Временная изменчивость длины хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. )

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 574.2

Д.М. Бронникова

магистрант,

кафедра биологии и экологии,

Бирский филиал

ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный

университет» Н.В. Шахринова

канд. биол. наук, доцент, кафедра биологии и экологии,

Бирский филиал

ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный

университет»

ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ДЛИНЫ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

Аннотация. Изучена временная изменчивость количественного признака хвои сосны обыкновенной -длина хвои. Выявлены уровни временной и эндогенной изменчивости отдельных деревьев Pinus sylvestris L. В результате исследования выяснилась зависимость длины хвои от условий произрастания сосны обыкновенной и ее возраста.

Ключевые слова: сосна обыкновенная, модификационная изменчивость, временная изменчивость, хвоя, окружающая среда, условия произрастания.

D.M. Bronnikova, Birsk branch of Bashkir State University

N.V. Shakhrinova, Birsk branch of Bashkir State University

TEMPORAL VARIABILITY OF LENGTH OF NEEDLES OF SCOTS PINE PINUS SYLVESTRIS L.

Abstract. We studied the temporal variability of quantitative trait of needles of Scots pine - length of needles. Revealed levels of temporary and endogenous variability of individual trees Pinus sylvestris L. The study revealed the dependence of the length of pine needles from the growth conditions Scots pine and its age.

Keywords: scotch pine, modification variability, temporal variability, pine needles, environment, growing conditions.

Изучение морфологических параметров растительных организмов имеет важное хозяйственное значение. Сопоставляя знания об изменчивости количественных признаков некоторых видов растений и данные об особенностях их произрастания, учитывая их возраст, можно проследить динамику изменения условий окружающей среды. Так как одной из важнейших экологических проблем является проблема ухудшения среды обитания в городской среде, нас заинтересовало изучение зависимости определенных параметров растений от их условий существования. Например, в городской среде можно встретить сосну обыкновенную, являющуюся часто используемым видом - биоиндикатором. Поэтому изучение морфологических характеристик хвои сосны обыкновенной является одним из основных путей исследования в изучении проблемы влияния среды обитания на живые системы [1].

Целью данного исследования является установление уровней временной и эндогенной изменчивости и выявление зависимости длины хвои сосны обыкновенной от условий городской среды.

В качестве района исследования был выбран микрорайон Солнечный г. Бирска Республики Башкортостан. На изучаемом участке было отобрано 5 деревьев сосны обыкновенной. Материалом для дальнейшего лабораторного исследования послужили выборки хвои разных лет формирования с каждого отдельного дерева. Отбиралось по 20 пар хвоинок с каждого дерева с учетом года их формирования: 2014 г., 2015 г., 2016 г. [3].

Все данные, полученные в ходе выполнения замеров длины хвои, были обработаны с помощью методов математической статистики в программе Microsoft Office Excel 2007 г. [4]. Используя необходимые формулы, вычислили среднее значение (M±m), а также коэффициент эндогенной изменчивости (CV, %). Эндогенную изменчивость каждого признака оценивали по значению коэффициента вариации (CV, %) с помощью шкалы Мамаева: очень низкий -^V < 7%); низкий - (CV 8-12%); средний - (CV 13-20%); повышенный - (CV 21-30%); высокий - (CV 31-40%); очень высокий - (CV >40%) [3].

Временную изменчивость охарактеризуем пределами вариабельности и обозначим - K. Для выражения этого коэффициента за анализируемый трехлетний период времени вычислим отношение наибольшего годового значения признака (длины хвои) - max к минимальному значению - min. Существует шкала распределения уровней временной изменчивости: K < 1,10 -очень низкий уровень; K =1,11-1,30 - низкий уровень; K =1,31-1,50 - средний и K > 1,50 - высокий уровень изменчивости [2]. Результаты вычисления уровней эндогенной изменчивости длины хвои занесены в таблицу 1.

Таблица 1 - Статистические показатели эндогенной изменчивости абсолютных признаков хвои 2014-2016 гг. формирования

Год № Показатели

дерева M, мм m, мм max, мм min, мм Ö CV, %

1 53,15 1,19 65 45 5,36 9,72

2 53,2 1,99 67 37 8,94 16,81

2014 3 47,4 1,93 66 35 8,66 18,28

4 46,05 1,46 58 36 6,55 14,22

5 46,1 1,74 61 35 7,79 16,90

1 56,05 1,12 66 47 5,04 8,99

2 54,4 1,91 68 41 8,58 15,77

2015 3 50,1 1,79 67 39 8,01 15,99

4 50,05 1,21 59 41 5,40 10,79

5 48,85 1,56 62 39 6,98 14,29

1 57,95 1,10 68 49 4,92 8,64

2 55,90 1,69 69 46 7,57 13,54

2016 3 52,65 1,73 68 43 7,75 14,72

4 54,40 1,18 61 43 5,31 10,12

5 51,50 1,59 64 41 7,11 13,81

Данные, представленные в таблице 1, указывают на различие в уровнях эндогенной изменчивости длины хвои разных лет формирования. Хвоинки трехлетнего возраста (по приведенной выше шкале Мамаева) имеют средний уровень эндогенной изменчивости, хвоинки двухлетнего возраста - низкий и средний уровни, а хвоинки 2016 года формирования - низкий уровень изменчивости. Данные по выявлению уровней временной изменчивости по длине хвоинок сосны обыкновенной представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Пределы изменчивости длины хвои за трехлетний период

№ дерева M±m, мм K CV, %

1 53,15±1, 19 - 57,95±1,10 1,13 8,64-9,72

2 53,2±1,99 - 55,90±1,69 1,12 13,54-16,81

3 47,40±1,93 - 52,65±1,73 1,19 14,72-18,28

4 46,05±1,46 - 54,40±1,18 1,32 10,12-14,22

5 46,10±1,74 - 51,50±1,59 1,19 13,81-16,90

Коэффициенты временной изменчивости длины хвои на дереве варьируют по годам ее формирования. На основании коэффициентов, представленных в таблице 2, можно предпола-

гать, что временная изменчивость длины хвои соответствует низкому (K =1,11-1,30) и среднему уровню (K =1,31-1,50) изменчивости. Также по данной таблице можно проследить увеличения средней длины хвоинок с увеличением их возраста, что объясняется активным процессом фотосинтеза хвоинок, увеличивающим их биомассу.

Чем больше коэффициент временной изменчивости, тем больше длина хвои зависит от внешних факторов [2]. Таким образом, проведенные вычисления подтверждают зависимость длины хвои сосны обыкновенной не только от ее года формирования, но и от условий среды обитания. При этом необходимо также учитывать генетическую предрасположенность данного признака у каждого отдельного дерева. Прирост биомассы хвоинки уменьшается с каждым годом, причиной этому явлению могут быть несколько факторов, но в первую очередь - это возраст дерева и влияние факторов окружающей среды.

Данное исследование еще раз подтверждает необходимость увеличения масштабов изучения допустимости антропогенного вмешательства в природную среду, в целях сохранения естественного баланса экосистем.

Список литературы:

1. Бронникова Д.М. Корреляционный анализ количественных признаков хвои сосны обыкновенной Pinus Sylvestris L. II Приволжский научный вестник. Ижевск, 2016. № 4 (56). С. 5-7.

2. Лебедев А.Г. Анализ изменчивости количественных признаков хвои в популяциях сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) I А.Г. Лебедев II Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 5. С. 205-209.

3. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaceae на Урале). М.: Наука, 1973. 283 с.

4. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. М.: Высшая школа, 1973. 320 с.