ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2024-3-1ecodag-3217Research ArticleБОТАНИКАBOTANYОценка изменчивости морфометрических признаков растений и возрастной спектр ценопопуляций Matthiola daghestanica (Brassicaceae) Предгорного и Среднегорного ДагестанаEvaluation of variability of morphometric traits of plants and age spectrum of cenopopulations of Matthiola daghestanica (Brassicaceae) of the Piedmont and Mid‐mountain Dagestan, Russiahttps://orcid.org/0000-0002-4857-6354ОсмановР. М.OsmanovR. M.

Руслан М. Османов, к.б.н., мл. науч. сотрудник лаборатории флоры и растительных ресурсов

367000 Махачкала, ул. М. Ярагского, 75. Тел. +79389868980

Ruslan M. Osmanov, CSc (Biol), junior researcher, Laboratory of Flora and Plant Resources

75, M. Yaragskogo St, Makhachkala, 367000, Tel. +79389868980 

ru.osmanov@mail.ruГорный ботанический сад – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Дагестанский федеральный исследовательский центр РАН»РоссияThe Mountain Botanical Garden is a separate division of the Dagestan Federal Research Centre, Russian Academy of SciencesRussian Federation202421102024193817Copyright © Османов Р.М., 20242024Османов Р.М.Osmanov R.M.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/3217

Цель: изучение внутривидовой и межпопуляционной вариабельности количественных признаков Matthiola daghestanica (Conti) N. Busch и оценка возрастного спектра природных ценопопуляций Предгорного и Среднегорного Дагестана.

Материалом послужили 90 растений (побеги со соцветиями), взятые с ценопопуляций различных местонахождений изучаемого вида (450, 610 и 960 м над уровнем моря). Осуществлен анализ изменчивости 12 морфологических признаков M. daghestanica. Для оценки возрастного спектра заложены пробные площадки 5x5 м в трех пунктах (75 м²), где производили учет возрастных (онтогенетических) состояний M. daghestanica руководствуясь методами из работ Т.А. Работнова (1950) и А.А. Уранова (1957).

Исследована изменчивость морфологических признаков эндемика Дагестана M. daghestanica и оценен его возрастной спектр в природных ценопопуляциях Предгорного и Среднегорного Дагестана. Наиболее вариабельными оказались весовые признаки. Анализ достоверности различий выделенных групп по t‐критерию подтвердил, что «Чах‐Чах» в сильной степени обособлена от других ценопопуляций, и в наибольшей степени от «Чирката». Линейный признак «длина вегетативной части» вносит наибольшие достоверные различия между всеми ценопопуляциями. Процент возрастных состояний от общего числа особей по популяциям различается. Возрастной спектр M. daghestanica ценопопуляции «Чирката» представлен преобладанием ювенильной (25 %) и виргинильной (25%) групп, а в ценопопуляции «Ашильта» иматурной группой (23,9 %). Среди возрастных состояний генеративного периода во всех ценопопуляциях превалируют молодые генеративные особи (16,7–19,4 %). Наибольшее число средневозрастных генеративных особей в ценопопуляции «Чах‐Чах» (16,3 %).

Анализ изменчивости морфологических признаков растений M. Daghestanica показал, что линейные и числовые признаки по трем ценопопуляциям менее вариабельны. Выявлена значительная изменчивость по весовым признакам: «масса стеблей с листьями» (518,3–818,7 мг); «общая масса побега» (990,7–1342,8 мг). Квадраты расстояний Махаланобиса изученных признаков выявили изолированность ценопопуляции «Чах‐Чах» от двух других («Ашильта», «Чирката»). Возрастной спектр ценопопуляций M. daghestanica схожий в Предгорном и Среднегорном Дагестане, несмотря на разное количество возрастных состояний. Ценопопуляции M. daghestanica являются нормальными, способными к самовозобновлению, характеризующиеся индексами восстановления 1,2–2,8 %.

Aim: Study of intra‐ and interpopulation variability of quantitative traits of Matthiola daghestanica (Conti) N. Busch and assessment of the age spectrum of natural cenopopulations of Piedmont and Mid‐mountain Dagestan. The material consisted of 90 plants (shoots with inflorescences) taken from coenopopulations of various locations of the studied species (450, 610 and 960 m above sea level). An analysis of the variability of 12 morphological traits of M. daghestanica was carried out. To assess the age spectrum, 5x5 m test plots were laid out at three points (75 m²), where the age (ontogenetic) states of M. daghestanica guided by methods from the works of T.A. Rabotnov (1950) and A.A. Uranov (1957).

The variability of the morphological traits of the Dagestan endemic M. daghestanica has been studied and its age spectrum in the natural cenopopulations of Piedmont and Mid‐mountain Dagestan has been assessed. The most variable were the weight traits. Analysis of the significance of the differences between the selected groups using the t‐test confirmed that “Chakh‐Chakh” is highly isolated from other coenopopulations, and to the greatest extent from “Chirkata”. The linear trait “length vegetative features” introduces the greatest significant differences between all coenopopulations. The percentage of age states from the total number of individuals varies among populations. The age spectrum of M. daghestanica in the “Chirkata” cenopopulation is represented by a predominance of the juvenile (25 %) and virginal (25 %) groups and in the “Ashilta” cenopopulation by the adult group (23.9 %). Among the age states of the generative period in all cenopopulations, young generative individuals prevail (16.7–19.4 %). The largest number of middle‐aged generative individuals is in the “Chakh‐Chakh” cenopopulation (16.3 %).

Analysis of the variability of morphological characteristics of M. daghestanica plants showed that linear and numerical traits for the three cenopopulations are less variable. Significant variability was revealed in weight characteristics: “mass caulis and leaves” (518.3–818.7 mg); “total mass shoot” (990.7–1342.8 mg). The squared Mahalanobis distances of the characters studied revealed the isolation of the “Chakh‐Chakh” cenopopulation from the other two (“Achilta”, “Chirkata”). The age spectrum of M. daghestanica coenopopulations is similar in the Piedmont and Mid‐mountain Dagestan, despite the different number of age states. Cenopopulations of M. daghestanica are normal, capable of self‐renewal, characterized by recovery indices of 1.2–2.8 %.

Matthiola daghestanicaэндемикизменчивостьценопопуляцияморфологические признакивозрастной спектрДагестанMatthiola daghestanicaendemicvariabilitycenopopulationmorphological traitsage spectrumDagestanИсследование проведено в рамках научной базовой темы – FMSW‐2022‐0021.The study was conducted within the framework of the scientific basic theme of FMSW‐2022‐0021.ReferencesТрепет С.А., Акатов В.В. Редкие виды и их сохранение. Майкоп: ИП Войнов Д.В, 2019. 178 с.Trepet S.A., Akatov V.V. Redkiye vidy i ikh sokhraneniye [Rare species and their conservation]. Maykop, IE Voinov D.V. Publ., 2019, 178 p. (In Russian)Горбунов Ю.Н., Дзыбов Д.С., Кузьмин З.Е., Смирнов И.А. Методические рекомендации по реинтродукции редких и исчезающих видов растений (для ботанических садов). Тула: Гриф и К, 2008. 56 с.Gorbunov Yu.N., Dzybov D.S., Kuzmin Z.E., Smirnov I.A. Metodicheskiye rekomendatsii po reintroduktsii redkikh i ischezayushchikh vidov rasteniy (dlya botanicheskikh sadov) [Methodological recommendations for the reintroduction of rare and endangered plant species (for botanical gardens)]. Tula, Grif i K Publ., 2008, 56 p. (In Russian)Frankel O.H., Soule M.M. Conservation and evolution. Cambridge: Univ. Press, 1981. 327 p.Frankel O.H., Soule M.M. Conservation and evolution. Cambridge, Cambridge University Press Publ., 1981, 327 p.Магомедмирзаев М.М. Анализ структуры изменчивости морфологических признаков высших растений и его использование в решении общих и прикладных задач популяционной биологии (Проблемы фенетики растений): автореф. дисс. … д‐ра биол. наук: 03.00.05. Махачкала. 1977. 36 с.Magomedmirzaev M.M. Analiz struktury izmenchivosti morfologicheskikh priznakov vysshikh rasteniy i yego ispol'zovaniye v reshenii obshchikh i prikladnykh zadach populyatsionnoy biologii (Problemy fenetiki rasteniy) [Analysis of the structure of variability of morphological characters of higher plants and its use in solving general and applied problems of population biology (Problems of plant phenetics)]. Makhachkala, 1977, 36 p. (In Russian)Магомедмирзаев М.М. Пути выявления и использования генетических ресурсов высших растений // Итоги науки и техники. Сер. Общая генетика. 1978. Т. 3. С. 130–168.Magomedmirzaev M.M. Ways to identify and use genetic resources of higher plants. Itogi nauki i tekhniki. Seriya. Obshchaya genetika [Results of Science and Technology. Series. General genetics]. 1978, vol. 3, pp. 130–168. (In Russian)Магомедова М.А. Результаты оценки некоторых признаков Mattiola caspica в естественных сообществах аридных предгорий Дагестана // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2015. N 65. С. 130–133.Magomedova M.A. Results of assessment of some characteristics of Mattiola caspica in natural communities of the arid foothills of Dagestan. In: Trudy Instituta geologii Dagestanskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of the Institute of Geology of the Dagestan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2015, no. 65, pp. 130–133. (In Russian)Osmanov R.M., Ayskhanova E.S., Rasulov Z.R. Variability of morphological traits of the generative shoot of Matthiola caspica (Busch) Grossh. in Piedmont Dagestan // II International Conference «Problems of Nature Management and Environmental Protection» (ASE‐2023). BIO Web of Conferences. 2023. V. 63. N 06003 https://doi.org/10.1051/bioconf/20236306003Osmanov R.M., Ayskhanova E.S., Rasulov Z.R. Variability of morphological traits of the generative shoot of Matthiola Caspica (Busch) Grossh. in Piedmont Dagestan. II International Conference “Problems of Nature Management and Environmental Protection” (ASE‐2023). BIO Web of Conf. 2023, vol. 63, no. 06003. https://doi.org/10.1051/bioconf/20236306003Османов Р.М., Вагабова Ф.А., Исламова Ф.И. Предварительный анализ некоторых признаков морфологии, семенной продуктивности и фенольных соединений редкого вида Matthiola caspica // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2020. Т. 14. N 3. С. 46–54.Osmanov R.M., Vagabova F.A., Islamova F.I. Preliminary analysis of some characteristics of morphology, seed productivity and phenolic compounds of the rare species Matthiola caspica. Izvestiya Dagestanskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. Yestestvennyye i tochnyye nauki [News of the Dagestan State Pedagogical University. Natural and exact sciences]. 2020, vol. 14, no. 3, pp. 46–54. (In Russian)Магомедова М.А., Гусейнова З. Возрастной спектр ценопопуляции Matthiola caspica в Талгинском ущелье Предгорного Дагестана // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2016. N 67. С. 141–144.Magomedova M.A., Guseinova Z. Age spectrum of the cenopopulation of Matthiola caspica in the Talginsky gorge of Piedmont Dagestan. In: Trudy Instituta geologii Dagestanskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of the Institute of Geology of the Dagestan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2016, no. 67, pp. 141–144. (In Russian)Магомедова М.А., Гусейнова З.Г. Виталитетный анализ ценопопуляции Matthiola caspica (N. Busch) Grossh. в Талгинском ущелье Предгорного Дагестана // Вестник Дагестанского государственного университета. Серия 1: Естественные науки. 2017. Т. 32. N 3. С. 104–110.Magomedova M.A., Guseinova Z.G. Vitality analysis of the cenopopulation of Matthiola caspica (N. Busch) Grossh. in the Talginsky gorge of Foothill Dagestan. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 1: Yestestvennyye nauki [Bulletin of the Dagestan State University. Series 1: Natural Sciences]. 2017, vol. 32, no. 3, pp. 104–110. (In Russian)Муртазалиев Р.А., Теймуров А.А. Левкой дагестанский – Matthiola daghestanica (N. Busch.) Grossh // Красная книга Республики Дагестан. 2009. 167 с.Murtazaliev R.A., Teymurov A.A. Matthiola daghestanica (N. Busch.) Grossh. Krasnaya kniga Respubliki Dagestan [Red Book of the Republic of Dagestan]. 2009, 167 p. (In Russian)Муртазалиев Р.А. Левкой дагестанский – Matthiola daghestanica (N. Busch.) Grossh // Красная книга Республики Дагестан. 2020. С. 277–278.Murtazaliev R.A. Matthiola daghestanica (N. Busch.) Grossh. Krasnaya kniga Respubliki Dagestan [Red Book of the Republic of Dagestan]. 2020, pp. 277–278. (In Russian)Османов Р.М. Распространение редкого и эндемичного вида Matthiola daghestanica в Дагестане // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. N 3(95). С. 86–90.Osmanov R.M. Distribution of the rare and endemic species Matthiola daghestanica in Dagestan. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [News of the Orenburg State Agrarian University]. 2022, no. 3(95), pp. 86–90. (In Russian)Работнов Т.А. Вопросы изучения состава популяций для целей фитоценологии // Проблемы ботаники. Москва– Ленинград: Наука, 1950. Т. 1. С. 465–483.Rabotnov T.A. Issues of studying the composition of populations for the purposes of phytocenology. Problemy botaniki [Problems of botany]. Moscow–Leningrad, Nauka Publ.,, 1950, vol. 1, pp. 465–483. (In Russian)Уранов А.А. Возрастной спектр фитопопуляций как функция времени энергетических волновых процессов // Биологические науки. 1975. N 2. С. 7–34.Uranov A.A. The age spectrum of phytopopulations as a function of the time of energy wave processes. Biologicheskiye nauki [Biological Sciences]. 1975, no. 2, pp. 7–34. (In Russian)Онтогенетический атлас растений / отв. ред. проф. Жукова Л.А. Йошкар‐Ола: МарГУ, 2013. Т. 7. 364 с.Zhukova L.A., ed. Ontogeneticheskii atlas rastenii [Ontogenetic atlas of plants]. Yoshkar‐Ola, MarSU Publ., 2013, vol. 7, 364 p. (In Russian)Заугольнова Л.Б., Жукова Л.А., Комаров А.С., Смирнова О.В. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии) / отв. ред. Серебрякова Т.И., Соколова Т.Г. Москва: Наука, 1988. 181 с.Zaugolnova L.B., Zhukova L.A., Komarov A.S., Smirnova O.V., Serebryakova T.I., Sokolova T.G., eds. Tsenopopulyatsii rastenii (ocherki populyatsionnoi biologii) [Cenopopulations of plants (essays on population biology)]. Moscow, Nauka Publ., 1988, 181 p. (In Russian)Лакин Г.Ф. Биометрия. Москва: Высшая школа, 1980. 293 с.Lakin G.F. Biometriya [Biometrics]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1980, 293 p. (In Russian)Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Москва: Колос, 1979. 416 с.Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul'tatov issledovanii) [Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results)]. Moscow, Kolos Publ., 1979, 416 p. (In Russian)Мамаев С.А. Основные принципы методики исследования внутривидовой изменчивости древесных растений // Индивидуальная и эколого‐географическая изменчивость растений. 1975. С. 3–14.Mamaev S.A. Basic principles of methods for studying intraspecific variability of woody plants. Individual'naya i ekologo‐geograficheskaya izmenchivost' rastenii [Individual and ecological‐geographical variability of plants]. 1975, pp. 3– 14. (In Russian)Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ / пер. с англ. Енюкова И.С., Новикова И.Д. Москва: Мир, 1982. 488 с.Afifi A., Eisen S. Statisticheskii analiz: podkhod s ispol'zovaniyem EVM [Statistical analysis: a computer approach]. Moscow, Mir Publ., 1982, 488 p. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.