Скачать

Біологічні основи інтродукції видів рододендрон в Житомирському Поліссі

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДЕРЖАВНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

«Біологічні основи інтродукції видів рододендрон в Житомирському Поліссі»

7.070801 – Екологія та охорона навколишнього середовища

Виконав ст.1 групи 4 курсу

В.В. Мельник

Керівник доц. В. Т. Харчишин

Житомир 2007

ЗМІСТ

РЕФЕРАТ

АНОТАЦІЯ

ВСТУП

Розділ 1 Сучасний стан питання. Задачі роботи

1.1 Флора Житомирського Полісся

1.2 Інтродукція як джерело збагачення рослинних ресурсів

1.3 Задачі роботи

Розділ 2 Природні умови, об’єкти, методи досліджень та історія вивчення інтродукції рододендронів у Житомирському Поліссі

2.1 Природні умови, об’єкти та методи досліджень

2.2 Історія вивчення та інтродукції рододендронів у світі та Житомирському Поліссі

Розділ 3 Результати дослідження та їх аналіз

3.1 Особливості розмноження інтродукованих видів рододендронів

3.1.1 Насіннєве розмноження

3.1.2 Вегетативне розмноження

3.2 Використання рододендронів у культур

Висновки і практичні рекомендації

Літератур

Додатки

РЕФЕРАТ

Дипломний проект Мельника В.В. "Біологічні основи інтродукції видів рододендрон в Житомирському Поліссі." Розроблені пропозиції щодо збереження та охорони рідкісних видів рослин Житомирського Полісся. А також проаналізовані біологічні основи інтродукції видів рододендрон в Житомирському Поліссі. Робота складається з реферату, анотації, вступу, трьох розділів, містить стор., 3 таблиці, рисунки, 28 літературних джерел, додатки, виконана в ботанічному саду ДАУ м. Житомир в 2007 році.

Проведені дослідження згідно затвердженого завдання на виконання дипломного проекту по дослідженню біологічних основ інтродукції рододендронів в Житомирському Поліссі. На підставі проведених досліджень розроблені пропозиції щодо доцільності продовження вивчення даної теми з метою пошуку варіантів покращення умов збереження рідкісних рослин та впровадження їх у використання для озеленення в Житомирському Поліссі.

Ключові слова: декоративні види, Житомирське Полісся, біорізноманіття, флора, інтродукція, рододендрон.

АНОТАЦІЯ

Дипломний проект присвячений біологічним основам інтродукції видів рододендрон в Житомирському Поліссі. На підставі проведених досліджень розроблені пропозиції щодо доцільності продовження вивчення даної теми з метою пошуку варіантів покращання умов збереження і захисту рідкісних видів рослин Житомирського Полісся.

АННОТАЦИЯ

Дипломный проект посвящен биологическим основам интродукции видов рододендрон в Житомирском Полесье. На основании проведенных исследований разработаны предложения о целесообразности продолжения изучения данной темы с целью поиска вариантов улучшения условий сохранения и охраны редких видов растений Житомирского Полесья.

SUMMARY

This work is holding to elaboration the models, which describe the spreading of rare species Ukraine vegetation. The proposals about improving situation are done.

Some proposals are done according to continua learning the problems.

Актуальність теми досліджень. Рододендрони, як високо декоративні представники світової флори, характеризуються різноманітністю форм, розміром та забарвленням квіток та листків, видом крони та розміром рослин. В умовах інтродукції вони можуть бути листопадними, вічнозеленими та напіввічнозеленими. Все це сприяло широкій популяризації цих рослин в країнах Європи, Азії та Північної Америки. Широка екологічна пластичність рододендронів сприяє використанню їх у паркобудівництві, озелененні міст, селищ та промислових підприємств. У природній дендрофлорі, рододендрони зустрічаються лише в Житомирському Поліссі. Тут природно зростає рододендрон жовтий, він є аборигенним видом. В озелененні населених місць регіону рослини майже не зустрічаються, а в колекційних насадженнях зустрічаються лише окремі види у не багатьох ботанічних садах чи дендропарках. Тому інтродукція рослин роду Rhododendron L. та вивчення їх біологічних особливостей в умовах культури в нашому регіоні є актуальними і мають практичне значення.

Об’єкт дослідження – інтродуковані види рододендронів Житомирського Полісся.

Предмет дослідження – види рододендронів Житомирського Полісся та впровадження їх в декоративне садівництво.

Зв’язок теми досліджень зі спеціальністю. Відповідно до освітньо-кваліфікаційної характеристики професійного спрямування “Екологія та охорона навколишнього середовища” спеціаліст еколог має освоїти основні напрямки поліпшення екологічної ситуації. Рослинний світ як одна з вищих форм існування матерії характеризується винятковою властивістю не тільки творити розмаїття нових форм, а й еволюціювати ці форми, постійно удосконалюючи їх, одночасно розвивати відносно постійний фенотип протягом мільйонів років. Сучасну людину можна вважати однією з форм еволюції, однією з її рушійних сил, і вплив людини на рослинний світ не має меж. Техногенний тиск на природу щодня збільшується, внаслідок чого окремі ланки її деформуються чи руйнуються, в зв’язку з чим окремі види, особливо морфогенетично-консервативні, елімінують і безповоротно зникають. Не викликає заперечень, що кожний біологічний вид - це неповторний експеримент природи, який одержав чи, точніше, успадкував генетичну інформацію багатьох поколінь своїх предків, розшифрування якої має важливе наукове і практичне значення. Кожний вид, що зародився на планеті, має право на продовження еволюційного розвитку і зникнення біологічного виду - це надзвичайно велика втрата для людства, тому збереження зникаючого виду рослин стало першочерговим завданням сучасної науки.

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень було вивчення біоекологічних особливостей видів рододендрон та їх адаптаційних здатностей в Житомирському Поліссі, зокрема аборигенних та інтродукованих видів рододендронів.

Відповідно до мети досліджень у задачі досліджень входило:

1) вивчення сучасного стану інтродукованих видів рододендрон Житомирському Поліссі;

2) дослідження біологічних особливостей виду рододендронів;

3) використання рододендронів для озеленення;

4) розробка рекомендацій щодо інтродукції, збереження та використання виду рододендрон в Житомирському Поліссі;

Новизна роботи – розробка рекомендацій щодо інтродукції, збереження та використання виду рододендрон в Житомирському Поліссі;

Практична цінність роботи Доведена можливість успішного вирощування багатьох видів рододендронів в умовах Житомирського Полісся, зокрема в ботанічному саду ДАУ.

Основні положення, що виносяться на захист:

— сучасний стан використання та впровадження видів рододендрон в Житомирському Поліссі;

— вивчення біологічних особливостей виду, та використання даної інформації при інтродукції рододендронів;

— впровадження в декоративне садівництво та озеленення територій Житомирського Полісся;

— інтродукція, репродукція та використання видів рододендрон в Житомирському Поліссі.

Розділ I Сучасний стан питання. Задачі роботи

1.1 Флора Житомирського Полісся

Флора Житомирського Полісся нараховує значну кількість видів вищих судинних рослин, з яких кожний десятий належить до категорії рідкісних і зникаючих. У сучасному рослинному покриві основна роль належить лісовій та болотній рослинності як за зайнятою площею, так і за функціональним значенням. Лісові екосистеми містять найбільшу кількість біотопів і переважну кількість наземних видів рослин, тварин, грибів та мікроорганізмів. Вони забезпечують захист ґрунтів і водних ресурсів, регуляцію клімату і водного стоку, умови існування і простір для тварин і людини, функціонування біосфери та підтримку її екологічної рівноваги. Значні площі займає також лучна рослинність, що розвивається на суходільних, низинних та заплавних луках (10). Природна рослинність найкраще представлена в північній частині Житомирського Полісся, де розораність території не перевищує 15%. В інших місцях розораність території понад 60%. Осушені великі території низинних та заболочених лук, які майже повністю трансформовані в сільськогосподарські угіддя. Постійно розорюються суходільні луки (19).

Лісистість поліської території порівняно висока - від 10 до 50% і в середньому становить 32,1%. Сучасна лісова рослинність Полісся представлена сосновими, сосново-дубовими, дубово-грабовими та вільховими лісами У лісах Полісся зосереджено 36% лісового, 32% – лісосічного фонду і 33% усіх запасів деревини країни.(28).

У лісовому фонді цієї зони основне місце належить хвойним насадженням (50%), зокрема лісостани з переважанням сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) становлять 50% площі. Сосна звичайна являє собою могутнє дерево першої величини, досягає 30 – 35м заввишки і живе до 300-350, а іноді до 500 років. В перші 15 – 20 років сосна росте дуже швидко, поступаючись в цьому відношенні лише перед модриною. До ґрунтових умов маловимоглива і може рости на сухих, вологих і сильно заболочених ґрунтах, а також у заплавах річок на алювіальних фунтах. Властива сосні велика амплітуда коливань щодо ґрунтових умов пояснюється пластичністю її кореневої системи. На ґрунтах з низьким рівнем ґрунтових вод у сосни звичайної добре розвивається стрижневий корінь, а на ґрунтах з високим рівнем ґрунтових вод коренева система має поверхневий характер.

Соснові ліси займають найвищі ділянки з бідними піщаними дерново-підзолистими ґрунтами, на яких сосна має найменше конкурентів. На сухих ґрунтах ростуть соснові ліси лишайникові, а на вологіших ґрунтах соснові ліси зеленомохові. У низинах, в найвологіших умовах трапляються соснові ліси чорницеві з високопродуктивним деревостаном. За площею переважають соснові ліси зеленомохові. Друге місце за площею після соснових насаджень займають березняки (13%). Вони утворилися на місці вирубаних соснових та дубових лісів. Переважна більшість їх молоді, зрідка трапляються віком більше, ніж 50 років (23).

Крім сосни звичайної, найбільш поширеними видами у лісах цієї зони є дуб звичайний (Quercus robur L.), берези повисла (Betula pendu-la Roth) та пухнаста (В. pubescens Ehrh.), вільха чорна (Alnus glutinosa (L.) Gaertn), осика (Populus tremula L.) і граб звичайний (Carpinus betu-lus L.). Дуб звичайний – дерево першої величини, яке досягає 40 м заввишки і понад 2 м в діаметрі. Він живе 400-500 років. У нього могутня коренева система з добре розвиненим стрижневим коренем. Дубові ліси переважають на півдні Полісся та в центральній частині, де на поверхню виходить кристалічний щит. Обов'язковою умовою їхнього зростання є наявність карбонатного горизонту ґрунту на глибині не більше, як 2 метри (20).

В таких умовах формуються ліси з крушиною ламкою (Frangula alnus Mill.) в підліску та осокою трясучковидною (Carex brizoides L.) у травостої. На більш багатих свіжих ґрунтах ярус підліску створює ліщина звичайна (Corylus avellana L.), а травостою – зірочник ланцетовидний (Stellaria holostea L.). Дубові ліси відзначаються високою різноманітністю. Рідше трапляються ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.), липа серцелиста (Tilia cordata Mill), клен гостролистий (Acer platanoides L.), в'яз гладенький (Ulmus laevis Pall.), в'яз граболистий (берест) (U. carpinifolia Rupp. ex. G. Sukow) , в'яз корковий (U. suberosa Moench) . У південно-західних районах зрідка зустрічаються явір (Acer pseudoplatanus L.) і черешня (Cerasus avium (L.) Moench) (25).

У долинах річок і в заплавах, крім вільхи чорної (Alnus glutinosa (L.) Gaertn) досить поширені верби біла (Salix alba L.) й ламка (S. fragilis L.), осокір (Populus nigra L.), до яких подекуди домішуються тополі біла (Рор-ulus alba L.) та сіра (P. canescens (Ait.) Smith). Вони формують як чисті, так і змішані насадження.

Підлісок у лісових насадженнях Житомирського Полісся відносно бідний. До його складу найчастіше входять горобина звичайна (Sorbus aucu-paria L.), крушина ламка (Frangula alnus Mill.), бруслина бородавчаста (Euonymus verrucosa Scop.), ліщина звичайна (Corylus avellana L.). Зрідка в підліску й на узліссях трапляються глід український (Crataegus ukraini-са Pojark.) , терен звичайний (Primus spinosa L.), барбарис звичайний (Berberis vulgaris L.), бузини чорна (Sambucus nigra L.) й червона (S. race-mosa L.), жимолость пухнаста (Lonicera xylosteum L.). У північно-західних районах Волинського Полісся значне поширення має яловець звичайний (Juniperus communis L.), а у західній частині Житомирського Полісся – рододендрон жовтий (Rhododendron luteum Sweet) (9-12). Питома вага насаджень з пануванням твердолистяних порід становить – 9,7% та м'яколистяних – 25,8% загальної вкритої лісом площі (15).

У віковій структурі насаджень Полісся переважають молодняки (60,9%), середньовікові деревостани становлять 26,1%, достигаючі 9,1%, стиглі та перестійні – лише 3,9% вкритої лісом площі. Середній річний приріст насаджень коливається у межах 3,5-4,2 м3 на 1 га.

За господарським значенням ліси держлісфонду розподілені на дві групи. Ліси першої групи є фактором поліпшення кліматичних, гідрологічних, ґрунтових умов, тобто виконують переважно природоохоронні функції і належать до таких категорій:

· водоохоронні – смуги лісів вздовж берегів річок, навколо озер, водоймищ та інших водних об'єктів;

· захисні ліси – протиерозійні, захисні смут лісів вздовж залізниць, автомобільних шляхів;

· санітарно-гігієнічні та оздоровчі, в тому числі ліси зелених зон навколо населених пунктів і промислових підприємств; ліси в межах природно-заповідного фонду.

Проведення в них комплексу лісогосподарських заходів спрямоване на посилення водоохоронно-захисних, санітарно-гігієнічних та інших корисних властивостей лісу. Деревину в таких лісах заготовляють під час проведення рубок догляду, санітарних і вибіркових рубок перестійного лісу.

Ліси другої групи поряд з екологічним, мають експлуатаційне значення і є головним джерелом отримання ресурсів деревини. Зростання природоохоронної ролі лісів Полісся поступово веде до зміни співвідношення лісів першої та другої груп на користь першої (27).

Зникнення і вимирання видів зумовлене геологічним часом, їх реліктивним характером, а також посилюючим антропогенним тиском на живу природу. Полісся – це той географічний регіон України, де найбільше збереглося реліктових п’ядичів (плаунів) і папоротей. Ще у 19 ст. В. В. Монтрезор та Р. І. Собкевич в околицях Житомира на прибережних скелях Тетерева виявили вудсію ельбську і альпійську – релікти третинного періоду. Тут знайшли притулок гронянка півмісяцева і списовик Брауна, листовик сколопендровий і фегоптерис з’єднуючий. На теренах регіону є релікти і серед магналієцвіти. Тут поки що успішно процвітає поліський красень рододендрон жовтий, частина популяцій якого знаходиться на Кавказі, на дистанції в 1000км один від одного, як свідчення про зруйнований міст між епохами. У реліктовому стані на Словоченсько-Овруцькій височині перебуває плющ звичайний, що втратив повністю репродуктивні властивості (4).

Отже, у сучасному рослинному покриві Житомирського Полісся основна роль належить лісовій та болотній рослинності як за зайнятою площею, так і за функціональним значенням.

1.2 Інтродукція як джерело збагачення рослинних ресурсів

Землеробство бере свій початок із інтродукції рослин та їх акліматизації. Це розпочалося тоді, коли людина вперше перенесла із природи до свого житла рослини для їх подальшого постійного вирощування. Вважається, що це розпочалося близько 10 тис. років тому.

Запозичення нових рослин із інших районів для культивування в нових місцях називається інтродукцією, а сам процес пристосування нових рослин до нових умов зростання - акліматизацією.

Розвиток сучасного рослинництва неможливий без залучення нових видів, форм і сортів рослин із інших географічних районів або створення нових сортів шляхом селекції. У цьому полягає велике практичне значення інтродукції та акліматизації рослин.

У літературі й практиці інтродукції та акліматизації рослин визначилися й звично вживаються три основні терміни: «інтродукція», «акліматизація», «натуралізація».

Термін „інтродукція" був запропонований данським ботаніком Хансеном наприкінці XIX ст. і міцно утвердився у ботанічній літературі. Він походить від латинського introductio, тобто впровадження. "Акліматизація" є латино-грецьким словосполученням (що стало звичним у ботанічній термінології), утвореним із латинського ad (стосовно до, відповідно із) і грецького klima (клімат).

Хоча теорія акліматизації рослин має понад півторастолітню історію, до цього часу немає єдиної думки про зміст названих термінів. Тому перед тим, як детально розглянути їх, необхідно визначити тісно пов'язані з ними такі поняття, як навколишнє середовище, умови середовища та умови існування. Чітко розмежував ці поняття російський ботанік В. М. Сукачов (8). За В.М. Сукачовим, умови місцезростання, або середовище - це вся сукупність екологічних факторів, які впливають на дану рослину чи угруповання рослин. Ті ж фактори, які є необхідними умовами для існування рослин, називаються умовами існування.

Більшість дослідників термін "інтродукція" розуміють як впровадження рослин в культуру, а деякі інтродукцією називають впровадження в культуру лише дикорослих видів. М. М. Гришко (7) пропонував замість терміну „інтродукція" вживати термін "окультурювання нових рослин", а М. А. Аврорин вважав, що інтродукція - це первинне вирощування рослин певного виду (чи форми або сорту) у даному природному районі.

Та найповніше визначив поняття інтродукції С. Я. Соколов (6). За С. Я. Соколовим, інтродукція - це сукупність методів і прийомів, якими людина допомагає успішному проходженню акліматизаційного (пристосувального) процесу, що відбувається у рослинах. А оскільки йдеться про акліматизаційний процес, то ясно, що він необхідний для рослин, перенесених у нові для них умови, тобто для інтродукованих рослин.

Щодо терміну "акліматизація", то всі дослідники розуміють його як процес пристосування рослин до нових для них умов існування. Деякі автори ототожнюють акліматизацію з інтродукцією (4,5,6). Та все ж акліматизація - процес самостійного пристосування рослин до нових умов існування. Людина може лише прискорити його різними методами добору необхідних для культури форм.

Хоча інтродукція рослин, як уже зазначалося, розпочалася ще в доісторичні часи, теорія інтродукції й акліматизації рослин започаткувалася лише на початку XIX ст. Початок її розробки поклав відомий німецький ботанік і географ А.Гумбольдт - основоположник ботанічної географії. У своїй роботі „Ideen zu einer Geographie der Pflanzen" він вперше висловив думку, що для акліматизації рослин особливе значення мають кліматичні показники, і що одним із найважливіших факторів у розвитку рослин є не температура середовища взагалі, а сума температур за вегетаційний період і для кожного виду рослин існує свій мінімум кліматичних і метеорологічних факторів, які лімітують поширення даного виду рослин. А.Гумбольдт вважав, що для нормального розвитку потрібен певний мінімум тепла, який не є середньодобовою температурою, а є сумою температур вище 0° С за період від появи сходів до настання певної фази.

Акліматизація рослин, за Ч. Дарвіном, досягається такими двома основними шляхами: отриманням різновидів, які відзначаються іншою, ніж решта особин даного виду, організацією та "звиканням" до нового клімату без істотних змін у організації. А різновиди, що виникли, здатні до акліматизації теж двома шляхами. Перший - це те, що будучи сіянцями або дорослими рослинами, вони вже здатні витримувати сильний холод; другий - вони можуть пристосуватися до клімату, який відрізняється від клімату батьківщини, якщо будуть цвісти й плодоносити раніше чи пізніше, що дає їм змогу уникнути заморозків. Роль людини при цьому полягає у доборі таких форм. Насіннєве розмноження є вирішальним при акліматизації рослин, бо дає можливість добирати потрібні різновиди. Ці теоретичні положення Ч. Дарвіна стали основою для розробки сучасної теорії інтродукції та акліматизації рослин.

Акліматизація рослин - природний процес пристосування рослин до нових умов існування, який відбувається незалежно від втручання людини. У природних умовах він відбувається безперервно і пов'язаний зі змінами клімату та інших екологічних умов, супроводжується видо- і формотворенням. Людина може втручатися в цей процес і прискорити його шляхом схрещування рослин з подальшим добором із потомства форм, потрібних їй і відповідних клімату та іншим умовам життя. Вищим ступенем акліматизації рослин є їх натуралізація, яка проявляється настільки повним пристосуванням до нових умов існування, що рослини успішно розмножуються, входять у фітоценози і витримують конкуренцію аборигенних видів.

Інтродукція рослин - комплекс прийомів і методів впровадження нових видів рослин у культуру. В інтродукції рослин виділяють такі три етапи: попередній добір інтродуцента, інтродукція без істотної зміни природи рослин і інтродукція, пов'язана зі значною зміною спадковості даного виду. При доборі інтродуцентів використовують методи кліматичних і агрокліматичних аналогів, порівняльного вивчення палеоареалів і сучасних ареалів інтродуцентів, еколого-історичний та метод філогенетичних комплексів.

Основними джерелами видового різноманіття рослин деревних і трав'яних, у помірній зоні, звідки потенційно можливо інтродукувати більшість видів в Україну, є Північна Америка, Середземномор'я, Кавказ і Закавказзя, Мала і Передня Азія, Центральна (Середня) Азія. Центральний Китай, Гімалаї, Примор'я, Північно-Східний Китай, Корея, Японія. Ряд видів трав'яних можна інтродукувати із північних районів Індустанського півострова та помірної зони Південної півкулі.

При порівнянні кліматичних умов України і цих регіонів за такими показниками, як кількість днів у році з температурами вище +5°С і сума середньомісячних позитивних температур, можемо знайти в цих регіонах райони кліматичні аналоги України.

Коефіцієнти зволоження об'єднують вплив настільки багатьох складових клімату, що в ряді випадків можуть служити майже універсальними його показниками для різних районів, роблячи їх (райони) порівнюваними. Це має велике значення для інтродукції рослин, бо дає змогу з великим наближенням знаходити райони кліматичні аналоги.

Для успіху інтродукції рослин в Україні не менше значення, ніж вологість клімату мають умови холодних місяців року і особливо режим температури повітря взимку. Різке і часте коливання температури, чергування морозів і відлиг не менш згубно впливає на рослини, ніж тривала і сильна посуха влітку (5).

В Українському Поліссі середні значення зимової температури на Правобережжі і Лівобережжі відповідно дорівнюють -5 і -8 °С, а абсолютний мінімум температури становить -33 і -36 °С. Вірогідність відлиг на Правобережжі -6%, на Лівобережжі -0, а абсолютних мінімумів температури нижче -30°С відповідно 8 і 15% випадків. За режимом зими Українське Полісся схоже із північно-східною частиною Атлантичного регіону Північної Америки, північною частиною Японії та деякими районами Центральної Азії (Бішкек) і Закавказзя (Лагодехи).

Названі приблизні кліматичні аналоги не є абсолютними критеріями для добору джерел для інтродукції рослин. Досвід інтродукції свідчить, що можливості її збільшуються при застосуванні різних агротехнічних методів (штучне зрошення, зимовий захист рослин тощо). Це дає змогу в Лісостепу і Степу успішно інтродукувати багато видів рослин із інших, не згаданих тут природних регіонів.

У зв'язку з цим доцільно виділити в Україні такі зони інтродукційних можливостей: 1) зона найбільш широкої інтродукції (Закарпаття), 2) зона широкої інтродукції (Українське Полісся і Лісостеп), 3) зона обмеженої інтродукції (Степ).

Досвід інтродукції рослин свідчить, що процес цей у деревних рослин тривалий і складний, у трав'янистих — значно коротший і менш складний (6). Умовно його можна розподілити на три послідовні стадії: 1) вибір інтродуцента; 2) інтродукційне випробування; 3) впровадження в культуру.

Стадії ці за тривалістю неоднакові, як неоднакові вони і за метою. Якщо перша стадія може тривати лише декілька місяців, то друга і третя - по декілька років у трав'яних рослин, а у деревних - по декілька десятків років.

Стадії, в свою чергу, складаються кожна із двох етапів. У загальному вигляді схема інтродукційного процесу має такий вигляд.

Таблиця 1. Cхема інтродукційного процесу