Феномен відновлення сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) на залізорудних відвалах Криворіжжя

Abstract

Досліджено структуру самосіву P. sуlvestris навколо 30-річних насаджень на одному із залізорудних відвалів Криворіжжя, а також на другому відвалі, де самосів утворюється внаслідок заносу насіння з прилеглого до цього соснового насадження. Встановлено, що відновлення P. sуlvestris з різною інтенсивністю відбувається практично щорічно вже більше 10 років. Найбільш поширеними серед самосіву на обох відвалах були 2-6-річні рослини, кількість яких в окремих оселищах становила 5-27 особин на 100 м2. Загалом площа самосіву у P. sуlvestris на схилах і бермах Петровського відвалу становила 2 га, а окремі дерева 15-20- річного віку досягали в висоту 12-15 м з діаметром до 25 см на рівні 130 см. У 12-15-річних дерев самосіву формується у середньому 16,4 шт. повноцінного насіння на одну шишку. Генетична структура самосіву, яку визначали за допомогою 18 алозимних локусів 8 ферментних систем, була близька до врівноваженої згідно закону Харді-Вайнберга. Алельне різноманіття самосіву було меншим, склавши у середньому 2,333 алелі на локус, порівняно з природними популяціями P. sуlvestris степової зони – 2,944 алелі. В той час наявна гетерозиготність самосіву і природних популяцій була близькою, відповідно 0,231 і 0,227. Відновлення Р. sуlvestris відбувається також за рахунок насіння самосіву, рослини якого формують шишки у віці 7-8 років. Тому колонізацію P. sуlvestris двох відвалів слід розглядати як процес формування локальних популяцій цього виду за межами природного ареалу на докорінно змінених техногенних територіях.

Исследована структура самосева Pinus sуlvestris L. вокруг 30-летних насаждений на одном из железорудных отвалов Криворожья, а также на втором отвале, где самосев образуется в результате заносу семян с прилегающего до этого соснового насаждения. Установлено, что возобновление P. sуlvestris с разной интенсивностью происходит практически ежегодно уже больше 10 лет. Наиболее распространенными среди самосева на обоих отвалах были 2-6-летние растения, количество которых в отдельных произрастаниях представляли 5-27 особей на 100 м2. В целом площадь самосева в P. sуlvestris на склонах и бермах Петровского отвала представляла 2 гектара, а отдельные деревья 15-20-летнего возраста достигали в высоту 12-15 м с диаметром до 25 см на уровне 130 см. У 12-15-летних деревьев самосева формируется в среднем 16,4 шт. полноценных семян на одну шишку. Генетическая структура самосева, которую определяли с помощью 18 алозимних локусів 8 ферментные системы, была близка к уравновешенной согласно закона Харді-Вайнберга. Аллельное многообразие самосева было меньшим, сложив в среднем 2,333 аллели на локус, сравнительно с естественными популяциями P. sуlvestris степной зоны - 2,944 аллели. В то время имеющаяся гетерозиготность самосева и естественных популяций была близкой, соответственно 0,231 и 0,227.Возобновление Р. sуlvestris происходит также за счет семян самосева, растения которых формируют шишки в возрасте 7-8 лет. Поэтому колонизацию P. sуlvestris двух отвалов следует рассматривать как процесс формирования локальных популяций этого вида за пределами естественного ареала на коренным образом измененных техногенных территориях.

For over 30 years various conifers have been used for planting in the iron ore tailings in Kryvyi Rih area. One of the the most productive species is Scots pine (P. sylvestris); its plantings cover two mine dumps and are found growing by natural regeneration as a result of self-seeding. These volunteer plants produce seeds floating to the adjacent dumps. The process of a species regeneration outside its habitat is considered as its naturalization. Such species may produce introduction populations. This paper intends to examine self-seeding plantings of P. sylvestris in the iron ore tailings of Kryvyi Rih area within the framework of population biology and genetics. We have focused on the study of self-seeding individuals of P. sylvestris growing around 30-year-old plantings and covering the mine dump of Kryvyi Rih area as well another dump with self-set plants sown from seeds floated in from the adjacent conifer woodland. The isoenzymes of 8 enzyme systems have been used as genetic markers. The obtained results make it possible to argue that P. sylvestris has been regenerated annually for over 10 years. Out of a variety of self-seeding individuals the most widespread plants were 2–6-year-olds; their number in several habitats reached 5-27 individuals per 100 m2. In general, the area occupied by self-seeding individuals of P. sylvestris covering berm slopes and flats of the dump was 2 ha large; several 15–20-year-old trees were 12-15 m high with diameter of as much as 25 cm at the 130 cm level. The intensity of regeneration is conditioned by the climate and the weather, especially sufficient moisture quantity in dump rocks during the period of seed swelling and further juvenile development of seedlings. Young plants of P. sylvestris enter the reproductive phase at the age of 7 or 8. Older trees produce on the average 16.4 full value seeds per a cone. The study demonstrates that the genetic structure of self-seeding plants measured by 18 allozyme loci of 8 enzyme systems is close to equilibrium structure according to Hardy-Weinberg principle. Allele diversity of self-seeding individuals is not so wide and it equals 2.333 alleles per a locus whereas one of P. sylvestris natural populations is 2.944 alleles per a locus. However, the heterozygosity of self-seeding individuals and those of natural populations is similar: 0.231 and 0.227 respectively. The regeneration of P. sylvestris is fostered by the seeds produced by self-seeding individuals forming cones at the age of 7-8. Therefore, colonization of P. sylvestris in both mine dumps is to be considered as the formative process of local populations of this species in drastically changed technogenic territories outside its habitat. To form the small populations of P. sylvestris even a few maternal genotypes are enough.