Биологии луговых растений

Лаборатория биологии луговых растений

Рис.1

Рис.1.Заведующая лабораторией Барашкова Наталья Владимировна, доктор сельскохозяйственных наук, отличник сельского хозяйства РС(Я)

 

Краткая история создания лаборатории

 

28 мая 1974 г. — Совет Министров ЯАССР принял постановление «О создании Нюрбинского научно-производственного стационара по луговодству Института биологии ЯФ СО АН СССР» для ведения селекции многолетних трав и развития семеноводства в Вилюйской зоне.

В 1980 г. под научным руководством канд. с.-х. н. Денисова Г.В. создана лаборатория теории северного луговодства.

1 января 1994 г. создан Институт северного луговодства СО РАН, впоследствии с 1995 г., вошедший в состав Академии наук Республики Саха (Якутия).

В мае 2008 г. в порядке реорганизации Институт северного луговодства АН РС (Я) вошел в состав Института биологических проблем криолитозоны СО РАН как лаборатория биологии луговых растений.

 

Выдающиеся ученые лаборатории

 

Денисов Герман Васильевич – доктор биологических наук, заслуженный агроном РС (Я), заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент Академии технологических наук РФ, академик АН РС (Я).

С 1994 по 2000 годы директор Института северного луговодства АН РС (Я).

Крупный специалист в области теоретического и практического луговодства, луговедения, ботаники, агроэкологии, агрофитоценологии, интродукции и селекции луговых растений в зоне вечной мерзлоты. Автор и соавтор 12 монографий и более 220 публикаций. Научный руководитель 5 кандидатов диссертаций и одной докторской.

Рис.2

Рис.2. Денисов Герман Васильевич. Заслуженный агроном РС (Я), заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент Академии технологических наук РФ, академик АН РС (Я).

 

Основные направления исследований

 

— Сравнительное изучение биологического разнообразия видов луговых растений в природе и в культуре;

— Выявление закономерностей реакции видов луговых растений на основные факторы криолитозоны, включая антропогенные (микроэволюция) и средообразующей роли луговых экосистем в условиях Якутии;

— Адаптивная изменчивость хозяйственно-ценных видов луговых растений, выделенных в процессе селекционных работ и методами биотехнологии; микроразмножение редких и исчезающих видов растений Якутии

Основные результаты фундаментальных исследований

Впервые выявлена четкая зависимость нетто-фотосинтеза от типа жизненных стратегий популяций мятлика лугового и ячменя короткоостого в зависимости от длительности светового дня и произрастания в условиях мерзлотных почв Центральной Якутии. Полученные результаты по динамике фотосинтеза луговых растений в зависимости от возрастных стадий дополнят новыми данными эколого-физиологические процессы в условиях криолитозоны.

 

С использованием метода электрофореза получена база белковых спектров 8 сортовых образцов кострецов и выявлены отличия в распределении запасных белков по молекулярным массам для белковой паспортизации и определения антиоксидантного статуса.

 

Рис.3 Рис.4

SDS-электрофореграммы белков эндосперма семян образцов сортов костреца: А – «Камалинский-14», Б — «Поликросс». Полипептидные спектры отдельных зерновок в варианте +Me. St — эталонный спектр линии E. sibiricus ALT-8401

 

Впервые в условиях Якутии биотехнологическими методами созданы и выявлены ценные генетические формы люцерны, позволяющие сформировать синтетическую популяцию (346 сомаклонов) люцерны, где значительная часть растений с прямостоячими кустами и спиралевидными бобами с 2-3 оборотами, что позволяет увеличить семенную продуктивность растений.

 

Рис.5

Рис.5. Посевы растений-регенерантов люцерны на Мархинском стационаре

Впервые проведены структурно-морфологические исследования степных мелкодернинных эврибионтных злаков долины средней Лены на основе модульной организации. По мониторингу динамики биоразнообразия растительности и флоры мерзлотных экосистем на базе мониторинговых участков получены новые знания по изучению популяций луговых растений Якутии (Центральная и Северо-Восточная Якутия, 19 видов разнотравья, 15 злаков, 1 бобовое растение), определены их показатели и состояние в конкретных фитоценозах.

Рис.6

Рис.6. Исследования по популяционной ботанике проводит ведущий сотрудник, д.б.н. Черосов М.М.

В условиях надпойменных террас Центральной Якутии зарастание остепненной залежи при сенокосном использовании начинается с фазы бурьянистой растительности: из полыни якутской (24%), якобеи обыкновенной (40%), липучки щетинистой (5%), повилики европейской (1%). Биологический спектр затраты запас семян остепненной залежи показал, что в мерзлотных пойменных слоистых почвах Центральной Якутии затраты запаса семян на 5-й год залежи составили 1241 шт./кв. м и состояли из видов различных экологических групп – психрофиты, галофиты и петрофиты.

В условиях криолитозоны наблюдаются замедленные темпы минерализации и гумификации, о чем свидетельствует преобладание мортмассы над фитомассой. Следует отметить, что подземная продукция степных сообществ составляет 27 т/га в год, такая высокая продукция зоны обусловлена значительными величинами NPP (чистая первичная продукция) степей (36 т/год).

Рис.7

Рис.7. Опыт по изучению биопродуктивности степных растений.

Изучены на базе мониторинговых участков в Центральной и Северо-Восточной Якутии 19 видов разнотравья, 15 злаков, 1 бобовое растение. Выявлено, что изменение популяционной структуры ценопопуляций изучаемых видов (численность, плотность, возрастной спектр, жизненность, способ самоподдержания) зависят от морфологических и биологических признаков особей, положением их в пространстве и взаимоотношений со средой произрастания. Полученные результаты будут использованы для создания базы данных популяционно-геоботанического мониторинга.

Впервые проведены структурно-морфологические исследования степных мелкодернинных эврибионтных злаков долины средней Лены (Psathyrostachys caespitosa, Festuca lenensis, Koeleria cristata, Cleistogenes squarrosa, Stipa krylovii) на основе модульной организации.

 

Собран новый материал по популяциям диких сородичей культурных растений (7 видов бобовых растений, 4 злаков) на территории НПП «Ленские столбы».

 

Рис.8

Рис.8. Измерение ценопопуляций Thymus serpyllum s.l., Hedysarum dasycarpum в луговой степи на склоне правого берега р. Буотама.

На основе ГИС-технологий выявлен потенциальный ареал степной и петрофитной растительности Якутии, откорректированы карты ареалов их распространения, созданных ранее, сформулировано положение об адекватности современного распространения степной растительности Якутии. Для Верхоянской горной страны средствами ГИС впервые проведены картометрические измерения площадей, занимаемых сообществами основных типов растительности высокогорной растительности.

Рис.9

Рис.9.Представление ГИС-карты растительности, с.н.с.. к.б.н. Троева Л.И.

Основные результаты прикладных исследований

Исследования 38-летней динамики видового состава и накопления надземной массы сеяных лугов (Западной Якутии) установили, что экологическая выраженность флуктуаций фитоценозов сохранилась, и главным образом зависят от взаимодействия условий питания и увлажнения. В условиях Вилюйской зоны 38-летний культурфитоценоз с содержанием двух доминирующих компонентов — ячменя короткоостого (Hordeum brevisubulatum (Trin) Link и пырея ползучего – Elytrigia repens) до 45-55,2% с урожаем сена до 53,0-66,0 ц/га в зависимости от уровня питания обеспечивает хозяйственную продуктивность с 1 га по сбору обменной энергии до 7,0-7,8 ГДж, кормовых единиц — 0,44-0,49 и сырого протеина 557-860 кг. При этом содержание переваримого протеина в 1 корм.ед. достигает 67-85 г.

Рис.10

Рис.10. Мониторинговый 38-летний опыт на Нюрбинском стационаре. .

В условиях Центральной Якутии естественный пырейный фитоценоз, содержащий в травостое пырей ползучий (Elytrigia repens) до 97% и хорошо реагирующий на внесение удобрений, обеспечивает хозяйственную продуктивность с 1 га по сбору обменной энергии до 8,4-8,7 ГДж, кормовых единиц — 0,56-0,60 и сырого протеина 418-473 кг. При этом содержание переваримого протеина в 1 корм.ед. достигает 103-109 г, что соответствует зоотехнической норме питательности при 105 г.

Рис.11

Рис.11.Опыт по дыханию почв на естественном пырейном фитоценозе. .

На основе комплекса показателей (площади листьев, ЧПФ, ФП и азотфиксирующей способности) хозяйственная продуктивность люцерны Маганской линии превышала стандарт по сбору зеленой массы на 24%, обменной энергии на 2%, сырого протеина на 20% и переваримого протеина на 4%. При этом семенная продуктивность люцерны Олекминской линии превышала стандарт (сорт Якутская желтая) по сбору семян на 14%, по количеству соцветий и бобов на растении на 39 и 19%.

Рис.12

Рис.12. Посевы перспективных сортов и видов люцерны. Мархинский стационар. .

Авторские свидетельства РФ на создание сортов:
— Пырейник сибирский сорт «Короткоостый»
— Пырейник сибирский сорт «Нюрбинский»
— Пырейник почтиволокнистый сорт «Аласный»
— Пырейник почтиволокнистый сорт «Северный»
— Регнерия изменчивая сорт «Вилюйская»
— Люцерна изменчивая сорт «Сюлинская»;
— Люцерна серповидная сорт «Дар Вилюя»

Патенты
— «Способ строительства подземных ледовых сооружений»
( № 2094570, 27.12.97 г.)
— «Способ рассоления мерзлотных почв», (№ 2080038, 27.05.97 г.)
— «Способ заготовки и хранения сочных кормов», (№ 2148360) .

 

Основные публикации

 

1. Денисов Г.В., Стрельцова В.С. Волоснец сибирский на Северо-Востоке СССР. — Новосибирск, наука, 1980. — 137 с.

2. Денисов Г.В. Травосеяние в зоне вечной мерзлоты — Новосибирск, наука, 1983. — 240 с.

3. Денисов Г.В. Агрофитоценотические аспекты травосеяния в зоне вечной мерзлоты — Новосибирск, наука, 1984. -250 с.

4. Денисов Г.В. Адаптивность луговых растений в криолитозоне — Новосибирск, наука, 1991. — 240 с.

5. Денисов Г.В., Стрельцова В.С. Люцерна в Якутии — Новосибирск, Сибиздат РАН, 2000. — 201 с.

6. Денисов Г.В., Стрельцова В.С. Экология и эволюция сеяных лугов в криолитозоне – Якутск, ЯНЦ СО РАН – 239 с.

7. Денисов Г.В., Стрельцова В.С., Осипова В.В., Стручков Р.В., Галактионова Т.Ф. Адаптивное травосеяние в криолитозоне – Москва, УМЦ «Триада», 2008 – 392 с.

8. Барашкова Н.В., Якушев Д.В. Создание и рациональное использование сеяных травостоев в Центральной Якутии. – Новосибирск, 2002. – 156 с.

9. Теоретические и прикладные вопросы луговедения и луговодства: Сб. науч. тр. Вып. 1. – Якутск, 2002. – 172 с.

10. Черосов М.М. Синантропная растительность Якутии. – Якутск, 2005. – 160 с.

11. Черосов М.М., Слепцова Н.П., Миронова С.И. и др. Синтаксономия синантропной растительности Якутии. – Якутск, 2005. – 575 с.

12. Королюк А.Ю., Троева Е.И., Черосов М.М. и др. Экологическая оценка флоры и растительности Центральной Якутии. – Якутск, 2005. – 108 с.

13. Иванов И.А., Винокурова В.С., Игнатьева В.В. Особенности использования удобрений в Якутии. – Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2008. – 132 с.

14. Кормопроизводство (Вопросы луговодства в Якутии). — 2008. — № 6. – 32 с.

15. Troeva E.I., Isaev A.P., Cherosov M.M., Karpov N.S. (editors) The Far North: Plant biodiversity and ecology of Yakutia. Series Plant and Vegetation. Vol.3. Springer Science+Business Media B.V., Dordrecht. – 362 pp.

16. Troeva E.I., Cherosov M.M. (2012) Transformation of steppe communities of Yakutia due to climatic change and anthropogenic impact. In: Werger M.J.A., van Staalduinen M.A. (editors) (2012) Eurasian Steppes. Ecological problems and livelihoods in a changing world. Series Plant and Vegetation. Vol.6. Springer Science+Business Media B.V., Dordrecht. – P. 371-396.

Основные проекты

Грант РФФИ по проекту 12-04-98533 р_восток_а «Популяционная биология степных растений Якутии». Руководитель гранта – в.н.с., д.б.н. Черосов М.М.

Разнообразие растительного мира таежной зоны Якутии: структура, динамика, сохранение.

 

Фотогалерея

 

Рис.13

Рис.13. Встреча с академиком РАН И.Ю. Коропачинским

 

Рис.14

Рис.14. Встреча с академиком П.Л.Гончаровым. 2006 г.

 

Рис.15

Рис.15. Научный консультант, д.б.н. Рожанская О.А. с сотрудниками лаборатории

Рис.16

Рис.16. Посещение Мархинского стационара Черемушкиной В.А., д.б.н. ЦБС СО РАН. 2010 г.

 

Нюрбинский стационар

 

Рис.17

Рис.17. Сотрудники Нюрбинского стационара со снопами, изучаемых видов
многолетних трав, 2006 г.

 

Рис.18

Рис.18. Обработка почвы для опыта с бобово-злаковыми травостоями

 

Рис.19

Рис.19. Взятие почвенных проб для агрохимического анализа. Зав.лаб., д.с.-х.н. Барашкова Н.В., к.с.-.х.н. Аржакова А.П.

 

Рис.20

Рис.20. Общий вид 35-летнего мониторингового опыта в условиях Нюрбинского стационара, 2008 г.

 

Рис.21

Рис.21. Подготовка семян для очистки, м.н.с. Федорова А.И. (слева) с помощницей

 

Мархинский стационар

 

Рис.22

Рис.22. к.б.н. Атласова Л.Г. у своих посевов люцерны на Мархинском стационаре.

 

Рис.23

Рис.23. к.с.-х.н. Хайми В.П. у посевов амаранта.

 

Рис.24

Рис.24. Полевые испытания эспарцета сибирского в рамках биотехнологических исследований. Н.с. Строева Н.С. и н.с. Дарханова В.Г.

 

Рис.25

Рис.25. Интродукционные посевы степных злаков.

Рис.26

 

Рис.26. Полевой семинар по популяционной биологии под руководством Черемушкиной В.А. 2009 г.

 

Выездные работы

 

Рис.27

Рис.27. Исследования популяционной биологии злаков аласа Бээди, Мегино-Кангаласский р-н. М.н.с. Митина А.Д. и Устинова В.В.

 

Рис.28

Рис.28. м.н.с. Филиппова В.А. за определением видов растений водных сообществ

 

Рис.29

Рис.29.Популяционные исследования степных злаков на склонах долины р. Буотама, м.н.с. Андреева С.Н.

 

Рис.30

Рис.30. Геоботаническая оценка естественных кормовых угодий Мегино-Кангаласского р-на, зав.лаб., д.с.-х.н. Барашова Н.В., к.б.н. Троева Е.И.

Архивы