Background: The article presents an algorithm of the vitality analysis of plant individuals in the populations that enables the assessment of the prospects for the existence of species within certain phytocenoses and provides important information on the conditions of their growth. There are three basic stages of the algorithm: the first stage is the selection of qualitative characters, which characterize the viability of individuals; the second stage is the assessment of the vitality of specific plant individuals included in the sampling; the third stage is an integral assessment of the population vitality structure. Objective: The goal of the study is to develop the basic algorithm for vitality analysis of populations based on the assessment of the vitality of plant individuals, as well as the authors’ algorithms for vitality analysis, considering the characteristic features of species, in particular, their different life strategies (C-type and R-type). The algorithm of the vitality analysis is demonstrated on the example of populations of the annual weed Persicaria scabra Moench (Polygonaceae), which grows in the pea crop planting (Sumy Region, Ukraine). Methods: The algorithm of vitality analysis is based on the method of Yu. A. Zlobin, which includes 3 main stages. The vitality analysis of populations is carried out on the basis of the assessment of the vitality of certain individuals. The assessment of the vitality structure of populations is the third stage of vitality analysis, where the population belonging to the prosperous, equilibrium, or depressive types is determined depending on the ratio of individuals of different vitality classes (a, b, c). The calculation of the vitality analysis provides for the transformation of absolute values into unit fractions. It ensures the equivalence of the contribution of each of the features used in the assessment of the vitality of individuals and populations as a whole. Results: The article presents a basic algorithm for vitality analysis of plant populations. It also shows the algorithm for vitality analysis considering some biological and ecological characters of the studied species, which may be used in special and relatively rare cases. Some examples of analyses with a well-defined primary strategy ‒ competitors (C-type) or explerents (R-type) have been presented in the article. To calculate the morphoparameters of plant individuals and populations, the most convenient is the statistical package “Statistics”, which provides for the possibility of calculation automation via the command line. The division of populations into three types according to vitality is of general nature. The method of assessing the population vitality is inherently comparative, and this feature is considered to be its advantage. Conclusion: Vitality analysis is useful in assessing the populations of rare plant species, meadow grasses, chemical contamination on the population of plants, identifying any changes in the status populations of forest herbs in the change of forest growth conditions, as well as a number of species of forest-forming tree species. The proposed variants of the algorithm to calculate the vitality of plant species and local populations are characterized by the high biological informative value and flexibility. The incorporated information on the vitality structure of populations in quantitative PVA models to predict their dynamics will significantly increase the reliability of forecasts regarding the prospects for the existence of phytopopulations of species in various plant communities.
Розглянуто основні напрямки розвитку морфометрії рослин (фітоморфометрії) як галузі ботаніки, що займається кількісним описом закономірностей будови й розвитку особин рослин та їх структурних частин. Основна увага приділяється напрямкам, які є новими і перспективними: алометрії, кореляційній адаптометрії, флюктуюючій асиметрії та процесам росту й формоутворення рослин. Дано критичну оцінку низки методів морфометрії. The basic directions of plant morphometrics (phytomorphometrics) development, as a branch of botany, engaged in the quantitative description of appropriateness of a structure and development of plant individuals and their structural parts are considered. The main attention is given to the new and promising directions: allometry, correlation adaptometry, fluctuating asymmetry and to processes of growth and formbuilding in plants. The critical estimation of some morphometrics methods is given.
Deterioration of ecological situation, increase of mineral fertilizer prices and their foreseen increase in recent years force us to look for the ways to reduce the rates of their application and alternative means of maintaining high productivity of sown fodder lands. Fertilization was and remains one of the decisive ways of increasing haymaking productivity, as well as increasing their economic efficiency. The productivity of leguminous grasses based on the study of agrotechnological measures of cultivation in the conditions of the Carpathian region is currently relevant. The studied species of perennial grasses, during the three-year cultivation, showed that the largest number of shoots was formed on the variant with horned sedge and was 1185-1201 pieces/m 2 . Medicago sativa had the smallest number of shoots (470 pics/m 2 , control (without fertilizers)). Trifolium pratense and Lotus corniculatus provided the highest productivity in relation to other species from 20 to 31%. Analysis of single-species crops productivity of perennial bean grasses by cuttings showed that the peculiarities obtained on average for all slopes, were also similar in each of two slopes. During the three-year use of the herbage on the yield from 1 ha of dry mass in both slopes, the herbage factor had the greatest influence, the share of which was 61-62%, while the share of the influence of fertilizer was 38-39%.
У статті наведено результати досліджень зміни онтогенетичної та віталітетної структур популяцій злаків: Dactylis glomerata L., Festuca pratensis Huds., Phleum pratense L., Deschampsia cespitosa (L.) P. Beauv., Alopecurus pratensis L., Elytrigia repens (L.) Nevski., Bromopsis inermis (Leyss.) Holub. та бобових: Trifolium pratense L., Trifolium repens L., Medicago falcata L., Medicago lupulina L., Lotus corniculatus L., Vicia cracca L, а також динаміки надземної фітомаси, які відбуваються під впливом випасу і сінокосінь різної інтенсивності за умов заплавних луків річок Псел та Сула (Сумська область). Онтогенетичний аналіз показав, що злаки зберігають повночленні або неповночленні популяції нормального типу у 70% випадків і перетворюються на інвазійні та регресивні лише на останніх ступенях градієнтів. Бобові виявились менш стійкими, нормальний тип популяцій зареєстрований лише у 50% випадків. Генеративність популяцій злаків відрізняється стійкістю до випасання і знижується до 23–53% тільки на останніх ступенях, а сінокосіння взагалі суттєво не змінюють цей показник. За значенням індексу віковості досліджувані популяції розділились на три групи: перша – без суттєвих змін (A. pratensis, E. repens), друга – омолодження популяцій (D. glomerata, F. pratensis, D. cespitosa, M. falcata), третя – старіння популяцій (всі інші досліджувані види). Індивідуалізована також реакція видів на сінокосіння – різке збільшення віковості популяцій A. pratensis і V. cracca. За пасквальним і фенісиціальним градієнтами у всіх (за виключенням D. cespitosa) досліджуваних видів рослин зареєстровано закономірне, статистично достовірне зниження віталітетної якості популяцій Q. У порядку зниження стійкості до випасу досліджувані злаки склали ряд: F. pratensis → P. pratense → B. inermis → A. pratensis → E. repens → D. glomerata. Реакція бобових була подібною. Найстійкішими виявились T. repens і M. lupulina, малостійкими – T. pratense, M. falcata і L. corniculatus, дуже вразливим – V. сracca. Бобові, як і злаки, краще переносили сінокосіння. Аналіз динаміки накопичення надземної фітомаси показав, що на останніх ступенях пасовищного градієнту із травостою випадають E. repens і V. cracca. D. glomerata, P. pratense, T. pratense і L. corniculatus (7–15%). У D. cespitosa, T. repens і M. lupulina запас фітомаси збільшується у 3–9 разів. За умов безсистемних сінокосінь у злаків зберігалось 390,0 г/м2, а у бобових 48,5 г/м2 фітомаси. Загальний аналіз онтогенетичної та віталітетної структури та динаміки надземної фітомаси популяцій демонструє, що найбільші зміни у популяціях злаків і бобових відбувається на останніх ступенях пасквального градієнта, коли кількість тварин, що випасаються, перевищує 7–10 голів великої рогатої худоби на 1 га, а також за умов безсистемних сінокосінь.
Проблема втрати біорізноманіття з кінця ХХ століття є однією з основних проблем глобального рівня, оскільки саме воно виступає головною умовою стійкого існування біосфери. В умовах антропогенної трансформації рослинного покриву Землі рідкісні види рослин являються критичною складовою біорізноманіття, у першу чергу потребуючи всебічних, комплексних і довгострокових спостережень для забезпечення ефективної охорони. Тому метою дослідження було проведення довгострокового моніторингу популяції Dactylorhiza incarnatа (L.) Soó, що зростає в урбанізованому середовищі у межах м. Суми, з інтервалом у п’ять років (2017 та 2021 роки). На основі даних про зміни загальної чисельності, онтогенетичної структури, онтогенетичних спектрів та онтогенетичних індексів, а також за даними повного морфометричного аналізу зроблено висновки і дано оцінку щодо стійкого існування популяції D. incarnatа. В результаті встановлено, що загальна чисельність популяції D. incarnata збільшилась приблизно на 25% за п’ять років, з 2017 по 2021 роки. За онтогенетичною структурою та онтогенетичними індексами популяція D. incarnata характеризувалась як молода з високими індексами відновлення та стабільним індексом генеративності на рівні 21–22 %. Морфометричний аналіз рослин D. incarnata показав статистично достовірне (р = 0,000–0,009) збільшення показників рослин за усіма обчислюваними морфопараметрами, окрім висоти рослини, у 2021 році, порівняно з 2017 роком. В цілому, виміряним морфопараметрам рослин D. incarnata у 2021 році був притаманний високий рівень варіювання. Найвищі показники коефіцієнтів варіації характерні для висоти суцвіття (24,5–32,8%) та кількості квіток (30–40%), а найнижчі – для кількості листя (10,7–21,7%), а також для висоти рослин у 2017 році (16,1%) та довжини листка у 2021 році (16,5%). Щодо морфоструктурної цілісності рослин D. incarnata, як реакції рослин на чинники середовища існування, було зафіксоване збільшення індексу морфологічної інтеграції особин даного виду в часі, в інтервалі в п’ять років – з 2017 по 2021 роки. Умови зростання популяції D. incarnata, у цілому, оцінюються як оптимальні й такі, що сприяють її стійкому існуванню. Усі елементи проведеного комплексного популяційного аналізу виявили поліпшення стану популяції, яке підтверджується і через збільшення кількості особин. З огляду на це, варто відмітити необхідність продовження спостережень за популяцією даного рідкісного виду, оскільки він має статус «неоцінений» за Червоною книгою України і потребує накопичення фактичних даних за результатами довгострокового моніторингу.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.