Статья

Марина Борисовна Фардеева, д.б.н., профессор кафедры общей экологии Института экологии и природопользования Казанского (Приволжского) федерального университета (420008, Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18); iD ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9912-5326; e-mail: orchis@inbox.ru
Нелли Александровна Чижикова, к.б.н., доцент кафедры моделирования экологических систем Института экологии и природопользования Казанского (Приволжского) федерального университета (420008, Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18); iD ORCID: http://orcid.org/0000-0002-9969-9207; e-mail: nelly.chizhikova@kpfu.ru

Фардеева М.Б., Чижикова Н.А. 2023. Динамика пространственной и возрастной структуры популяций Cephalanthera rubra (Orchidaceae) на востоке Европейской России (Среднее Поволжье) // Nature Conservation Research. Заповедная наука. Т. 8(2). С. 52–71. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2023.015

Оценка структурно-функциональных особенностей популяций редких видов без определения онтогенетических групп, которые редко выделяют в зарубежной научной практике, не дает полной картины современного состояния и перспектив развития популяций в разных условиях природопользования. В настоящей статье для выяснения состояния редкого вида орхидных Cephalanthera rubra на восточной границе ареала, использовался комплекс различных популяционных параметров. На основе морфометрических признаков репродуктивных и вегетативных органов C. rubra достоверно были определены разные онтогенетические группы. Доля плодообразования невысокая, в целом отражает перспективы семенного размножения вида на восточной границе ареала и составляет 24% для особей g1 и 39% для особей g2. В Республике Татарстан (Европейская Россия) базовый возрастной спектр C. rubra центрированного типа 1:10:51:38 (j:im:v:g) и в целом характерен для корневищных орхидей. Многолетняя динамика популяций C. rubra имеет флуктуационный тип и связана с климатическими факторами вегетационного периода: положительная – от влажности воздуха (от r = 0.6 до r = 0.7) и количества осадков (от r = 0.5 до r = 0.6), отрицательная – с температурой (от r = -0.5 до r = -0.6). Пространственно-онтогенетическая структура популяций и особенно ее динамика отражают внутривидовые отношения разных онтогенетических групп для сохранения стабильности популяции C. rubra в пространстве и времени. В оптимальных условиях для снижения внутривидовой конкуренции корневищных орхидей пространственное размещение всей совокупности особей и генеративных групп характеризуется случайным распределением, тогда как прегенеративные группы, напротив, формируют агрегации радиусом 0.5–0.9 м в благоприятных для прорастания семян микросайтах. Генеративные и прегенеративные особи формируют агрегации радиусом 0.7–1.0 м с зоной случайного размещения на расстоянии 0.2–0.4 м для снижения внутривидовой конкуренции. В условиях оползания, эрозии почв и затенения снижаются процессы плодообразования, численность и плотность вида; агрегации прегенеративных особей и их согрегации с генеративными особями не образуются. В целом пространственная структура популяции зависит от типа биоморфы вида, механизма пространственного разрастания подземных органов и является диагностическим признаком состояния популяций.

динамика численности, морфометрия, онтогенетические группы, орхидные, пространственно-онтогенетическая структура, Республика Татарстан

Поступила: 24.08.2022. Исправлена: 23.01.2023. Принята к опубликованию: 15.02.2023.

Бакин О.В., Рогова Т.В., Ситникова А.П. 2000. Сосудистые растения Татарстана. Казань: Изд-во Казанского университета. 496 с.
Барлыбаева М.Ш., Ишмуратова М.М. 2017. Cephalanthera rubra (L.) Rich. в Южно-Уральском заповеднике // Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования. Нижний Тагил: НТГСПИ (ф) ФГБОУ ВО РГППУ. С. 61–67.
Блинова И.В. 2009. Биология орхидных на северо-востоке Фенноскандии и стратегии их выживания на северной границе распространения. Автореферат дис. … д-ра биол. наук. Москва. 44 с.
Блинова И.В. 2014. Эколого-ценотические и онтогенетические стратегии редких видов сосудистых растений Мурманской области // Вестник Кольского научного центра РАН. №4(19). С. 83–95.
Варлыгина Т.И. 2011. Охрана орхидных России на государственном и региональном уровнях // Охрана и культивирование орхидей. М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 76–80.
Василевич В.И. 1969. Статистические методы в геоботанике. Л.: Наука. 232 с.
Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И., Куликов П.В. 1996. Пыльцеголовник длиннолистный // Биологическая флора Московской области. Вып. 12. М.: Аргус. С. 48–59.
Григорьева Н.М., Заугольнова Л.Б., Смирнова О.В. 1977. Особенности пространственной структуры ценопопуляций некоторых видов растений // Ценопопуляции растений: развития и взаимоотношения. М.: Наука. С. 20–36.
Егорова Н.Ю., Егошина Т.Л. 2018. Новые местонахождения редких и нуждающихся в охране сосудистых растений выработанных торфяных месторождений (Кировская область) // Самарский научный вестник. Т. 7(3). С. 35–41.
Жирнова Т.В., Вахрамеева М.Г. 2008. Пыльцеголовник красный – Cephalanthera rubra (L.) Rich. // Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 360–361.
Заугольнова Л.Б. 1994. Структура популяций семенных растений и проблемы их мониторинга. Автореферат дис. … д-ра биол. наук. Санкт-Петербург. 72 с.
Зенкина Т.Е. 2016. Исследование ценопопуляций видов-доминантов галофитных сообществ в Кумо-Манычской впадине (Республика Калмыкия). Автореферат дис. … канд. биол. наук. Тольятти. 20 с.
Зенкина Т.Е., Ильина В.Н. 2017. Особенности структуры ценопопуляций полыни солянковидной (Artemisia salsoloides Willd., Asteraceae) в Самарской области // Самарский научный вестник. Т. 6(4). С. 41–47. DOI: 10.17816/snv201764108
Зенкина Т.Е., Ильина В.Н. 2019. Характеристика структуры ценопопуляций копеечника крупноцветкового (Hedysarum grandiflorum Pall., Fabaceae) с использованием методов пространственной статистики // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Т. 28(1). С. 55–62. DOI: 10.24411/2073-1035-2019-10181
Зенкина Т.Е., Ильина В.Н. 2021а. Оценка пространственно-онтогенетической структуры ценопопуляции Oxytropis floribunda (Pall.) DC. в ненарушенных ценозах (на территории Самарской области) // Самарский научный вестник. Т. 10(1). С. 74–79. DOI: 10.17816/snv2021101110
Зенкина Т.Е., Ильина В.Н. 2021б. Состояние ценопопуляций некоторых редких видов растений Самарской области на территории памятника природы регионального значения «Серноводный Шихан» // Вестник Удмуртского университета, серия Биология. Науки о Земле. Т. 31(1). С. 5–15. DOI: 10.35634/2412-9518-2021-31-1-5-15
Ильина В.Н. 2018. Онтогенетическая структура ценотических популяций некоторых редких представителей сем. Orchidaceae в условиях антропогенного пресса (Самарская область) // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Т. 27(4). С. 34–39.
Истомина Е.Ю. 2020. Орхидные (Orchidaceae Juss.) на территории бассейна реки Инзы (Центральная часть Приволжской возвышенности) // Международный научно-исследовательский журнал. №2(92). С. 124–129. DOI: 10.23670/IRJ.2020.92.2.024
Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М., Жирнова Т.В. 2005. Стратегии жизни ценопопуляций Cephalanthera rubra (L.) Rich. на территории Башкирского государственного заповедника // Вестник Нижегородского университета Н.И. Лобачевского. Т. 1(9). С. 85–98.
Ишмуратова М.М., Суюндуков И.В., Ишбирдинa А.Р., Барлыбаева М.Ш., Набиуллин М.И., Кривошеевa М.М. 2019. Орхидные (Orchidaceae Juss.) на Южном Урале: эколого-фитоценотические и популяционные характеристики, антропотолерантность, антэкология // Вестник Пермского университета, серия Биология. №3. С. 240–257. DOI: 10.17072/1994-9952-2019-3-240-257
Казазаева М.Т. 2009. Эколого-биологические особенности и разнообразие орхидных западного Забайкалья: анализ структуры и состояние генофонда. Автореферат дис. … канд. биол. наук. Улан-Удэ. 18 с.
Коломыц Э.Г., Розенберг Г.С., Колкутин В.И., Юнина В.П., Сидоренко М.В., Орлова М.В., Сурова Н.А. 1995. Экология ландшафтов Волжского бассейна в системе глобальных изменений климата (Прогнозный атлас-монография). Нижний Новгород: Интер-Волга. 163 с.
Красная книга Республики Татарстан. Казань: Идел-Пресс, 2016. 760 с.
Марков М.В. 2012. Популяционная биология растений. М.: Товарищество научных изданий КМК. 388 с.
Мартынова А.Л. 2021. Особенности пространственно-онтогенетической структуры популяций парнолистника перистого (Zygophyllaceae) // Экология: факты, гипотезы, модели. Екатеринбург: Альфа Принт. С. 107–111.
Назаров В.В. 2016. Семенная продуктивность европейских орхидных. II. Семенная продуктивность цветка и соцветия у видов Cephalanthera в Крыму // Экосистемы. Вып. 8. С. 49–58.
Османова Г.О. 2021. Онтогенетическая структура ценопопуляций пыльцеголовника красного // Биологическое разнообразие природных и антропогенных ландшафтов: изучение и охрана. Астрахань: Астраханский государственный университет. С. 64–68.
Приказ Минприроды России от 23 мая 2016 г. №306 «Об утверждении Порядка ведения Красной книги Российской Федерации». Собрание законодательства Российской Федерации, 2016. №2, ст. 325, №25, ст. 3811.
Санаева Л.В. 2020. Динамика растительности сообществ и группировок, включающих редкие и исчезающие виды сосудистых растений в Мордовском заповеднике в 1986–1990 гг. // Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П.Г. Смидовича. Вып. 25. С. 3–49.
Сенчугова М.А., Чугунов Г.Г., Хапугин А.А. 2017. Популяционные исследования Iris aphylla (Iridaceae), Cephalanthera rubra (Orchidaceae), Lilium martagon (Liliaceae) на востоке республики Мордовия в 2016 году // Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П.Г. Смидовича. Вып. 18. С. 206–214.
Смирнова О.В. 2010. Основные понятия экологии экосистем с позиций популяционной парадигмы // Принципы и способы сохранения биоразнообразия. Йошкар-Ола: Марийский государственный университет. С. 46–48.
Татаренко И.В. 1996. Орхидные России: жизненные формы, биология, вопросы охраны. М.: Аргус. 207 с.
Урбанавичуте С.П. 2016. Новое место произрастания Cephalanthera rubra (L.) Rich. в Керженском заповеднике // Труды государственного природного биосферного заповедника «Керженский». Т. 8. С. 174–180.
Фардеева М.Б., Чижикова Н.А., Красильникова О.В. 2010а. Особенности пространственно-возрастной структуры корневищных орхидей в условиях антропогенного воздействия // Теоретические проблемы экологии и эволюции. Теория ареалов: виды, сообщества, экосистемы. Тольятти: ИЭВБ РАН. С. 195–201.
Фардеева М.Б., Чижикова Н.А., Красильникова О.В. 2010б. Многолетняя динамика онтогенетической и пространственной структуры ценопопуляций Cypripedium calceolus L. // Ученые записки Казанского государственного университета. Серия: Естественные науки. Т. 152(3). С. 159–173.
Фардеева М.Б., Рогова Т.В. 2012. Методы изучения пространственно-возрастной структуры популяций растений // Растительные ресурсы. Т. 48(4). С. 597–613.
Фардеева М.Б. 2016. Пыльцеголовник красный // Красная книга Республики Татарстан. Казань: Идел-Пресс. С. 434–435.
Baddeley A., Turner R. 2005. spatstat: An R Package for Analyzing Spatial Point Patterns // Journal of Statistical Software. Vol. 12(6). P. 1–42. DOI: 10.18637/jss.v012.i06
Baddeley A., Rubak E., Turner R. 2015. Spatial Point Patterns: Methodology and Applications with R. London: Chapman and Hall/CRC Press. 828 p.
Barlybayeva M.Sh., Kildiyarova G.N., Suyundukov I.V., Ishmuratova M.M. 2021. Assessment of coenopopulations Epipactis atrorubens in nature reserves of Republic of Bashkortostan // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 817. Article: 012013. DOI: 10.1088/1755-1315/817/1/012013
Barman D., Devadas R. 2013. Climate change on orchid population and conservation strategies: A review // Journal of Crop and Weed. Vol. 9(2). P. 1–12.
Bilz M., Kell S.P., Maxted N., Lansdown R.V. 2011. European Red List of Vascular Plants. Luxembourg: Publications Office of the European Union. 130 p. DOI: 10.2779/8515
Brzosko E., Wróblewska A. 2003. Genetic variation and clonal diversity in island Cephalanthera rubra populations from the Biebrza National Park, Poland // Botanical Journal of the Linnean Society. Vol. 143(1). P. 99–108. DOI: 10.1046/j.1095-8339.2003.00201.x
Brzosko E., Wróblewska A. 2013. Genetic diversity of nectar-rewarding Platanthera chlorantha and nectarless Cephalanthera rubra // Botanical Journal of the Linnean Society. Vol. 171(4). P. 751–763. DOI: 10.1111/boj.12025
Chen I.C., Hill J.K., Ohlemüller R., Roy D.B., Thomas C.D. 2011. Rapid Range Shifts of Species Associated with High Levels of Climate Warming // Science. Vol. 333(6045). P. 1024–1026. DOI: 10.1126/science.1206432
Chung M.Y., Nasson J.D. 2007. Spatial demographic and genetic consequences of harvesting within populations of the terrestrial orchid Cymbidium goeringii // Biological Conservation. Vol. 137(1). P. 125–137. DOI: 10.1016/j.biocon.2007.01.021
Chung M.Y., Nasson J.D., Chung M.G. 2005. Spatial genetic structure in populations of the terrestrial orchid Orchis cyclochila (Orchidaceae) // Plant Systematics and Evolution. Vol. 254(3). P. 209–219. DOI: 10.1007/s00606-005-0341-5
Czarnecka B. 2008. Spatiotemporal Patterns of Genets and Ramets in a Population of Clonal Perennial Senecio rivularis: Plant Features and Habitat Effects // Annales Botanici Fennici. Vol. 45(1). P. 19–32. DOI: 10.5735/085.045.0103
Dinerstein E., Olson D., Joshi A., Vynne C., Burgess N.D., Wikramanayake E., Hahn N., Palminteri S., Hedao P., Noss R., Hansen M., Locke H., Ellis E.C., Jones B., Barber C.V., Hayes R., Kormos C., Martin V., Crist E., Sechrest W., Price L., Baillie J.E.M., Weeden D., Suckling K., Davis C., Sizer N., Moore R., Thau D., Birch T., Potapov P., Turubanova S., Tyukavina A., de Souza N., Pintea L., Brito J.C., Llewellyn O.A., Miller A.G., Patzelt A., Ghazanfar S.A., Timberlake J., Klöser H., Shennan-Farpón Y., Kindt R., Lillesø J.B., van Breugel P., Graudal L., Voge M., Al-Shammari K.F., Saleem M. 2017. An Ecoregion-Based Approach to Protecting Half the Terrestrial Realm // Bioscience. Vol. 67(6). P. 534–545. DOI: 10.1093/biosci/bix014
Dodd M. 2011. Anacamptis morio population variability in time and space // Protection and cultivation of orchids. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. P. 148–153.
Fardeeva M.B. 2022. The impact of various factors on the population dynamics of Epipactis atrorubens (Hoffm. ex Bernh.) Bess. in the Middle Volga region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 1045. Article: 012117. DOI: 10.1088/1755-1315/1045/1/012117
Fardeeva M.B., Chizhikova N.A., Biryuchevskaya N.V., Rogova T.V., Savel'ev A.A. 2009. Mathematical approaches to the analysis of the spatial-age structures of tussock herb species // Russian Journal of Ecology. Vol. 40(4). P. 233–240. DOI: 10.1134/S106741360904002X
Fardeeva M.B., Chizhikova N.A. 2019. Features of Spatial and Temporal Dynamics of Tuberous Orchid Populations // Contemporary Problems of Ecology. Vol. 12(1). P. 71–82. DOI: 10.1134/S1995425519010062
Foremnik K., Krawczyk W., Surmacz B., Malicki M., Suchan T., Gazda A., Pielech R. 2021. Effects of Forest Stand Structure on Population of Endangered Orchid Species Cypripedium calceolus L. // Journal for Nature Conservation. Vol. 64. 126089. DOI: 10.1016/j.jnc.2021.126089
Galiano E.F. 1982. Pattern detection in plant populations through the analysis of plant-to-all-plants distances // Vegetatio. Vol. 49. P. 39–43. DOI: 10.1007/BF00051564
Gilian L.D., Endredi A., Zsinka B., Nemenyi A., Nagy J.G.Y. 2019. Morphological and reproductive trait-variability of a food deceptive orchid, Cephalanthera rubra along different altitudes // Applied Ecology and Environmental Research. Vol. 17(3). P. 5619–5639. DOI: 10.15666/aeer/1703_56195639
Greig-Smith P. 1961. The use of pattern analysis in ecological investigations // Recent Advances in Botany. Vol. 2. P. 1354–1358.
Harper J.L. 1977. Population biology of plants. London: Academic Press. 892 p.
IUCN. 2022. The IUCN Red List of Threatened Species. Version 2022-2. Available from https://www.iucnredlist.org
Jacquemyn H., Brys R., Vandepitte K., Honnay O., Roldán-Ruiz I., Wiegand T. 2007. A spatially explicit analysis of seedling recruitment in the terrestrial orchid Orchis purpurea // New Phytologist. Vol. 176(2). P. 448–459. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2007.02179.x
Jacquemyn H., Wiegand T., Vandepitte K., Brys R., Roldán-Ruiz I., Honnay O. 2009. Multigenerational analysis of spatial structure in the terrestrial, food-deceptive orchid Orchis mascula // Journal of Ecology. Vol. 97(2). P. 206–216. DOI: 10.1111/j.1365-2745.2008.01464.x
Jakubska-Busse A., Pielech R., Szczęśniak E. 2014. The Extinction of Terrestrial Orchids in Europe: Does Disappearance of Cephalanthera Rich., 1817 (Orchidaceae, Neottieae) Species Show Pattern Consistent with the Elevation Gradient? // Life Science Journal. Vol. 11(4). P. 140–144.
Lang D. 1980. Orchids of Britain. A field guide. Oxford: Oxford University Press. 213 p.
Lenoir J., Gégout J.C., Marquet P.A., de Ruffray P., Brisse H.A. 2008. Significant Upward Shift in Plant Species Optimum Elevation During the 20^th Century // Science. Vol. 320(5884). P. 1768–1771. DOI: 10.1126/science.1156831
Nilsson L.A. 1983. Mimesis of bellflower (Campanula) by the red helleborine orchid Cephalanthera rubra // Nature. Vol. 305(5937). P. 799–800. DOI: 10.1038/305799a0
Parzych A., Sobisz Z. 2013. Preliminary ecology research on Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser on the Słowińskie Coast (Northern Poland) // Ecological Questions. Vol. 18. P. 21–32. DOI: 10.2478/ecoq-2013-0002
Prokhorov V., Rogova T., Kozhevnikova M. 2017. Vegetation Database of Tatarstan // Phytocoenologia. Vol. 47(3). P. 309–313. DOI: 10.1127/phyto/2017/0172
R Core Team. 2022. R: A language and environment for statistical computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing. Available from http://www.R-project.org
Raventós J., Mujica E., Wiegand T., Bonet A. 2011. Analyzing the spatial structure of Broughtonia cubensis (Orchidaceae) populations in the dry forests of Guanahacabibes, Cuba // Biotropica. Vol. 43(2). P. 173–182. DOI: 10.1111/j.1744-7429.2010.00684.x
Ripley B.D. 1977. Modelling spatial patterns // Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological). Vol. 39(2). P. 172–212. DOI: 10.1111/J.2517-6161.1977.TB01615.X
Soule M.E. (Ed.). 1986. Conservation Biology: The Science of Scarcity and Diversity. Oxford: Oxford University Press. 584 p.
Summerhayes V. 1951. Wild Orchids of Britain. London: Collins. 366 p.
Vakhrameeva M.G., Tatarenko I.V., Varlygina T.I., Torosyan G.K., Zagulskii M.N. 2008. Orchids of Russia and Adjacent Countries (within the borders of the former USSR). Liechtenstein: A.R.G. Gantner Verlag Ruggell. 690 p.
Wang C.Y., Zhao L.J., Meng S.Y. 2022. Spatial distribution pattern and protection strategy for orchids in landslide mass of the Wanglang National Nature Reserve // Biodiversity Science. Vol. 30(2). Article: 21313. DOI: 10.17520/biods.2021313
Wiegand T., Gunatilleke S., Gunatilleke N., Okuda T. 2007. Analyzing the spatial structure of a Sri Lankan tree species with multiple scales of clustering // Ecology. Vol. 88(12). P. 3088–3102. DOI: 10.1890/06-1350.1