The pattern of natural variability of palynomorphological features with the example of some  Nierembergia  and  Bouchetia  species (Solanaceae) and natural system of bio-variety

A. E. Pozhidaev; Пожидаев А. Е.; V. V. Grigoryeva; Григорьева В. В.; A. N. Semyonov; Семенов А. Н.

doi:10.31857/S0044459623040061

Структура естественной изменчивости палиноморфологических признаков на примере некоторых видов Nierembergia и Bouchetia (сем. Solanaceae) и естественная система биомногообразия

Авторы: Пожидаев А.Е.¹, Григорьева В.В.¹, Семенов А.Н.¹
Учреждения:
1. Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН
Выпуск: Том 84, № 4 (2023)
Страницы: 279-295
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0044-4596/article/view/148103
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044459623040061
EDN: https://elibrary.ru/DLLKAU
ID: 148103

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

На примере восьми видов Nierembergia и двух видов Bouchetia (сем. Solanaceae) описаны свойства индивидуальной изменчивости морфологических признаков пыльцы. Большинство исследованных признаков (строение апертур, ультраструктура спородермы, скульптура поверхности, размеры) не имеют существенных различий на индивидуальном и внутривидовом уровне; таксономически значимая изменчивость морфологических признаков пыльцы проявляется на уровне рода и надродовых групп. Роды достоверно различаются характером скульптуры поверхности пыльцевого зерна – струйчатой у Nierembergia и бугорчатой у Bouchetia. Пыльца, содержащаяся в одном бутоне, пыльнике или тетраде (полное гаметофитное поколение, где смерти нет – все без исключения потомки одного предка), рассмотрена как экстремальная модель (максимальная полнота при минимальной сложности) для исследования свойств естественной морфологической изменчивости и причин ее возникновения. Обнаружено, что признаки пыльцы (скульптура поверхности, число и расположение апертур) имеют одинаковую структуру изменчивости (непрерывные и транзитивно упорядоченные ряды), которая у разных признаков разворачивается на разном таксономическом уровне. Естественная изменчивость морфологических признаков пыльцы упорядочивается не в генеалогическую кладу, а в клины – непрерывные, геометрически упорядоченные и транзитивные ряды (таксон-неспецифичные и рангово-независимые). В этой системе параллелизмов гомологические ряды неотделимы от негомологических, а типичные формы – от отклонений. Возникновение типичных и отклоняющихся форм не может быть объяснено по отдельности (типичные – генеалогически, а отклоняющиеся – как параллелизм, конвергенция, случайность или закономерность). Индивидуальная изменчивость форм пыльцы геометрически упорядочена и не является результатом случайных нарушений, сбоев наследственной программы, патологией. Типичная форма оказывается гармоничной частью рядов чистых форм, свободных от функциональных и исторических коннотаций. Сходство форм пыльцы в этих рядах определяется их геометрией и не зависит от родства, гомологии, функциональности. Естественную систему форм пыльцы образует не структура предполагаемых родственных связей предполагаемых таксонов, а наблюдаемые параллелизмы изменчивости индивидуальных живых тел. Эволюционная новизна (современное состояние, наблюдаемое многообразие) возникает исходно упорядоченным, сразу в предустановленной форме.

Список литературы

Архангельский Д.Б., 1982. Морфологические типы пыльцевых зерен современных цветковых // Бот. журн. Т. 67. № 7. С. 890–897.
Берг Л.С., 1922. Номогенез или эволюция на основе закономерностей. Петроград: Гос. изд-во. 306 с.
Бунге М., 2010. Причинность. Место принципа причинности в современной науке. М.: URSS. 512 с.
Гете И.В., 2014. Научные сочинения. Т. 1. Образование и преобразование органических существ (морфология). М.: КМК. 696 с.
Григорьева В.В., Брицкий Д.А., Коробков А.А., 2018. Морфология пыльцевых зерен видов рода Artemisia (Asteraceae) Дальнего Востока России // Бот. журн. Т. 103. № 10. С. 1255–1264. https://doi.org/10.7868/S0006813618100046
Григорьева В.В., Пожидаев А.Е., Семенов А.Н., Брицкий Д.А., 2019. Морфологическая изменчивость пыльцы представителей рода Nicotiana (Solanaceae) // Бот. журн. Т. 104. № 6. С. 900–917. https://doi.org/10.1134/S0006813619060061
Данилевский Н.Я., 2015. Дарвинизм. Критическое исследование. М.: ФИВ. 976 с.
Кремп Г.О.И., 1967. Палинологическая энциклопедия. М.: Мир. 335 с.
Кренке Н.П., 1933–1935. Феногенетическая изменчивость // Сборник работ отделения фитоморфогенеза. Т. I. М.: Изд. Биол. ин-та им. Тимирязева. С. 11–415.
Куприянова Л.А., Алешина Л.А., 1967. Палинологическая терминология покрытосеменных растений. Л.: Наука. 84 с.
Куприянова Л.А., Алешина Л.А., 1972. Пыльца и споры растений флоры европейской части СССР. Т. 1. Л.: Наука. С. 48–51.
Любарский Г.Ю., 2018. Происхождение иерархии: история таксономического ранга. М.: КМК. 659 с.
Любищев А.А., 1982. Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. М.: Наука. 376 с.
Манукян Л.К., 1975. Палинология рода Sideritis L. // Палинология. Ереван: Изд-во АН АрмССР. С. 40–44.
Мейен С.В., 1978. Основные аспекты типологии организмов // Журн. общ. биологии. Т. 39. № 4. С. 495–508.
Оскольский А.А., 2001. О феноменологии биологического сходства // Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия / Ред. Оскольский А.А., Соколов Д.Д., Тимонин А.К. СПб.: Санкт-Петербургский союз ученых. С. 115–133.
Павлинов И.Я., 2019. Биологическая систематика: в поисках естественной системы. М.: КМК. 246 с.
Пожидаев A.E., 1989. Структура экзины пыльцевых зерен представителей сем. Lamiaceae // Бот. журн. Т. 74. № 10. С. 1410–1422.
Пожидаев А.Е., 2009. Структура многообразия морфологического признака на примере расположения апертур пыльцы цветковых и естественная упорядоченность биологического многообразия. Или – что такое многообразие (описание и интерпретация) // Вид и видообразование. Анализ новых взглядов и тенденций. Тр. ЗИН РАН. Приложение № 1. М.: КМК. С. 151–182.
Пожидаев А.Е., 2015. Рефренная структура биологического многообразия и теория филогенеза // Палеоботанический временник. Вып. 2. М.: ГЕОС. С. 115–127.
Пожидаев А.Е., Григорьева В.В., Семенов А.Н., 2024. Структура индивидуальной изменчивости палиноморфологических признаков рода Cestrum (Solanaceae Juss.). Типичная форма и отклонения (морфозы) // Журн. общ. биологии. В печати.
Пожидаев А.Е., Петрова Н.В., 2022. Структура изменчивости палиноморфологических признаков внутри рода Galeopsis l. Hjl. (Lamiaceae) и за его пределами в связи с идеей дивергентной морфологической эволюции // Журн. общ. биологии. Т. 83. № 3. С. 151–169.
Поздняков А.А., 2015. Философское обоснование классической биологии: Механицизм в эволюционистике и систематике. М.: ЛЕНАНД. 304 с.
Раутиан А.С., 2001. Апология сравнительного метода: о природе типологического знания // Гомологии в ботанике: опыт и рефлексия / Ред. Оскольский А.А., Соколов Д.Д., Тимонин А.К. СПб.: Санкт-Петербургский союз ученых. С. 73–80.
Чайковский Ю.В., 2018. Автопоэз. М.: КМК. 560 с.
Шелудякова М.Б., Григорьева В.В., Пожидаев А.Е., 2017. Морфология пыльцевых зерен представителей рода Scrophularia (Scrophulariaceae) // Бот. журн. Т. 102. № 3. С. 361–379.
Blackmore S., Crane P.R., 1998. The evolution of apertures in the spores and pollen grains of embryophytes // Reproductive Biology / Eds Owens S.J., Rudall P.J. Kew: Royal Botanic Gardens. P. 159–218.
Campo M., van, 1976. Patterns of pollen morphological variation within taxa // The Evolutionary Significance of the Exine / Eds Ferguson I.K., Muller J. L.: Academic Press. P. 125–137.
Cocucci A.A., 2013. Nierembergia // Flora Argentina. V. 13. Dicotyledoneae. Solanaceae. Buenos Aires: Instituto de Botánica Darwinion. P. 149–150.
Erdtman G., 1952. Pollen Morphology and Taxonomy: Angiosperms. Stockholm: Almquist and Wiksell. 539 p.
Finot V.L., Marticorena C., Marticorena A., 2018. Pollen grain morphology of Nolana L. (Solanaceae: Nolanoideae: Nolaneae) and related genera of southern South American Solanaceae // Grana. V. 57. № 6. P. 415–455. https://doi.org/10.1080/00173134.2018.1458897
Gavrilova O., Britski D., Grigorieva V., Tarasevich V., Pozhidaev A., Leunova V., 2018. Pollen morphology of the genus Euonymus (Celastraceae) // Turczaninowia. V. 21. № 4. P. 188–206. https://doi.org/10.14258/turczaninowia.21.4.20
Hayrapetyan A.M., 2008. Features of the exine ornamentation of pollen grains in the family Solanaceae Juss. I. The simple types of ornamentation // Nat. Sci. V. 2. № 11. P. 46–50.
Hofman C.C., Zetter R., 2007. Upper Cretaceous pollen flora from the Vilui basin, Siberia: Circumpolar and endemic Aquilapollenites, Manicorpus, and Azonia species // Grana. V. 47. № 4. P. 227–249. https://doi.org/10.1080/00173130701763142
Hunziker A.T., 2001. Genera Solanacearum: The Genera of Solanaceae Illustrated, Arranged According to a New System. Liechtenstein: Ruggell. 500 p.
Huynh K., 1972. Le pollen et la systematique du genere Sideritis L. (Labiatae) // Bull. Mus. Nat. Hist. Nat. 3 ser. № 45. Bot. 1. P. 1–28.
In Memoriam. С.В. Мейен: палеоботаник, эволюционист, мыслитель, 2007. М.: ГЕОС. 348 с.
Meyen S.V., 1973. Plant morphology in its nomothetical aspects // Bot. Rev. V. 39. № 3. P. 205–260.
Peyrot D., Barrön E., Comas-Rengifo M.J., Touand E., Tafforeau P., 2007. A confocal laser scaning and conventional wide field light microscopy study of Classopollis from the Torcian-Aalenian of the Fuentelsaz section (Spain) // Grana. V. 46. № 4. P. 217–226.
Pire S.M., Dematteis M., 2007. Pollen aperture heteromorphism in Centaurium pulchellum (Gentianaceae) // Grana. V. 46. № 1. P. 1–12.
Pozhidaev A.E., 1993. Polymorphism of pollen in the genus Acer (Aceraceae). Isomorphism of deviant forms of Angiosperm pollen // Grana. V. 32. № 1. P. 79–85. https://doi.org/10.1080/00173139509429028
Pozhidaev A.E., 1995. Pollen morphology of the genus Aesculus (Hippocastanaceae). Patterns in the variety of morphological characteristics // Grana. V. 34. № 1. P. 10–20. https://doi.org/10.1080/00173139509429028
Pozhidaev A.E., 1998. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 1. Formation of 3-colpate patterns and endoaperture geometry // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 104. № 1. P. 67–83.
Pozhidaev A.E., 2000a. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 2. Formation of polycolpate patterns and pseudoaperture geometry // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 109. № 3–4. P. 235–254. https://doi.org/10.1016/s0034-6667(99)00057-3
Pozhidaev A.E., 2000b. Pollen variety and aperture patterning // Pollen and Spores: Morphology and Biology / Eds. Harley M.M., Morton C.M., Blackmore S. Kew: Royal Botanic Gardens. P. 205–225.
Pozhidaev A.E., 2002. Hypothetical way of pollen aperture patterning. 3. A family-based study of Krameriaceae // Rev. Palaeobot. Palynol. V. 127. № 1–2. P. 1–23. https://doi.org/10.1016/S0034-6667(02)00251-8
Shishova M., Puzanskiy R., Gavrilova O., Kurbanniazov S., Demchenko K. et al., 2019. Metabolic alterations in male-sterile potato as compared to male-fertile // Metabolites. V. 9. № 2. Art. 24. https://doi.org/10.3390/metabo9020024
Stafford P., Knapp S., 2006. Pollen morphology and systematics of the zygomorphic flowered nightshades (Solanaceae; Salpiglossideae sensu D’Arcy, 1978 and Cestroideae sensu D’Arcy, 1991, pro parte): A review // Syst. Biodivers. V. 4. № 2. P. 173–201. https://doi.org/10.1017/S1477200005001787
Tate J.A., Acosta M.C., McDill J., Moscone E.A., Simpson B.B., Cocucci A.A., 2009. Phylogeny and character evolution in Nierembergia (Solanaceae): Molecular, morphological, and cytogenetic evidence // Syst. Bot. V. 34. № 1. P. 198–206. https://doi.org/10.1600/036364409787602249
Walker J.W., Doyle J.A., 1975. The bases of angeosperms phylogeny: Palynology // Ann. Miss. Bot. Gard. V. 62. № 3. P. 664–723. https://doi.org/10.2307/2395271
Wodehouse R.P., 1935. Pollen Grains: Their Structure, Identification and Significance in Science and Medicine. N.-Y.; L.: McGraw-Hill. 574 p.