Содержание к диссертации
стр.
Введение. ......... .4-9
Физико-географические условия района исследований
Географическое положение. Рельеф. .... .10 '
Климат. ......... .10-13
Почвы. ......... .13-14
Растительность......... .14-17
Методика и объекты исследований
Методика исследований водного режима, содержания пигментов и
интенсивности фотосинтеза. ...... .18-23
Динамика растительности и продуктивность степных фитоценозов, при
разных режимах использования.
Характеристика объектов исследования. .
Водный режим растений-доминантов
К истории вопроса. ....
Режим влажности степных почв. Содержание воды в ассимилирующих органах растений-доминантов. ....
Водный дефицит.. ....
Интенсивность транспирации.
Водоудерживающая способность листьев растений.
Особенности водного режима растений-доминатов степных сообществ
северного макросклона Кыргызского хребта. . . . .79-86
Особенности пигментной системы и фотосинтеза растений-
доминатов. ........ .87
Динамика пигментного состава растений-доминантов. . .87-97
Дневная и сезонная динамика интенсивности фотосинтеза. . .97-121
з 6. Практические предложения по использованию степной растительности Кыргызского хребта, на основе эколого-физиологических и геоботанических исследований. ..... .122-123
Выводы 124-127
Литература. 128-147
Введение к работе
Актуальность проблемы. Кыргызстан-горная страна, обладая огромными площадями естественных кормовых угодий имеет широкие возможности для развития животноводства. Природно-климатические условия республики позволяют практически в течение всего года придерживаться пастбищной системы содержания скота.
Решающим условием для развития животноводства является создание прочной кормовой базы, основой которой является естественные кормовые угодья.
Одной из важнейших проблем ботаники является устойчивое сохранение природных растительных ресурсов. В последние годы проявляется тенденция в изменении растительности, в результате антропогенного воздействия, в сторону ухудшения и изменения видового состава, снижения продуктивности степных фитоценозов. Эти изменения динамичны, они зависят от экологических условий произрастания.
Оптимизация продукционного процесса естественной растительности в настоящее время требует разработки теоретических основ и практического решения. Необходим новый подход к использованию уникальных горных фитоценозов, который требует изыскания путей сохранения и повышения воспроизводительной способности фитоценозов. Это особенно касается предгорной степной зоны, где естественные сообщества характеризуются низкой и нестабильной продуктивностью. В настоящее время, возросшее антропогенное влияние и изменение ориентации по использованию пастбищ ведет к все большему нарушению горных биоценозов, усилению синантропизации растительного покрова. Решающую роль в формировании естественной растительности в аридных и полуаридных условиях существования играет водный фактор, который определяет флористическое богатство, структуру, динамику развития и продуктивность степных фитоценозов.
Изучение эколого-физиологических особенностей и ритма сезонного развития степных растений позволяет выявить виды, характеризующиеся наиболее сбалансированными эколого-физиологическими процессами и наименее подверженные стрессовому воздействию засухи, т.е. виды успешно адаптированные к дефициту влаги в почве в условиях существования. Знание этих особенностей растений необходимы для научного обоснования, сохранения и улучшения производительной способности предгорной степной зоны республики.
В литературе имеются сведения по эколого-физиологическим исследованиям водного режима дикорастущих растений, которые проводились преимущественно в крайне аридных районах, в пустынях, т.е. в экстремальных условиях существования /Алексеев, 1948,1969; Бедарев, 1968, 1969; Бобровская, 1972,1990, 1991; Горшкова 1970, 1971; Свешникова, 1979; Рахимова, 1987, 1988; Рахманина, 1983; Чойжамц, 1997, Турдукулов, 1992; 1998; и многие другие/. В результате которых был получен обширный материал, позволяющий расширить представления о путях и механизмах адаптации растений к крайне засушливым условиям. Интерес авторов к эколого-физиологическим исследованиям вполне закономерен. Значительно изучен водный режим степных растений. Однако, водный режим, фотосинтез и пигментный состав растений-доминантов в различных условиях их использования, исследованы гораздо слабее, особенно их продукционный процесс. Поэтому, изучение эколого-физиологических особенностей растений, оптимизация их продукционного процесса в степных сообществах со спецификой условий их существования, имеет большой научный и практический интерес.
Проведенные исследования, посвященные выявлению эколого-физиологической адаптации растений степных сообществ к стрессовым ситуациям среды обитания и их продукционного процесса, имеет прямое отношение к проблеме «Биологические основы рационального
6 использования, преобразования и охраны растительного мира» и к планам научно-исследовательских работ лаборатории геоботаники Биолого-почвенного института НАН Кыргызской Республики.
Актуальность данных исследований определяется современным положением, в котором оказались естественные фитоценозы. Бессистемная эксплуатация, недоиспользование и переиспользование в современных рыночно-экономических условиях, особенно степных естественных экосистем приведет к значительной их деградации. Появилась реальная ситуация снижения их продуктивности и устойчивости, что, несомненно, уже наносит огромный ущерб растительному миру Кыргызстана.
На основании выше изложенного определилась основная цель и задачи по выявлению механизмов адаптации растений-доминантов степных сообществ, и разработка мероприятий оптимизации продукционного процесса, на основании изучения важнейших показателей водного режима: интенсивности транспирации, содержания воды и водного дефицита в фотосинтезирующих органах, а также содержания пигментного состава и интенсивность фотосинтеза в дневной и сезонной динамике в течение ряда лет в различных условиях их использования с учетом основных микроклиматических факторов.
Исследования проводились на стационаре Биолого-почвенного института НАН Кыргызской Республики в ур. Татыр, расположенного на северном макросклоне Кыргызского хребта на высоте 1600 м над ур. моря, который относится к степному поясу с подпоясами южных (саванных) степей с пыреем волосоносным, девясилом большим и бородачем кровоостанавливающим, а также мелкодерновинных злаковых, овсяницевых и ковыльно-полынно-овсяницево степных сообществ.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы явилось изучение эколого-физиологических особенностей растений-доминантов степных сообществ северного макросклона Кыргызского хребта, а также выявление механизмов адаптации, на основе особенностей водного режима, пигментного состава, фотосинтетической деятельности в естественных условиях местообитания и при разных режимах использования (бессистемно-выпасаемого, заповедного и удобренного).
Для получения полного представления реакции растений на изменяющиеся условия использования необходимо было решить следующие задачи: определить динамику и продуктивность степных сообществ и их доминантов при изменении условий произрастания; изучить динамику основных показателей водного режима; выявить изменения содержания хлорофиллов и каротинойдов в растениях при разных режимах использования; изучить интесивность фотосинтеза в разных условиях произрастания. выявить эколого-физиологические особенности растении-доминантов степных фитоценозов при разных режимах использования;
Научная новизна работы. Результаты исследований позволяют оценить реакцию растений на изменение условий произрастания и могут быть использованы при разработке концепции устойчивости степных фитоценозов. Впервые, установлены нормы реакции растении-доминантов степных фитоценозов по физиологическим показателям и параметры устойчивости к водному стрессу, которые служат критериями адаптации и функционального состояния растений, а также продуктивности фитоценозов, при разных режимах использования.
Практическая значимость работы. Результаты комплексных биоэкологических и физиологических исследований, являются существенным вкладом в обогащение банка данных по величинам показателей водного режима, пигментного состава и интенсивности фотосинтеза, продуктивности растений и сообщества в целом. Такие сведения необходимы при мониторинге за состоянием растительности, особенно при разработке мероприятий по рациональному использованию и сохранению горных степных фитоценозов.
Полученные экспериментальные данные о механизмах адаптации растении-доминантов степной зоны и основные положения по разработке мероприятий по оптимизации продукционного процесса степных фитоценозов, могут быть использованы при составлении методических указаний, учебных пособий и чтении курса лекций по «Экологии растений», «Природопользования» и «Охраны растительного мира Кыргызстана» на биологических факультетах ВУЗов.
Основные положения, выносимые на защиту. - эколого-физиологическая особенности растении-доминантов степных сообществ при изменении условий произрастания, которые определяются величинами показателей и их амплитудами варьирования. выявление механизмов адаптации, котврые происходят в естественной природной среде и при оптимизации условий произрастания; - оптимизация продукционного процесса под влиянием разных режимов использования и сохранение естественной растительности степных сообществ.
Вклад автора в разработку проблемы. Настоящая работа была одним из разделов комплексной программы лаборатории геоботаники и биохимии горных растений Биолого-почвенного института HAH КР.
Автор лично участвовал в качестве исследователя водного режима растений; определения содержания пигментов интенсивности фотосинтеза растений доминантов и их биологической продуктивности.
Ему принадлежит также окончательная обработка, анализ и интерпретация полученных материалов.
Автор приносит искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории геоботаники Биолого-почвенного института HAH КР, оказавшим помощь при выполнении настоящей работы.
Особую признательность автор выражает своему научному руководителю доктору биологических наук Содомбекову И.С., за постоянное внимание, поддержку, советы в процессе проведения исследований и подготовки данной диссертационной работы.
