про рослини. Лекції. Лекція Теоретичні основи та прикладні аспекти інтродукції рослин. Методи інтродукції рослин Суть поняття інтродукція
 Скачать 490.5 Kb.
|
|
Лекція 1. Теоретичні основи та прикладні аспекти інтродукції рослин. Методи інтродукції рослин Суть поняття «інтродукція» рослин. Сторони інтродукційного процесу. Види інтродукційної роботи (цілеспрямована, стихійна). Суть понять «акліматизація» та «натуралізація». Ступенева акліматизація рослин. Методи попереднього вибору інтродуцентів. Методи безпосередньої інтродукції, методи кліматичних і агрокліматичних аналогів. Порівняльного вивчення палеоареалів і сучасних ареалів інтродуцентів, еколого-історичний та метод філогенетичних комплексів. Стадії (вибір інтродуценти, інтродукційне випробування, впровадження в культуру) та етапи інтродукції рослин. 1. Калініченко О.А. Декоративна дендрологія : Навч. посібн. / О.А. Калініченко. – К. : Вища школа, 2003. – 199 с. 2. Кучерявий В.П. Озеленення населених місць: Підручн. / В.П. Кучерявий. – Львів: Світ, 2005. – 456 с. 3. Алексеев Ю.Е. та ін. Деревья и кустарники / Ю.Е. Алексеев, П.Ю. Жмылев, Е.А. Карпухина. – М. : ABF, 1997. – 592 с. 4. Кохно Н.А., Курдюк А.М. Теоретические основы и опыт интродукции древесных растений в Украине. – К.: Наукова думка, 1994. – 187 с. 1. Суть поняття «інтродукція» рослин. Інтродукція (від латинського слова introductio – вступ) – це переселення окремих видів тварин чи рослин у місцевості, де вони раніше не жили. Зараз у деяких виданнях та словниках дають інше визначення інтродукції. Інтродукція – це введення в культуру виду як у межах його ареалу, так і за межами (Кохно, Курдюк, 1994, з посиланням на декілька публікацій). Але ми будемо дотримуватися першого визначення і мати на увазі тільки вирощування рослин за межами їх природного ареалу. Інтродукція рослин є одним з найважливіших видів людської діяльності і має важливе значення для науково-технічного прогресу людства. За своїм значенням для розвитку цивілізації і суспільних відносин уведення в культуру картоплі, кукурудзи, цукрового буряка, кави, тютюну, бобових, плодово-ягідних культур та інших рівноцінні найбільшим технічним винаходам. Як показує практика, традиційне рослинництво не повною мірою справляється з поставленими завданнями. У зв'язку з цим актуальним є пошук нових нетрадиційних високопродуктивних рослин, здатних не тільки конкурувати з наявними культурами, але і значно переважати їх за стійкістю і господарсько-цінними показниками. У цьому велика роль належить інтродукції рослин як фактору збагачення видового різноманіття культурфітоценозів. Адже рослинний світ, що налічує біля півмільйона видів, має величезний потенціал, але в культурі представлений лише невеликою їх кількістю. На сучасному етапі розвитку сільське і лісове господарство, зелене будівництво, фармацевтичну промисловість і цілу низку інших галузей народного господарства неможливо уявити без постійного впровадження нових видів, форм і сортів. Більшість сучасних культурних лікарських, харчових, волокнистих, плодових, технічних рослин – інтродуценти, тобто рослини, штучно переміщені за межі свого ареалу і успішно упроваджені в нові регіони. Завдяки інтродукції та акліматизації розширюється асортимент культурних рослин; стає більш повноцінним і різноманітним харчування та лікування населення; змінюються на краще умови життя в промислових містах тощо. В процесі інтродукційних досліджень нерідко відбувається поліпшення життєздатності видів (сортів) та цінних ознак, заради яких і здійснюється інтродукція (збільшення фітомаси, кількісного вмісту біологічно активних сполук, врожайності плодів чи насіння, стійкості до різних чинників середовища, хвороб, шкідників). Збереження та раціональне використання рослинних ресурсів є пріоритетним напрямком розвитку суспільства. Тому інтродукція, як розділ експериментальної ботаніки і географії рослин, залишається основним різновидом діяльності ботанічних садів і інших рослинницьких науково-дослідних установ. Особливо актуальним постає питання введення в культуру нових рослин у зв’язку з глобальною зміною клімату, що намітилася в останні десятиріччя. Все це в остаточному рахунку сприяло виділенню інтродукції рослин в самостійну наукову дисципліну. Оскільки їй, як і будь-якій іншій науці, притаманні свої внутрішні закономірності, пізнання яких можливе лише на основі наукового підходу і які мають глобальний характер. До того ж, враховуючи, що частка продукції природних ценозів невпинно скорочується, а попит на її споживання і використання зростає, можна виявити, що це неминуче веде до актуалізації досліджень у галузі інтродукції та акліматизації рослин. Значний внесок у розвиток інтродукції та акліматизації рослин зробили такі вчені як А. Декандоль, О. Гумбольдт, Ч. Дарвін, В. Гукер, Е. Регель, Г. Краузе, А. М. Бекетов, М. І. Вавілов і його послідовники (М. П. Жуковський, Ф. Х. Бахтєєв, Є. Н. Сінська, А. І. Купцов, В. В. Вульф та ін.), М. М. Іванов, В. М. Любименко, О. А. Щоголєва, А. В. Дорошенко, В. І. Разумов та ін. Об’єктом інтродукції є види, що мають цінні властивості і можуть бути перенесені в нові умови місцезростання з інших регіонів за межами їхніх природних ареалів для задоволення національно-економічних потреб, а предметом – процес мобілізації, випробовування, адаптації й впровадження в культуру інтродукованих рослин у нових умовах місцезростання, вивчення біологічних, екологічних і топологічних особливостей. Сторони інтродукційного процесу. ‒ теорія кліматичних аналогів, котру досліджували Г. Майєр, Ф. Хікаль, А. Паварі, Ф. Коппен, Г. Т. Селянинов; ‒ теорія панареалів Д. Гудома; ‒ метод флорогенетичного аналізу В.П. Малєєва; ‒ фітоценотичний метод (за В. М. Сукачовим); ‒ метод порівняльного еколого-географічного аналізу. Методики проведення вегетаційних та польових дослідів: лабораторні, вегетаційні (Ж. Буссенго), польові та статистичні методи. Методика оцінки та прогнозування інтродукційних досліджень дає змогу оцінити та спрогнозувати успішність інтродукції та акліматизації за спеціальними схемами, розробленими В.П. Малєєвим, А.В. Васильєвим, О.Л. Липою, С.Я. Соколовим, А.М. Мушегяном, Г.Н. Шликовим, А.Л. Коркешком, Н.А. Базилевською, С.С. Харкевичем, П.І. Лапіним, С.В. Сідневою, М. А. Кохном, А.М. Курдюком та ін. Роль інтродукції та акліматизації рослин на сучасному етапі їхнього розвитку досить багатостороння. ‒ джерело експериментального матеріалу для багатьох сільськогосподарських наук, в першу чергу для селекції рослин; ‒ спосіб задоволення матеріальних і культурних потреб людства, оскільки всі культивовані, в тому числі і декоративні, види є інтродуцентами; ‒ один з методів вивчення рослин поза природними ареалами – в умовах культури (ex situ), якому останнім часом надається особливе значення у програмі збереження різноманітності рослин; ‒ напрям розвитку ботанічної науки, своєрідний розділ експериментальної ботаніки, практичні результати якої допомагають прояснити ті чи інші питання теоретичної ботаніки. Саме за такими напрямками потрібно продовжувати дослідження в галузі інтродукції та акліматизації, для яких може знадобитись дана інформація. 2. Історія інтродукції деревних рослин в Україні Перші відомості про інтродукцію рослин на терени України відносяться до грецьких поселень на берегах Чорного моря (V ст. до нашої ери). На початок нашої ери греки вирощували виноград, інжир, маслину, персик, абрикос, горіх грецький, мигдаль. У VIII ст. у древніх слов'ян вже були сади з яблунь. У домонгольські часи у Київській Русі вирощували яблуні, вишні, виноград. Далі були введені грецький горіх та шовковиця. До XVII ст. інтродукували переважно плодові дерева та ягідні кущі. У XVIII ст. почалося будівництво парків. У ті часи були інтродуковані бузок звичайний та тополя італійська (пірамідальна). У ХІХ ст., у зв'язку з будівництвом ботанічних садів та масштабним створенням парків майже при кожній садибі, було інтродуковано дуже багато видів та культиварів з Середземномор'я, Кавказу, Середньої Азії, Далекого сходу, Японії, Китаю, Північної Америки. У ХХ ст. інтродукцією рослин займалися, переважно, ботанічні сади. Розпад Радянського Союзу та остаточне падіння залізної завіси призвели до нової хвилі інтродукції рослин, зокрема до інтродукції великої кількості культиварів. На даний час у природній флорі України нараховується близько 500 видів дерев, кущів, напівкущів, кущиків та ліан, інтродуковано понад 2500 видів та близько 700 культиварів (усього 3200) і ці цифри постійно збільшуються. Проте ще досі є значний інтродукційний потенціал як на видовому рівні, так, особливо, на рівні культиварів. Види, які завезені до нас з Японії, Китаю, Північної Америки тощо є інтродуцентами. Але розглянемо такий приклад. Бук лісовий – природно зростає у Карпатах. Для України він є аборигенним видом. Для Києва – інтродуцентом. Таж ялина звичайна – зростає у Карпатах та має острівні популяції у ряді областей, зокрема Закарпатській, Івано-Франківській, Львівській, Волинській, Рівненській, Житомирській та Чернігівській. Тобто для України в цілому та для ряду областей цей вид аборигенний, тоді як для інших (у тому числі і для Київської) – інтродукований. Види інтродукційної роботи (цілеспрямована, стихійна). Акліматизація – процес пристосування рослин до умов існування в межах їх культурних ареалів. Часом примітивно уявляють собі, що ось завезли рослину з інших країв, вона поросла поросла тут, та й пристосувалася до наших умов. Такий думці сприяє той факт, що часом у наших умовах добре ростуть ті види, які завезені з зон з явно м'якшим кліматом. Тобто складається враження, що рослина не могла бути пристосованою до суворіших умов, але попавши у них, пристосувалася – тобто акліматизувалася. Насправді – це не так. Кожна рослина може жити тільки у певних інтервалах температур, вологості ґрунту та повітря, родючості ґрунту, освітлення тощо. Пристосованість до цих умов є спадковою і протягом життя змінитися не може. Тобто рослина не може пристосуватися до умов, яки виходять за ці межі. Чому ж тоді в наших умовах добре ростуть такі види як гінкго, чи метасеквоя, та ж ялина звичайна або бук лісовий, які є інтродуцентами? Справа у тім, що кожний вид має реальний ареал та потенційний ареал. Реальний ареал – це та місцевість, де вид природно зростає, а потенційний ареал – та територія, на якій умови відповідають вимогам рослини, не виходять за ті межі, до яких вид пристосований. Потенційний ареал часто набагато ширший за реальний. Чому ж вид не захоплює увесь потенційно можливий ареал? Тому що він стикається з конкуренцією з боку пристосованіших видів. Саме вони тіснять його доти, доки не досягнуть тієї місцевості, де наш вид виявиться конкурентноспорможнішим за них. Хід історичних подій часом обмежує ареал виду. Наприклад – наступ льодовиків призвів до відступу виду з території, після танення льодовика вид теоретично міг би повернутися на попередню територію, але міграційний бар'єр, який за цей час утворився не дозволив цього зробити. От і знаходиться вид з широким потенційним ареалом на невеликій за площею території. Деякі види мають дуже широкий потенційний ареал, але географічна ізоляція не дає їм захопити його. Саме ті види, умови потенційного ареалу яких співпадають з умовами району інтродукції, успішно зростають у них, хоча умови реального ареалу можуть бути значно відмінними від умов району інтродукції. Є ціла низка видів, рослини яких здатні рости у наших умовах, але не здатні утворити насіння. Звичайно, що без допомоги людини такі види швидко зникли б, але завдяки культивуванню ці інтродуценти зустрічаються у наших насадженнях. Так чи існує взагалі акліматизація? Існує. Але вона відбувається протягом зміни багатьох поколінь інтродукованого виду. Як Ви знаєте, нащадкам кожного виду властива спадковість та мінливість. Тобто кожна рослина, що виростає з насіння подібна до батьківських рослин, але чимось трохи відмінна, як завдяки комбінаціям батьківських генів, так і завдяки мутаціям. Якщо ці зміни сприяють зростанню виду у певних умовах інтродукції, то саме ці нащадки будуть виживати. Наприклад: ми інтродукували якийсь вид, виростили його, зібрали з нього насіння, висіяли, з'явилися сходи. Сувора зима. Більша частина сходів загинула, але лишилося декілька, які завдяки комбінаціям генів чи мутаціям виявилися зимостійкішими. Якщо ми виростимо ці рослини, зберемо з них насіння, висіємо, то, вірогідно, що з них вже виживе більше рослин після суворої зими. Так протягом багатьох поколінь шляхом відсіву непристосованих та виживання пристосованих вид може акліматизуватися, пристосуватися до суворіших умов. На цьому побудований метод ступінчастої інтродукції рослин. Коли вид поступово просувається наприклад на північ. Він завозиться, наприклад, на 50 км північніше і вирощується з насіння кілька поколінь, потім завозиться ще на 50 км північніше тощо. Суть понять «акліматизація» та «натуралізація». Натуралізацією називають здатність рослин інтродукованого виду в межах культурного ареалу самостійно відновлюватися, тобто давати надійний самосів. Це може відбуватися, якщо вид починає реалізовувати свій потенційний ареал, або, якщо вид досяг найвищого ступеню акліматизації. Приклади інтродуцентів що натуралізувалися – клен ясенелистий, робінія звичайна, гіркокаштан звичайний, дуб червоний тощо. 5. Наукові методи інтродукції рослин Інтродукція на перших етапах велася стихійно. Тобто, що подобалося, то везли і намагалися виростити. Звичайно, що і відпади були величезними. Тому з'явилися наукові методи інтродукції рослин. Найвідоміший з них – метод кліматичних аналогів Майра. Г.Майр – німецький дендролог та лісівник, який опублікував свою працю у 1909 р. Кліматичну аналогічність він встановлював за такими показниками: середня річна температура, середня температура вегетаційного періоду, термін першого осіннього та останнього весняного морозу, кількість опадів, абсолютний температурний мінімум, відносна вологість повітря. Г.Т.Селянінов вважав, що перелік мають доповнити деякі показники, зокрема сума позитивних температур за вегетаційний період, гідротермічний коефіцієнт (відношення опадів до випаровування). Гібридизація – метод, який дозволяє значно пришвидшити процес еволюції у бажаному напрямку (мічуринські сорти морозостійких яблунь). При інтродукції слід звертати увагу на внутрішньовидовий поліморфізм рослин (відмінності між популяціями, які складають один вид). Так для просування у північні райони краще брати діаспори з північної межі поширення виду, або з верхнього поясу поширення у горах. 5. Ступенева акліматизація рослин. Є дані, що існування в умовах стресу призводить до збільшення частоти мутацій, тобто до збільшення внутрішньовидового поліморфізму. Тому за різкими змінами клімату слідують “еволюційні вибухи”, тобто прискорені процеси видоутворення. При інтродукції рослини часто опиняються на межі виживання. Логічно очікувати що і у даному випадку внутрішновидовий поліморфізм буде збільшуватися, що дасть можливість акліматизації рослин. Незважаючи на значну кількість різних наукових методів інтродукції рослин і досі можна спостерігати за прикладами стихійної інтродукції (метод спроб та помилок, метод наукового тику). Існують різні шкали успішності інтродукції рослин. Шкала С.Я.Соколова передбачає оцінку за розвитком та силою росту рослин. За розвитком: – не цвіте; – цвіте, але не плодоносить; – плодоносить, але не утворює схожого насіння; – плодоносить і утворює схоже насіння, але не поширюється самосівом; – поширюється самосівом. За силою росту: – ріст дуже слабкий та пригнічений; – ріст уповільнений, гірший за нормальний; – ріст нормальний, – ріст краще нормального. За цією шкалою кожний вид оцінюється літерним та цифровим індексом. Недолік шкали – не врахована можливість вегетативного розмноження. Методи попереднього вибору інтродуцентів. Інтродукція рослин як наукова дисципліна Інтродукція та адаптація декоративних рослин мають велике теоретичне і практичне значення. Як загально – біологічна проблема вони є не лише ефективним засобом вирішення прикладних питань рослинництва, але й дають можливість подальшого розширення знань з еволюції рослинного світу, бо завдяки перенесенню рослин в нові умови прискорюються процеси видо- та формотворення, чітко проявляються фактори еволюції, шляхи і закономірності мінливості рослинних організмів. Розвиток сучасного рослинництва неможливий без залучення нових видів, форм і сортів рослин з інших географічних регіонів або створення нових сортів шляхом селекції. У цьому полягає велике практичне значення інтродукції та адаптації рослин. Під час вивчення дисципліни студенти знайомляться з теоретичними та практичними аспектами інтродукції рослин, набудуть навичок роботи з методиками оцінки успішності та перспективності інтродукції деревних рослин, методом інтегральної числової оцінки, визначення інтродукційної ємності району інтродукції. При вивченні дисципліни студенти використовують знання, здобуті ними під час освоєння дендрології, ґрунтознавства, екології, метеорології. Iнтродукцiя рослин – один з найважливіших i найдавніших видів людської діяльності, який забезпечує прогрес у рослинництві, застосуванні лікарських i декоративних рослин, озелененні, збагаченні дендрофлори лісів. Вдале впровадження нової культури має для народного господарства не менше значення, ніж винахід нової машини або розробка нового технологічного процесу. Досвід сільськогосподарського рослинництва, знайомство з iншорайонною дендрофлорою та тенденції розвитку сучасного лісівництва переконують, що у майбутньому при створенні лісових фітоценозів селекційний синтез інтродукованих видів набуває великого значення. Його роль, як резерву підвищення продуктивності рослинництва, лiсiвництва, 5 охорони природи, з кожним роком зростатиме. У зв'язку з цим вивчення наявного фонду інтродуцентiв становить теоретичний та практичний інтерес. 1.2 Історія інтродукції декоративних рослин в Україні У теорії i практиці інтродукційної роботи найчастіше вживаються три основних терміни «акліматизація», «натуралізація», «інтродукція». Але поряд з ними іноді використовують i такі як «доместикація», «одомашнення», «транспортацiя», «перенесення» та інші. Відносно термінології та поняття iнтродукцiї i акліматизації існують різні точки зору. Найбільш прийнятна з нашої точки зору термінологія, яку було розроблено Радою ботанічних садів СРСР. Під інтродукцією розуміють введення в культуру рослин за межами їх сучасних природних ареалів, а також перенос в культуру рослин із місцевої флори. Витоки iнтродукцiї рослин губляться в глибині історії людства. Переселення народів, військові набіги, торговельні зв'язки, подорожі – все це сприяло переселенню рослин за межі їх природних ареалів, свідомо чи не свідомо. Перша спроба історичного огляду інтродукційних робіт в Європі була зроблена німецьким ботаніком Г. Краусом, який виділив сім періодів в iсторiї iнтродукцiї рослин, з найдавніших часів до ХХ століття. В подальшому цю періодизацію було доповнено В. Т. Стiрном, а потім Б. Н. Головкiним На сьогодні немає достовірних відомостей про конкретний час початку інтродукції деревних рослин. Однак одним з перших ботанічних садів, напевно, були сади, створені під час правління фараона Тутмоса III (близько 1500 років до нашої ери), сад Антонiя Кастора в Римі (I століття нашої ери), Матвiя (Матеуса) Сiльватiса в Салерно (Iталiя, 1309 рік) та ряд інших. Відомості про рослинність далеких країн можна знайти у працях Теофраста, деякі види вирощувалися в його саду. Всю історію iнтродукцiї деревних рослин О.А. Липа поділяє на 4 періоди: 1 – з найдавніших часів до початку XVIII століття, 2 – з початку XVIII століття до початку XIX століття, 3 – з початку XIX століття до революції (жовтень, 6 1917 року), 4 – післяжовтневий період. У першому періоді на півдні країни (Кавказ, Крим) починають культивувати такі давні породи, як виноград, інжир, мигдаль, маслину, лавр благородний, волоський горіх, шовковицю, абрикос i персик. Останні три вирощувались також в оазисах Середньої Азії. Ці рослини потрапили сюди з Китаю ще на початку нашої ери. У XI-XII століттях в літописних зведеннях згадується про появу в монастирських садах Києва та Вишгорода винограду, яблунь, вишень, аґрусу i деяких запашних трав. Перші «заморські» рослини інтродуковані в Росію переважно із Західної Європи з’явилися спочатку в царських садах i в садах бояр та багатих купців. У XV-XVII століттях багато присадибних садів існувало в Києві i Москві. Перший з достовірно відомих декоративних садів у Києві був заснований в 1631 році митрополитом Петром Могилою у Голосіївському маєтку Києво-Печерської Лаври. Другий період характеризується інтенсивним розвитком інтродукції плодових, декоративних та інших корисних рослин. Виникають перші ботанічні сади, створюються численні приватні сади i парки з цінними насадженнями, культивуються лікарські i оранжерейні рослини. Велику роль в цьому відіграли реформи та укази Петра I, за якими створюються "аптекарские огороды", розвиваються шовківництво, виноградарство, плодівництво. Петро I поклав початок організації лісового господарства i лісорозведенню в Росії. За його iнiціативою були створені перші промислові лісові насадження з iншорайонних деревних порід. Наприклад, широко відома «Линдуловская корабельная лиственничная роща», яку було закладено форстмейстером Фокелем у 1738 – 1743 роках, є найстарішим в Європі масовим дослідом з впровадження екзотів у ліси. Вона значно перевищує за запасом деревини одновікові соснові та ялинові насадження в таких же умовах місця росту. Найстаріші декоративні сади i парки в Україні виникли ще в середині XVII століття. Більшість їх створювалось поблизу палаців i маєтків. До наших днів такі парки збереглися у багатьох областях України Наприклад, Мерчику на Харкiвщинi (площа 67га), Сокиринський парк на Чернiгiвщинi (площа 58 га), 7 Качанiвський парк (площа понад 330га), Чернятинський парк на Вінничинi, дендропарк Олександрія у Білій Церкві (понад 200 га), Корсунь- Шевченківський парк (понад 100 га), Софіївка в Умані. В їх створенні брали участь видатні вітчизняні та зарубіжні паркобудiвельники та скульптори. Третій період характеризується тим, що інтродукується значна кількість декоративних i лісових деревних видів. Важливу роль в інтродукції нових рослин відіграли насамперед ботанічні сади університетів та інших навчальних закладів, а також деякі акліматизаційні сади з цінними насадженнями. В Ризі, Петербурзі, Одесі, Кременчуці, Києві, Варшаві та інших містах засновуються перші промислові деревні розсадники, які спеціалізуються на вирощуванні екзотів. |