jongejans E. Recent range expansion of a terrestrial orchid corresponds with climate-driven variation in its population dynamics // Oecologia. 2016. Vol. 181, № 2. P. 435 – 448. https://doi.org/10.1007/s00442-016-3592-7

47. Waite S., Hutchings M. J. The effects of different management regimes on the population dynamics of Ophrys sphegodes : Analysis and description using matrix models // Population Ecology of Terrestrial Orchids / eds. T. C. E. Wells, J. H. Willems. Hague : SPB Publishing, 1991. P. 161 – 175.

48. Wells T. C. E. Population ecology of terrestrial orchids // Biological Aspects of Rare Plant Conservation / ed. H. Synge. Chichester : Wiley, 1981. P. 281 – 295.

49. Wells T. C. E., Cox R. Demographic and biological studies on Ophrys apifera: Some results from a 10 years study // Population Ecology of Terrestrial Orchids / eds. T. C. E. Wells, J. H. Willems. Hague : SPB Publishing, 1991. P. 47 – 62.

50. Wraith J., Norman P., Pickering C. Orchid conservation and research: An analysis of gaps and priorities for globally Red Listed species // Ambio. 2020. Vol. 49. P. 1 – 11. https://doi.org/10.1007/s13280-019-01306-7