Методы изучения видового флористического состава семейства Brassicaceae

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова

«Допущена к защите»

Зав. кафедрой ___________

Г. Султангазина

___ ____________ 20__г.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: «Представители семейства Brassicaceae Burnet во флоре национального парка «Бурабай»»

По специальности 5В060700 – Биология

Выполнила К. Коваль, студентка 4

Курса очной формы обучения

Научный руководитель к.б.н., доцент

Г. Султангазина

Костанай, 2016

Актуальность темы. Проблема сохранения биологического разнообразия растительного и животного мира, рационального использования его генетического потенциала является одним из главных мировых приоритетов. Особенно это актуально для Казахстана, в связи с обширностью его территории широким спектром природных условий, богатейшей и разнообразной биотой и по географическому положению на континенте Евразии определяет его центральную роль в решении этой проблемы. Актуальность сохранения биоразнообразия растительного мира в целом отражена в Концепции о биологическом разнообразии, ратифицированной Казахстаном в 1994 г., а также в стратегической программе «Казахстан – 2030» [Адамжанова Ж.,Веселова П., Марынич О., Мухтубаева С., Олифиров С., Сатыбалдиев Д., Ситпаева Г. Изучение растительного мира Казахстана и его охрана - Алматы: ТОО «Айдана» 2001. – 226 с.].

Семейство Brassicaceae насчитывает около 3000 видов из 350 родов. По земному шару распространены крайне неравномерно. В основном виды Brassicaceae произрастают в умеренной зоне северного полушария. Виды Brassicaceae успешно приспосабливаются к разнообразным местам обитания. Некоторые из них встречаются даже в тропиках.

Исчезновение любого вида означает утрату специфичного набора генов, являющихся результатом многовековой эволюции совершенно неповторимого и во многих случаях чрезвычайно важным для человечества [Эржапова Р.С., Ирисханова З.И., Амалова З.Н., Лорсанова Я.Э. К характеристике семейства Крестоцветные, или Капустные (Cruciferae, Brassicaceae) во флоре Чеченской республики - УДК 582.683.2 (470.661), Юг России: экология, развитие. №2, 2010].

Семейство Brassicaceae играет заметную роль в растительном покрове республики Казахстан и насчитывает 289 видов из 83 родов [1]. Представители семейства Brassicaceae являются самыми распространенными и имеющими большое народно-хозяйственное значение растениями: лекарственные, декоративные, масличные, пищевые, кормовые и др. Поэтому обращение к изучению этого семейства во флоре государственного национального природного парка «Бурабай» представляется актуальным. Следует отметить, что флоре Казахстана посвящено огромное количество работ ботаников. Специальных исследований, проведенных по семейству Brassicaceae и работ по флоре Кокшетауской возвышенности и Бурабайского горно-лесного массива мало.

Цель исследования - ревизия таксономического разнообразия семейства Brassicaceae на территории национального природного парка «Бурабай». Из поставленной цели вытекают следующие задачи:

1. Провести ревизию систематического состава семейства Brassicaceae;

2. Осуществить биоморфологический, экологический, географический анализ семейства флоры государственного национального природного парка «Бурабай»;

3. Выяснить закономерности распространения видов Brassicaceae на исследуемой территории;

Выявить хозяйственно – полезные, редкие для флоры виды Brassicaceae, наметить пути их сохранения.

Методы изучения видового флористического состава семейства Brassicaceae

Изучение семейства следует начинать с выявления его флористического состава, т.е. начинать с составления списка всех видов входящих в его состав. Флористический состав семейства - это совокупность всех видов произрастающих в нем. Необходимо стремиться как можно полнее учесть весь видовой состав семейства, что важно для познания как самого семейства, так и экологических условий его местообитания. Каждый вид, входящий в семейство, по-своему участвует в образовании биотопа и некоторые виды или их сочетания выступают как индикаторы условий среды. Материалом для проведения флористических исследований послужила флора семейства Brassicaceae государственного национального природного парка «Бурабай». Полевые работы выполнялась в период с 2013 по 2015 год в период учебной, производственной практик. Материал для исследования собран в пределах 10 лесничеств: Акылбайское, Боровское, Мирное, Золотоборское, Бармашинское, Катаркольское, Приозерное, Буландинское, Жалайырское, Темноборское. Сборы произвели у берегов озер Светлое, Малое Карасу, Малое Чебачье, Большое Чебачье, у подножья гор Кокшетау, Жеке батыр и др. Всего нами было собрано на территории природного парка 500 листов гербария представителей семейства Brassicaceae. Сбор гербарного материала осуществлялся маршрутно – рекогносцировочным методом. Помимо собственных сборов, положенных в основу работы, нами были использованы гербарные материалы кафедры биологии и химии Костанайского государственного университета имени А. Байтурсынова. Обработка гербарного материала проводилась на кафедре биологии и химии.

Определение и уточнение видов гербарного материала семейства Brassicaceae осуществлялось при помощи следующих источников [3,6, 7].

Изучены научные статьи по обзору отдельных представителей семейства Brassicaceae, публикуемые в научных журналах Казахстана, России.

Латинские названия приводятся в соответствии со сводкой С.К. Черепанова [8].

В первой части дипломной работы дана общая характеристика семейства Brassicaceae, количество видов в мире (3000 видов из 380 родов), в Казахстане (289 видов из 83 родов). Большое количество растений этого семейства являются лекарственными. (Пастушья сумка обыкновенная Capsella bursa-pastoris, Желтушник раскидистый Erysimum Diffusumehrh., Желтушник левкойный Erysimum cheiranthoides L.,Ложечная трава лекарственная Cochlearia officinalis, Сирения стручковая Syrenia siliculosa L., Клоповник посевной, или Кресс-салат Lepidium sativum L.).

В Красную книгу Казахстана внесено 15 видов растений Brassicaceae.

1. Stroganovia robusta Строгановия коренастая

2. Botschancevia karatavia Бочанцевия каратавская

3. Stroganovia sagittata Строгановия стрелолистная

4. Arabis popovii Резуха попова

5. Stroganovia trautvetteri Строгановия траутфеттера

6. Stubendorffia gracilis Штубендорфия тонкая

7. Erysimum perofskianum Желтушник оранжевый

8. Arabis mindshilkensis Резуха мынжылкинская

9. Stroganowia cardiophylla Строгановия сердцелистная

10. Lepidium meyeri Клоповник Мейера

11. Alyssum fedtschenkoanum Бурачок Федченко

12. Draba microcarpella Крупка мелкоплодная

13. Pterygostemon spathulatus Пушистотычиночник лопатчатый

14. Clypeola jonthlaspi Щитница яруточная

15. Neuroloma beketovii Неуролома Бекетова

Также данное семейство богато растениями, которые оказывают хозяйственно-важное значение.

Хозяйственно – важные группы растений семейства Brassicaceae

В следующем подразделе нами проведен сравнительный анализ видов растений Центрально-Казахстанского мелкосопочника (Карамышева, Рачковская, 1973) и ГНПП «Бурабай». При сравнительной оценке двух местностей, можем сделать вывод, что на территории природного парка «Бурабай» нами выявлено 50 видов, а на степной части Казахского мелкосопочника 90 видов. Не все растения встречаются на обеих территориях. Например, Alyssum obovatum (C.A.Mey.), Barbarea vulgaris R.Br., Bunias orientalis L., Clausia robusta Pachom., Draba cinerea, Erysimum canescens Roth. Adams., Lepidium affine Ledeb. найдены в природном парке «Бурабай», а на степной части Центрального Казахского мелкосопочника (Карамышева, Рачковская 1973) не указаны.

Во второй части дипломной работы проводятся анализы, эксперименты, выводы. Описание рельефа, климата, почв и особенности распространения растительного покрова национального природного парка «Бурабай». Составлен систематический спектр семейства Brassicaceae который показал, что наиболее крупными родами является Erysimum (10%), Lepidium (10%). На втором месте следует род Alyssum (8%). И на третьем месте роды – Draba, Rorippa, Sisymbrium (по 6 %).

Проведен экологический анализ семейства Brassicaceae, при котором выявлено что, самой многочисленной группой является – степная (32%), к ней относятся 15 видов Brassicaceae. Это: Alyssum desertorum Stapf., Alyssum lenense Adam., Alyssum obovatum (C.A.Mey.), Alyssum tortuosum Waldst. et Kit. ex Willd., Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., Berteroa incana (L.) DC., Camelina microcarpa Andrz., Camelina glabrata (DC.), Chorispora tenella (Pall.) DC., Clausia aprica (Steph.) Korn.-Tr., Clausia robusta Pachom., Erysimum canescens Roth., Erysimum marschallianum Andrz., Erysimum leucanthemum (Steph.), Sisymbrium polimorfum (Murr.) Roth.Одно из них растение – эндемик (Clausia robusta Pachom.).На втором месте по численности видов стоит рудеральная эколого-ценотическая группа (26%). Включает в себя 12 видов растений: Capsella bursa pastoris (L.) Medik., Chorispora sibirica (L.) DC, Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl., Draba nemorosa L., Erysimum cheiranthoides L., Isatis costata C.A. Mey., Lepidium ruderale L., Lepidium latifolium L., Neslia paniculata L., Sinapis arvensis L., Sisymbrium Loeselii L., Thlaspi arvense L. На третьем месте лесная экологическая группа. Составляет 13% от общего числа и включает в себя 6 видов - Arabidopsis toxophylla (Bleb.), Conringia orientalis (L.) Dumort., Erysimum sisymbrioides C.A. Meyer., Lepidium affine Ledeb., Lepidium amplexicaule Willd., Rorippa brachycarpa (C.A. Meyer) Hayek.

Рисунок 1. Эколого-ценотические группы растений семейства Brassicaceae

Проведен биоморфологический анализ растений Brassicaceae который показал что, преобладающей жизненной формой является многолетние и двулетние растения– 12 видов, что составляет 25,5% от общего числа видов, сюда относятся: Berteroa incana (L.) DC., Camelina microcarpa Andrz., Erysimum canescens Roth., Erysimum marschallianum Andrz., Erysimum sisymbrioides C.A. Meyer., Isatis costata C.A. Mey., Arabis borealis Andrz., Arabis hirsuta (L.) Scop., Hesperis sibirica L., Rorippa amphibia (L.)Bess., Sisymbrium altissimum L., Rorippa brachycarpa (C.A. Meyer) Hayek. Следующей формой следует однолетние длительно вегетирующие растения в количестве 10, что составляет 21,3% от общего числа растений Brassicaceae. К ним относятся такие растения как, Barbarea stricta Andrz., Capsella bursa pastoris (L.) Medik., Chorispora sibirica (L.) DC., Descurainia sophia, Erysimum cheiranthoides L., Lepidium ruderale L., Sisymbrium Loeselii L., Thlaspi arvense, Neslia paniculata L., Sinapis arvensis L.Далее, растения с очень коротким вегетационным периодом, т.е. растения – эфемеры (12,8 %) - Alyssum desertorum Stapf., Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., Chorispora tenella (Pall.) DC., Draba nemorosa L., Arabidopsis toxophylla (Bleb.), Meniocus linifolius (Steph.)В малом количестве видов группы дерновинных полукорневищных, полукустарничков и стержнекорневых растений – по 4 вида (8,5%).

Таким образом, семейство Brassicaceae на территории природного парка «Бурабай» преобладают многолетние и двулетние растения.

Географический анализ видов растений семейства Brassicaceae выявил, что все виды разнообразны по-своему географическому происхождению. Многочисленными являются виды растений западнопалеарктического типа ареала (7 видов), на втором месте – заволжско – казахстанско-монгольский тип (5 видов) и голарктический (5 видов). На территории природного парка произрастают 2 вида эндемиков – Clausia robusta Pachom., Eruca sativa Miller.

Изучив закономерности распространения видов Braccicaeae можно сделать вывод, что растения семейства Brassicaceae могут произрастать как в сосново-березовых лесах так и в окрестностях населенных пунктов, по берегам ручьев, по заболоченным местам, на каменистых склонах сопок и в других разнообразных местах. Виды встречаются повсеместно редко.