Введение к работе
Актуальность темы исследований. Экосистемы Северо-Западного Кавказа отличаются разнообразием и обилием ценных лекарственных растений. Многае из этих растений слабо изучены в экологическом, биологическом и химическом отношениях.
Одной из важнейших задач современности является сохранение биоразнообразия на планете и ее природных экосистем. Северо-Западный Кавказ с его сложным рельефом и разнообразным растительным покровом является одним из регионов России, представляющим большой интерес в отношении биологического разнообразия. Северо-Западный Кавказ имеет сложное геологическое и флорогенетическое строение. Черты этих сложных исторических процессов сохранились в растительном покрове. Разнообразие растительных сообществ сказывается на богатстве флоры региона.
Усиление антропогенного пресса в последние годы, выражающееся в неконтролируемой вырубке лесов, бессистемной пастьбе скота, чрезмерной рекреационной нагрузке, связано с нарушением местообитаний и сокращением ареалов многих ценных видов растений. Использование в значительных масштабах многих видов растений в качестве лекарственных, декоративных и в прочих утилитарных целях приводит к существенным изменениям в структуре их популяций и, как правило, ставит под угрозу существование самого вида в регионе. Это в определенной мере относится к представителю рода Vitex L. - витексу священному (Vitex agnus-castus L., Verbenaceae), произрастающему на Северо-Западном Кавказе.
В официальной медицине используются побеги, плоды и цветки Vitex agnus-castus. В народной медицине он используется при заболеваниях печени, селезенки, импотенции, гинекологических заболеваниях.
Природные популяции такого ценного лекарственного вида как Vitex agnus-castus находятся на Черноморском побережье Краснодарского края. Виды рода Vitex интродуцированы и произрастают в ботанических садах Кубанского государственного аграрного университета (КубГАУ), Кубанского государственного университета (КубГУ), Субтропическом ботаническом саду Кубани, Сочинском дендрарии.
Исследуемый вид недостаточно изучен в экологическом и биологических аспектах Поэтому изучение эколого-ценотической роли Vitex agnus-castus, особенностей его роста и развития, репродуктивной способности, выявление адаптационных возможностей в условиях воздействия неблагоприятных экологических факторов, является важнейшим составляющим комплексных исследований.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является выявление эколого-биологических, фитоценотических, фитохимических особенностей и репродуктивной способности Vitex agnus-castus в условиях Северо-Западного Кавказа.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить таксономическое положение Vitex agnus-castus
2. Определить экологический и генетико-популяционный статус обнаруженных
группировок Vitex agnus-castus в изучаемых растительных сообществах.
3. Выявить эколого-ценотическую роль Vitex agnus-castus в сложении естественных
растительных сообществ.
4. Изучить адаптационные характеристики растений: зимостойкость и
засухоустойчивость.
-
Выявить влияние климатических факторов 2007-2009 гг. на особенности роста и . сезонного развития Vitex agnus-castus в урбоэкосистеме г. Краснодара.
-
Оценить репродуктивные способности Vitex agnus-castus.
-
Выявить качественный и количественный состав микро- и мезофауны ризосферы Vitex agnus-castus в зависимости от почвенных условий.
-
Провести фотохимический анализ изучаемых растений Vitex agnus-castus, из разных растительных ассоциаций и сравнить их по количеству продуцируемых эфирных масел.
-
Обобщить сведения о практическом применении Vitex agnus-castus, предложить меры по его охране и рациональному использованию на территории Северо-Западного Кавказа.
Научная новизна работы. Проведен критический анализ таксономического положения Vitex agnus-castus и его встречаемости на Северо-Западном Кавказе. Для данной территории составлены карты ареалов Vitex agnus-castus. Выявлены новые места произрастания вида. Впервые проведено комплексное изучение эколого-биологических и эколого-фитоценотических особенностей Vitex agnus-castus и определено его участие в сложении растительных сообществ. Установлены продолжительность и характерные особенности основных фенофаз и их зависимость от экологических условий. Дана характеристика адаптационных возможностей Vitex agnus-castus, определяющих результативность культивирования его в условиях урбоэкосистем. Выявлена динамика накопления в плодах растений Vitex agnus-castus эфирных масел, изучено влияние эколого-ценотических факторов на фитохимический состав. Разработаны и предложены меры охраны, рационального использования изученных растений на территории Северо-Западного Кавказа.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований являются вкладом в изучение биологии, географии и экологии растений Северо-Западного Кавказа. Полученные данные могут быть использованы при решении некоторых задач в использовании природных лекарственных препаратов, декоративном растениеводстве, при составлении региональных «Флор> и «Определителей», разработке природоохранных мероприятий.
Выявлены экологические и биоморфологические особенности витекса священного. Данные о протекании фенологических фаз в зависимости от экологических условий могут быть использованы в интродукционной работе, в практике декоративного садоводства.
Материалы диссертационной работы используются в преподавании курсов ботанического и экологического циклов в Кубанском государстаеном аграрном университете, Кубанском государственном университете: «Ботаника с основами фитоценологии», «Экология растений», «Ресурсоведение», а также при прохождении студентами учебно-производственных и полевых практик.
Положения диссертации выносимые на защиту.
-
Изученные элементы пространственной организации естественных популяций Vitex agnus-castus представляют собой ценопопуляции - небольшие по численности скопления особей данного вида, ассоциированные с определенными фитоценозами. Ценопопуляционная пространственная структура популяций витекса священного представляет собой одну из основных его экологических особенностей.
-
Несмотря на ограниченную численность особей в выявленных ценопопуляциях, они генетически гетерогенны.
3. Эколого-ценотическая роль Vitex agnus-castus в сложении естественных
растительных сообществ региона разнообразна: он может являться содоминантом,
эдификатором или ассектатором. Vitex agnus-castus является ценозообразователем лесных
сообществ в экосистемах нижнегорной, литоральной поясности.
-
Различия в накоплении тяжелых металлов (цинка, кадмия, меди и свинца) в стеблях растений витекса из различных ценопопуляции практически не зависят от их генетических особенностей и определяются величиной антропогенного воздействия в соответствующих местообитаниях.
-
Адаптационный потенциал вида Vitex agnus-castus, оцененный по комплексу показателей, характеризуется как средний. Из причин, лимитирующих восстановление численности ценопопуляции, главной является низкая всхожесть семян. С этой точки зрения необходимым является повышение эффективности вегетативного размножения витекса черенками.
-
На количественное содержание эфирных масел в плодах растений Vitex agnus- castus, произрастающих в искусственных и естественных экосистемах, оказывают влияние эколого-ценотические факторы.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на I, II, III, IV, V Всероссийской научно-практической конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008, 2009, 2010 и 2011); на международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова- фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (Москва, 2007); на международной научной конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного университета и 50-летию Воронежского отделения Русского Ботанического общества, «Современное состояние, проблемы и перспективы региональных ботанических исследований» (Воронеж, 2008); на международной научной конференции, посвященной 135-летию со дня рождения ИИ. Спрыгина «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008); на региональной научной конференции, посвященной 130 летию Краснодарского государственного историко-археологического музея-заповедника им. Е.Д. Фелицына «Биологическое разнообразие и биоресурсы Северо-Западного Кавказа» (Краснодар 2009); на XXXVI научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа (Краснодар, 2009); на XXII, XXV Межреспубликанских научно-практических конференциях с международным участием «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2012).
Публикации. По материалам диссертациошюго исследования опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и приложений, включает 194 страницы основного текста. Иллюстративный материал представлен 36 таблицами и 40 рисунками Список использованной литературы содержит 219 источников, из которых 19 на иностранных языках.
