Статья

Название статьи ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА СЕЗОННОЕ РАЗВИТИЕ, СТРУКТУРУ ПОПУЛЯЦИИ И РЕПРОДУКТИВНЫЙ УСПЕХ DACTYLORHIZA TRAUNSTEINERI (ORCHIDACEAE) В РЕСПУБЛИКЕ КОМИ (РОССИЯ)
Авторы

Ирина Анатольевна Кириллова, к.б.н., н.с. отдела флоры и растительности Севера Института биологии Коми НЦ УрО РАН (167982, г. Сыктывкар, Россия, ул. Коммунистическая, 28); e-mail: kirillova_orchid@mail.ru
Дмитрий Валерьевич Кириллов, к.б.н., н.с. лаборатории компьютерных технологий и моделирования Института биологии Коми НЦ УрО РАН (167982, г. Сыктывкар, Россия, ул. Коммунистическая, 28); e-mail: kirdimka@mail.ru

Библиографическое описание статьи

Kirillova I.A., Kirillov D.V. 2020. Impact of weather conditions on seasonal development, population structure and reproductive success on Dactylorhiza traunsteineri (Orchidaceae) in the Komi Republic (Russia) // Nature Conservation Research. Vol. 5(Suppl.1). P. 77–89. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2020.016

Рубрика Оригинальные статьи
DOI https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2020.016
Аннотация

Виды семейства Orchidaceae, вследствие специфических особенностей своей биологии, высокой декоративности и слабой устойчивости к антропогенным факторам, являются одними из самых уязвимых компонентов флоры. Для успешного сохранения этих редких растений необходимы всесторонние исследования их биологии и экологии, особенно ценны в этом отношении долгосрочные демографические исследования. В статье представлены результаты мониторинга редкой орхидеи, включенной в Красную книгу Российской Федерации – Dactylorhiza traunsteineri на территории Республики Коми, где вид находится на северо-восточном пределе своего распространения. Сезонное развитие вида в регионе длится с мая по август. Выявлено, что погодные факторы (температура воздуха и осадки) оказывают влияние на особенности прохождения малого и большого жизненного цикла этого вида. На размеры растений влияют погодные условия текущего и предыдущего вегетационных периодов. Количество генеративных особей в популяции оказалось положительно связано с температурой и влажностью августа предыдущего вегетационного периода. Эффективность опыления D. traunsteineri – высокая (50.4%), при этом она отрицательно связана с температурой в период цветения и положительно – с количеством осадков. Число семян, содержащееся в коробочке данного вида (в среднем 4090 шт.), выше, чем у других представителей рода Dactylorhiza в регионе. Реальная семенная продуктивность связана с уровнем влагообеспеченности вегетационного периода. Урожай семян D. traunsteineri – высокий, от 88 000 до 199 000 семян на 1 м2 в разные годы исследования. Присутствие ювенильных особей (3.5–9.4%) во все годы изучения свидетельствует об успешном семенном возобновлении в данной популяции, оно оказалось положительно связано с тремя факторами: осадками, температурой августа и урожаем семян предшествующего вегетационного периода.

Ключевые слова

влияние климата, завязываемость плодов, мониторинг, орхидные, семенная продуктивность, структура популяции

Информация о статье

Поступила: 23.12.2019. Исправлена: 20.03.2020. Принята к опубликованию: 23.03.2020.

Полный текст статьи
Список цитируемой литературы

Arditti J., Michaud J.D., Healey P.L. 1979. Morphometry of orchid seeds. I. Paphiopedilum and native California and related species of Cypripedium. American Journal of Botany 66(10): 1128–1137. DOI: 10.1002/j.1537-2197.1979.tb06332.x
Blinova I.V. 1998. Specific features of the ontogeny in some root-tuber orchids (Orchidaceae) in the extreme North. Botanicheskii Zhurnal 83(1): 85–94. [In Russian]
Blinova I.V. 2008. Populations of orchids at the northern limit of their distribution (Murmansk Oblast): Effect of climate. Russian Journal of Ecology 39: 28–35. DOI: 10.1134/S1067413608010050
Blinova I.V. 2009. Number of individuals and dynamics of orchid populations at the northern limit of their distribution in Europe. Botanicheskii Zhurnal 94(2): 212–240. [In Russian]
Blinova I.V. 2015. Base-Rich fens in the southern part of Murmansk Region and the case for their protection. Herald of the Kola Scientific Centre of RAS 3(22): 102–114. [In Russian]
Blinova I.V., Uotila P. 2012. Dactylorhiza traunsteineri (Orchidaceae) in Murmansk Region (Russia). Memoranda Societatis pro Fauna et Flora Fennica 88: 67–79.
Brzosko E. 2002. Dynamics of island populations of Cypripedium calceolus in the Biebrza river valley (north-east Poland). Botanical Journal of the Linnean Society 139(1): 67–77. DOI: 10.1046/j.1095-8339.2002.00049.x
Brzosko E. 2003. The dynamics of island populations of Platanthera bifolia in the Biebrza National Park (NE Poland). Annales Botanici Fennici 40: 243–253.
Carey P.D., Farrell L. 2002. Himantoglossum hircinum (L.) Sprengel. Journal of Ecology 90(1): 206–218. DOI: 10.1046/j.0022-0477.2001.00640.x
Christenhusz M.J.M., Byng J.W. 2016. The number of known plants species in the world and its annual increase. Phytotaxa 261(3): 201–217. DOI: 10.11646/phytotaxa.261.3.1
Cribb P.J., Kell S.P., Dixon K.W., Barrett R.L. 2003. Orchid conservation: a global perspective. In: K.W. Dixon, S.P. Kell, R.L. Barrett, P.J. Cribb (Eds.): Orchid conservation. Kota Kinabalu: Natural History Publications. P. 1–24.
Demidova A.T. 2012. Ecology and species diversity of bumblebees (Hymenoptera, Apidae, Bombini) of the middle Siberian lowland. PhD Thesis Abstract. Barnaul. 21 p. [In Russian]
Dibble A.C., Gawler S.C., Wright W.A., Vitt P., Cameron D.S., Bajcz A.W., Campbell C.S. 2019. Demography of the Rare Orchid, Isotria medeoloides (Orchidaceae) and Its Response to a Canopy Thinning Treatment. Rhodora 121(986): 67–107. DOI: 10.3119/17-19
Fay M.F. 2018. Orchid conservation: how can we meet the challenges in the twenty-first century? Botanical Studies 59(1): 1–16. DOI: 10.1186/s40529-018-0232-z
Healey P.L., Michaud J.D., Arditti J. 1980. Morphometry of Orchid Seeds. III. Native Claifornia and Related Species of Goodyera, Piperia, Platanthera and Spiranthes. American Journal of Botany 67(4): 508–518. DOI: 10.1002/j.1537-2197.1980.tb07678.x
Hutchings M.J. 2010. The population biology of the early spider orchid Ophrys sphegodes Mill. III. Demography over three decades. Journal of Ecology 98(4): 867–878. DOI: 10.1111/j.1365-2745.2010.01661.x
Inghe O., Tamm C.O. 1988. Survival and flowering of perennial herbs. V. Patterns of flowering. Oikos 51(2): 203–219. DOI: 10.2307/3565644
Jacquemyn H., Brys R., Hermy M., Willems J.H. 2007. Long-term dynamics and population viability in one of the last populations of the endangered Spiranthes spiralis (Orchidaceae) in the Netherlands. Biological Conservation 134(1): 14–21. DOI: 10.1016/j.biocon.2006.07.016
Jacquemyn H., Brys R., Honnay O. 2009. Large population sizes mitigate negative effects of variable weather conditions on fruit set in two spring woodland orchids. Biology Letters 5(4): 495–498. DOI: 10.1098/rsbl.2009.0262
Jakubska-Busse A., Kadej M. 2011. The pollination of Epipactis Zinn, 1757 (Orchidaceae) species in Central Europe – the significance of chemical attractants, floral morphology and concomitant insects. Acta Societatis Botanicorum Poloniae 80(1): 49–57. DOI: 10.5586/asbp.2011.007
Kirillova I.A., Kirillov D.V. 2013. The biological features, reproduction, and population structure of Dactylorhiza fuchsii s. l. (Orchidaceae) on the northern border of its range. Botanicheskii Zhurnal 98(2): 75–90. [In Russian]
Kirillova I.A., Kirillov D.V. 2015. Reproduction biology of Gymnadenia conopsea (L.) R.Br. (Orchidaceae) on its northern distribution border. Contemporary Problems of Ecology 8(4): 512–522. DOI: 10.1134/S1995425515040095
Kirillova I.A., Kirillov D.V. 2017a. Reproductive biology of Platanthera bifolia (L.) Rich. (Orchidaceae) on its northern distribution border (The Komi Republic). Tomsk State University Journal of Biology 38: 68–88. DOI: 10.17223/19988591/38/4 [In Russian]
Kirillova I.A., Kirillov D.V. 2017b. Dactylorhiza maculata (l.) Soó (orchidaceae) in the Komi Republic: coenopopulation structure and repruductive biology. Proceedings of the Komi Science Centre of the Ural Division of the Russian Academy of Sciences 3(31): 5–14. [In Russian]
Kühn R., Pedersen H.Æ., Cribb P. 2019. Field guide to the orchids of Europe and the Mediterranean. Kew: Kew Publishing. 430 p.
Kulikov P.V., Filippov E.G. 2001. Specific features of mycorrhizal symbiosis formation in the ontogeny of orchids of the temperate zone. Russian Journal of Ecology 32(6): 408–412. DOI: 10.1023/A:1012582117188
Kull T. 2002. Population dynamics of north temperate orchids. In: T. Kull, J. Arditti (Eds.): Orchid Biology: Review and Perspectives, VIII. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. P. 139–165.
Kull T., Sammul M., Kull K., Lanno K., Tali K., Gruber B., Schmeller D., Henle K. 2008. Necessity and reality of monitoring threatened European vascular plants. Biodiversity and Conservation 17(14): 3383–3402. DOI: 10.1007/s10531-008-9432-2
Kull T., Selgis U., Peciña M.V., Metsare M., Ilves A., Tali K., Sepp K., Kull K., Shefferson R.P. 2016. Factors influencing IUCN threat levels to orchids across Europe on the basis of national red lists. Ecology and Evolution 6(17): 6245–6265. DOI: 10.1002/ece3.2363
Øien D.I., Moen A. 2002. Flowering and survival of Dactylorhiza lapponica and Gymnadenia conopsea in the Sølendet Nature Reserve, Central Norway. In: P. Kindlmann, J.H. Willems, D.F. Whigham (Eds.): Trends and fluctuations and underlying mechanisms in terrestrial orchid populations. Leiden: Backhyus. P. 3–22.
Øien D.I., Pedersen B. 2003. Seasonal pattern of dry matter allocation in Dactylorhiza lapponica (Orchidaceae) and the relation between tuber size and flowering. Nordic Journal of Botany 23(4): 441–451. DOI: 10.1111/j.1756-1051.2003.tb00418.x
Øien D.I., O'Neill J.P., Whigham D.F., McCormick M.K. 2008. Germination ecology of the boreal-alpine terrestrial orchid Dactylorhiza lapponica (Orchidaceae). Annales Botanici Fennici 45(3): 161–172. DOI: 10.5735/085.045.0301
Pfeifer M., Wiegand K., Heinrich W., Jetschke G. 2006. Long-term demographic fluctuations in an orchid species driven by weather: implications for conservation planning. Journal of Applied Ecology 43(2): 313–324. DOI: 10.1111/j.1365-2664.2006.01148.x
Puchnina L.V. 2017. Status of Calypso bulbosa and Cypripedium calceolus (Orchidaceae) populations in the Pinega State Nature Reserve. Nature Conservation Research 2(Suppl.1): 125–150. DOI: 10.24189/ncr.2017.023
Red Data Book of the Russian Federation (plants and fungi). Moscow: KMK Scientific Press Ltd., 2008. 855 p. [In Russian]
Rostás M., Tautz J.Ü. 2010. Ants as pollinators of plants and the role of floral scents. In: Z. Dubinsky, J. Seckbach (Eds): All Flesh is Grass. Dordrecht: Springer. P. 149–161. DOI: 10.1007/978-90-481-9316-5_6
Schiestl F.P., Glaser F. 2012. Specific ant-pollination in an alpine orchid and the role of floral scent in attracting pollinating ants. Alpine Botany 122(1): 1–9. DOI: 10.1007/s00035-011-0098-0
Scott H.S., Carey P.D. 2002. The effects of fungicide and water application on seed germination and infection in Gymnadenia conopsea under field conditions. In: P. Kindlmann, J.H. Willems, D.F. Whigham (Eds.): Trends and fluctuations and underlying mechanisms in terrestrial orchid populations. Leiden: Backhyus. P. 155–165.
Shefferson R.P. 2006. Survival costs of adult dormancy and the confounding influence of size in lady's slipper orchids, genus Cypripedium. Oikos 115(2): 253–262. DOI: 10.1111/j.2006.0030-1299.15231.x
Shefferson R.P., Jacquemyn H., Kull T., Hutchings M.J. 2019. The demography of terrestrial orchids: life history, population dynamics and conservation. Botanical Journal of the Linnean Society 192(2): 315–332. DOI: 10.1093/botlinnean/boz084
Sletvold N., Ågren J. 2011. Nonadditive effects of floral display and spur length on reproductive success in a deceptive orchid. Ecology 92(12): 2167–2174. DOI: 10.1890/11-0791.1
Sletvold N., Ågren J. 2014. There is more to pollinator-mediated selection than pollen limitation. Evolution 68(7): 1907–1918. DOI: 10.1111/evo.12405
Sletvold N., Ågren J. 2015. Climate-dependent costs of reproduction: Survival and fecundity costs decline with length of the growing season and summer temperature. Ecology Letters 18(4): 357–364. DOI: 10.1111/ele.12417
Sletvold N., Øien D.I., Moen A. 2010a. Long-term influence of mowing on population dynamics in the rare orchid Dactylorhiza lapponica: the importance of recruitment and seed production. Biological Conservation 143(3): 747–755. DOI: 10.1016/j.biocon.2009.12.017
Sletvold N., Grindeland J.M., Ågren J. 2010b. Pollinator-mediated selection on floral display, spur length and flowering phenology in the deceptive orchid Dactylorhiza lapponica. New Phytologist 188(2): 385–392. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2010.03296.x
Sletvold N., Grindeland J.M., Ågren J. 2013. Vegetation context influences the strength and targets of pollinator-mediated selection in a deceptive orchid. Ecology 94(6): 1236–1242. DOI: 10.1890/12-1840.1
Stroh P.A. 2019. Long-term monitoring of Green-winged Orchid (Anacamptis morio) at Upwood Meadows NNR, Huntingdonshire. British and Irish Botany 1(2): 107–116. DOI: 10.33928/bib.2019.01.107
Tamm C.O. 1948. Observations on reproduction and survival of some perennial herbs. Botaniska Notiser 3: 305–321.
Tamm C.O. 1972. Survival and Flowering of Some Perennial Herbs. II. The Behaviour of Some Orchids on Permanent Plots. Oikos 23(1): 23–28. DOI: 10.2307/3543923
Vakhrameeva M.G. 2000. Genus Dactylorhiza. In: V.N. Pavlov (Eds.): Biological Flora of the Moscow Region. Vol. 14. Moscow: Grif & K. P. 55–86. [In Russian]
Vakhrameeva M.G. 2006. Ontogeny and population dynamics of Dactylorhiza fuchsii (Orchidaceae). Botanicheskii Zhurnal 91(11): 1683–1695.
Vakhrameeva M.G., Zhirnova T.V., Melnikova A.B. 2011. To the necessity of long-term monitoring of orchid rare species populations in protected areas. In: Protection and cultivation of orchids. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. P. 96–100. [In Russian]
Vakhrameeva M.G., Varlygina T.I., Tatarenko I.V. 2014. Orchids of Russia (biology, ecology and protection). Moscow: KMK Scientific Press Ltd. 437 p. [In Russian]
Van der Meer S., Jacquemyn H., Carey P.D., Jongejans E. 2016. Recent range expansion of a terrestrial orchid corresponds with climate-driven variation in its population dynamics. Oecologia 181(2): 435–448. DOI: 10.1007/s00442-016-3592-7
Wells T.C.E., Cox R. 1991. Demographic and biological studies on Ophrys apifera: some results from a 10 year study. In: T.C.E. Wells, J.H. Willems (Eds.): Population ecology of terrestrial orchids. Hague: Academic Publishing. P. 47–62.
Wells T.C.E., Rothey P., Cox R., Bamford S. 1998. Flowering dynamics of Orchis morio L. and Herminium monorchis (L.) R.Br. at two sites in eastern England. Botanical Journal of the Linnean Society 126(1–2): 39–48. DOI: 10.1111/j.1095-8339.1998.tb02514.x
Wraith J., Norman P., Pickering C. 2020. Orchid conservation and research: An analysis of gaps and priorities for globally Red Listed species. Ambio: 1–11. DOI: 10.1007/s13280-019-01306-7