ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ СТАБИЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА ХРАНЕНИЕ СПОР Salvinia natans И ПОСЛЕДУЮЩЕЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ВИДА ex-situ

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ СТАБИЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА ХРАНЕНИЕ СПОР Salvinia natans И ПОСЛЕДУЮЩЕЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ВИДА ex-situ

Рогачева Екатерина Александровна

студент, Московский Педагогический Государственный Университет,

РФ, г. Москва

АННОТАЦИЯ

Данная статья основана на недавно проведенном научном исследовании, цель которого заключалась в оценке воздействия стабильных температур на хранение спор Salvinia natans и последующее воспроизведение вида ex-situ. Для реализации поставленной цели использовался экспериментальный и онтогенетический методы. Кроме того, в ходе работы осуществлялось наблюдение за образцами и их сравнение между собой. Также для понимания особенностей онтогенеза Salvinia natans была изучена тематическая научная литература. Полученные в ходе исследования данные подвергались статистической обработке — такой подход позволил получить понятный и применимый в дальнейших исследованиях результат.

В ходе текущего исследования было сформировано несколько интересных выводов. Оказалось, что наибольшее влияние на хранение спор Salvinia natans оказывают абиотические факторы, в частности уровень освещение, температура окружающей среды и влажность. При этом далеко не все сочетания абиотических факторов оптимальны для хранения спор Salvinia natans. При проведении научного эксперимента было выявлено, что зимовка спор возможна при всех восьми реализованных сочетаниях абиотических факторов. Тем не менее, наиболее благоприятными оказались 4 из них: «стабильные температуры в условиях холодильника (+5⁰С) – вода», «стабильные температуры в условиях холодильника (+5⁰С) – сухо», «стабильные температуры в условиях комнаты (+15+20⁰С) – свет – сухо» и «стабильные температуры в условиях морозильной камеры(-18⁰С) - сухо». Уровень освещения практически не повлиял на результаты исследования, в частности на сроки появления и количество новых растений.

Экспериментальным путем доказано, что оптимальными являются условия с охлаждением (Хол:+5⁰С) и промораживания (Мор:-18⁰С) для хранения спор и последующего воспроизведения. При этом важно заметить, что в сухом состоянии Salvinia natans зимует в более широком диапазоне. Однако в целом, если говорить о качестве зимовки, опираясь на результаты эксперимента, можно сделать следующий вывод: растение быстрее развивается, но при этом медленнее проходит онтогенетические состояния при условиях холодильника. При условиях промораживания и комнатной температуры растения появляются позже, но при этом быстрее проходят онтогенетические состояния.

Ключевые слова: salvinia natans, сальвиния плавающая, онтогенез, хранение спор, ex-situ.

Salvinia natans (L.) All. или сальвиния плавающая — уникальный водный однолетний папоротник разноспорового типа, который можно встретить в водоемах со стоячей водой или слабым течением. Преимущественно встречается в водоемах южной и центральной частей России. Это растение можно встретить и в водоемах Московской области, однако, ввиду редкости, в этом регионе Salvinia natans занесена в Красную книгу. Этот фактор объясняет, чем обусловлена актуальность выявления наиболее оптимальных условий хранения и зимовки спор.

В существующих исследованиях тема хранения и зимовки спор Salvinia natans практически не затрагивалась. Можно сказать, что этот папоротник является малоизученным, однако выявление оптимальных условий для воспроизведения этого вида ex-situ является актуальным еще и ввиду труднодоступности его естественных мест обитания. Стоит отметить, что перед текущим исследованием существовало заметное противоречие между низким уровнем изученности Salvinia natans и важностью таких знаний.

Экспериментальная часть исследовательской работы реализовывалась в несколько этапов. На первом этапе осуществлялся ряд экспедиций в Астраханскую область с целью сбора материала для проведения опытов. В частности, образцы собирались в трех ериках: Шантемир, Кигач и Верхний Жилой. Чтобы изъять образцы с уже сформированными сорусами, сбор материала осуществлялся осенью. Второй этап экспериментальной части исследовательской работы включал в себя сортировку образцов и закладку опыта. В подготовленные емкости объемом 1000 мл помещались образцы (по 3 образца в каждую емкость), предварительно были составлены схемы строения каждого образца. Далее половина емкостей была полностью высушена, тогда как во вторую половину регулярно доливалась вода. В декабре 2020 года емкости были размещены в разных экспериментальных условиях. Суммарно в опыте было задействовано 24 емкости. На третьем этапе эксперимента производилось наблюдение за динамикой прорастания спор. В качестве критериев успешной зимовки спор были выбраны следующие: дата начала прорастания мегаспорангиев, количество появившихся дочерних растений и динамика спектра онтогенетических состояний новых особей. Впоследствии, на четвертом этапе, полученные данные были статистически обработаны.

Для наглядного ознакомления с результатами исследования был применен метод трехмерного визуального анализа в MS Excel. Ниже приведены диаграммы, каждая из которых демонстрирует динамику спектра онтогенетических состояний Salvinia natans. В них по оси Y указывается количество особей, по оси X — последовательные наблюдения за различными формами и по оси Z — значения переменных для исследуемых объектов. Теперь можно ознакомиться с результатами эксперимента.

Диаграмма 1. Динамика онтогенетических состояний S. natans при сочетании факторов (КомТВ): комнатная температура – темно – вода

Представленная диаграмма демонстрирует, что максимальное количество растений (p) наблюдалось 26.06.2021. Первая волна прорастания наблюдалась в период с 17 по 23 мая, а вторая — 21 июня (количество увеличилось почти вдвое). Из трех повторностей прорастание спор произошло лишь в двух, причем вторая проба проросла на 2 недели позже первой. Прорастание было крайне малочисленным — это говорит о том, что комнатная температура не является оптимальной для зимовки и прорастания спор Salvinia natans. В качестве примечания нужно отметить, что при условиях КомТС (комнатная температура – темно – сухо) результаты оказались еще менее утешительными, что говорит о негативном влиянии отсутствия влажности на зимовку и развитие спор при комнатной температуре.

Диаграмма 2. Динамика онтогенетических состояний S. natans при сочетании факторов (ХолТВ): холодильник – темно - влажно

Данная диаграмма демонстрирует, что первые гаметофиты (n=40) появились уже 20.05.2021. Количество проростков разных форм огромно (804). При этом появление разных форм растения приурочено к разным временным промежуткам. В целом, наличие всех форм Salvinia natans говорит о том, что сочетание стабильных температур (+5) в условиях холодильника и влажности положительно воздействует на процессы зимовки и прорастания образцов. В данном случае емкость №7 оказалась весьма эффективной в данной выборке — это позволяет считать сочетание условий: холодильник – темно – влажно эффективным для хранения спор при стабильных низких положительных температурах.

Диаграмма 3. Динамика онтогенетических состояний S. natans при сочетании факторов (МорТВ): морозильная камера – темно - влажно

В данном случае было 2 повторности, причем растения были зафиксированы лишь в одной из них (емкость №1) в крайне малом количестве. В свою очередь, в емкости №5 наблюдался лишь один образец в стадии im, что также ярко демонстрирует негативное влияние отрицательных температур на эффективность хранения спор Salvinia natans, находящихся во влажных условиях. Примечательно, что только в этом случае влажность оказала негативное воздействие на развитие образцов, поскольку при аналогичном эксперименте в сухом состоянии образцы развивались лучше. Еще один важный факт: в сухом состоянии при условии промораживания образцы Salvinia natans развивались гораздо быстрее, чем при других описанных случаях (при комнатной температуре или при охлаждении). Следовательно, чем ниже температура зимовки, тем быстрее растение переходит из одного онтогенетического состояния в другое.

По представленным выше результатам можно сделать вывод о том, что некоторые абиотические условия, например комнатная температура, отрицательно влияют на хранение и воспроизведение Salvinia natans. При этом уровень освещения играет маловажную роль. Несмотря на это, в некоторых условиях (например при отрицательной температуре и отсутствии влажности) хранение спор эффективно. Это позволяет воспроизводить Salvinia natans в искусственной среде.

Более детальные результаты научного исследования, в том числе диаграммы и статистические данные представлены в полной версии работы. Ознакомиться с полной версией вы можете по ссылке: https://student-ucheba.ru/ocenka-vozdejstvija-stabilnyh-temperatur-na-hranenie-spor-salvinia-natans/.

Список литературы:

1. Али-Эльдин М. А. Сорбционная активность сухой биомассы сальвинии плавающей (Salvinia natans) в процессе утилизации кадмия из водных растворов / М.А. Али-Эльдин, М.А. Егоров // Вода: химия и экология, №6, 2012.
2. Али-Эльдин М.Л. Применение водных растений как возможных сорбентов тяжелых металлов/ М. А. Али-Эльдин // Приоритеты и интересы современного общества: материалы Международной научно-практической конференции (г. Астрахань, 12-13 апреля 2010 г.) / под ред. Г. Г. Глинина. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский Университет», 2010. – С. 214-216.
3. Арнаутова Е.М. Гаметофиты равноспоровых папоротников – СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2008. – 456 c.
4. Арнаутова Е.М. Развитие и строение гаметофитов Coniogramme intermedia, Anogramma leptophylla (Pteridaceae) // Бот. журн., 1998. – Т. 83, №12. – С. 71–76.