Эколого-биологические особенности vitex agnus-castus l. (verbenaceae) в условиях Северо-Западного Кавказа (стр. 1 )

На правах рукописи

СЕРЕДА Людмила Николаевна

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

VITEX AGNUS-CASTUS L. (VERBENACEAE)

В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

Специальность 03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Краснодар-2012

Работа выполнена на кафедре ботаники и кормопроизводства ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».

Научный руководитель:        доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:        доктор биологических наук,

профессор кафедры генетики,

микробиологии и биотехнологии

Кубанского государственного

университета

доктор биологических наук, профессор,

директор Субтропического ботанического

сада Кубани

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Южный Федеральный университет» г. Ростов-на-Дону

Защита состоится  30 ноября  2012 года в  11.00  часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.14 по биологическим наукам при Кубанском государственном университете 49, КубГУ, биологический факультет.

Тел.: [phone], e-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного университета (350040 49, http:// www. kubsu. ru).

Автореферат разослан _____________ 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.101.14

доктор биологических наук, доцент                                        

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Экосистемы Северо-Западного Кавказа отличаются разнообразием и обилием ценных лекарственных растений. Многие из этих растений слабо изучены в экологическом, биологическом и химическом отношениях.

Одной из важнейших задач современности является сохранение биоразнообразия на планете и ее природных экосистем. Северо-Западный Кавказ с его сложным рельефом и разнообразным растительным покровом является одним из регионов России, представляющим большой интерес в отношении биологического разнообразия. Северо-Западный Кавказ имеет сложное геологическое и флорогенетическое строение. Черты этих сложных исторических процессов сохранились в растительном покрове. Разнообразие растительных сообществ сказывается на богатстве флоры региона.

Усиление антропогенного пресса в последние годы, выражающееся в неконтролируемой вырубке лесов, бессистемной пастьбе скота, чрезмерной рекреационной нагрузке, связано с нарушением местообитаний и сокращением ареалов многих ценных видов растений. Использование в значительных масштабах многих видов растений в качестве лекарственных, декоративных и в прочих утилитарных целях приводит к существенным изменениям в структуре их популяций и, как правило, ставит под угрозу существование самого вида в регионе. Это в определенной мере относится к представителю рода Vitex L. – витексу священному (Vitex agnus-castus L., Verbenaceae), произрастающему на Северо-Западном Кавказе.

В официальной медицине используются побеги, плоды и цветки Vitex agnus-castus. В народной медицине он используется при заболеваниях печени, селезенки, импотенции, гинекологических заболеваниях.

Природные популяции такого ценного лекарственного вида как Vitex agnus-castus  находятся на Черноморском побережье Краснодарского края. Виды рода Vitex интродуцированы и произрастают в ботанических садах Кубанского государственного аграрного университета (КубГАУ), Кубанского государственного университета (КубГУ), Субтропическом ботаническом саду Кубани, Сочинском дендрарии.

Исследуемый вид недостаточно изучен в экологическом и биологических аспектах. Поэтому изучение эколого-ценотической роли Vitex agnus-castus, особенностей его роста и развития, репродуктивной способности, выявление адаптационных возможностей в условиях воздействия неблагоприятных экологических факторов, является важнейшим составляющим комплексных исследований.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является выявление эколого-биологических, фитоценотических, фитохимических особенностей и репродуктивной способности Vitex agnus-castus в условиях Северо-Западного Кавказа.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить таксономическое положение рода Vitex L.

2. Определить экологический и генетико-популяционный статус обнаруженных группировок Vitex agnus-castus в изучаемых растительных сообществах.

3. Выявить эколого-ценотическую роль Vitex agnus-castus в сложении естественных растительных сообществ.

4. Изучить адаптационные характеристики растений: зимостойкость и засухоустойчивость.

5. Выявить влияние климатических факторов  2007-2009 гг. на особенности роста и сезонного развития Vitex agnus-castus в урбоэкосистеме г. Краснодара.

6. Оценить репродуктивные способности Vitex agnus-castus.

7. Выявить качественный и количественный состав микро - и мезофауны ризосферы Vitex agnus-castus в зависимости от почвенных условий.

8. Провести фитохимический анализ изучаемых растений Vitex agnus-castus, из разных растительных ассоциаций и сравнить их по количеству продуцируемых эфирных масел.

9. Обобщить сведения о практическом применении Vitex agnus-castus, предложить меры по его охране и рациональному использованию на территории Северо-Западного Кавказа.

Научная новизна работы. Проведен критический анализ таксономического положения Vitex agnus-castus  и его встречаемости на Северо-Западном Кавказе. Для данной территории составлены карты ареалов Vitex agnus-castus. Выявлены новые места произрастания вида. Впервые проведено комплексное изучение эколого-биологических и эколого-фитоценотических особенностей Vitex agnus-castus и определено его участие в сложении растительных сообществ. Установлены продолжительность и характерные особенности основных фенофаз и их зависимость от экологических условий. Дана характеристика адаптационных возможностей Vitex agnus-castus, определяющих  результативность культивирования его в условиях урбоэкосистем. Выявлена динамика накопления в плодах растений Vitex agnus-castus эфирных масел, изучено влияние эколого-ценотических факторов на фитохимический состав. Разработаны и предложены меры охраны, рационального использования изученных растений на территории Северо-Западного Кавказа.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований являются вкладом в изучение биологии, географии и экологии растений Северо-Западного Кавказа. Полученные данные могут быть использованы при решении некоторых задач в использовании природных лекарственных препаратов, декоративном растениеводстве, при составлении региональных «Флор» и «Определителей», разработке природоохранных мероприятий.

Выявлены экологические и биоморфологические особенности витекса священного. Данные о протекании фенологических фаз в зависимости от экологических условий могут быть использованы в интродукционной работе, в практике декоративного садоводства.

Материалы диссертационной работы используются в преподавании курсов ботанического и экологического циклов в Кубанском государственом аграрном университете, Кубанском государственном университете: «Ботаника с основами фитоценологии», «Экология растений», «Ресурсоведение», а также при прохождении студентами учебно-производственных и полевых практик.

Положения диссертации выносимые на защиту.

1. Изученные элементы пространственной организации естественных популяций Vitex agnus-castus представляют собой ценопопуляции – небольшие по численности скопления особей данного вида, ассоциированные с определенными фитоценозами. Ценопопуляционная пространственная структура популяций витекса священного представляет собой одну из основных его экологических особенностей.

2. Несмотря на ограниченную численность особей в выявленных ценопопуляциях, они генетически гетерогенны.

3. Эколого-ценотическая роль Vitex agnus-castus в сложении естественных растительных сообществ региона разнообразна: он может являться содоминантом, эдификатором или ассектатором. Vitex agnus-castus является ценозообразователем лесных сообществ в экосистемах нижнегорной, литоральной поясности.

4. Различия в накоплении тяжелых металлов (цинка, кадмия, меди и свинца) в стеблях растений витекса из различных ценопопуляций практически не зависят от  их генетических особенностей и определяются величиной антропогенного воздействия в соответствующих местообитаниях.

5. Адаптационный потенциал вида Vitex agnus-castus, оценённый по комплексу показателей, характеризуется как средний. Из причин, лимитирующих восстановление численности ценопопуляций, главной является низкая всхожесть семян. С этой точки зрения необходимым является повышение эффективности вегетативного размножения витекса черенками.

6. На количественное содержание эфирных масел в плодах растений Vitex agnus-castus, произрастающих в искусственных и естественных экосистемах, оказывают влияние эколого-ценотические факторы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на I, II, III, IV, V Всероссийской научно-практической конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008, 2009, 2010 и 2011); на международной конференции «Научное наследие – фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (Москва, 2007); на международной научной конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного университета и 50-летию Воронежского отделения Русского Ботанического общества, «Современное состояние, проблемы и перспективы региональных ботанических исследований» (Воронеж, 2008);  на международной научной конференции, посвященной 135-летию со дня рождения «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008); на региональной научной конференции, посвященной 130 летию Краснодарского государственного историко-археологического музея-заповедника им. «Биологическое разнообразие и биоресурсы Северо-Западного Кавказа» (Краснодар 2009); на XXXVI научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа (Краснодар, 2009); на XXII, XXV Межреспубликанских научно-практических конференциях с международным участием «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2012).