Эколого-биологические особенности Fragaria × Ananassa duch. В условиях севера (стр. 1 )

На правах рукописи

Мартынова

Алла Александровна

Эколого-биологические особенности

Fragaria × ananassa Duch. в условиях Севера

(на примере Мурманской области)

03.02.01 – Ботаника

03.02.08 – Экология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата

биологических наук

Петрозаводск – 2011

Работа выполнена в Филиале ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Россельхозакадемии «Полярная опытная станция»
Научный руководитель	доктор биологических наук Анатолий Андреевич Юшев
Официальные оппоненты:	доктор биологических наук, профессор Иван Тарасович Кищенко кандидат биологических наук Галина Федоровна Лайдинен
Ведущая организация	Полярно-альпийский ботанический сад-институт (ПАБСИ) им. КНЦ РАН

Защита состоится «23» марта 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910 Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, эколого-биологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета. Автореферат размещен на сайте www. petrsu. ru

Автореферат разослан «12» февраля 2011 г.»

Ученый секретарь диссертационного
совета кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Земляника садовая Fragaria × ananassa Duch. является одной из наиболее ценных и востребованных плодовых культур, эколого-биологические особенности которой широко варьируют в зависимости от окружающей среды. Эта культура широко распространена в средних широтах Евразии и Америке, (Jones, 1966; Lewin, 1994; Витковский, 2003). Такой размах ареалов распространения обусловлен высокой пластичностью биологических признаков в пределах вида, способствующих адаптации растений к разнообразным экологическим условиям и, в частности, к почвенно-климатическим особенностям (Жученко, 2001, 2005). Однако, несмотря на достаточную изученность характера адаптации земляники садовой в различных климатогеографических условиях, комплексных и систематических исследований эколого-биологических особенностей Fragaria × ananassa Duch. в условиях высоких широт не проводилось.

Вместе с тем, условия Севера и, в особенности, Мурманской области, отличаются исключительно контрастными метеорологическими условиями, обусловленными не только широтными факторами среды, но также и специфическими метеоусловиями, связанными с локальными неоднородностями природного ландшафта. Дополнительный вклад в экологические особенности среды в Мурманском регионе привносят радионуклиды естественного и техногенного происхождения. По данным Комитета природопользования и экологии Мурманской области, основными факторами облучения населения Заполярья являются естественные источники радиоактивности (73.62%), которые попадают в среду в результате процессов эрозии горных пород, а также при добыче огромных объемов апатитонефелиновых руд. Так, вследствие ветрового переноса пыли, содержащей радионуклиды, в Кировске-Апатитах существенный вклад в загрязнение природной среды вносят редкоземельные элементы, такие как Sr, Be, La, Y, U, Th (Состояние природной среды и проблемы экологии на Кольском полуострове, 1999; Мельник, Райских, 2008; 2010). Присутствие радионуклидов в окружающей среде, как экологически значимых факторов, диктует необходимость не только оценки степени их накопления в земляники садовой как продукте питания, но также и анализе воздействия радионуклидов на биологические особенности земляники, произрастающей в Мурманской области.

С учетом сложного и комплексного воздействия экологических факторов среды в Мурманском регионе, исследование эколого-биологических особенностей Fragaria × ananassa Duch. в условиях Севера на примере Мурманской области имеет важное прикладное и теоретическое значение.

Цель работы.

Дать эколого-биологическую характеристику сортов Fragaria × ananassa на основе оценки ее продуктивности и устойчивости в зависимости от влияния абиотических и биотических факторов среды, в том числе, содержания радионуклидов в вегетативных частях и плодах земляники, в условиях Мурманской области.

Задачи исследования:

1.  Выявить особенности онтогенеза, фенологических фаз, продуктивности, химического состава плодов у различных сортов земляники садовой в условиях Севера.

2.  Оценить влияние абиотических факторов среды, включая климатические вариации, природные и техногенные радионуклиды, на биологические свойства различных сортов земляники садовой.

3.  Выявить влияние биотических факторов, таких как болезни и вредители, на различные сорта земляники садовой.

4.  Оценить основные критерии оценки эффективности интродукции земляники садовой в условиях Мурманской области.

5.  Охарактеризовать перспективные сорта земляники садовой для интродукции в Мурманской области на основе комплексной оценки ее биологических свойств и экологической устойчивости.

Научная новизна.

Впервые проведено комплексное изучение эколого-биологических особенностей различных сортов земляники садовой в условиях Мурманской области. Выявлены основные абиотические и биотические факторы среды, влияющие на распространение земляники садовой в высоких широтах. Установлены сроки сезонного развития растений земляники садовой для Мурманской области в зависимости от воздействия суммы активных и эффективных температур. Впервые показано, что экологическая устойчивость, оцененная по критерию зимостойкости и устойчивости к биотическим факторам среды, является ведущей характеристикой, определяющей успешность интродукции земляники садовой в Мурманской области. Впервые, с применением комплексной оценки биологических свойств и экологической устойчивости, охарактеризованы перспективные сорта для интродукции в северных широтах.

Практическая и теоретическая значимость.

Результаты проведенного исследования позволяют прогнозировать степень устойчивости земляники в зависимости от варьирующих условий среды, что, в свою очередь, дает возможность отбирать наиболее адаптивные сорта растений для интродукции в Мурманской области и Северных регионах.

Данные по накоплению радионуклидов различными частями растений земляники позволяют рассматривать землянику в качестве потенциального биоиндикатора степени загрязнения окружающей среды, пригодного для экологического и радиационного мониторинга.

Фундаментальное значение проведенных исследований состоит в выявлении широтных особенностей адаптации растений земляники садовой в зависимости от глобальных климатогеографических воздействий и локальных вариаций условий среды. Представленные в работе результаты позволяют прогнозировать экологическую устойчивость растений в зависимости от варьирующих факторов среды абиотического и биотического происхождения.

Полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе в курсах лекций по ботанике, экологии, в мониторинге окружающей среды, в селекционной практике.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 работ: 3 статьи, в том числе 1 статья в изданиях из перечня ВАК РФ, и 7 тезисов конференций.

Апробация работы

Основные результаты представлены и обсуждены на Международной научно - практической конференции «Современные проблемы фитодизайна», Белгород, 2007, Всероссийской научно-методической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы садоводства России и пути их решения » (Орел, 2007), Международной научной конференции «Интродукция и перспективы использования генетических ресурсов растений на Крайнем Севере» (Апатиты, 2008), Всероссийской научной конференция с международным участием «Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения» (Апатиты, 2008), Международной научной конференции «Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях Крайнего Севера» (Апатиты, 2009 г), на VI съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) (Москва, 2010 Москва).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, заключения и содержит 27 рисунков, 26 таблиц, 7 приложений. Общий объем работы - 126 страниц. В списке литературы - 215 источников, в т. ч. 32 на иностранном языке.

Благодарность.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д. б.н., ведущему н. с. отдела генетических ресурсов плодовых культур ВНИИ растениеводства им. Россельхозакадемии ; к. т.н, доценту экологического факультета Кольского филиала ПетрГУ , д. б.н., член. корр. МАНЭБ ; к. с.-х. н., директору Филиала ГНУ ВНИИР им. Россельхозакадемии «Полярная опытная станция» и другим сотрудникам станции за разностороннюю помощь при подготовке диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Литературный обзор

В литературном обзоре приведены исторические сведения о распространении земляники в различных климатогеографических условиях. Дана характеристика биологических особенностей Fragaria × ananassa Duch. (земляники садовой). Обсуждено понятие экологической устойчивости. Приведены литературные данные по экологической устойчивости и пластичности земляники, а также экологические факторы (абиотические, биотические, антропогенные) и их влияние на землянику садовую.

Глава 2. Материал и методы исследования

Объектом исследования служил вид земляники садовой Fragaria × ananassa Duch. род – Fragaria L. семейство – Розовые (Rosaceae Juss.), происходящий от спонтанной гибридизации двух американских видов (F. virginiana × F. chiloensis). Материал исследований включал 3 группы растений: