Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СПОРОВО-ПЫЛЬЦЕВЫЕ СПЕКТРЫ НА ГРАНИЦЕ ЛЕСА И СТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Тупицын С.С. 1 Рябогина Н.Е. 2 Иванов С.Н. 2
1 ФГБОУ ВО «Тюменский государственный университет»
2 Институт проблем освоения севера СО РАН
В работе исследован состав поверхностных спорово-пыльцевых спектров на границе лесной и степной зоны в юго-западном секторе Западной Сибири. На тестовых участках в подтайге, северной лесостепи и средней лесостепи проанализирована специфика соотношения долей отдельных таксонов в ключевых составляющих группах палиноспектров – пыльцы деревьев и кустарников, пыльцы трав и спор. Показано, что пыльца семейства Pinaceae доминирует в составе спектров всех подзон. Поэтому доля пыльцы древесных растений колеблется от 75% до 93% даже в слабозалесенных районах, доля группы пыльцы травянистых растений не превышает 4,7– 20,8%, споровых – от 0,9% до 3,5%. Спектр подтайги отличается наименьшим таксономическим разнообразием пыльцы и спор. Показано увеличение доли пыльцы травянистых растений в лесостепной зоне по сравнению с подтайгой. Для пыльцы Pinaceae характерна обратная зависимость: чем южнее отобрана проба, тем меньше частота пыльцы этого семейства в рецентном пыльцевом спектре.
Западная Сибирь
доля пыльцы и спор
лесостепь
подтайга
поверхностные пробы
спорово-пыльцевой анализ
палинология
1. Бакулин В.В., Козин В.В. География Тюменской области / Учеб.пособие. — Екатеринбург: Сред.-Урал. кн. изд., 1996. — 240 с.
2. Борисова О.К. Интерпретация палинологических данных с учетом процессов формирования спектров, концентрации и скорости аккумуляции пыльцы и спор // Методы палеоэкологических исследований. Тезисы докладов палинологической школы-конференции с международным участием / Под ред. А.А. Величко, Н.С. Болиховская, Е.Ю. Новенко, С.С. Фаустов. М.: Изд. Моск. ун-та, 2014. С. 16–17.
3. Лакин Г. Ф. Биометрия: Учеб.пособие для биол. спец. вузов – Изд. 4-е, перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1990. – 352 с.
4. Пыльца и споры растений флоры Европейской части СССР / Куприянова Л.А., Алешина Л. А., Том 1. — Л.: Наука, 1972. 170 с.
5. Пыльца двудольных растений флоры Европейской части СССР / Куприянова Л.А., Алешина Л. А. — Л.: Наука, 1978. — 183 с.
6. Рябогина Н.Е. Характерные черты поверхностных спектров и закономерности отражения в их составе растительного покрова лесостепной зоны Ишимской и Туринской равнин // Проблемы взаимодействия человека и природной среды: Тюмень, Изд-во ИПОС СО РАН, 2003. Вып. 4. С. 54–62.
7. Рябогина Н.Е., Иванов С.Н. Археопалинологические исследования в Приишимье // Вестник археологии, антропологии и этнографии. Тюмень: ИПОС СО РАН, 2009. Вып. 11. С. 174–187.
8. Сладков А.Н. Введение в спорово-пыльцевой анализ / М.: Наука, 1967. — 270 с.
9. Споры папоротникообразных и пыльца голосеменных и однодольных растений флоры Европейской части СССР / Бобров Е.А., Куприянова Л.А., Литвинцева М.В., Тарасевич В.Ф. — Л.: Наука, 1983. — 208 с.
10. Чернова Г.М. Спорово-пыльцевой анализ отложений плейстоцена-голоцена / Учеб. пособие – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. — 128 с.

Каждый природный регион имеет свою уникальную растительную специфику. Аналогичным своеобразием характеризуется состав пыльцы и спор, продуцируемый растениями. Хотя итоговый состав спорово-пыльцевого дождя, осаждаемого на почву, зависит от множества локальных и региональных факторов, тем не менее спорово-пыльцевой спектр с некоторыми допущениями отражает состав растительных сообществ, характерных для территории вокруг точки отбора почвенной пробы. Благодаря физической и химической устойчивости оболочки пыльца может сохраняться в осадочных породах, являясь важным источником информации о растительности в прошлом. Анализ состава поверхностных палинологических спектров важен для оценки достоверности отражения черт современной зональной растительности и состава растительных сообществ исследуемых территорий в спорово-пыльцевых материалах [2]. Эта информация формирует методическую базу для корректной интерпретации ископаемых палиноспектров и на их основе — реконструкции изменений растительности в прошлом.

Объекты исследования

Основной задачей данного исследования явилось выявление отличительных особенностей состава палинологических спектров на границе леса и степи юго-западного сектора Западной Сибири, в административных границах юга Тюменской области. В отличие от предшествующих работ, посвященных анализу случайно отобранных проб на юге Тюменской области [6, 7], данное исследование базировалось на серии из 32 проб, целенаправленно отобранных на трех ключевых участках в природных подзонах: подтайге, северной и типичной лесостепи [1]. На каждом участке в наиболее типичных растительных сообществах отобраны пробы дерна мощностью 0,5 см.

Методика

Химическая пробоподготовка проведена по стандартной щелочной методике Поста и сепарационной методике Гричука, без применения ацетолиза [10]. Микроскопирование проведено при помощи светового микроскопа OMAX при рабочем увеличении в 400 раз. В исследуемых образцах подсчитывали от 300 до 600 микрофоссилий, в каждом образце просмотрено от 1 до 5 стекол, фотозахват выполнен с применением программы OMAXToupView. Для идентификации таксонов использовали атласы-определители [4, 5, 9]. Состав палиноспектров разделен на три группы: пыльца деревьев и кустарников, пыльца трав и споры. Таксоны, встреченные в единичных количествах, были объедены в условные категории («прочие древесные», «прочие травы», «прочие споровые»), а трудноопределимая пыльца группы трав — в категории «3-бороздные» и «3-бороздные 3-поровые». Таким образом, пыльца и споры были разбиты на 22 категории спектра. Статистическая обработка была проведена по стандартным методикам (расчет средней частоты, ошибка средней, t-критерий, ᵡ2) [3] при использовании программного обеспечения Microsoft Office Exel 2010.

Результаты

В составе палиноспектров на юге Тюменской области в подавляющем большинстве представлена пыльца растений-анемофилов. В спектрах доминирует пыльца древесных растений, составляя от 75% в пробах из типичной лесостепи до 93% — с территории подтайги, и в среднем составила 84 %. Доля травянистых растений колеблется от 4,7% до 20,8%, споровых – от 0,9% до 3,5% (рис. 1).

Рис. 1. Общий состав палиноспектров (%) трех природных подзон на юге Тюменской области.

Среди пыльцы древесных растений (рис. 2) на исследуемой территории преимущественно встречается пыльца представителей семейств Pinaceae (Pinussylvestris.L – 49,7% иPiceaobovataLedeb. – 0,9%) иBetulaceae (Betula sp. - 33,6%, Alnus sp. - 0,1%).

Рис. 2. Процентное соотношение пыльцы в группе древесных растений.

Примечание: прочие древесные: Tiliasp., Salixsp.

Практически во всех случаях частота встречаемости в пробах пыльцы семейства Pinaceae выше, чем семейства Betulaceae: в подтайге в 1,6 раза, в северной лесостепи в 1,2 раза, в типичной лесостепи в 1,3 раза. Преобладание пыльцы семейства Pinaceae в палиноспектрах связано с продуцированием сосной большого количества пыльцы и ее способностью разноситься воздушными потоками на расстояния до 500–700 км благодаря аэродинамическим свойствам пыльцевых зерен этого вида [8].

Состав и соотношение основных представителей пыльцы травянистых растений, являющихся второй по величине группой в спорово-пыльцевом спектре, представлены на рисунке 3.

Рис. 3. Соотношение пыльцы в группе травянистых растений (%) в палиноспектрах трех подзон. А – подтайга, Б – северная лесостепь, В – типичная лесостепь

Примечание: прочие травянистые: Apiaceae, Campanulaceae, Convolvulaceae, Geraniaceae, Euphorbiaceae, Liliaceae, Polygalaceae, Polygonaceae, Scrophulariaceae, Urticaceae

В палиноспектрах подтайги выявлено наименьшее разнообразие пыльцы трав — зафиксировано присутствие пыльцы только из 8 категорий. Наибольших значений достигает пыльца подсемейства Cichorioideae(45,3%), типичным для этого района является пыльца Chenopodiaceae (23,2%), Asteroideae (10%), Artemisia (7,9%), реже всех встречалась пыльца семейства Rosaceae (0,5%).

В палиноспектре северной лесостепи найдены и идентифицированы пыльцевые зерна из 12 категорий. Самая высокая частота встречаемости выявлена для пыльцы из подсемейства Cichorioideae, характерны повышенные значения для Chenopodiaceae (12,7%), Ranunculaceae (10,2%), Asteroideae (5,9%), Fabaceae (5,3%), Artemisia (4%), и самый низкий показатель имеет пыльца из семейства Caryophyllaceae (0,3%).

Наибольшее видовое разнообразие пыльцы травянистых растений выявлено в пробах типичной лесостепи – все 14 категорий. В группе пыльцы трав доминирует пыльца семейства Chenopodiaceae – 30,9%, характерны повышенные значения пыльцы Artemisia (12,7%), Poaceae (8,9%), Caryophyllaceae (8,5%) Ranunculaceae (6%) и Fabaceae (5,6%), реже всего встречалась пыльца Ericaceae (0,1%).

Выявленные в палиноспектре споры принадлежат к 4 категориям Bryaceae, Lycopodiaceae, Polypodiaceae, Sphagnaceae (рис. 4). К группе «прочие споровые» были отнесены единичено встреченые споры Botrichium sp. (сем.Ophioglossaceae), Osmunda sp. (сем. Osmundaceae), Polytrichum sp. (сем. Polytrichaceae). Наиболее репрезентативен палиноспектр споровых растений южной лесостепи. Это связано с тем, что при снижении доли пыльцы древесных в пыльцевом спектре автоматически повышается частота встречаемости всех остальных его элементов. Споры встречаются в палиноспектре в 13,8 раз реже, чем пыльца древесных растений, и их частота встречаемостив 1,8 раз ниже таковой травянистых растений.

Рис. 4. Соотношение таксонов в группе спор (%) трех исследованных подзон

Анализ особенностей пространственной динамики частоты встречаемости пыльцы и спор на исследуемой территории показал, что доля пыльцы древесных растений уменьшается с севера на юг – с 92,9% в подтайге до 87,9% в северной лесостепи и вплоть до 75,5% в типичной лесостепи. Доля пыльцы травянистых растений и споровых, наоборот, увеличивается – с 4,7% и 0,9% в подтайге, 8,6% и 2,4% в северной лесостепи, 20,8% и 3,3% в типичной лесостепи соответственно (табл. 1).

Таблица 1

Доля пыльцы и спор в трех природных подзонах на юге Тюменской области

Примечание: символы * º ^ отмечают пары статистически достоверно различающихся средних значений признака при P<0,001; ∆, ⌂ — различия средних достоверны при достигнутом уровне значимости P<0,05

Следовательно, для травянистых и споровых растений выявлена устойчивая динамика увеличения доли пыльцы и спор в палиноспектрах в зависимости от расположения участка обследования в направлении с севера на юг. В то же время для пыльцы семейства Pinaceae установлена обратная зависимость: чем южнее расположена территория, тем меньше представительство пыльцы этого семейства в палиноспектре. Для пыльцы семейства Betulaceae пространственная динамики не столь очевидна: различия средних, указанные в таблице, достоверны при уровне значимости P<0,05, но при помощи метода ᵡ2 достоверность этих различий не подтверждается.

Таким образом, исследование поверхностных спектров пыльцы и спор в подтайге, северной лесостепи и типичной лесостепи подтвердило, что спорово-пыльцевые данные отражают основные закономерности изменения растительного покрова на рубеже лесной и степной зон Западной Сибири. Увеличение доли лесов в ландшафтах подтаежных районов отразилось в палиноданных повышенными значениями пыльцы древесных пород при абсолютном доминировании пыльцы сосны. Южнее, при продвижении в подзону типичной лесостепи, пропорционально сокращается количество пыльцы древесных пород за счет семейства Pinaceae и возрастает доля пыльцы трав за счет представителей семейства Chenopodiaceae.

Рецензенты:

Боме Н.А., д.с-х.н., профессор, заведующая кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры Института биологии Тюменского государственного университета, г. Тюмень;

Гашев С.Н., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой зоологии и эволюционной экологии животных Института биологии Тюменского государственного университета, г. Тюмень.


Библиографическая ссылка

Тупицын С.С., Рябогина Н.Е., Иванов С.Н. ПОВЕРХНОСТНЫЕ СПОРОВО-ПЫЛЬЦЕВЫЕ СПЕКТРЫ НА ГРАНИЦЕ ЛЕСА И СТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=21689 (дата обращения: 22.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074