Мірмекохорія в широколистяному лісі (адаптації, механізми, селективні переваги)

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

Національний ботанічний сад імені М. М. Гришка НАН України

 

03. 00. 05 – Ботанiка

 

Горб Олена Володимирівна

УДК 581. 522. 67; 581. 557. 25; 581. 526. 42; 581. 557. 22; 581. 829; 58. 084. 2

 

Київ – 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі ботаніки Київського університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник доктор бiологiчних наук, професор Чопик Володимир Iванович, професор кафедри ботаніки Київського університету імені Тараса Шевченка.

Офіційні опоненти: доктор бiологiчних наук, старший науковий співробітник Собко Володимир Гаврилович, головний науковий співробітник відділу природної флори Центрального ботанічного саду ім. М. М. Гришка НАН України кандидат бiологiчних наук Мосякін Сергій Леонідович, завідуючий відділом систематики та флористики судинних рослин Інституту ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України.

Провідна установа Національний аграрний університет Кабміну України, Київ.

Захист відбудеться “ 4 ” червня 1999 р. о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26. 215. 01 для захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук при Центральному ботанічному саду ім. М. М. Гришка НАН України за адресою: 252014, Київ, вул. Тімірязєвська, 1.

 

 

Актуальнiсть теми. Розповсюдження плодiв та насiння – важливий бiологiчний етап в життєвому циклi рослин. Процес дисперсiї діаспор (зачатків) обумовлює динамiку ареалу виду, впливає на формування, структуру та змiну рослинних угруповань, сприяє перехресному запиленню. Таким чином, знання способів розповсюдження плодiв та насiння є необхiдною умовою для розумiння процесiв та механiзмiв виживання видiв в процесi еволюцiї, їх адаптацiї до змiни умов iснування, прогнозування динамiки чисельностi популяцiї, зміни ареалу тощо.

Одним iз способiв дисперсiї дiаспор є мiрмекохорiя, або розповсюдження насiння та плодiв мурашками, що уже зафiксована у бiльше нiж 3000 видiв рослин з 67 родин (Handel, Beattie, 1990). Мiрмекохорнi види часто є важливим компонентом мiсцевої флори, в окремих бiотопах їх кiлькiсть може досягати 40-50% видового складу рослин (Sernander, 1906; Beattie, Culver, 1981; Beattie, 1983).

Дослiдження мiрмекохорiї в лiсах Схiдної Європи, зокрема України, практично не проводились. Цьому питанню присвячено всього декілька публікацій (Новиков, 1939; Таргонський, 1995). З огляду на це, а також зважаючи на велику кількість мірмекохорів в широколистяних лісах помірної зони, темою дисертаційної роботи було обрано аналіз явища мірмекохорії на прикладі широколистяних лісів Середнього Придніпров’я. В більш широкому плані розповсюдження дiаспор мурашками може послужити модельною системою для вивчення питань коеволюції між рослинами і тваринами.

Зв'язок роботи з науковими планами, програмами, темами. Дисертаційна робота виконана на кафедрі ботаніки Київського унiверситету iменi Тараса Шевченка (1988-1998 рр.). Тема дисертації пов’язана з плановими дослідженнями кафедри ботаніки:

1989-1993 – Флористичні та геоботанічні дослідження Середнього Придніпров’я на прикладі екосистеми Канівського заповідника та прилеглих територій, № ДР 0193U044882;

1994-1996 – Картування ареалів рослин – теоретична основа вивчення, відтворення та охорони рослинних ресурсів України, № ДР 0195U004133;

1997-2000 – Вивчити структурно-типологічні особливості формування фітобіорізноманіття природоохоронних та урбанізованих територій України, № ДР 0197U003673.

Мета та завдання дослiджень. Мета роботи – комплексне вивчення розповсюдження насiння i плодiв мурашками в широколистяному лiсi, аналiз адаптацiй рослин до даного способу дисперсiї зачаткiв i з'ясування механiзмiв та селективних переваг мiрмекохорiї (загальні закономiрності в еволюцiйних перевагах, якi отримують рослини завдяки цьому явищу). Для досягнення цiєї мети були поставленi такi конкретнi завдання:

1) вивчити морфологiчнi та анатомiчнi особливостi жировмiсних придаткiв насiння та плодiв, пристосованих до розповсюдження мурашками;

2) проаналiзувати вплив деяких складових мiрмекохорного синдрому на швидкостi вилучення зачаткiв;

3) дослiдити вплив видового складу та поведiнкових особливостей мурашок на вилучення та транспортування дiаспор;

4) проаналiзувати насiннєвий матерiал з гнiзд, територiй та кордонiв територiй деяких видiв мурашок широколистяного лiсу;

5) уточнити значення селективних переваг мiрмекохорiї для окремих видiв рослин;

6) узагальнити результати польових експериментiв та створити комп'ютернi моделi розповсюдження насiння мурашками.

Наукова новизна одержаних результатiв. Вперше здiйснено комплексне дослiдження адаптацiй рослин до розповсюдження зачаткiв мурашками, механiзмiв та селективних переваг мiрмекохорiї для певної екосистеми (широколистяний лiс). Виявлено вплив розмiрiв робочих особин, видового складу, навчання i мобiлiзацiї мурашок та мiсця депонування зачаткiв на швидкостi вилучення дiаспор. Дослiджено етап транспортування зачаткiв мурашками та показано значення вторинного перемiщення дiаспор для просторового розподiлу зачаткiв. Запропонованi комп'ютернi моделi: 1) впливу насiннєвої продуктивностi i розміру втрат насiння пiд час транспортування на вiдстань розповсюдження зачаткiв; 2) розподiлу насiння при наявностi вторинного перемiщення зачаткiв та без нього. Уточнено значення рiзних характеристик мiрмекохорних зачаткiв для приваблювання мурашок; перевiрено значення деяких селективних переваг мiрмекохорiї.

Практичне значення одержаних результатiв. Проведенi дослiдження дали змогу встановити характернi особливості взаємовiдносин рослин i мурашок у випадку мiрмекохорiї в широколистяному лiсi. Результати досліджень можуть бути використанi ботанiками, зоологами, екологами тощо. Iнформацiя про видовi комплекси мурашок, пов'язанi з певними видами рослин, може бути важливою при складаннi бiологiчної та екологічної флор України. Результати дослiдження механiзмiв та селективних переваг мiрмекохорiї можуть бути використанi