про рослини. Лекції. Лекція Теоретичні основи та прикладні аспекти інтродукції рослин. Методи інтродукції рослин Суть поняття інтродукція
 Скачать 490.5 Kb.
|
|
До „колекційного блоку” належать Устимівський дендропарк, парки-пам’ятки садово-паркового мистецтва (18), ботанічні і комплексні пам’ятки природи (9), парки (3) у складі Диканського регіонального ландшафтного парку. За результатами проведених досліджень визначено об’єкти, які є перспективними для включення до природно-заповідної мережі або потребують зміни охоронного статусу. Одному парку із високими показниками різноманітності дендрофлори (на території Полтавської державної аграрної академії) доцільно надати статус парка-пам’ятки садово-паркового мистецтва, двом (Калачевського і Стефановича), які мають історико-культурну цінність – ботанічних пам’яток природи. Криворудський парк-пам’ятку садово-паркового мистецтва за багатьма показниками доцільно рекомендувати на статус загальнодержавного значення. Ковпаківський парк, який набув вигляду лісового масиву і є частиною Котелевського природного ядра Ворсклянського регіонального екокоридору, доцільно зарахувати до складу перспективного ландшафтного заказника або регіонального ландшафтного парку. Для збереження та відновлення насаджень парків запропоновано загальні практичні рекомендації з їх реконструкції: провести санітарну рубку з видаленням сухостою та хворих дерев, які втратили свій естетичний вигляд унаслідок механічного чи біологічного пошкодження крони; поповнити вікові алеї насадженнями дерев цих же порід на місці загиблих; урізноманітнити асортимент дерев і кущів на окремих ділянках парків; відновити шляхом розчищення та окультурення берегової лінії каскаду ставків, що є одним із компонентів деяких парків; здійснити лікування дерев-довгожителів у алеях і групах; відновити доріжно-алейну систему на території парків та ін. Вікові рослини, рідкісні та цінні декоративні види дендрофлори. У дендрофлорі парків Полтавщини виявлено вікові дерева, рідкісні (регіональний, національний, світовий статус охорони) та цінні за декоративними ознаками дерева і кущі. В старовинних парках зростає 67 особин Quercus robur віком 150–400 років. Наукову цінність складають листопадні вікові дерева (Corylus сolurna L., Styphnolobium japonica L., Cladrastis lutea (Michx.) C. Koch, Juglans nigra L. та ін.). До вікових хвойних дерев належать Pinus pallasiana D. Don, Picea pungens, P. abies ‘Viminalis’, Larix decidua та ін., які зосереджені здебільшого в Устимівському дендропарку. Серед інтродуцентів парків Полтавщини 5 видів занесено до Червоної книги України (Quercus cerris L., Syringa josikaea Jacq. f., Euonymus nana Bieb., Staphylea pinnata L., Taxus baccata), останній із них є найпоширенішим у парках області. У складі раритетів парків виявлено 6 видів кущів, які занесені до регіонального списку (Amygdalus nana L., Spirea hypericifolia L., Cerasus fruticosa Pall. et Woron. та ін.). Crataegus ucrainica Pojark. занесений до Світового, Європейського Червоних списків і регіонального, культивується лише в Устимівському дендропарку. Унікальність дендрофлори парків визначає наявність реліктових видів (Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng, Ginkgo biloba L., Parthenocissus tricuspidata (Sieb. еt Zucc.) Planch. та ін.) і цінних високодекоративних (Abies lowiana Murr., Paulownia tomentosa, Magnolia kobus DC., M. soulangeana Soul.-Bod., Liriodendron tulipifera L. та ін.). Загальні принципи ландшафтного будівництва. Перенесення популяцій видів рослин за межі їх природного ареалу; еколого-біологічне вивчення та вве-дення в культуру на будь якій території рослин, котрі до цього часу тут не зростали. До інтродукції рослин відноситься введення в культуру популяцій видів з природної флори даної території або місцевості. Введення в культуру тісно повязане з акліматизацією та селекцією рослин як невід'ємних складових цілісної проблеми - інтродукція та акліматизація рослин. Інтродукція рослин, яка виникла багато століть тому стихійно, стала сьогодні фун-даментальною наукою, яка сприяє збагаченню культурної флори Землі новими видами і формами. Вона покликана підвищити продуктивність сільського господарства, садівництва, лісівництва і рекреаційного рослинництва. Позитивних наслідків у процесі інтродукції мо-жна домогтися лише у випадку збігу ритму розвитку рослин з періодичністю клімату їх нового місцезростання. Ритм рослин як елементарне чергування фаз розвитку є наслідком їх тривалого історичного пристосування до певних умов існування і значною мірою ха-рактеризується консерватизмом. У лісові насадження України інтродуковано понад 30 видів деревних порід, серед яких значні площі займають модрина європейська (64000 га), псевдотсуга Мензіса (645 га), модрина японська (ПО га), сосна Веймутова (1340 га), сосна чорна (235 га), туя гігантська (34 га) та ін. Завдяки Співпраці спеціалістів з інтродукції і озеленення у садово-паркове господарство України рекомендовано понад 1000 видів і форм деревних і чагарникових порід. Важливе місце в інтродукції відводиться ботанічним і дендрологічним садам. Інтродукцію рослин називають експериментальною ботанікою оскільки їй передує проведення лабораторних, вегетаційних та польових дослідів. Це і є початкова фаза аклі-матизації видів. Процес акліматизації трактують по-різному: одні автори стверджують, що він відбу-вається самостійно, інші на чинне місце ставлять активний вплив людини. Прихильником активної перебудови природи був І.В. Мічурін, який на практиці довів свій підхід. Значний вклад в науку про походження культурних рослин і становлення культурних форм зробив М.І. Вавілов. "Акліматизація індивідуума", на думку російського вченого В.П.Малєєва (1933), базується на індивідуальній мінливості організму і відбувається в межах генетично од-норідної та наслідково константної групи організмів і має модифікаційний характер. Вза-галі під акліматизацією розуміють пристосування організмів до кліматичних, фізико-хі-мічних і ґрунтових умов нового середовища та до нових біоценозів. Вона може бути при-родною і штучною (спрямоване розведення тварин або рослин при активній участі лю-дини). В Україні акліматизовано: сільськогосподарські рослини - кукурудзу, соняшник, картоплю; декоративні - кінський каштан, дугласію, катальпу, форзицію; ссавців - еното-видного собаку; птахів - фазана; риб - товстолобика, амура тощо. Переселення особин окремих видів рослин і тварин за межі їх ареалів або місцевості, де вони раніше не жили, називають інтродукцією, і вважають одним з етапів акліматизації (Шликов, 1963). Автор розрізняє акліматизацію (в процесі інтродукції) філогенетичну (відбуваються процеси зміни поколінь рослин) і онтогенетичну (відбувається протягом життя однієї особини і полягає в зміні поколінь клітин і пагонів). 10. Особливості використання інтродуцентів в озелененні. Акліматизація вимагає тривалого часу, тому що "прискорення" може виявитися згу-бним для організму. Наприклад, змінивши свої температурні переваги внаслідок потеп-ління, у випадку раптового похолодання організм може загинути. Незалежно від аклі-матизації температурні реакції організмів звичайно змінюються відповідно до досягнутої ними стадії розвитку. Найрізкіші форми таких онтогенетичних змін виникають тоді, коли в життєвому циклі організму є стадія спокою. Як правило, ця стадія відрізняється від ін-ших підвищеною стійкістю до крайніх температур, а також загальним характером обмін-них реакцій. Термін акліматизація рослин означає вивчення мінливості і адаптації рослинних орга-нізмів при перенесенні їх у нові умови існування. Адаптація - це процес пристосування орга-нізмів до умов навколишнього середовиша завдяки природному добору, який відбувається на фоні мінливості генотипів організмів, оскільки розвиток та формування видових популяцій, різновидів, підвидів і видів рослин у природних умовах з ним тісно повязане. Зовнішнє середовище та фактори його впливу на рослини і рослинність: космос, атмо-сферне повітря, вода, грунт = генетичний тиск на рослинні організми; мінливість організмів; рекомбінація генів; виникнення мутацій; природний добір, що призводить до дивергенції му-тацій та виникнення різновидів, підвидів і нових видів рослин Дуже важливу роль в інтродукції рослин відіграють процеси взаємодії генотипу і фе-нотипу, виникнення та формування життєвих форм рослин, якими визначаються екологічні ніші рослин у фітоценозах та їх стійкість в умовах різних біоекотопів. Встановлено, що інт-родуценти як з інородної, так і з місцевої флори в ботанічних садах та інших інтродукційних установах потрапляють в умови, які не завжди відповідають їх екологічним вимогам, а наступні покоління рослин зазнають певних фенотипічних і генотипічних змін. Тому процес мо-білізації вихідного матеріалу безпосередньо з природної флори правильніше називати "пер-винною інтродукцією", відтворення вихідного матеріалу за умов культури - культигенною інтродукцією. Прийнято розділяти інтродукційну роботу на етапи: визначення мети і розробки пла-ну робіт; добір вихідного матеріалу та його мобілізація; інтродукційне випробування, еколо-гічна оцінка і визначення шляхів використання; первинна репродукція і передача матеріалу в дослідно-виробниче випробування або використання в селекції і для поповнення колекцій. До інтродукції включаються як дикорослі види, так і різноманітні форми культурних рослин. Найважливішим етапом в інтродукції будь-якої рослини є добір вихідного матеріалу. Най- ближча до інтродукції прикладна наука - це селекція, оскільки в багатьох випадках інтродук-ція вихідного матеріалу проводиться заради селекції. Інтродукцією в рослинництві називається введення людиною у будь-який регіон но-вих видів, популяцій, сортів, форм рослин, незалежно від їх походження, методів вирощу-вання та умов культури, тобто це цілеспрямована діяльність людини по введенню в культуру у даному природно-історичному районі рослин (родів, видів, підвидів, сортів і форм), котрі раніше в ньому не зростали, або як перенесення їх у культуру з місцевої флори. Інтродукція проводиться на основі здатності рослинного організму до генотипової та модифікаційної адаптації. Розглядаючи принципову схему філогенетичного розвитку популяцій рослин, мається на увазі паралельний хід еволюції їх генотипу та фенотипу, характер біологічного та морфо-фізіологічного процесу в розвитку і становленні рослинних організмів, що протікає у при-роді. Наявність вільної енергії в екосистемі, явища полімеризації та ускладнення рослинних форм, формування нових фенотипів рослин, обумовлене змінами генотипу (виникнення му-тацій, природний добір, дивергенція нових популяцій та формування нових рас, різновидів, підвидів і видів). В дослідженнях Г. Турессен (дослідження екологічних форм рослин); Е. Бауер (внутрішньовидова диференціація ротиків садових); Р. Гольдшмідт (дослідження гео-графічних рас непарного шовкопряду) доведена спадкова закріпленість та пристосувальне значення особливостей внутрішньовидових форм і продемонстрована провідна роль природ-ного добору у виникненні останніх. Тобто йдеться про єдність механізмів мікро- та макро-еволюції. Розробляючи концепцію організму, Шмальгаузен показав, що природньому добору безпосередньо піддаються не ознаки або гени, а цілісні фенотипи. Діючи в кожному поколін-ні на фенотиповому рівні, природний добір у черзі поколінь призводить до спрямованих генетичних перебудов. Адаптація рослин включає генотипові та фенотипові компоненти. Базуючись на уяв-леннях про онтогенетичні передумови еволюції та Дарвінівської ідеї боротьби за існування Шмальгаузен, встановив механізми еволюції порівнянно з попередньою генетичною теорією природного добору. Була підтверджена правильність тези, що генетачний поліморфізм попу-ляції є наслідком природного добору та вихідним матеріалом для подальшої еволюції. В су-часній еволюційній теорії здійснюється перехід від ізольованого вивчення окремих факторів еволіції до моделювання їх взаємодії, що вказує на те, що "Природний добір є відображення вибіркового виживання та розмноженя нерівноцінних особин даного виду". Найважливішою передумовою успішної інтродукції рослин є поглиблене вивчення видової і внутрішньовидової різноманітності потенційних інтродуцентів у місцях передба-чуваної інтродукції та вивчення цих інтродуцентів як ценопопуляцій та фітоценотипів (еди-фікаторів, домінантів, субдомінантів, доповнюючих видів) на їх батьківщині. Подальший розвиток виробничих сил спирається на всебічне використання рослинних ресурсів. Історичний досвід вчить, що це практично майже всі сільськогосподарські культу-ри (зернові, овочеві, плодові, технічні, лікарські, декоративні) інтродуковані в минулі сто-ліття і нещодавно або виведені шляхом схрещування інтродукованих рослин з місцевими фо-рмами. Рослини місцевої флори посідають незначне місце серед рослин, які нині культиву-ються. Таким чином, вся діяльність людини, пов'язана із забезпеченням та відновленням рос-линності, спирається на інтродукцію рослин, котра відіграє виключно важливу роль у роз-витку продуктивних сил біосфери. 11. Інтродукція та культивування голонасінних в Україні. Використання культиварів в озелененні населених місць. Першим етапом інтродукції рослин є вибір об'єктів інтродукції, який детермінований, як правило, цілями та завданнями інтродукції. Другий етап - розробка робочої гіпотези (концепції), який включає визначення джерел інтродукції, порівняльне вивчення грунтово-кліматичних умов та рослинності у джерелах ви-хідного матеріалу та місцях, куди намічається інтродукувати рослини; розробку комбінації методів інтродукційної роботи, прогнозування успішності інтродукції, методів моделювання результатів тощо. Третій етап - мобілізація і перенесення вихідного матеріалу інтродуцентів з його дже-рел на місце інтродукції та закладка дослідів. Четвертий етап - закладка стаціонарних польових дослідів або створення колекційних ділянок; визначення обсягів фенологічних спостережень та польових експериментів на місці інтродукції. П'ятий етап - організація утримання дослідних ділянок та проведення фенологічних постережень, виконання заходів по проведенню польових експериментів. Шостий етап - щорічне узагальнення попередніх підсумків інтродукції, проведення робіт із селекції нових сортів та складання інформаційних річних звітів. Сьомий етап - підсумкова оцінка успішності інтродукції; організація первинного роз-множення та передача у виробництво цінних інтродуцентів та селекційних сортів (після про-ведення сортовипробування і реєстрації нових сортів). Восьмий етап - складання звіту; публікація результатів досліджень (мал. 1).  Малюнок 1. Схема інтродукції рослин Інтродукція рослин - наука яка використує методи морфології та систематики рослинг екології, географії, фізіології, генетики, палеоботаніки, кліматології, агрономії, лісознавства; вивчає закономірності переселення рослин з одних природно-географічних районів до інших; вирішує питання, пов'язані із збагаченням рослинних ресурсів, збереженням генофонду рос-лин, поліпшенням (оптимізацією) довкілля. Сучасний рівень інтродукційного вивчення рос-лин передбачає отримання максимуму інформації про поведінку та властивості рослинного організму в нових умовах місцезростання. За характером перенесення рослин з одних регіонів в інші розрізняють, інтродукцію, акліматизацію та натуралізацію рослин. При цьому інтродукція рослин здійснюється шляхом простого перенесення (або переселення) їх у нові умови місцезростання або шляхом перене-сення і акліматизації рослин на новому місці. Під акліматизацією розуміють процес адапта-ції рослин до нових умов місцезростання (зміни фенотипоритмів та ін.), процес перебудови спадкової інформації штучним шляхом (схрещуванням, індукуванням виникнення мутацій з подальшим добором тощо). Під натуралізацією в ботанічному сенсі розуміють переселення рослин, розмножених в умовах інтродукції в природні умови, де вони раніше масово зустрічались, а тепер стали рідкісними або й зникли, оскільки не існують абсолютно однакові природно-історичні, зок-рема, кліматичні умови окремих країн або регіонів. Тому переселення рослин у нові умови середовища, особливо за межі їх природних ареалів, завжди пов'язане з пристосуванням (ада-птацією) рослин до нових умов місцезростання. В даний час людство використовує близько 2000 видів харчових, кормових та техніч-них рослин, і біля 12 000 видів лікарських та майже 20 000 видів декоративних рослин, а за-гальна кількість видів вищих рослин природної флори та їх сортів біля 300 000. Завдяки інт-родукції та акліматизації поповнюються існуючий асортимент культурних рослиин видами природної флори, введення в культуру нових інтродукованих видів, просування цінних інт-родуцентів у нові райони зростання та створення нових корисних і високопродуктивних їх форм шляхом гібридизації та штучного мутагенезу. 12.. Проекти формування дендрологічних колекцій. Перші спроби вирощування рослин започатковані з існуванням людського суспільства. Жінка первісної громади збирала насіння рослин, котрими харчувалась її родина і викидала його у грунт поряд з помісцям. Поступово людина зрозуміла, що замість того, щоб збирати рослини далеко від житла, можна висівати їх насіння й отримати врожай необхідних рослин поблизу житла. З глибокої давнини до нас дійшли народні визначення окремих рослинних угруповань: ліси, луки, болота, степ, озимина, ярина, бір, субір. Відомо, що існували в ті часи рільники (садоводи, овочеводи, лісівники та ін.), котрі займалися відбором кращого асор-тименту рослин, підбирали місця (грунт, експозицію схилів), створювали певну густоту посівів і насаджень. Коли виникло землеробство та проведена перша інтродукція рослин, встановити неможливо. За даними окремих дослідників, найдревнішим зоображенням куль-турних рослин є малюнок винних ягід на одній з пірамід у Пзі (Єгипет), спорудження якого датується III тисячоліттям до н. е. Насіння культурних рослин знайдене у свайних будівлях, що відносяться до бронзового віку. У Південній Азії та Індії ці будівлі датуються III тися-чоліттям до н. е. В Європі (Швейцарія та Італія) вони відносяться до межі II тисячоліття до н. е. З розвитком торгових зв'язків започатковано завезення іноземних рослин: зернових, ово-чевих, лікарських, прянних та "священних" або ритуальних. До початку XVII ст. інтродукція рослин розвивалась стихійно, одночасно з розвитком торгових зв'язків між країнами. Нові рослини завозились без урахування їх екологічних та біологічних особливостей, вимог до клімату, грунтів та інших факторів. В середині XVII ст. з'явились оранжереї й теплиці для розведення теплолюбних рослин. Усі процеси інтродукції на той час базувались на доборі та пристосуванні умов до вимог рослин і не передбачали ак-ліматизації самих рослин до нових умов зростання, а також активної ролі людини в цих про-цесах. Інтродукція рослин відіграла значну роль в історії цивілізації. До відкриття Америки європейці не знали картоплю, соняшник, кукурудзу. До Америки ж, в свою чергу, завезені з Європи пшениця, ячмінь, овес, рис. У наш час в багатьох країнах вирощується чимало корисних рослин, котрі раніше там не зростали. Один з перших дослідів з інтродукції декоративних рослин описаний давньо-грецьким дослідником Теофрастом (372-287 р. до н. е. "Дослідженні про рослини"), де розпо-відається про пересаджування троянд з гори Пангей у сади м. Філіппи біля її підніжжя. Вивчаючи потомство, яке отримане з насіння, зібраного з дорослих екземплярів на Памірській біологічній станції з рослин Potentilla multifida, які культивувались у м. Ташкенті, встановлено скорочення ювенільного періоду в онтогенезі, зсув фенофаз та зміну габітусу в умовах інтродукції. Зміна часу онтогенетичного розвитку й вступу в різні фенофази виявлена і в рослин Campanulaglomerata, Garaniumcollinum і Garaniumalbiflorum, перенесених з Центрального Тянь-Шаню в умови м. Москви. При цьому деякі чагарники навіть перетвори-лись на трав'янисті багаторічники. Вивчення SemperviwumcalcareumJodan у природі і в культурі дозволило виділити константні морфологічні ознаки, за якими цей вид відрізняється від близьких видів і зробити висновок про його видову самостійність. Український біолог І.І. Шмальгаузен на основі екологічного підходу до пояснення процесу видоутворення припуc-кав, що таксони можуть розрізнятися за швидкістю еволюції залежно від екологічних умов, що їх оточують. За Шмальгаузеном (1968), евоюційна пластичність виду залежить не від ін-тенсивності мутаційного процесу, а від здатності до створення резерву його величини і шви-дкого проявлення та використання. На основі цього запропонована концепція мобілізацій-ного резерву внутрішньовидової спадкової мінливості, яка розвинула уявлення одного з ос-новоположників еволюційної та популяційної генетики С.С. Четверикова про вид як губку. Вважається, що першооснову інтродукції рослин, як науки, заклав німецький приро-додослідник О. Гумбольдт у книзі "Ідеї з географії рослин" (1805). Вивчаючи флору Північ-ної Америки, він особливу увагу приділяв зв'язкам між розповсюдженням рослин та кліма-тичними умовами, обгрунтував ідею про горизонтальні зональності рослини на рівнинах і вертикальні в горах та першим висловив думку, що важливим фактором для поширення рос-лин є сума температур, яку вони отримують за вегетаційний період, запропонувавши метод поступової акліматизації рослин. А. Декандоль з'ясовуючи причин розповсюдження того чи іншого виду, як дикорослого, так і інтродукованого, дійшов висновку про необхіність вив-чення параметрів, серед яких особливе значення має поєднання гемператури та вологості грунту і повітря. Йому належить ідея центрів походження видової різноманітності рослин. Велике значення для розвитку теорії інтродукції та акліматизації рослин мали ідеї англійського природодослідника Ч. Дарвіна, викладені у працях "Походження видів шляхом природного добору" (1859) та "Мінливість тварин і культурних рослин " (1868). Суть його ідей полягала в тому, що: - рослини мають спадкові ознаки, котрі проявляються в їх вимогах до клімату, строках цвітіння й плодоношення, у часі настання й тривалості періоду спокою тощо; - в межах одного роду нерідко зустрічаються види, які зростають на півночі і півдні, арктичні та тропічні і можуть бути пристосовані до різних кліматичних умов. Однак здат-ність організму до пристосувань не безмежна; - рослини одного виду, зібрані в одному місці з різних країн, поводять себе в нових умовах по-різному. Наприклад, рододендрони і сосни при вирощуванні їх в Англії з насіння зібраного на різній висоті в Гімалаях, по-різному прореагували на низькі температури; - пристосованість рослин залежить від їх властивостей, спадковості, природного добо-ру, під дією якого усуваються організми не пристосовані до умов існування, а також від по-єднання цих факторів; - одним з напрямків мінливості організмів при акліматизації є мінливість по відноше-нню до періоду вегетації: однорічні рослини перетворюються на багаторічні і навпаки; озиме жито і пшениця - в ярі, рицина, багаторічні і навіть деревні рослини в Африці перетворю-ється на однорічні. Акліматизація може здійснюватись шляхом отримання різновидів, котрі мають іншу організацію, "звикання" до нового клімату, шляхом вирощування рослин з насіння та перене-сення їх з кожним наступним поколінням все далі на північ. Рушійною силою, яка забезпечує високий поліморфізм популяцій є гетерозис. Другий вид поліморфізму є результатом добору в різних екологічних умовах генетично різних форм всередині популяції. Таким чином, адаптаційний поліморфізм забезпечується високою плас-тичністю популяцій, здатною швидко пристосовуватись до умов зовнішнього середовища. Згідно теорії еколого-генетичного синтезу мінливість в популяціях підтримується збалансо-ваною взаємодією декількох форм природного добору: сезонним добором, що сприяє різним генотипам у мінливих середовищах; добором на користь гетерозигот; частково залежним до-бором. Адаптивна цінність окремих генотипів змінюється внаслідок різної щільності насад-жень (особливо в разі вегетативного розмноження рослин). „Одомашнення” рослин у географічних умовах супроводжувалося певними природни-ми закономірностями еволюції: мутації різних типів, попіплоїдія та інтрогресія при природ-ній гібридизації. За узагальненими даними прийнято виділяти 12 основних центрів поход-ження культурних рослин: - передньоазіатський, пов'язаний з країнами древнього землеробства, розташованими в басейнах річок Тигр та Євфрат (пшениця, ячмінь, жито, вика, виноград, груша, аличуа че-решня, інжир, гранат, диня, люцерна); - середземноморський (Єгипет, Сірія, Палестина, Греція, Італія та інші країни, що прилягають до Середземного моря) (льон, кппуста, буряк, морква, цибуля, часник, редька, мак, конюшина |