AGE OF MATURITY OF ALPINE SHORT-LIVED HERBACEOUS PLANTS, NORTH-WEST CAUCASUS, RUSSIA

E. S. Kazantseva, V. G. Onipchenko, A. M. Kipkeev

Abstract


Age of maturity or pre-reproductive period is an interval between seed germination and first flowering shoots appearance. Short-lived plants germinate and produce seeds within short period of time, less than 1–2 years, but due to severe habit conditions it can be extended over 5-15 years. Our observations were conducted in 2009–2014 in alpine plant communities of  Teberda Reserve, the North-West Caucasus, Russia, 2800 m above sea level. We found out that Anthyllis vulneraria, Murbeckiella huetii and Trifolium badium start blossoming not earlier than on the second year of life, Carum meifolium, Draba hispida and Sedum tenellum – the third, Eritrichium caucasicum – the fourth, Androsace albana – the sixth. Most of species showed ontogenetic multiplicity. For example, some of individuals of Anthyllis vulneraria can start the first flowering on the 2, 3 or 4th year of life, Carum meifolium – 3, 4, 5 or 6. Seedling death-rate was high and the most of individuals could not reach a maturity age. For instance, from 146 seedlings of Androsace albana 9 individuals survived and 1 started the flowering in 6 years after germination. Short pre-reproductive period of Anthyllis vulneraria, Draba hispida, Carum meifolium, Murbeckiella huetii, Sedum tenellum confirmed their belongings to species of ruderal strategy.


Keywords


age of maturity, pre-reproductive period, alpine short-lived plants, North- West Caucasus

References


Акулова З.В. Онтогенез и некоторые биологические особенности видов рода Anthyllis L., выращиваемых в Ленинградской области // Растительные ресурсы. 1994. Т. 30. Вып. 3. С. 25–34 [Akulova Z.V. Ontogenez i nekotorye biologicheskie osobennosti vidov roda Anthyllis L., vyrashchivaemykh v Leningradskoi oblasti // Rastitel’nye resursy. 1994. T. 30. Vyp. 3. S. 25–34].

Ахметжанова А.А., Онипченко В.Г., Семенова Е.В., Елумеева Т.Г., Герасимова М.А. Атлас сосудистых растений альпийского стационара Тебердинского заповедника. М., 2009. 117 с. [Akhmetzhanova A.A., Onipchenko V.G., Semenova E.V., Elumeeva T.G., Gerasimova M.A. Atlas sosudistykh rastenii al’piiskogo statsionara Teberdinskogo zapovednika. M., 2009. 117 s.].

Бабак Т.В. Онтогенез очитка едкого (Sedum acre L.) // Онтогенетический атлас растений: научное издание. Т. 5. Йошкар-Ола, 2007. 372 с. [Babak T.V. Ontogenez ochitka edkogo (Sedum acre L.) // Ontogeneticheskii atlas rastenii: nauchnoe izdanie. T. 5. Ioshkar-Ola, 2007. 372 s.].

Батчаева О.М. Восстановительная динамика и горизонтальная структура альпийских фитоценозов Северо-Западного Кавказа (на примере Тебердинского заповедника) // Автореф. дис. … канд. биол. наук. Ставрополь, 2005. 23 с. [Batchaeva O.M. Vosstanovitel’naya dinamika i gorizontal’naya struktura al’piiskikh fitotsenozov Severo-zapadnogo Kavkaza (na primere Teberdinskogo zapovednika) // Avtoref. dis. …. kand. biol. nauk. Stavropol’, 2005. 23 s.].

Бобров Е.Г. Род Trifolium // Флора СССР / Под ред. В.Л. Комарова. Т. 11. М.; Л., 1945. 432 с. [Bobrov E.G. Rod Trifolium // Flora SSSR / Pod red. V.L. Komarova. T. 11. M.; L., 1945. 432 s.].

Буш Н.А. Сем. Cruciferae // Флора СССР / Под ред. В.Л. Комарова. Т. 8. М.; Л., 1939. 694 с. [Bush N.A. Sem. Cruciferae // Flora SSSR / Pod red. V.L. Komarova. T. 8. M.; L., 1939. 694 s.].

Егоров А.В., Онипченко В.Г., Текеев Д.К. Экологические х арак теристики высоког орных растений Тебердинского заповедника. Теберда, 2012. 256 с. (Тр. Тебердинского гос. биосферного заповедника. Вып. 52). [Egorov A.V., Onipchenko V.G., Tekeev D.K. Ekologicheskie kharakteristiki vysokogornykh rastenii Teberdinskogo zapovednika. Teberda, 2012. 256 s. (Tr. Teberdinskogo gos. biosfernogo zapovednika. Vyp. 52)].

Ермакова И.М. Тмин обыкновенный // Биологическая флора Московской области / Под ред. В.Н. Павлова. Вып. 15. М., 2003. 224 с. [Ermakova I.M. Tmin obyknovennyi // Biologicheskaya flora Moskovskoi oblasti / Pod red. V.N. Pavlova. Vyp. 15. M., 2003. 224 s.].

Жмылев П.Ю., Алексеев Ю.Е., Карпухина Е.А., Баландин С.А. Биоморфология растений: иллюстрированный словарь. Учебное пособие. М., 2005. 256 с. [Zhmylev P.Yu., Alekseev Yu.E., Karpukhina E.A., Balandin S.A. Biomorfologiya rastenii: illyustrirovannyi slovar’. Uchebnoe posobie. M., 2005. 256 s.].

Жукова Л.А. Поливариантность онтогенеза луговых растений // Жизненные формы в экологии и систематике растений. М., 1986. С. 104–114. [Zhukova L.A. Polivariantnost’ ontogeneza lugovykh rastenii // Zhiznennye formy v ekologii i sistematike rastenii. M., 1986. S. 104–114].

Кипкеев А.М., Онипченко В.Г., Текеев Д.К., Эркенова М.А., Салпагарова Ф.С. Возраст первого цветения альпийских многолетников Северо-Западного Кавказа // Журнал общей биологии. 2014. Т. 75. Вып. 4. С. 315–323 [Kipkeev A.M., Onipchenko V.G., Tekeev D.K., Erkenova M.A., Salpagarova F.S. Vozrast pervogo tsveteniya al’piiskikh mnogoletnikov SeveroZapadnogo Kavkaza // Zhurnal obshchei biologii. 2014. T. 75. Vyp. 4. S. 315–323].

Красная книга Краснодарского края. (Растения и грибы) / Отв. ред. С.А. Литвинская. Краснодар, 2007. 640 с. [Krasnaya kniga Krasnodarskogo kraya. (Rasteniya i griby) / Otv. Red. S.A. Litvinskaya. Krasnodar, 2007. 640 s.].

Красная книга Республики Адыгея: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения объекты животного и растительного мира. Ч. 1: Растения и грибы / Отв. ред. А.С. Замотайлов. Майкоп, 2012. 340 с. [Krasnaya kniga Respubliki Adygeya: Redkie i nakhodyashchiesya pod ugrozoi ischeznoveniya ob»ekty zhivotnogo i rastitel’nogo mira. Ch. 1: Rasteniya i griby / Оtv. red. A.S. Zamotailov. Maikop, 2012. 340 s.].

Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М., 2006. 600 с. [Maevskii P.F. Flora srednei polosy evropeiskoi chasti Rossii. M., 2006. 600 s.].

Нахуцришвили Г.Ш., Гамцемлидзе З.Г. Жизнь растений в экстремальных условиях высокогорий (на примере Центрального Кавказа). Л., 1984. 123 с. [Nakhutsrishvili G.Sh., Gamtsemlidze Z.G. Zhizn’ rastenii v ekstremal’nykh usloviyakh vysokogorii (na primere Tsentral’nogo Kavkaza). L., 1984. 123 s.].

Онипченко В.Г., Комаров А.С. Длительность жизни и динамика популяций растений в высокогорьях: опыт оценки на примере трех альпийских видов Cеверо-Западного Кавказа // Журн. общ. биол. 1997. Т. 58. Вып. 6. С. 64–75 [Onipchenko V.G., Komarov A.S. Dlitel’nost’ zhizni i dinamika populyatsii rastenii v vysokogor’yakh: opyt otsenki na primere trekh al’piiskikh vidov Severo-Zapadnogo Kavkaza // Zhurn. obshch. biol. 1997. T. 58. Vyp. 6. S. 64–75].

Павлов В.Н., Онипченко В.Г. Растительность высокогорий // Итоги науки и техники (ВИНИТИ). Ботаника. 1987. Т. 7. С. 3–38. [Pavlov V.N., Onipchenko V.G. Rastitel’nost’ vysokogorii // Itogi nauki i tekhniki (VINITI). Botanika. 1987. T. 7. S. 3–38].

Попов М.Г. Сем. Boraginaceae // Флора СССР / Под ред. Б.К. Шишкина. Т. 19. М.; Л., 1953. 752 с. [Popov M.G. Sem. Boraginaceae // Flora SSSR / Pod red. B. K. Shishkina. T. 19. M.; L., 1953. 752 s.].

Пояркова А.И. Род Carum // Флора СССР / Под ред. Б.К. Шишкина. Т. 16. М.; Л., 1950. 648 с. [Poyarkova A.I. Rod Carum // Flora SSSR / Pod red. B.K. Shishkina. T. 16. M.; L., 1950. 648 s.].

Работнов Т.А. Длительность виргинильного периода жизни травянистых многолетников в естественных ценозах // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1946. Т. 51. Вып. 2. С. 917. [Rabotnov T.A. Dlitel’nost’ virginil’nogo perioda zhizni travyanistykh mnogoletnikov v estestvennykh tsenozakh // Byul. MOIP. Otd. biol. 1946. T. 51. Vyp. 2. S. 917].

Работнов Т.А. Основные вопросы и методы изучения жизненного цикла многолетних травянистых растений и состава их популяций // Научно-метод. зап. гл. упр. по заповедникам РСФСР. 1949. Вып. 12. С. 41–48. [Rabotnov T.A. Osnovnye voprosy i metody izucheniya zhiznennogo tsikla mnogoletnikh travyanistykh rastenii i sostava ikh populyatsii // Nauchno-metod. zap. gl. upr. po zapovednikam RSFSR. 1949. Vyp. 12. S. 41–48].

Работнов Т. А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Тр. БИН АН СССР. Геоботаника. М.; Л., 1950а. Вып. 6. Сер. 3. С. 7–204. [Rabotnov T.A. Zhiznennyi tsikl mnogoletnikh travyanistykh rastenii v lugovykh tsenozakh // Tr. BIN AN SSSR. Geobotanika. M.; L., 1950a. Vyp. 6. Ser. 3. S. 7–204].

Работнов Т.А. Вопросы изучения состава популяции для целей фитоценологии // Проблемы ботаники. 1950б. Вып. 1. С. 465–483. [Rabotnov T.A. Voprosy izucheniya sostava populyatsii dlya tselei fitotsenologii // Problemy botaniki. 1950b. Vyp. 1. S. 465–483].

Работнов Т.А. Определение возрастного состава популяций видов в сообществе // Полевая геоботаника. Т. 3. М.; Л., 1964. С. 132–145. [Rabotnov T.A. Opredelenie vozrastnogo sostava populyatsii vidov v soobshchestve // Polevaya geobotanika. T. 3. M.; L., 1964. S. 132–145].

Романовский Ю.Э. Конкуренция за флуктуирующий ресурс: эволюция и экологические последствия // Журн. общ. биологии. 1989. Т. 50. Вып. 3. С. 304–315. [Romanovskii Yu.E. Konkurentsiya za fluktuiruyushchii resurs: evolyutsiya i ekologicheskie posledstviya // Zhurn. obshch. biologii. 1989. T. 50. Vyp. 3. S. 304–315].

Романовский Ю.Э. Стратегии жизненного цикла: синтез эмпирического и теоретического подходов // Журн. общ. биол. 1998. Т. 59. Вып. 6. С. 565–585. [Romanovskii Yu.E. Strategii zhiznennogo tsikla: sintez empiricheskogo i teoreticheskogo podkhodov // Zhur. obshch. biol. 1998. T. 59. Vyp. 6. S. 565–585].

Толмачев А.И. Род Draba // Флора СССР / Под ред. В.Л. Комарова. Т. 8. М.; Л., 1939. 694 с. [Tolmachev A.I. Rod Draba // Flora SSSR / Pod red. V.L. Komarova. T. 8. M.; L., 1939. 694 s.].

Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Биол. науки. 1975. Вып. 2. С. 7–34. [Uranov A.A. Vozrastnoi spektr fitotsenopopulyatsii kak funktsiya vremeni i energeticheskikh volnovykh protsessov // Biol. nauki. 1975. Vyp. 2. S. 7–34].

Шидаков И.И., Онипченко В.Г. Сравнение параметров листового аппарата растений альпийского пояса Тебердинского заповедника // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2007. Т. 112. Вып. 4. С. 42–50 [Shidakov I.I., Onipchenko V.G. Sravnenie parametrov listovogo apparata rastenii al’piiskogo poyasa Teberdinskogo zapovednika // Byul. MOIP. Otd. biol. 2007. T. 112. Vyp. 4. S. 42–50].

Шинковская К. А. Экологоморфологиче ские особенности Sedum tenellum Bieb. в высокогорьях Тебердинского заповедника // Состав и структура высокогорных экосистем Тебердинского заповедника. Тр. Тебердинского государственного биосферного заповедника. Вып. 27. М., 2007. С. 131–135 [Shinkovskaya K.A. Ekologo-morfologicheskie osobennosti Sedum tenellum Bieb. v vysokogor’yakh Teberdinskogo zapovednika // Sostav i struktura vysokogornykh ekosistem Teberdinskogo zapovednika. Tr. Teberdinskogo gosudarstvennogo biosfernogo zapovednika. Vyp. 27. M., 2007. S. 131–135].

Шишкин Б. К., Бобров Е. Г. Род Androsace // Флора СССР / Под ред. Б.К. Шишкина и Е.Г. Боброва. Т. 18. М.; Л., 1952. 802 с. [Shishkin B.K., Bobrov E.G. Rod Androsace // Flora SSSR / Pod red. B.K. Shishkina i E.G. Bobrova. T. 18. M.; L., 1952. 802 s.].

Шхагапсоев С.Х. Морфоструктура подземных органов растений первично обнаженных склонов КабардиноБалкарии / Министерство общего и профессиональн. образования РФ, КБГУ им. Х.М. Бербекова. Нальчик, 1999. 72 с. [Shkhagapsoev S.Kh. Morfostruktura podzemnykh organov rastenii pervichno obnazhennykh sklonov Kabardino-Balkarii / Ministerstvo obshchego i professional’n. obrazovaniya RF, KBGU im. Kh.M. Berbekova. Nal’chik, 1999. 72 s.].

Юзепчук С.В. Род Anthyllis // Флора СССР / Под ред. В.Л. Комарова. Т. 11. М.; Л., 1945. 432 с. [Yuzepchuk S.V. Rod Anthyllis // Flora SSSR / Pod red. V.L. Komarova. T. 11. M.; L., 1945. 432 s.].

Antonetti P., Brugel E., Kessler F., Barbe J.-P., Tort M. Atlas de la Flore d’Auvergne / Conservatoire botanique national du Massif central. Chavaniac-Lafayette, 2006. 984 p.

Bender M.H., Baskin J.M., Baskin C.C. Age of maturity and life span in herbaceous, polycarpic perennials // The Botanical Review. 2000. Vol. 66. N 3. P. 311–349.

Bliss L.C. Arctic and alpine plant life cycles // Annual Review of Ecology and Systematics. 1971. Vol. 2. P. 405–438.

Burns J.H., Blomberg S.P., Crone E.E., Ehrlen J., Knight T.M., Pichancourt J.B., Ramula S., Wardle G.M., Buckley

Y.M. Empirical tests of life-history evolution theory using phylogenetic analysis of plant demography // Journal of Ecology. 2010. Vol. 98. N 2. P. 334–344.

Chabot B.F., Billings W.D. Origins and Ecology of the Sierran Alpine Flora and Vegetation // Ecological Monographs. 1972. Vol. 42. P. 163–199.

Grime J.P., Hodgson J.G., Hunt R. Comparative plant ecology: a functional approach to common British species. L., 1988. 742 p.

Grime J.P., Pierce S. The evolutionary strategies that shape ecosystems. Chichester, 2012. 244 p.

Harper J.L., White J. The demography of plants // Annual Review of Ecology and Systematics. 1974. Vol. 5. P. 419–463.

Inghe O., Tamm C.O. Survival and flowering of perennial herbs. IV. The behavior of Hepatica nobilis and Sanicula europaea on permanent plots during 1943–1981 // Oikos. 1985. Vol. 45. N 3. P. 400-420.

Jackson L.E., Bliss L.C. Distribution of ephemeral herbaceous plants near treeline in the Sierra Nevada, California, USA // Arctic and Alpine Research. 1982. Vol. 14. N 1. P. 33–42.

Keller R., Vittoz P. Clonal growth and demography of a hemicryptophyte alpine plant: Leontopodium alpinum Cassini / Alpine Botany. 2015. Vol. 125. Issue 1. P. 31–40. Kipkeev A.M., Onipchenko V.G., Tekeev D.K., Erkenova M.A., Salpagarova F.S. Age of maturity in alpine herbaceous perennials, the North-West Caucasus // Biology Bulletin Reviews. 2015. Vol. 5, N 5. Р. 505–511.

Körner C. Alpine plant life: functional plant ecology of high mountain ecosystems. Second edition. Berlin, 2003. 350 p.

Kossowski M. Badania nad wzrostem I roswojem przelotu – Anthyllis vulneraria L. Cz. 1. Wpływ terminu siewu na wzrost i rozwój przelotu // Hodowla roslin aklimatyzacja i nasiennictwo. 1963. Vol. 7. Zeszyt 2. P. 143–173.

Krautzer B., Graiss W. Seed production and use of subalpine and alpine legumes // COST 852 “Quality Legume-Based Forage Systems for Contrasting Enviroments”. Raumberg-Gumpenstein, 2006. P. 49.

Onipchenko V.G. (ed.) Alpine ecosystems in the Northwest Caucasus. Dordrecht, 2004. 407 p.

Onipchenko V.G., Rabotnova M.N. Natural “gaps” in alpine meadows and plant population strategies // Experimental investigation of alpine plant communities in the Northwestern Caucasus / Veröffentlichungen des Geobotanischen Institutes der ETH. Stiftung Rübel. Zürich, Heft 115. 1994. P. 83–88.

Pierce S., Negreiros D., Cerabolini B.E.L., Kattge J., Díaz S., Kleyer M., Shipley B., Wright S.J., Soudzilovskaia N.A., Onipchenko V.G., van Bodegom P.M., Frenette-Dussault C., Weiher E., Pinho B.X., Cornelissen J.H.C., Buffa G., Nyakunga O.C., Reich P.B., Caccianiga M., Mangili F., Ceriani R.M., Brusa G., Siefert A., Barbosa N. P.U., Chapin III F.S., Cornwell W.K., Fang J., Fernandes G.W., Garnier E., Stradic S.L., Louault F., Medlyn B., Peñuelas J., Melo F.P.L., Slaviero A., Tabarelli M., Tampucci D. A global view and measurement of plant ecological strategies from leaf economics and size traits (в печати).

Semenova G.V. Soil seed banks // Alpine Ecosystems in the Northwestern Caucasus / Ed. by V.G. Onipchenko. Dordrecht, 2004. P. 194–212.

Sizov I.E., Mikhailova N.V., Mikhailov A.V., Onipchenko V.G., Komarov A.S. Age structure and adaptation of the populations of three non-clonal alpineperennial plants // Alpine ecosystems in the Northwest Caucasus / Ed. by V.G. Onipchenko. Dordrecht, 2004. P. 181–194.

Sterk A.A. Demographic studies of Anthyllis vulneraria L. in the Netherlands // Acta Botanica Neerlandica. 1975. Vol. 24. P. 315-337.

Stoklin J., Baumler E. Seed rain, seedling establishment and clonal growth strategies on a glacier foreland // Journal of Vegetation Science. 1996. Vol. 7. N 1. P. 45–56.

Ram J., Singh S.P., Singh J.S. Community level phenology of grassland above treeline in Central Himalaya // Arctic and Alpine Research. 1988. Vol. 20. P. 325–332.

Reynolds D.N. Populational dynamics of three annual species of alpine plants in the Rocky Mountains // Oecologia. 1984. Vol. 62. Issue 2. P. 250–255.

Rundel P.W., Witter M.S. Population dynamics and flowering in a Hawaiian alpine rosette plant, Argyroxiphium sandwicense // Tropical Alpine Environments: Plant Form and Function / Ed. by P.W. Rundel, A.P. Smith, F.C. Meinzer. Great Britain, 1994. P. 295–306.

von Arx G., Edwards P.J., Diertz H. Evidence for the life history changes in high-altitude populations of three perennial forbs // Ecology. 2006. Vol. 87. N 3. P. 665–674.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.