Ecological and Biological Features of Rhodiola algida оn the Territory of the Akkol Mountain-Glacial Basin (Altai Republic) | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2023. № 64. DOI: 10.17223/19988591/64/4

Ecological and Biological Features of Rhodiola algida оn the Territory of the Akkol Mountain-Glacial Basin (Altai Republic)

On the territory of the Akkol mountain-glacial basin (South Chuysky ridge, Altai Republic, Russia), the phytocenotic location, the main parameters of the spatial and age structure of the population, and indicators of reproductive biology were established; the features of the morphology and anatomy of Rhodiola algida (Ledeb.) Fisch. et C.A. Mey. in various ecological and cenotic conditions were studied. R. algida is a valuable medicinal plant with anticonvulsant and anti-inflammatory effects that stimulate the central nervous system. It contains salidroside, tyrosol, flavonoids, coumarins, etc. R. algida is a succulent-leaved, herbaceous, short-rhizome, and polycarpic plant with an elongated erect shoot. The species grow in the highlands of Altai, Krasnoyarsk Krai, Tuva Republic, and Northwestern Mongolia (Mongolian Altai) and is included in the regional red lists of Siberia for Altai Republic, Altai Krai, and Krasnoyarsk Krai. Field research was carried out in 2019-2020 on the northern macroslope of the South Chuysky ridge, in the area of the mountain-glacial basin of the river Akkol. The Akkol mountain-glacial basin is located in the central, most elevated part of the northern macroslope of the South Chuysky ridge. Distribution of R. algida in the territory of the mountain-glacial basin of the river Akkol is closely related to tundra cenoses that develop under conditions of excessive cold moisture. The greatest abundance of the species was recorded along river banks in moss sedge and shrub or prostrate shrub tundras (coenopopulations 1 and 3). As a result of population-ontogenetic analysis, it was established that all studied cenopopulations of R. algida are normal. Only one cenopopulation is complete (coeno-population 3), and the rest do not have individuals of the postgenerative period. The cenopopulations of R. algida are characterised by a predominantly left-sided type of ontogenetic spectrum, which is formed due to the predominance of individuals of young groups (juvenile - young generative). In conditions of rapid flowing moisture (on the banks of mountain streams and rivers), individuals are under the constant destructive influence of water flows eroding the soil and washing away young individuals. As a result, cenopopulations are formed with a very unstable age composition in the young part of the spectrum and a slow accumulation of individuals in the generative and post-generative states. The study of the morphological characteristics of a species in various cenopopula-tions makes it possible to assess its ecological plasticity and identify optimal environmental conditions for its growth and development. It has been established that the greater the foliage of generative shoots, the greater amount of dry matter is accumulated per leaf area. Despite the succulent leaf structure, leaf mass per area of R. algida is 3-5 times lower than that of true succulents and is more consistent with the vegetation of lowland and alpine meadows than with tundra vegetation. In the studied cenopopulations of R. algida, the main reproductive characteristics were studied, making it possible to assess the state of the species and the possibility of its self-sustainment in various natural and climatic conditions. In natural populations, R. algida is characterised by high reproductive rates (pollen fertility - 96-98%, fruit/flower percent ratio - 90-95%, seed productivity coefficient - 68-81%), which demonstrates the species' ability for successful seed regeneration. In areas with low overall projective vegetation cover, abundant self-seeding is observed. The seeds of R. algida are small, brown or brownish-brown, reticulate, oblong or oblanceolate in shape, and narrowed upward, 2.05-2.65 mm long and 0.55-0.90 mm wide. The weight of 1000 seeds varies from 0.13 g (coenopopulation 1) to 0.17 g (coe-nopopulation 2). Our studies have shown that the most optimal way to germinate R. algida seeds is to pre-treat them with a 0.1% solution of gibberellic acid. This allows achieving the maximum percentage of seed germination and, at the same time, significantly reduce the period of their germination. Stratification, lasting a month, when germinating seeds in laboratory conditions, did not have a significant effect on seed germination. The anatomical features of R. algida leaves were studied in two cenopopulations: cenopopulation 1 (shrub willow-sedge tundra) and cenopopulation 3 (shrub moss-forb-sedge tundra). It has been established that the species are ecologically plastic, and the signs of their adaptation to conditions with varying degrees of illumination have been identified. The article contains 9 Figures, 4 Tables and 45 References. The Authors declare no conflict of interest.

Download file
Counter downloads: 3

Keywords

Rhodiola algida, phytocenosis, coenopopulation structure, reproductive biology, morphology, anatomy, Altai Republic

Authors

NameOrganizationE-mail
Prokopyev Alexey S.National Research Tomsk State Universityrereplants@list.ru
Yamburov Mikhail S.National Research Tomsk State Universityyamburov@mail.ru
Butenkova Alina N.National Research Tomsk State Universitydas2y5@yandex.ru
Chernova Olga D.National Research Tomsk State Universitychernovaolg@rambler.ru
Kataeva Tatjana N.National Research Tomsk State Universitygentianka@mail.ru
Prokopyeva Elena S.National Research Tomsk State Universitygrishaeva-92@mail.ru
Machkinis Elena Yu.National Research Tomsk State Universitymelena.tsk@gmail.com
Всего: 7

References

Краснов Е.А., Саратиков А.С., Суров Ю.П. Растения семейства толстянковых. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1979. 208 с.
Саратиков А.С., Краснов Е.А. Родиола розовая (золотой корень). Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 292 с.
Пешкова Г.А. Семейство Crassulaceae - Толстянковые // Флора Сибири. Новосибирск: Наука, 1994. Т. 7. С. 152-168.
Красная книга Республики Алтай: растения / ред. А.Г. Манеев. Горно-Алтайск: Изд-во ГАГУ, 2017. 267 с.
Красная книга Красноярского края / отв. ред. Н.В. Степанов. Красноярск: Изд-во СФУ, 2022. Т. 2: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и грибов. 762 с.
Положий А.В., Ревякина Н.В., Ким Е.Ф., Свиридова Т.П. Родиола розовая, золотой корень - Rhodiola rosea L. // Биология растений Сибири, нуждающихся в охране. Новосибирск: Наука, 1985. С. 85-114.
Красная книга Алтайского края. Барнаул: Изд-во Алтайского гос. ун-та, 2016. Том 1: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и грибов. 292 с.
Нухимовская Ю.Д., Губанов И.А., Исаева-Петросян Л.С., Пронькина Г.А. Современное состояние биологического разнообразия на заповедных территориях России // Сосудистые растения. 2003. Вып. 2. 783 с.
Растительные ресурсы России: Дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность / отв. ред. А.Л. Буданцев. СПб.; М.: Т-во науч. изд. КМК, 2009. Т. 2. 513 с.
Тимошок Е.Е., Нарожный Ю.К., Диркс М.Н., Скороходов С.Н., Березов А.А. Динамика ледников и формирование растительности на молодых моренах Центрального Алтая. Томск: Изд-во НТЛ, 2008. 208 с.
Полевая геоботаника / ред. Е.М. Лавренко, А.А. Корчагина. М.; Л.: Наука, 1964. Т. 3. 530 с.
Drude О. Handbuch der Pflanzengeographie. Stuttgart: J. Engelhorn, 1890. Vol. XVI. 582 S.
Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Труды БИН им. В.Л. Комарова. Серия 3: Геоботаника. 1950. Вып. 6. С. 7-204.
Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Биологические науки. 1975. № 2. С. 7-34.
Ценопопуляции растений: очерки популяционной биологии / Л.Б. Заугольнова, Л.А. Жукова, А.С. Комаров. М.: Наука, 1988. 184 с.
Животовский Л.А. Онтогенетическое состояние, эффективная плотность и классификация ценопопуляций // Экология. 2001. № 1. С. 3-7.
Злобин Ю.А., Скляр В.Г., Клименко А.А. Популяции редких видов растений: теоретические основы и методика изучения. Сумы: Университетская книга, 2013. 439 с.
Нухимовский Е.Л. Основы биоморфологии семенных растений. Габитус и формы роста в организации биоморф. М.: Недра, 2002. Т. 2. 864 с.
Уранов А.А., Смирнова О.В. Классификация и основные черты развития популяций многолетних растений // Бюллетень МОИП. Отд. биол. 1969. Т. 74, вып. 1. С. 119-134.
Барыкина Р.П., Веселова Т.Д., Девятов А.Г., Джалилова Х.Х., Ильина Г.М., Чуба-това Н.В. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. М.: Изд-во МГУ, 2004. 312 с.
Работнов Т.А. Методы изучения семенной продуктивности травянистых растений в сообществах // Полевая геоботаника. М.; Л., 1960. Т. 2. С. 20-38.
Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59, № 6. С. 826-831.
Левина Р.Е. Репродуктивная биология семенных растений: обзор проблемы. М.: Наука, 1981. 96 с.
Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Семя. Л.: Наука, 1990. 204 с.
Семейство Crassulaceae // Сравнительная анатомия семян / ред. М.Ф. Данилова. СПб.: Мир и семья, 1996. Т. 5. С. 25-32.
ГОСТ 34221-2017. Семена лекарственных и ароматических культур. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 27 с.
Ишмуратова М.М., Ткаченко К.Г. Семена травянистых растений: особенности латентного периода, использование в интродукции и размножении in vitro. Уфа: Гилем, 2009. 116 с.
Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.
Вехов В.Н., Лотова Л.И., Филин В.Р. Практикум по анатомии и морфологии высших растений. М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1980. 196 с.
Эзау К. Анатомия семенных растений: пер. с англ.: в 2 кн. / ред. А.Л. Тахтаджян. М.: Мир, 1980. Кн. 1. 224 с.
Эзау К. Анатомия семенных растений: пер. с англ.: в 2 кн. / ред. А.Л. Тахтаджян. М.: Мир, 1980. Кн. 2. 560 с.
Вопросы сравнительной и экологической анатомии растений // Труды Биол. НИИ СПбГУ / под ред. А.А. Паутова. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2003. Вып. 50. 220 с.
Паутов А.А. Морфология и анатомия вегетативных органов растений: учебник. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2012. 336 с.
Баранова М.А. Классификация морфологических типов устьиц // Ботанический журнал. 1985. Т. 70, № 12. С. 1585-1595.
Захаревич С.Ф. К методике описания эпидермиса листа // Вестник Ленинградского университета. 1954. № 4. С. 65-75.
Kastner A. Blattepidermis-Strukturen bei Carlina // Flora. 1972. Bd. 161, № 3. S. 225-255.
Аппельт Г. Введение в методы микроскопического исследования. М., 1959. 425 с.
Бутник А.А., Тимченко О.В. Строение эпидермы листьев видов семейства Chenopodiaceae // Ботанический журнал. 1987. Т. 72, № 8. С. 1021-1030.
Poorter H., Niinemets U., Poorter L., Wright I.J., Villar R. Causes and consequences of variation in leaf mass per area (LMA): a meta-analysis // New Phytologist. 2009. № 182. P. 565-588.
Положий А.В., Свиридова Т.П., Степанюк Г.Я. Родиола морозная - Rhodiola algida (Ledeb.) Fisch. et Mey. // Биология растений Сибири, нуждающихся в охране. Новосибирск: Наука, 1985. С. 72-78.
Prokopyev A.S., Martynenko A.O., Kataeva T.N., Pastukhova Yu.M. Seed Morphology and Germination Capacity of some Species in the Sedoideae subfamily (Crassulaceae family) // Biomedical & Pharmacology Journal. 2014. Vol. 7, № 2. P. 603-609.
Горлачева З.С. Анатомо-морфологическое строение листа разных образцов Monarda х hybrida hort. // Промышленная ботаника. 2010. № 10. С. 148-151.
Boardman N.K.Comparative Photosynthesis of Sun and Shade Plants // Annual Review of Plant Physiology. 1977. Vol. 28. P. 355-377.
Givnish T.J. Adaptation to Sun and Shade: A Whole-plant Perspective // Australian Journal of Plant Physiology. 1988. Vol. 15. P. 63-92.
Акиншина Н.Г., Дусчанова Г.М., Азизов А.А., Халмурзаева А.И., Тодерич К.Н. Ксе-роморфные признаки листьев Liriodendron tulipifera L. (Magnoliaceae) в засушливом климате Центральной Азии // Вестник Московского университета. Биология. 2020. Т. 16 (75), № 4. С. 251-257.
 Ecological and Biological Features of <i>Rhodiola algida</i> оn the Territory of the Akkol Mountain-Glacial Basin (Altai Republic) | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2023. №  64. DOI: 10.17223/19988591/64/4

Ecological and Biological Features of Rhodiola algida оn the Territory of the Akkol Mountain-Glacial Basin (Altai Republic) | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2023. № 64. DOI: 10.17223/19988591/64/4

Download full-text version
Counter downloads: 249