Дендрология как наука. Предмет ее изучения

 

Натурализация подразумевает такой исход интродукции, когда новые формы растений легко  произрастают и успешно репродуцируют  в новых условиях, не изменяя своей генетической конституции. Это характерно для такого случая, когда климатические и другие условия вполне благоприятны, отвечают биологическим особенностям интродуцента и он приживается без изменения генотипа.

С расширением интродукционной деятельности все более актуальной становится проблема натурализации видов древесных растений, в том числе и на Среднем Урале. Особенно заметно это явление в лесопарковой зоне, где многие интродуценты участвуют в декоративных посадках. В лесопарковой зоне г. Екатеринбурга древесные интродуценты участвуют в различных формах насаждений (аллеи, одиночные посадки, бордюры, лесные культуры) и представлены более чем сорока видами из восемнадцати семейств.

В Сысертском районе из разнообразия древесных интродуцентов у восьми видов наблюдается самосев. Чаще других натурализовавшихся интродуцентов встречаются виды, имеющие жизненную форму кустарник или дерево третьей величины. Это барбарис обыкновенный  Berberis vulgaris L., Кизильник блестящий Cotoneaster lucidus Schlecht., Ирга колистая Amelanchier spicata (Lam.) C.Koch, Черемуха Маака Padus maackii (Rupr.) Kom., Яблоня ягодная Malus baccata (L.) Borkh. Можно предположить, что вначале эти виды появились как участники искусственных посадок вдоль дорожек лесопарка, возле оборудованных зон отдыха. Теперь эти интродуценты дают жизнеспособную семенную репродукцию, входят в состав подлеска или второго яруса древостоя, встречаются на опушках. Отмечается приуроченность самосева к нарушенным хозяйственной деятельностью человека фитоценозам. Так, в черноолынанике снытево-будровом, осушенном за счет дренажной системы вдоль дороги, отмечен самосев Padusvirginianaи Acernegundo. В сосняке хвощево-крапивно-снытевом, пройденном низовым пожаром, найден самосев всех встречающихся в этом фитоценозе видов древесных интродуцентов – Acernegundo, Malusbaccata, Amelanchierspicataи Cotoneasterlucidus. В сосново-кленовых и сосново-ясеневых культурах Acernegundoи Fraxinuspennsylvanicaвместе с Pinussylvestrisобразуют первый ярус леса. А под пологом культур у шести видов древесных интродуцентов из найденных девяти отмечен самосев. Это Padus maackii, Berberis vulgaris, Fraxinus pennsylvanica, Malus baccata, Cotoneaster lucidus. В сосново-кленовых культурах самосев Acernegundoдостигает 5 шт/м2.

Сохранение  биологического разнообразия, признанное глобальной экологической проблемой, требует сохранения генетического разнообразия аборигенных флор. Так как натурализация интродуцентов может представлять опасность для местных ценозов, изучение результатов интродукции необходимо продолжать.

 

3. Гибридогенная изменчивость. В каком районе нашей страны наблюдается интрогрессивная гибридизация?

 

Гибридизация  — процесс образования или  получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического  материала разных клеток в одной  клетке.

Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая гибридизация) и между разными систематическими группами (отдалённая гибридизация, при которой происходит объединение разных геномов). Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов. При отдалённой гибридизации

Для лесной селекции и внутривидовой систематики  древесных пород наибольшее значение имеет исследование индивидуальной (дифференциация особей в пределах популяции за счёт наследств. И.) и  географической (результат одновременного воздействия экологических факторов и сложных генетических процессов, имеющих место при формировании ареала вида) И. Индивидуальная И. вида даёт большое число наследств, морфологич. вариаций в пределах одних и тех же территорий. Объекты такой изменчивости используются в лесной селекции, в частности при отборе плюсовых деревьев при организации элитного семеноводства. Из них в практике лесного х-ва широко распространены смолопродуктивная сосна обыкновенная, устойчивая к гнили быстро растущая осина, резонансная ель, карельская берёза и другие.

Для изучения внутривидовой  И. древесных пород в дикорастущих популяциях закладываются опытные  участки, на которых ведётся оценка амплитуды изменчивости признаков. Важное методическое значение имеет закон гомо-логичных рядов в наследств. Изменчивость который позволяет предсказывать определённые индивидуальные вариации у неизученных видов по их встречаемости у близкородственных видов.

Гибридные формы  имеют некоторые виды растений, в  том числе и древесные, они легко скрещиваются и дают жизненное гибридное потомство, которое растет и развивается нормально наряду с исходными видами. Потомство от гибридов даже при самоопылении сильно расщепляется при размножении семенами. В результате этого в гибридной семье всегда возникают особи с признаками материнского и отцовского видов, а также с промежуточными признаками. Гибридные формы часто дают две широко распространенные у нас березы - бородавчатая и пушистая. Два этих вида берез легко гибридизируют и дают большое число гибридов, которых в лесу бывает иногда не меньше, чем деревьев чистых видов, при этом наблюдаются все переходы между этими видами.

Гибридизация, имеющая место в природных  популяциях в зоне интрогрессии (гибридной  зоне hybrid zone). Интрогрессивная гибридизация обусловливает существенное повышение фенотипического разнообразия.

Наибольшее  видовое разнообразие отмечено в  центральной Азии, где, по всей видимости, и находится центр происхождения  большинства гапломных комбинаций, образующих геномную основу рода. К таким особенностям относятся: естественная морфологическая изменчивость и фенотипическая пластичность под влиянием условий среды, различные уровни и типы плоидности, а также весьма распространенная спонтанная межвидовая и межродовая гибридизация.

В гербариях  и живых коллекциях ботанических учреждений часто обнаруживаются природные  образцы, которые могут быть идентифицированы, как морфологически отклоняющиеся  или промежуточные формы, и только небольшая часть из них легко  идентифицируются как межвидовые гибриды первого поколения. Некоторые из таких форм, или морфотипов являются самофертильными и составляют основу стабильных микропопуляций.

Проблема естественной гибридизации у растений и животных всегда привлекала внимание ученых. Воспроизведение природных межвидовых гибридов часто следует по определенному пути, известному под названием интрогрессивной гибридизации, или интрогрессии.

В литературных источниках прослеживаются две точки  зрения на эволюционную значимость природной  гибридизации. Некоторые исследователи (Бобров, 1970, 1972, 1980) считают, что интрогрессивная гибридизация не создает новых устойчивых линий развития, а, следовательно, эволюционно неперспективна. Однако, М.Г. Попов (1927,1928, 1956), Н.И. Вавилов (1938), В.Л. Комаров (1940), В. Грант (1980) и другие рассматривали гибридизацию как важный фактор эволюции растений. М.А. Розанова (1946) признавала определенную роль гибридизации при возникновении и изменении видов, отмечала необходимость изучения переходных межвидовых популяций с целью выяснения взаимоотношений близких видов.

При скрещивании  особей разных видов второе гибридое поколение обладает большой изменчивостью, но одновременно резко сниженной  пыльцевой и семенной фертильностью, или даже полной стерильностью. Это может вызываться различными причинами на хромосомном уровне и нарушениями в мейозе, вызванными, хромосомными перестройками (инверсии, транслокации, делеции, дупликации), а также анеуплоидией, гаплоидией, системными мутациями.

Считается что  преобладающее большинство полиплоидных видов в природе — аллополиплоиды (амфиплоиды), т. е. их возникновение связано с гибридизацией, что влечет за собой объединение геномов разных видов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Какие экологические факторы относятся к абиотическим?

 

 

   К абиотическим факторам (факторам неживой природы) относятся:

Абиотические  факторы - это прямо или косвенно действующие на организм факторы  неживой природы - свет, температура, влажность, химический состав воздушной, водной и почвенной среды и др. (т. е. свойства среды, возникновение и воздействие которых прямо не зависит от деятельности живых организмов). Абиотические факторы - совокупность условий неорганической природы 

Свет – формообразующий фактор. Солнечное излучение является основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле.

Растения, в  зависимости от условий обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения (Крона густая, корка отсутствует)  или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения (крона ажурная, корка внизу). Однако сильное яркое солнце (яркость выше оптимальной) подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый белком. В умеренных зонах (выше и ниже экватора) цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года: подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала - изменения длины дня, которая в определенное время года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигнала включаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью.

С возрастом  все растения становятся светолюбивые. Продолжительность жизнеспособности у теневыносливых больше, чем у  светолюбивых.

Температура как экологический фактор. Все химические процессы, протекающие в организме, зависят от температуры. Изменения тепловых условий, часто наблюдаемые в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных и растений.

П.С. Погребняк (1968) делит древесные породы по теплолюбию на четыре группы.

1. Очень теплолюбивые  – эвкалипты, кипарисы, пробковый  дуб, кедры, саксаулы.

2. Теплолюбивые  – каштан съедобный, платан  восточный, орех грецкий, гледичия, акация белая, вяз граболистный.

3. Среднетребовательные  к теплу – дуб черешчатый, граб  обыкновенный, клен остролистный, ясень  обыкновенный, барзат амурский, ольха  черная.

4.  Малотребовательные  к теплу тополя: дрожащий и  бальзамический; ольха серая; березы: повислая и пушистая; рябина обыкновенная; пихта сибирская; сосна обыкновенная, сибирская, стланиковая кедровая.

По П.Л. Богданову (1974), естественно растущие и разводимые в России древесные растения классифицируются по отношению к теплу на 5 групп.

1. Вполне холодостойкие, без повреждений переносящие низкие температуры до -45…-50С и более, не повреждающиеся поздними весенними заморозками. К ним относят виды лиственниц, сосны обыкновенную, сосну кедровую сибирскую и стланиковую, можжевельники обыкновенный и казацкий, тополь, осину, березы – повислую и пушистую, ольху серую, рябину обыкновенную, иву козью, тополь душистый.
2. Холодостойкие, хорошо переносящие суровые зимы, но повреждающиеся при температурах ниже -40С. Повреждается хвоя, покоящиеся почки. Часть из них страдает от позних весенних заморозков. К этой группе относят ель европейскую, пихту сибирскую, ольху черную, липу мелколистную, вяз гладкий, ильим горный, клен остролистный, тополя – белый и черный.
3. Сравнительно теплолюбивые, у которых часть побегов к уходу в зиму не успевает вызреть, и они гибнут. Растения сильно повреждаются низкими температурами и поздневесенними заморозками. В эту группу входят дуб черешчатый (обе его формы), ясень обыкновенный, липа крупнолистная, граб, бук лесной, бархатное дерево, орех маньчжурский, бересклет, тополь европейский, канадский.
4. Теплолюбивые с длинным вегетационным периодом и неполностью вызревающими побегами. Часто у растений этой группы в сильные морозы полностью гибнет вся надземная часть, а возобновление идет от спящих почек у шейки корня. В эту группу входят тополь итальянский, орех грецкий, каштан съедобный, шелковицы – белая и черная, робиния лжеакация.

 

Вода  как экологический фактор. Вода играет исключительную роль в жизни любого организма, поскольку она является структурным компонентом клетки (на долю воды приходится 60-80% массы клетки). Значение воды в жизни клетки определяется ее физико-химическими свойствами. Вследствие полярности молекула воды способна притягиваться к любым другим молекулам, образуя гидраты, т.е. является растворителем. Многие химические реакции могут протекать происходить только в присутствии воды.  Вода является в живых системах “тепловым буфером”, поглощая тепло при переходе из жидкого состояния в газообразное, тем самым предохраняя неустойчивые структуры клетки от повреждения при кратковременном освобождении тепловой энергии. В связи с этим она производит охлаждающий эффект при испарении с поверхности и регулирует температуру тела.  Теплопроводные свойства воды определяют ее ведущую роль терморегулятора климата в природе. Вода медленно нагревается и медленно охлаждается: летом и днем вода морей океанов и озер нагревается, а ночью и зимой также медленно охлаждается. Между водой и воздухом происходит постоянный обмен углекислым газом.  Кроме того, вода выполняет транспортную функцию, перемещая вещества почвы сверху вниз и обратно. Роль влажности для наземных организмов обусловлена тем, что осадки распределяются на земной поверхности в течение года неравномерно. В засушливых районах (степи, пустыни) растения добывают себе воду с помощью сильно развитой корневой системы, иногда очень длинных корней (у верблюжьей колючки - до 16 м), достигающих влажного слоя. Высокое осмотическое давление клеточного сока (до 60-80 атм), увеличивающее сосущую силу корней, способствует удержанию воды в тканях. В сухую погоду растения снижают испарение воды: у пустынных растений утолщаются покровные ткани листа, либо на поверхности листьев развивается восковой слой или густое опушение. Ряд растений достигает снижения влаги уменьшением листовой пластинки (листья превращаются в колючки, часто растения полностью теряют листья - саксаул, тамариск и др.).