Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2023. 12(2):64-72
Article first published online: 05 SEP 2023 | DOI: 10.17581/bp.2023.12s04
Habitats and population structure of rare orchids from the genus Cypripedium in Siberia
Ekaterina L. Zheleznaya1
,
Andrei A. Zverev2,3 &
Nadezhda V. Stepantsova4 1 Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia
2 Tomsk State University, Tomsk, Russia
3 Central Siberian Botanical Garden SB RAS, Novosibirsk, Russia
4 Irkutsk State University, Irkutsk, Russia
Cypripedium calceolus L., C. macranthos Sw. and C. ventricosum Sw. are rare Eurasian orchid species, whose habitats are poorly studied in Siberia. In this paper, we describe 55 sympatric and 10 separated populations of the three species, located in Russia within Republic of Buryatia, Irkutsk Region, Krasnoyarsk Territory, and Republic of Altai. Cypripedium macranthos plants dominated the most of the sympatric populations. Vegetation surveys were performed in all localities, and the collected data were analyzed using the IBIS software. We applied the phytoindication scales elaborated by Tsatsenkin and his colleagues for ecological indicator value analysis. The Cypripedium populations were characterized by high floristic diversity of their habitats; however, all of them were found in areas where both canopy density and ground cover were low. In the most of the separated populations, ontogenetic spectra of Cypripedium species corresponded to the base spectrum with a predominance of the adult vegetative and reproductive shoots.
Железная Е.Л., Зверев А.А., Степанцова Н.В. Фитоценотическая характеристика и структура ценопопуляций редких видов Cypripedium в Сибири. Cypripedium calceolus L., C. macranthos Sw. и C. ventricosum Sw. – редкие евразийские виды орхидей, местообитания которых в Сибири мало изучены. В данной работе мы описываем 55 симпатрических и 10 изолированных популяций этих видов, расположенных на территории Республики Бурятия, Иркутской области, Красноярского края и Республики Алтай. Растения C. macranthos доминировали в большинстве симпатрических популяций. Во всех местообитаниях были проведены геоботанические описания, а собранные данные проанализированы с помощью программного обеспечения IBIS. Проведена фитоиндикационная оценка местообитаний по экологическим шкалам И.А. Цаценкина и др. с помощью интегрированной ботанической информационной системы IBIS v.7.2. По результатам оценки местообитаний по полному флористическому составу они хорошо географически разделились, однако сомкнутость крон и общее проективное покрытие ярусов, так же, как и экологические характеристики в местообитаниях, оказались сходными. В большинстве изолированных популяций онтогенетические спектры соответствовали базовому спектру с преобладанием взрослых вегетативных и генеративных побегов.
Keywords: Cypripedium, types of plant communities, sympatric populations, separated populations, Tsatsenkin phytoindication scales, partial shoot, ontogenetic stages, основные типы фитоценозов, симпатрические ценопопуляции, изолированные ценопопуляции, экологические шкалы Цаценкина, парциальный побег, онтогенетические состояния
PDF Electronic Appendix
References
Afanas'eva, E.A. & N.S. Danilova. 2011. Coenopopulations of Cypripedium macranthon Sw. (Orchidaceae Juss.) in the southwest of Yakutia. Vestnik Severo-Vostochnogo federal'nogo universiteta im. M.K. Ammosova. Biologicheskie nauki 8(3):5-10 (in Russian, with an English summary). [Афанасьева Е.А., Данилова Н.С. 2011. Ценопопуляции Cypripedium macranthon Sw. (Orchidaceae Juss.) на юго-западе Якутии // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Биологические науки. Т. 8, № 3. С. 5-10].
Averyanov, L.V. 1999. Genus Lady's-slipper - Cypripedium (Orchidaceae) in Russia. Turczaninowia 2(2):5-40 (in Russian, with an English summary). [Аверьянов Л.В. 1999. Род башмачок - Cypripedium (Orchidaceae) на территории России // Turczaninowia. Т. 2, № 2. С. 5-40].
Barabantsova, A.E. & D.A. Berdnikova 2017. The state of populations of rare plant species of the Shushenskiy Bor National Park (Cypripedium calceolus, C. macranthon and C. ventricosum) in 2017. In: Scientific research in reserves and national parks of South Siberia (V.V. Nepomniashchiy, ed.), pp. 72-75, Izdatel'stvo SO RAN, Novosibirsk (in Russian). [Барабанцова А.Е., Бердникова Д.А. 2017. Состояние популяций редких видов растений национального парка "Шушенский Бор" (Башмачок настоящий Cypripedium calceolus, Башмачок крупноцветковый С. macranthon и башмачок вздутый С. ventricosum) в 2017 г. // Научные исследования в заповедниках и национальных парках Южной Сибири / под ред. В.В. Непомнящего. Новосибирск: Издательство СО РАН. С. 72-75].
Braun-Blanquet, J. 1964. Pflazensoziologie. Springer, Wien and New York, 865 pp. CrossRef
Brzosko, E., A. Wroblewska & M. Ratkiewicz. 2002. Spatial genetic structure and clonal diversity of island populations of lady's slipper (Cypripedium calceolus) from the Biebrza National Park (northeast Poland). Molecular Ecology 11:2499-2509. CrossRef
Bychenko, T.M. 2004. Ontogeny of Cypripedium macranthon Sw. In: Ontogenetic atlas of medicinal plants. 4 (L.A. Zhukova, ed.), pp. 95-100, Mari State University, Yoshkar-Ola (in Russian). [Быченко Т.М. 2004. Онтогенез башмачка крупноцветкового (Cypripedium macranthon Sw.) // Онтогенетический атлас лекарственных растений. Т. 4 / под ред. Л.А. Жуковой. Йошкар-Ола: Марийский государственный университет. С. 95-100].
Bychenko, T.M. 2010. The state of populations of rare and endangered orchid species (Orchidaceae) of the Baikal region. In: Problems of studying the vegetation cover of Siberia. Proceedings of the IV International Scientific Conference dedicated to the 125th anniversary of the Herbarium after P.N. Krylov of Tomsk State University and the 160th anniversary of the birth of P.N. Krylov (V.S. Sumarokov, ed.), pp. 167-171, Izdatel'stvo Tomskogo universiteta, Tomsk (in Russian). [Быченко Т.М. 2010. Состояние популяций редких и исчезающих видов орхидных (Orchidaceae) Байкальского региона // Проблемы изучения растительного покрова Сибири. Материалы IV Международной научной конференции, посвященной 125-летию Гербария им. П.Н. Крылова Томского государственного университета и 160-летию со дня рождения П.Н. Крылова / под ред. В.С. Сумарокова. Томск: Изд-во Томского ун-та. C. 167-171].
Dementieva, S.M. 1985. Lady's Slipper (Cypripedium calceolus L.) in forest ecosystems. In: Mutual relations components of biogeocoenoses in the southern taiga (A.V. Smirnov, ed.), pp. 36-46. Izdatel'stvo Kalininskogo gosudarstvennogo universiteta, Kalinin (in Russian). [Дементьева С.М. 1985. Венерин башмачок (Cypripedium calceolus L.) в лесных экосистемах Верхневолжья // Взаимоотношения компонентов биогеоценозов в южной тайге / под ред. В.С. Сумарокова. Калинин: КГУ. С. 36-46].
Fardeeva, M.B., N.A. Chizhikova, E.L. Zheleznaya, A.A. Khapugin, L.V. Puchnina, V.N. Suleimanova, M.M. Ishmuratova, L.V. Teteryuk, V.N. Ilyina, S.P. Urbanavichute, V.E. Prokhorova, N.Yu. Egorova, M.I. Nabiullin, M.Sh. Barlybaeva, G.N. Kildiyarova, I.V. Suyundukov & O.A. Marakaev 2022. Demographic structure of Cypripedium calceolus L. populations in the European part of Russia under climate change. Contemporary Problems of Ecology 15(4):353-372. CrossRef
Fardeeva, M.B., Yu.A. Lukyanova & N.R. Shafigullina 2020. Habitat features and the state of populations of rare orchids in the Nizhnyaya Kama National Park and adjacent territories in the north of Tatarstan (European Russia). Ecosistemy 23:166-182 (in Russian). [Фардеева М.Б., Лукьянова Ю.А., Шафигуллина Н.Р. 2020. Особенности местообитаний и состояние популяций редких орхидей Национального парка «Нижняя Кама» и сопредельных территорий на севере Татарстана (Европейская Россия) // Экосистемы. Вып. 23. С. 166-182]. CrossRef
Gaikova, O.Yu. et al. (eds) 2010. Red Data Book of the Irkutsk Region. Vremya stranstviy, Irkutsk, 480 pp. (in Russian). [Красная книга Иркутской области / гл. ред. О.Ю. Гайкова. Иркутск: Время странствий. 2010. 480 c.].
Gatsuk, L.E., O.V. Smirnova, L.I. Vorontzova, L.B. Zaugolnova & L.A. Zhukova 1980. Age stages of plants of various growth forms: a review. Journal of Ecology 68(3):675-696. CrossRef
Gorbunov, Yu.N., R.Z. Soadatova & E.S. Kazantseva (eds) 2012. The gene pool of plants of the Red Book of the Russian Federation stored in the collections of botanical gardens and arboreta. KMK, Moscow. 220 pp (in Russian). [Генофонд растений Красной книги Российской Федерации / под ред. Ю.Н. Горбунова, Р.З. Соадатовой, Е.С. Казанцевой). Москва: Товарищество научных изданий КМК. 2012. 220 с.].
Hammer, O., D.A.T. Harper & P.D. Ryan. 2001. Past: Palaeontological statistics software package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica 4(1):1-9.
Hill, M.O. 1979. Decorana - a Fortran Program for detrended correspondence analysis and reciprocal averaging. Cornell University, Ithaca, 52 рp.
Hill, T. & P. Lewicki 2007. Statistics methods and applications. StatSoft, Tulsa, 832 pp.
Ishmuratova, M.M, I.V. Suyundukov, A.R. Ishbirdin, T.V. Zhirnova & M.I. Naibullin 2003. The state of coenopopulations of some species of the family Orchidaceae in the southern Urals. Note 2. Rhizomatous species. Rastitel'nye resursy 39:18-37 (in Russian). [Ишмуратова М.М., Суюндуков И.В., Ишбирдин А.Р., Жирнова Т.В., Наибуллин М.И. 2003. Состояние ценопопуляций некоторых видов сем. Orchidaceae на Южном Урале. Сообщение 2. Корневищные виды // Растительные ресурсы. Т. 39. Вып. 2. С. 18-37].
Knyazev, M.S., P.V. Kulikov, O.I. Knyazeva & V.L. Semerikov 2000. On interspecific hybridization of Eurasian species of the genus Cypripedium (Orchidaceae) and taxonomic status of C. ventricosum. Botanicheskii Zhurnal 85(5):94-102 (in Russian) [Князев М.С., Куликов П.В., Князева О.И., Семериков В.Л. 2000. О межвидовой гибридизации евразиатских видов рода Cypripedium (Orchidaceae) и таксономическом статусе C. ventricosum // Ботанический журнал. Т. 85, № 5. С. 94-102].
Kull, T. 1988. Identification of clones in Cypripedium calceolus (Orchidaceae). Proceeding of the Estonian Academy of Sciences: Biology 37:195-199. CrossRef
Kull, T. 2002. Population dynamics of north temperate orchids. In: Orchid Biology: Reviews and Perspectives (T. Kull & J. Arditti, ed.), pp. 139−165, Kluwer Scientific Publishers. CrossRef
Lesina, S.A. 2015. Monitoring of Orchidaceae species in the Ilmenskiy Reserve (Southern Urals). In: Rare and endangered species of animals and plants of the Republic of Bashkortostan: materials of the Red Data Book of the Republic Bashkortostan for 2015. Digest of articles. 7 (V.A. Valuev, ed.), pp. 14-22 (in Russian). [Лесина С.А. 2015. Мониторинг видов из семейства орхидные в Ильменском заповеднике (Южный Урал) // Редкие и исчезающие виды животных и растений Республики Башкортостан: материалы ведения Красной книги Республики Башкортостан за 2015 год. Сборник статей. Вып. VII / под ред. В.А. Валуева. Уфа: РИЦ БашГУ. С. 14-22].
Mamaev, S.A., M.S. Knyazev, P.V. Kulikov & E.G. Filippov 2004. Orchids of the Urals: systematics, biology, conservation. Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Ekaterinburg (in Russian). [Мамаев С.А., Князев М.С., Куликов П.В., Филиппов Е.Г. 2004. Орхидные Урала: систематика, биология, охрана, Екатеринбург: УрОРАН. 123 с.].
Maneev, A.G., A.A. Achimova, N.V. Sedel'nikova & I.A. Gorbunova (eds) 2017. Red Data Book of the Altai Republic (plants). Izdatel'stvo Gorno-Altaiskogo gosudarstvennogo universiteta, Gorno-Altaisk, 267 pp. (in Russian). [Красная книга Республики Алтай / под ред. А.Г. Манеева, А.А. Ачимовой, Н.В. Седельниковой, И.А. Горбуновой. Горно-Алтайск: Изд. Горно-Алтайского государственного университета. 2017. 267 с.].
Plikina, N.V., A.N. Efremov, A.I. Mikhaltsov & R.R. Gizatulin 2020. The genus Cypripedium L. (Orchidaceae) in the Omsk region: current state and protection. Vestnik Bashkirskogo universiteta 25(3):559-566 (in Russian). [Пликина Н.В., Ефремов А.Н., Михальцов А.И., Гизатулин Р.Р. 2020. Род Cypripedium L. (Orchidaceae) в Омской области: современное состояние и охрана // Вестник Башкирского университета. Т. 25, № 3. С. 559-566]. CrossRef
Pronin, N.M. (ed.) 2013. Red Data Book of the Republic of Buryatia: Rare and endangered species of animals, plants and fungi. Izdatel'stvo BNTs SO RAN, Ulan-Ude, 688 pp. (in Russian). [Красная книга Республики Бурятия: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных, растений и грибов / отв. ред. Н.М. Пронин. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. 2013. 688 с.].
Puchnina, L.V. 1999. The state of coenopopulations of Cypripedium calceolus (Orchidaceae) in karst landscapes it the north of European Russia. Botanicheskii Zhurnal 84(9):75-82 (in Russian). [Пучнина Л.В. 1999. Состояние ценопопуляций Cypripedium calceolus (Orchidaceae) в карстовых ландшафтах севера европейской России // Ботанический журнал. Т. 84, № 9. C. 75-82].
Rabotnov, T.A. 1950. Life cycle of perennial herbaceous plants in meadow coenoses. Trudy Botanicheskogo instituta AN SSSR. Geobotanika. Seriya 3 6:7-204 (in Russian). [Работнов Т.А. 1950. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Труды Ботанического института АН СССР. Геоботаника. Сер. 3. Вып. 6. С. 7-204].
Sergeev, M.A., V.V. Stepanov, I.V. Kartashova 2013. Ecological substantiation of reorganization of the State Natural Complex Reserve of regional significance "Dyukinsky" in Sudogodsky District of Vladimir Region [unpublished report], Vladimir, 50 pp. (in Russian). [Сергеев М.А., Степанов В.В., Карташова И.В. 2013. Экологическое обоснование реорганизации Государственного природного комплексного заказника регионального значения «Дюкинский» в Судогодском районе Владимирской области (неопубликованный отчет). Владимир. 50 с.].
Smagin, V.N., S.A. Ilyinskaya, D.I. Nazimova, I.F. Novoseltseva & Yu.S. Cherednikova. 1980. Types of forests in Southern Siberia mountains. Nauka, Novosibirsk, 336 pp (in Russian). [Смагин В.Н., Ильинская С.А., Назимова Д.И., Новосельцева И.Ф., Чередникова Ю.С. 1980. Типы лесов гор Южной Сибири. Новосибирск: Наука. 336 с.].
Smirnov, A.V. 1969. About changing the positions of some orchids in the forests of Central Siberia, which was disturbed by anthropogenic factors. Scientific Reports of the High School. Biological Sciences 8:79-83 (in Russian). [Смирнов А.В. 1969. Об изменении позиций некоторых орхидных в лесах Средней Сибири, нарушенных антропогенными факторами // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. № 8. C. 79-83].
Smirnova, O.V., M.V. Bobrovsky & L.G. Khanina 2018. European Russian Forests. Their Current State and Features of Their History (Plant and Vegetation 15, M.J.A. Werger, ed.), Springer, Utrecht, The Netherlands, 564 pp. CrossRef
Stepanov, N.V. (ed.) 2022. Red Data Book of the Krasnoyarsk Territory. Vol. 2. Rare and endangered species of plants and fungi. Sibirskii federal'nyi universitet, Krasnoyarsk, 762 pp. (in Russian). [Красная книга Красноярского края. Т. 2: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений и грибов / отв. ред. Н.В. Степанов. Красноярск: Сибирский фед. ун-т. 2022. 762 c].
Stepantsova, N.V. & E.L. Zheleznaya. 2016. New and rare species of the flora of the Baikalo-Lenskiy Nature Reserve (Irkutsk Region). Turczaninowia 19(2):70-76 (in Russian). [Степанцова Н.В., Железная Е.Л. 2016. Новые и редкие виды флоры Байкало-Ленского заповедника (Иркутская область) // Turczaninowia. Т. 19, № 2. С. 70-76]. CrossRef
Tatarenko, I.V. 1996. Orchids of Russia: life forms, biology, protection. Argus, Moscow, 207 pp. (in Russian). [Татаренко И.В. 1996. Орхидные России: жизненные формы, биология, вопросы охраны. Москва: Аргус. 207 с.].
Teteryuk, L.V. 2003. Lady's-slipper. In: Biology and Ecology of Rare Plants in the Komi Republic (K.N. Ushakova, ed.), pp. 28-42, UrO RAN, Ekaterinburg (in Russian). [Тетерюк Л.В. 2003. Башмачок настоящий // Биология и экология редких растений республики Коми. Екатеринбург: УрО РАН. С. 28-42].
Trutnev, Yu.P. (ed.) 2008. Red Data Book of the Russian Federation (Plants and fungi). KMK, Moscow, 855 pp. (in Russian). [Красная книга Российской Федерации (Растения и грибы) / предс. ред кол. Ю.П. Трутнев. Москва: Товарищество научных изданий КМК. 2008. 855 с.].
Tsatsenkin, I.A., I.V. Savchenko & S.I. Dmitrieva. 1978. Methodological instructions on the ecological appraisal of foraging land in the tundra and taiga zones of Siberia and Far East by its plant cover. VNII kormov imeni V.P. Viliamsa, Moscow, 302 pp. (in Russian). [Цаценкин И.А., Савченко И.В., Дмитриева С.И. 1978. Методические указания по экологической оценке кормовых угодий тундровой и лесной зон Сибири и Дальнего Востока по растительному покрову. Москва: ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса. 302 с.].
Tyulina, L.N. 1967. The main factors of vegetation distribution on the western and eastern coasts of the Northern Baikal. In: Geobotanical research in the Baikal area (B.A. Tikhomirov, ed.), pp. 5-43. Nauka, Moscow (in Russian). [Тюлина Л.Н. 1967. Основные факторы распределения растительности на западном и восточном побережьях Северного Байкала // Геоботанические исследования на Байкале / под ред. Б.А. Тихомирова. Москва: Наука. С. 5-43].
Tyulina, L.N. 1976. Humid Cis-Baikal type of vegetation zonation. Trudy Limnologicheskogo instituta SO AN SSSR 23(43):1-317 (in Russian). [Тюлина Л.Н. 1976. Влажный прибайкальский тип поясности растительности // Труды Лимнологического института СО АН СССР. Т. 23, № 43. С. 1-317].
Uranov, A.A. 1975. Phytocoenopopulation age spectrum as a function of time and energy of wave processes. Nauchnye doklady vysshej shkoly. Biologicheskie nauki 2:7-34 (in Russian). [Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. № 2. С. 7-34].
Vakhrameeva, M.G., I.V. Tatarenko, T.I. Varlygina, G.K. Torosyan & M.N. Zagulskii 2008. Orchids of Russia and adjacent countries (within the borders of former USSR). A.R.G. Gantner Verlag K.G, Liechtenstein, 690 pp.
Veselov, V.M., I.R. Pribylskaya & O.A. Mirzeabasov 2022. Specialized database for climate research. All-Russian Research Institute of Hydrometeorological Information - World Data Center. Obninsk. Available from: http://aisorimeteo.ru/waisori/index.xhtml?idata=17 Last accessed 08.04.2022. [Веселов В.М., Прибыльская И.Р., Мирзеабасов О.А. 2022. Специализированные массивы для климатических исследований. Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - Мировой центр данных. Обнинск].
Zaugolnova, L.B., L.A. Zhukova, A.S. Komarov & O.V. Smirnova 1988. Coenopopulation of plants (Notes of population biology). Nauka, Moscow, 184 pp (in Russian). [Заугольнова Л.Б., Жукова Л.А., Комаров А.С., Смирнова О.В. 1988. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии). Москва: Наука. 184 с.].
Zaugolnova, L.B., S.V. Nikitina & L.V. Denisova. 1992. Types of functioning of populations of rare plant species. Byulleten' Moskovskogo obshchestva ispytatelei prirody. Otdel biologicheskii 97:80-91 (in Russian). [Заугольнова Л.Б., Никитина С.В., Денисова Л.В. 1992. Типы функционирования популяций редких видов растений // Бюллетень МОИП. Отдел биологический. Т. 97, вып. 3. С. 80-91].
Zheleznaya, E.L. 2009. Features of the ontogeny of Cypripedium calceolus L. in coniferous forests of the Moscow region. In: Proceedings of the VIII International Conference on Plant Morphology, dedicated to the memory of I.G. Serebryakov and T.I. Serebryakova, vol. 1 (V.P.Viktorov, ed.), pp. 177-182, MPSU, Moscow (in Russian). [Железная Е.Л. 2009. Особенности онтогенеза Cypripedium calceolus L. в хвойных лесах Московской области // Труды VIII Международной конференции по морфологии растений, посвященной памяти И.Г. и Т.И. Серебряковых / под ред. В.П.Викторова. Москва: МПГУ. T. 1. C. 177-182].
Zheleznaya, E.L. 2015. Results of a study of Cypripedium in several regions of Siberia (Russia). European Journal of Environmental Sciences 5(2):134-141. CrossRef
Zolotukhin, N.I. & I.B. Zolotukhina. 2015. Specially protected species of vascular plants in the Belinsky Forest-Steppe of the Altai Reserve. Nauchnye trudy Gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika "Prisurskii" 30(1):139-143 (in Russian). [Золотухин Н.И., Золотухина И.Б. Особо охраняемые виды сосудистых растений в Белинской лесостепи Алтайского заповедника // Научные труды Государственного природного заповедника "Присурский". Т. 30, № 1. С. 139-143].
Zverev, A.A. 2020. Methodological aspects of using indicator values in biodiversity analysis. Contemporary Problems of Ecology 13 (4):321-332. CrossRef
|
|