Статья

Петр Петрович Попов, главный научный сотрудник, доктор биологических наук, ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН. Институт проблем освоения Севера – обособленное подразделение (625003, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86, а/я 2774); e-mail: ipospopov@mail.ru
Станислав Павлович Арефьев, главный научный сотрудник, доктор биологических наук, заведующий сектором биоразнообразия и динамики природных комплексов в ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН. Институт проблем освоения Севера – обособленное подразделение 625003, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86, а/я 2774); профессор кафедры ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры в Институте биологии ФГАОУ Тюменский государственный университет; e-mail: sp_arefyev@mail.ru

Мария Николаевна Казанцева, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник в ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН. Институт проблем освоения Севера – обособленное подразделение 625003, г. Тюмень, ул. Малыгина, 86, а/я 2774); доцент кафедры экологии и генетики в Институте биологии ФГАОУ Тюменский государственный университет; e-mail: MNKazantseva@yandex.ru

Попов П.П., Арефьев С.П., Казанцева М.Н. 2019. Фенотипическое разнообразие популяций ели некоторых особо охраняемых природных территорий на востоке Европы и в Сибири // Nature Conservation Research. Заповедная наука. Т. 4(4). С. 26–33. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2019.060

Во многих лесных заповедниках и других особо охраняемых природных территориях (ООПТ), располагающихся на востоке Европы и в Сибири, значительное участие в составе фитоценозов принимает ель европейская (Picea abies) или ель сибирская (Picea obovata). Трудности с определением вида и внутривидового разнообразия елей возникают на ООПТ, находящихся в зоне их естественной (интрогрессивной) гибридизации. Основным диагностическим признаком этих видов елей со времен Ледебура (Ledebour) является форма верхней части семенных (шишечных) чешуй. У ели европейской она угловато-заостренная и заметно вытянутая, у ели сибирской близка к округлой и менее вытянутая. В популяциях ели на востоке Европы, сформировавшихся под влиянием интрогрессии, этот признак имеет промежуточный характер. Форма верхней части семенных чешуй ели, оставаясь постоянной в течение жизни дерева, обладает большой изменчивостью в пределах популяций и между популяциями. Изучение фенотипической структуры популяций елей выполняется до сих пор путем визуально-описательной оценки, то есть субъективно. В результате нередко получаются несопоставимые результаты даже для одних и тех же районов. Использование метрической оценки признака и выделение на этой основе фенотипов особей позволяет проводить математическую обработку результатов и получать объективные данные по структуре популяций. Целью работы является изучение фенотипического разнообразия популяций ели ООПТ на востоке Европы и в Сибири на основе метрической оценки, прежде всего формы семенных чешуй. Наиболее объективным приемом изучения этого диагностического признака можно считать определение коэффициентов сужения (coefficient of narrowing – C_n) и вытянутости (coefficient of projection ‒ C_p) верхней части чешуи. Разность этих коэффициентов (C_n‒C_p) более информативный показатель особенностей особей, популяций и их групп. На востоке Европы и в Сибири было выделено 9 районов распространения популяций разных групп или фенотипов: P.e., P.eem., P.em., P.emm., P.m., P.mms., P.ms., P.mss., P.s. Они характеризуются средней величиной показателя C_n‒C_p: -50%, -40%, -30%, -20%, -10%, 0%, 10%, 20%, 30% соответственно. На основе этой градации популяций принята аналогичная градация фенотипов особей: e, eem, em, emm, m, mms, ms, mss, s. В результате изучения разнообразия популяций ели ООПТ на востоке Европы и в Сибири на основе фенотипов, выделяемых по метрическим параметрам семенных чешуй, оказалось, что все они существенно различаются по всем анализируемым признакам. В национальном парке «Беловежская пуща» и Карпатском, Центрально-Лесном, Окском заповедниках, располагающихся в пределах ареала ели европейской, наблюдается наибольшая длина шишек, наибольшая частота особей фенотипов ели европейской (60‒100%), отсутствуют или очень мало промежуточных фенотипов, отсутствуют фенотипы ели сибирской. Противоположную группу по всем показателям составляют Лапландский, Висимский, Юганский, Сохондинской, Витимский заповедники, располагающиеся в пределах ареала ели сибирской. В них наблюдается преобладание (63‒100%) особей фенотипов ели сибирской, отсутствуют фенотипы ели европейской. Преобладание промежуточных фенотипов ели установлено в национальном парке «Чаваш Вармане», в заповедниках «Кологривский лес», Волжско-Камском, Пинежском. Первые две ООПТ несколько ближе к ели европейской, вторые – к ели сибирской. Объективный, достаточно апробированный прием изучения фенотипического разнообразия популяций ели может быть использован и на других ООПТ.

Picea abies, Picea obovata, внутривидовое разнообразие, заповедник, национальный парк

Поступила: 04.06.2019. Исправлена: 12.08.2019. Принята к опубликованию: 13.08.2019.

Бобров Е.Г. 1944. Об особенности флоры эрратической области (один из путей формообразования) // Советская ботаника. №2. С. 3‒20.
Бобров Е.Г. 1971. История и систематика рода Picea A. Dietr. // Новости систематики высших растений. Вып. 7. С. 5‒40.
Бобров Е.Г. 1974. Интрогрессивная гибридизация в роде Picea A. Dietr. // Труды Института экологии растений и животных УНЦ АН СССР. Вып. 90. С. 60–66.
Бобров Е.Г. 1978. Лесообразующие хвойные СССР. Л.: Наука. 188 с.
Боровиков В.П. 1998. Популярное введение в программу STATISTICA. М.: КомпьютерПресс. 267 с.
Голубец М.А. 1960. Два подвида Picea excelsa Link. и вопрос об их ареалах // Ботанический журнал. Т. 45(5). С. 684‒694.
Гончаренко Г.Г., Падутов В.Е. 2001. Популяционная и эволюционная генетика елей Палеарктики. Гомель: ИЛ НАНБ. 197 с.
Данилов Д.Н. 1943. Изменчивость семенных чешуй Picea excelsa // Ботанический журнал. Т. 28(5). С. 191‒202.
Животовский Л.А. 1982. Показатели популяционной изменчивости по полиморфным признакам // Фенетика популяций. М.: Наука. С. 38‒45
Коренные темнохвойные леса южной тайги (резерват «Кологривский лес»). М.: Наука, 1988. 220 с.
Коропачинский И.Ю. 1992. Ботанико-географические и лесоводственные аспекты естественной гибридизации древесных растений // Лесоведение. №2. С. 3‒10.
Коропачинский И.Ю., Милютин Л.И. 2006. Естественная гибридизация древесных растений. Новосибирск: Гео. 223 с.
Лесная энциклопедия. Т. 1. М.: Советская энциклопедия, 1985. 563 с.
Миняев Н.А., Конечная Г.Ю. 1976. Флора Центрально-лесного государственного заповедника. Л.: Наука. 104 с.
Орлова Л.В., Егоров А.А. 2010. К систематике и географическому распространению ели финской (Picea fennica (Rtgel) Kom., Pinaceae) // Новости систематики высших растений. Т. 42. С. 5‒23.
Попов П.П. 1999. Географическая изменчивость формы семенных чешуй ели в Восточной Европе и Западной Сибири. // Лесоведение. №1. С. 68‒73.
Попов П.П. 2013. Фенотипическая структура популяций Picea abies и P. obovata (Pinaceae) на востоке Европы // Ботанический журнал. Т. 98(11). С. 1384–1402.
Попов П.П. 2018. Распространение особей промежуточной формы в популяциях елей европейской и сибирской // Сибирский лесной журнал. №.4. С. 13‒19. DOI: 10.15372/SJFS20180402
Попов П.П., Арефьев С.П., Казанцева М.Н. 2017. Фенотипическая структура популяций ели в заповедниках Центрально-Лесном, «Кологривский лес» и «Басеги» // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. Т. 3(3). С. 50–60. DOI: 10.21684/2411-7927-2017-3-3-50-60
Правдин Л.Ф. 1975. Ель европейская и ель сибирская в СССР. М.: Наука. 200 с.
Соколов С.Я., Связева О.С., Кубли В.А. 1977. Ареалы деревьев и кустарников СССР. Л.: Наука. 163 с.
Теплоухов Ф.А. 1872. Известия о деятельности Лесного общества // Лесной журнал. Вып. 6. С. 86‒91.
Татаринов В.В. 1987. Сравнительный анализ фенотипической изменчивости популяций ели в сообществах еловых лесов центральной части Русской равнины // Ботанический журнал. Т. 72(2). С. 229‒238.
Татаринов В.В. 1989. Структура популяций ели в лесах Среднего Урала // Популяционные исследования растений в заповедниках. М.: Наука. С. 130‒142.
Щербакова М.А. 1973. Генэкология ели обыкновенной Picea abies (L.) Karst. в разных лесорастительных районах: Автореферат дис. канд. биол. наук. Красноярск. 26 с.
Grahl-Nielsen O., Mjaavatten O., Øvstedal D.O. 1991 A chemometric comparison between Picea abies and P. obovata (Pinaceae) in Norway // Nordic Journal of Botany. Vol. 11(6). P. 613–618. DOI: 10.1111/j.1756-1051.1991.tb01271.x
Krutovskii K.V., Bergmann F. 1995. Introgressive hybridization and phylogenetic-relationships between Norway, Picea abies (L.) Karst., and Siberian, P. obovata Ledeb., spruce species studied by isozyme loci // Heredity. Vol. 74(5). P. 464–480. DOI: 10.1038/hdy.1995.67
Lagercrantz U., Ryman N. 1990. Genetic structure of Norway spruce (Picea abies): concordance of morphological and allozymic variation // Evolution. Vol. 44(1). P. 38‒53. DOI: 10.1111/j.1558-5646.1990.tb04278.x
Lundkvist K., Rudin D. 1977. Genetic variation in eleven populations of Picea abies as determined by izozyme analysis // Hereditas. Vol. 85(1). P. 67‒73. DOI: 10.1111/j.1601-5223.1977.tb00951.x
Popov P.P. 2012. Reference Populations for Discriminant Analysis in the Continuous Range of Norway and Siberian Spruces // Russian Journal of Ecology. Vol. 43(1). P. 13–18. DOI: 10.1134/S1067413612010092
Popov P.P. 2017. Population Structure in European and Siberian Spruces According to Their Phenotypes // Russian Journal of Ecology. Vol. 48(5). P. 403‒408. DOI: 10.1134/S1067413617050101
Schmidt-Vogt H. 1972. Studien zur morphologischen Variabilitдt der Fichte (Picea abies (L.) Karst.). 3. Der gegenwдrtige Stand der Forschung zur morphologischen Variabilitдt der Fichte – gesetzmдssigkeiten und Theorien // Allgemeine Forst und Jagdzeitung. Vol. 143(11). P. 221‒240.
Teplouchoff T. 1868. Ein Beitrag zur Kenntniss der sibirischen Fichte Picea obovata Ledeb. // Bulletin de la Societe imperial des naturalistes de Moscou. Vol. 41(3). P. 244–252.