Вторичный покой в динамике альпийских малолетников: всему свое время

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Структуру ценопопуляций проломника Androsace albana и незабудочника кавказского Eritrichium caucasicum по стадиям онтогенеза наблюдали на постоянных площадках в альпийском поясе Северо-Западного Кавказа ежегодно в течение 15 лет (2009–2023 гг.). Уникально длительные ряды этих данных позволили выявить эффекты вторичного покоя в жизненном цикле малолетнего вида, что было принципиально невозможно на коротких рядах порядка трех–пяти лет. Данные типа “определенные особи” (A. albana) и “определенные особи от неизвестных родителей” (E. caucasicum) позволяют калибровать соответствующие матричные модели динамики популяции с дискретной структурой и получить так называемые годичные проекционные матрицы популяции (ПМП). Анализ ПМП математическими средствами дает различные количественные характеристики объекта мониторинга – в частности, меру жизнеспособности локальной популяции, – но выявленные эффекты вторичного покоя вносят изменения в ряды данных и ставят вопрос о ревизии прежних моделей и полученных из них характеристик. Мы показываем, что логичный с точки зрения модели ход – включение в жизненный цикл дополнительного состояния гибели или вторичного покоя – не имеет смысла в задаче оценки жизнеспособности популяции. Процедура калибровки, скорректированная по ревизованным данным, закономерно увеличивает прежнюю оценку меры жизнеспособности, подтверждая тем самым важную роль вторичного покоя как механизма адаптации к стрессовым условиям существования.

Ключевые слова

-

Об авторах

Д. О. Логофет

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: danilal@postman.ru

Лаборатория математической экологии

Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017

Е. С. Казанцева

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Email: danilal@postman.ru

Лаборатория математической экологии

Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017

И. Н. Белова

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Email: danilal@postman.ru

Лаборатория математической экологии

Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017

Н. Г. Уланова

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: nulanova@mail.ru

биологический факультет, кафедра экологии и географии растений

Россия, Ленинские горы, Москва, 119234

Ю. В. Софронов

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: danilal@postman.ru

Лаборатория математической экологии; факультет почвоведения, кафедра общего земледелия и агроэкологии

Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017; Ленинские горы, Москва, 119234

Список литературы

  1. Ахметжанова А.А., Онипченко В.Г., Семенова Е.В., Елумеева Т.Г., Герасимова М.А., 2009. Атлас сосудистых растений альпийского стационара Тебердинского заповедника. М.: б.и. 117 с.
  2. Батчаева О.М., 2005. Восстановительная динамика и горизонтальная структура альпийских фитоценозов Северо-Западного Кавказа (на примере Тебердинского заповедника). Автореф. дис. … канд. биол. наук. Ставрополь: Ставропольский гос. ун-т. 23 с.
  3. Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И., Татаренко И.В., 2014. Орхидные России (биология, экология и охрана). М.: Т-во науч. изд. КМК. 437 с.
  4. Гроссгейм А.А., 1967. Флора Кавказа. Т. VII. Л.: Наука. 894 с.
  5. Ермакова И.М., 1989. Поведение вида в широком диапазоне условий (на примере овсяницы луговой) // Бюл. МОИП. Отд. биол. Т. 94. Вып. 2. С. 113–123.
  6. Ермакова И.М., 1994. Поведение кровохлебки лекарственной на лугу и в посеве // Бюл. МОИП. Отд. биол. Т. 99. Вып. 1. С. 67–79.
  7. Жмылев П.Ю., Татаренко И.В., Вахрамеева М.Г., Воронина Е.Ю., Лазарева Г.А., Прохоров В.П., 2018. “Спящие красавицы”: краткий обзор разнообразия продленного покоя у растений // Бюл. МОИП. Отд. биол. Т. 123. Вып. 3. С. 41–53.
  8. Жукова Л.А., 1995. Популяционная жизнь луговых растений. Йошкар-Ола: РИИК “Ланар”. 224 с.
  9. Зернов А.С., 2006. Флора Северо-Западного Кавказа. М.: Т-во науч. изд. КМК. 664 с.
  10. Зернов А.С., 2015. Определитель сосудистых растений Карачаево-Черкесской Республики. М.: Т-во науч. изд. КМК. 454 с.
  11. Казанцева Е.С., 2016. Популяционная динамика и семенная продуктивность малолетних альпийских растений Северо-Западного Кавказа. Дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ. 165 с. https://cloud.mail.ru/public/RYaw/Cga3fYBjt
  12. Красная книга Краснодарского края (Растения и грибы), 2007. Изд. 2-е / Отв. ред. Литвинская С.А. Краснодар: ООО “Дизайн Бюро № 1”. 640 с.
  13. Красная книга Республики Адыгея: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения объекты животного и растительного мира: в 2 ч., 2012. Изд. 2-е / Управление по охране окружающей среды, природным ресурсам и чрезвычайным ситуациям РА; отв. ред. Замотайлов А.С.; глав. ред. разд. “Растения” и “Грибы” Сиротюк Э.А. (Куваева); научн. ред. Ч. 1: Сиротюк Э.А. (Куваева), Акатова Т.В., Липка О.Н. Майкоп: Качество, 2012. Ч. 1: Растения и грибы. 340 с.
  14. Логофет Д.О., Белова И.Н., Казанцева Е.С., Онипченко В.Г., 2016. Ценопопуляция незабудочника кавказского (Eritrichium caucasicum) как объект математического моделирования. I. Граф жизненного цикла и неавтономная матричная модель // Журн. общ. биологии. Т. 77. № 2. С. 106–121.
  15. Логофет Д.О., Голубятников Л.Л., Казанцева Е.С., Уланова Н.Г., Полошевец Т.В., Текеев Д.К., 2024. Многолетний мониторинг структуры популяции: альпийские малолетники на грани стабильности // Журн. общ. биологии. Т. 85. № 3. С. 187–206.
  16. Логофет Д.О., Казанцева Е.С., Белова И.Н., Онипченко В.Г., 2017. Сколько лет живет альпийский малолетник? Модельный подход // Журн. общ. биологии. Т. 78. № 5. С. 63–80.
  17. Логофет Д.О., Казанцева Е.С., Белова И.Н., Онипченко В.Г., 2019. Неутешительный прогноз выживания ценопопуляции Androsace albana в случайно меняющейся среде // Журн. общ. биологии. Т. 80. № 3. С. 200–213.
  18. Логофет Д.О., Казанцева Е.С., Белова И.Н., Уланова Н.Г., Хомутовский М.И., Текеев Д.К., 2023. Тринадцать лет мониторинга ценопопуляции Eritrichium caucasicum: стохастическая скорость роста в условиях репродуктивной неопределенности // Журн. общ. биологии. Т. 84. № 2. С. 114–126.
  19. Логофет Д.О., Уланова Н.Г., 2021. От мониторинга популяции к математической модели: Новая парадигма популяционного исследования // Журн. общ. биологии. Т. 82. № 4. С. 243–269. https://doi.org/10.31857/S0044459621040035
  20. Логофет Д.О., Уланова Н.Г., 2024. Матричные модели биологических популяций: практический курс. Уч. Пособие. M.: МАКС Пресс. 148 с. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=68612581
  21. Попов М.Г., 1953. Сем. Boraginaceae // Флора СССР / Под ред. Шишкина Б.К. Т. 19. М.; Л.: Изд-во АН СССР. 752 с.
  22. Работнов Т.А., 1950. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах / Тр. БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. М.; Л.: Наука. 204 с.
  23. Работнов Т.А., 1974. Луговедение. М.: Изд-во Моск. ун-та. 384 с.
  24. Уланова Н.Г., 1995. Вейник тростниковидный // Биологическая флора Московской области. Вып. 11. М.: Аргус. С. 72–90.
  25. Цепкова Н.Л., 1987. К синтаксономии пастбищных сообществ высокогорных лугов Центрального Кавказа // Тр. Высокогорного геофиз. ин-та. № 68. С. 82–96.
  26. Шишкин Б.К., Бобров Е.Г., 1952. Род Androsace // Флора СССР / Под ред. Шишкина Б.К., Боброва Е.Г. Т. 18. М.; Л.: АН СССР. С. 221–243.
  27. Шхагапсоев С.Х., 1999. Морфоструктура подземных органов растений первичнообнаженных склонов Кабардино-Балкарии. Нальчик: Кабардино-Балкарский гос. ун-т им. Х.М. Бербекова. 72 с.
  28. Boeken B., 1991. Above-ground emergence in the desert tulip Tulipa systola Stapf. in the Negev desert of Israel // Funct. Ecol. V. 5. P. 705–712.
  29. Caswell H., 2001. Matrix Population Models: Construction, Analysis, and Interpretation. 2nd ed. Sunderland: Sinauer. 722 p.
  30. DePrenger-Levin M.E., Neale J.M.R., Grant T.A., Dawson C., Baytok Y.E., 2013. Life history and demography of Astragalus microcymbus Barneby (Fabaceae) // Nat. Areas J. V. 33. P. 264–275.
  31. Gremer J.R., 2010. Causes and consequences of prolonged dormancy: Why stay belowground? PhD Diss. Missoula: Univ. of Montana. 142 p.
  32. Gremer J.R., Crone E.E., Lesica P., 2012. Are dormant plants hedging their bets? Demographic consequences of prolonged dormancy in variable environments // Am. Nat. V. 179. P. 315–327. http://dx.doi.org/10.5061/dryad.nh1r171j
  33. Gremer J.R., Sala A., Crone E.E., 2010. Disappearing plants: Why they hide and how they return // Ecology. V. 91. P. 3407–3413. http://dx.doi.org/10.1890/09-1864.1
  34. Horn R.A., Johnson C.R., 1990. Matrix Analysis. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 561 p.
  35. Jacquemyn H., Brys R., Jongejans E., 2010. Size-dependent flowering and costs of reproduction affect population dynamics in a tuberous perennial woodland orchid // J. Ecol. V. 98. P. 1204–1215.
  36. Jäkäläniemi A., Crone E.E., Närhi P., Tuomi J., 2012. Orchids do not pay costs at emergence for prolonged dormancy // Ecology. V. 92. P. 1538–1543. http://dx.doi.org/10.2307/23035106
  37. Jersáková J., Traxmandlová I., Ipser Z., Kropf M., Pellegrino G., et al., 2015. Biological flora of Central Europe: Dactylorhiza sambucina (L.) Soó // Perspect. Plant Ecol. Evol. Syst. V. 17. P. 318–329. http://dx.doi.org/10.1016/j.ppees.2015.04.002
  38. Logofet D.O., 2018. Averaging the population projection matrices: heuristics against uncertainty and nonexistence // Ecol. Complex. V. 33. № 1. P. 66–74.
  39. Logofet D.O., 2023. Pattern-multiplicative average of nonnegative matrices revisited: Eigenvalue approximation is the best of versatile optimization tools // Mathematics. V. 11. Art. 3237. https://doi.org/10.3390/math11143237
  40. Logofet D.O., Golubyatnikov L.L., Kazantseva E.S., Belova I.N., Ulanоva N.G., 2023. Thirteen years of monitoring an alpine short-lived perennial: Novel methods disprove the former assessment of population viability // Ecol. Model. V. 477. Art. 110208.
  41. Logofet D.O., Kazantseva E.S., Onipchenko V.G., 2020. Seed bank as a persistent problem in matrix population models: From uncertainty to certain bounds // Ecol. Model. V. 438. Art. 109284. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2020.109284
  42. Morrow P.A., Olfelt J.P., 2003. Phoenix clones: Recovery after long-term defoliation-induced dormancy // Ecol. Lett. V. 6. P. 119–125.
  43. Pfeifer M., Wiegand K., Heinrich W., Jetschke G., 2006. Longterm demographic fluctuations in an orchid species driven by weather: implications for conservation planning // J. Appl. Ecol. V. 43. P. 313–324.
  44. Protasov V.Yu., Zaitseva T.I., Logofet D.O., 2022. Pattern-multiplicative average of nonnegative matrices: When a constrained minimization problem requires versatile optimization tools // Mathematics. V. 10. Art. 4417. https://doi.org/10.3390/math10234417
  45. Rabotnov T.A., 1969. On coenopopulations of perennial herbaceous plants in natural coenoses // Vegetatio. V. 19. P. 87–95.
  46. Reintal M., Tali K., Haldna M., Kull T., 2010. Habitat preferences as related to the prolonged dormancy of perennial herbs and ferns // Plant Ecol. V. 210. P. 111–123. http://dx.doi.org/10.1007/s11258-010-9742-9
  47. Shefferson R.P., 2006. Survival costs of adult dormancy and the confounding influence of size in lady’s slipper orchids, genus Cypripedium // Oikos. V. 115. P. 253–262.
  48. Shefferson R.P., 2009. The evolutionary ecology of vegetative dormancy in mature herbaceous perennial plants // J. Ecol. V. 97. P. 1000–1009.
  49. Shefferson R.P., Kull T., Hutchings M.J., Selosse M.-A., Jacquemyn H., et al., 2018. Drivers of vegetative dormancy across herbaceous perennial plant species // Ecol. Lett. V. 21. P. 724–733. http://dx.doi.org/10.1111/ele.12940
  50. Shetekauri Sh., 1998. Spatial distribution characteristics of glacial relief flora of the high mountains of the Caucasus // Feddes Repert. V. 109. P. 465–472.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».