Фенологическое развитие декоративных древесных растений
Под фенологическим развитием растений понимают закономерное чередование и ежегодное повторение одних и тех же фенологических циклов (вегетации и покоя, роста побегов и его прекращения, цветения, созревания плодов и семян и др.), а в пределах циклов — последовательный ход наступления и прохождения фенологических фаз роста и развития. Фенологическая фаза (фенофаза) — это такой этап в годичном цикле развития растения в целом или его отдельных органов, который характеризуется четко выраженными внешними морфологическими изменениями (набуханием и распусканием почек, развертыванием листьев, началом и окончанием роста побегов, цветением и созреванием плодов, опаданием листьев и др.). В основе фенологического развития растений лежит наследственно закрепленная ритмичность и периодичность физиологических процессов. Однако динамика наступления фенофаз, сроки начала, окончания и продолжительность фенологических циклов у растений находятся под постоянным и мощным воздействием сезонных изменений географической среды (природы) и прежде всего сезонности климатических условий.В теплые или дождливые сезоны растения вегетируют, в холодные или сухие впадают в покой. Под влиянием сезонных изменений погодных условий у растений резко изменяется динамика их ростовых процессов. Поэтому фенологическое развитие растений понимают как их сезонное развитие.
Последовательность прохождения фенофаз вегетативными и генеративными (генеративно-ростовыми) побегами в целом соответствует следующей последовательности: 1) набухание почек; 2) распускание почек; 3) цветение; 4) завязывание плодов и смыкание чашелистиков; 5) созревание плодов; 6) листопад. Однако многие декоративные древесные растения отличаются большим фенологическим разнообразием по соотношению во времени прохождения циклов вегетативного и генеративного развития. Так, по периодам цветения различают древесные растения, цветущие до распускания листьев (осина, виды ольхи, лещины, вяза; до распускания молодой хвои пылит сосна), в начальный период облиствения (виды березы), вскоре после массового облиствения (дуб черешчатый, бук лесной, виды ореха), после окончания роста побегов — в середине лета (виды липы) или только в конце лета—осенью (аралия маньчжурская, целебник).
Особую биологическую группу составляют виды с ремонтантным цветением — очень продолжительным, циклически многократным. Такой тип цветения присущ растениям тропиков, но может наблюдаться и у ряда видов древесных растений умеренных широт (роза морщинистая). Иногда у древесных растений происходит вторичное цветение — преждевременное зацветание в конце лета или осенью цветков, заложенных в почках для будущего года (ива козья, конский каштан, слива, вишня, яблоня). Различия в сезонном развитии древесных растений активно используется при подборе их для озеленения. Зная сроки цветения, можно создать сад, цветущий с ранней весны до осени, используя например сирень (весна), липу (лето), аралию (осень) или спирею японскую, лапачатку (июнь-сентябрь).
Кроме того знания фенофаз обязательно при использовании ядохимикатов (нельзя во время цветения и завязывания плодов), при составлении календарей созревания и сбора семян, установлении оптимальных сроков посадки (если дерево посадить в период вегетации, то оно будет плохо приживаться и может засохнуть, а если же это сделать в период покоя, дерево не пострадает), оптимального ухода (в начале периода вегетации, когда идет усиленный рост, растения должны быть обеспечены большим количеством воды, а в конце этого периода обилие воды уже вредно, так как оно может вызвать затяжной рост и оттяжку вызревания и закалки древесины. В результате растения неминуемо пострадают от зимних морозов).
Источник
Взаимосвязь фенологии и биологии некоторых видов древесных растений средней полосы России
Широкова, Н. П. Взаимосвязь фенологии и биологии некоторых видов древесных растений средней полосы России / Н. П. Широкова, М. С. Рябова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 21.1 (80.1). — С. 260-263. — URL: https://moluch.ru/archive/80/13824/ (дата обращения: 15.08.2023).
Представлены результаты фенологических наблюдений за сезонными изменениями пяти видов древесных растений. Показана связь сроков наступления фенологических фаз и морфо-биологических особенностей у Tiliacordata Mill., Padusracemosa L., Populusnigra L., Syringavulgaris L., Aesculushippocastanum L. Рассмотрена возможность использования результатов работы для проведения сезонных экскурсий и факультативных занятий в школьном ботаническом кружке.
Ключевые слова: фенологический сезон; фенологическая фаза; почки регулярного возобновления; сезонные экскурсии.
Abstract. The article presents the results of phenological observations of the seasonal changes of five species of woody plants. It demonstrates the connection between the timing of phenological phases and the morphological and biological features of Tiliacordata Mill., Padusracemosa L., Populusnigra L., Syringa vulgaris L., Aesculushippocastanum L. The paper analyses the possibility of using the results of the work in seasonal excursions and optional classes in the school botanical club.
Keywords: phenological season; phenological phase; regular resuming kidneys; seasonal excursions.
Фенология – это система знаний о сезонных явлениях природы, о сроках их наступления и причинах, определяющих эти сроки [9, 12].
Древесные растения, произрастающие в условиях средней полосы России, обладают разными ритмами сезонной вегетации. Cроки наступления и продолжительность фенофаз древесных растений во многом определяются их биологическими особенностями, что может дать возможность прогнозировать и моделировать процесс протекания фенологических явлений.
На скорость сезонного развития древесных растений оказывают влияние климатические и погодные условия. Весенние явления у растений тесно связаны с ходом температур. Летние фенологические фазы в немалой степени зависят от экологических условий, тепла и влаги. Сроки наступления осенних явлений во многом определяются степенью освещенности растений, сокращением длины светового дня и понижением температуры [2, 10, 11].
Материалы и методы исследования
В качестве объектов исследования нами были выбраны пять видов древесных растений – липа сердцевидная (TiliacordataMill.), черемуха обыкновенная (PadusracemosaL.), тополь черный (PopulusnigraL.), сирень обыкновенная (SyringavulgarisL.), каштан конский (AesculushippocastanumL.). Выбор обусловлен широким использованием растений в озеленении города Арзамаса (55º37´с.ш., 43º78´ в.д.) и в использовании этих видов в экологических исследованиях, например, каштан конский, липа мелколистная, тополь черный, произрастающие вдоль улиц городов, очищают воздух, загрязненный выхлопными газами автомобилей, от свинца [1, 5].
Было исследовано и представлено ранее [6, 11] морфологическое строение почек регулярного возобновления, емкость почек, ход фенологических фаз, строение стебля, особенности ветвления и нарастания побегов и другие морфо-биологические особенности пяти видов древесных растений, что позволяет сделать попытку установить связи между фенологией и биологией растений.
Фенологические наблюдения проводили за 10 экземплярами каждого вида растения, произрастающими в сходных экологических и природных условиях, с марта 2012 года по ноябрь 2014 года. Регистрировали визуально сроки наступления и окончания явлений по предложенным в литературе методикам [7, 9, 10, 11, 12]. В результате многолетних наблюдений были установлены средние сроки каждого явления [6, 11]. Визуально наблюдая наступление фенофаз у растений, исследовали иописывали их биологические особенности.
Результаты и их обсуждения
Умеренным климатическим поясам свойственна четырехсезонная структура годичного круга природы: весна, лето, осень, зима.
У листопадных древесных растений весной наблюдали следующие фенологические фазы: набухание почек, распускание почек, развертывание листьев, появление бутонов и цветение. Наступление весенних фенофаз растений определяет температурный фактор (табл.1). В ходе наблюдения за фенологическими изменениями выявили, что самые поздние сроки наступления весенних фенофаз были зарегистрированы в 2013 году, что напрямую связано с неблагоприятными погодными условиями, а именно с низкими температурами [13].
Таблица 1. Значения суточных температур в весенне-осенние сезоны 2012–2014 гг.
Восстановление ассимиляционной способности в весенний период связано с деятельностью почек регулярного возобновления древесной флоры. В результате проведенного исследовании выяснили, что чем теплолюбивее растения (каштан конский и сирень обыкновенная), тем больше значение емкости вегетативных почек возобновления (то есть общее число почечных чешуй и листовых зачатков одной почки) и больше число почечных чешуй (табл. 2) [11]. Прослеживается следующая закономерность, чем больше почечных чешуй имеют почки, тем раньше у них происходит распускание почек (табл. 2).
Таблица 2 .Зависимость сроков распускания от морфологических особенностей почек возобновления
Средние сроки наступления фазы распускания почек
Наличие трихом и смолистых выделений
Среднее число почечных чешуй
Среднее значение емкости почек
трихомы и смолистые выделения
В почке и во время распускания почек листья покрыты мелкими волосками (у липы и каштана) и клейким веществом (у тополя и каштана), предоставляющими защитное средство против чрезмерного испарения и высыхания. Молодые листья имеют складчатую поверхность. Во взрослом состоянии лист растет, расправляется, а волоски и смолистые выделения пропадают.
Весной одним из первых зацветает тополь черный (23 апреля), который относится к ветроопыляемым растениям. Распускание сережек тополя опережает появление листьев, препятствующих переносу пыльцы ветром. Насекомоопыляемые растения (черемуха, сирень, каштан, липа) цветут позже, с наступлением устойчивой теплой погоды. Эти виды древесных растений имеют достаточно крупные многоцветковые соцветия, зачатки которых содержатся в зимующих вегетативно-генеративных почках [11]. Черемуха обыкновенная цветет в среднем с 5 по 14 мая. Сроки начала, продолжительности и конца цветения сирени обыкновенной и каштана конского сходны (с 12 по 25 мая). Липа сердцевидная цветет значительно позднее всех видов, в среднем с 17 июня по 1 июля. Зимующие почки липы не содержат зачатков соцветий, они формируются позже, во время распускания почек и формирования побега. Поэтому липа является поздноцветущим (летнецветущим) древесным растением местной флоры.
Летом ассимиляционный аппарат всех исследованных видов растений внешне не изменяется. Летом происходит созревание и рассеивание плодов тополя черного и черемухи обыкновенной. У липы рассеивание плодов растянуто до февраля. Часть плодов липы остаются на растении до следующей весны.
Осенью происходит подготовка растений к зиме. Наблюдается осеннее расцвечивание листьев, листопад, созревание плодов некоторых древесных растений. Эти явления выработались у растений как биологическое приспособление при перенесении периодически наступающих неблагоприятных условий вегетации. Фиксирование особенностей наступления осенних явлений позволяет выяснить процессы, происходящие в древесных растениях и обеспечивающие зимостойкость изучаемых видов.
Сравнив полученные данные, выяснили, что раньше всех по трем наблюдаемым годам заканчивается листопад у липы (5 октября), черемухи (15 октября), затем у тополя (17 октября). Позже завершается листопад у каштана и сирени, теплолюбивых пород, растений-интродуцентов с меньшей адаптацией к зиме. В середине октябре 2014 года в связи с понижением температуры воздуха до -16º листопад сирени и каштана приостановился, поскольку морозы помешали появлению отделительного слоя, листья побурели, не успев опасть.
Осенью наблюдается созревание и рассеивание плодов сирени и каштана, а также рассеивание плодов липы [11].
На смену осени по календарю природы приходит фенологическая зима (6 декабря) [10, 12]. Зимний период жизни растений разных жизненных форм в сезонном климате характеризуется глубоким покоем, в течение которого у них надолго замирает активная фотосинтетическая деятельность. При изучении фенологических и биологических особенностей древесной флоры установили, что основной чертой исследованных древесных растений в зимний период является явно выраженный глубокий зимний покой.
Период глубокого покоя, начинающийся с момента полного опадения листьев и продолжающийся до начала набухания почек, относительно короткий у сирени и каштана (161-165 дней), и более продолжительный у остальных видов древесных растений (184-209 дней) (табл.3). Вероятно, это связано с тем, что сирень и каштан являются растениями короткого дня, и вегетация у них затягивается до конца октября – начала ноября.
Таблица 3.Средняя продолжительность глубокого периода покоя
Источник