Влияние экологических факторов на асимметрию листа Potentilla anserina L. и Potentilla bifurca L.
Конференция: IV Международная заочная научно-практическая конференция «Научный форум: медицина, биология и химия»
Секция: Ботаника
IV Международная заочная научно-практическая конференция «Научный форум: медицина, биология и химия»
Влияние экологических факторов на асимметрию листа Potentilla anserina L. и Potentilla bifurca L.
The influence of environmental factors on the asymmetry of the leaf Potentilla anserina L. and Potentilla bifurca L.
Evgenia Maximova
сandidate of biological sciences, associate professor, Irkutsk State University "Pedagogical Institute", Russia, Irkutsk
Irina Dardaeva
master, Irkutsk State University "Pedagogical Institute", Russia, Irkutsk
Аннотация. Цель исследования состоит в выявлении роли экологических факторов в формировании морфометрических признаков растений. Для этого были проанализированы следующие показатели: индивидуальные признаки (коэффициенты эксцесса Ex и асимметрии As, критерии Вилкоксона, величина ФА), проведен корреляционный анализа Спирмена. Проанализировано по 100 растений ценопопуляций P. anserina L. и P. bifurca L., произрастающих в Эхирит-Булагатском районе Иркутской области.
Abstract. The aim of the study is to identify the role of environmental factors in the formation of morphometric characteristics of plants. For this purpose, the following indicators were analyzed: individual characteristics (Excess kurtosis coefficients and As asymmetries As, Wilcoxon criteria, FA value), Spearman correlation analysis. 100 plants of cenopopulations of P. anserina L. and P. bifurca L., grown in the Ehirit-Bulagatsky district of the Irkutsk region, were analyzed.
Ключевые слова: Флуктуирующая асимметрия; интегральный показатель; Potentilla anserina L.; Potentilla bifurca L.
Keywords: Fluctuating asymmetry; integral index; Potentilla anserina L.; Potentilla bifurca L.
Флуктуирующая асимметрия (ФА) - количественная характеристика индивидуального развития у билатерально-симметричных животных, определяется исходя из различий счетных признаков по разным сторонам тела [4]. Показатель ФА позволяет фиксировать даже незначительные отклонения параметров среды, еще не приводящих к существенному снижению жизнеспособности особи, что дает возможность применить ФА как индикатор даже незначительных отклонений параметров среды от фонового состояния [5].
Основная цель нашего исследования состоит в выявлении роли экологических факторов в формировании морфометрических признаков растений на примере представителей семейства Розоцветных.
При этом решались следующие задачи: изучить морфологические особенности листьев Potentilla bifurca L. и Potentilla anserine L.; провести сбор материала; определить параметры листовой пластинки и уровень их асимметрии; изучить основные статистические свойства показателей асимметрии отдельных признаков и интегральных индексов, характеризующих асимметрию целого объекта; оценить влияние экологических факторов на формирование морфометрических признаков.
Материалы и методика исследований. Сбор материала проводился летом с июля по август 2016 г. в Эхирит -Булагатском районе Иркутской области и включал анализ двух ценопопуляций Potentilla anserine L. и двух ценопопуляций Potentilla bifurca L. Всего было проанализировано 200 растений.
Для каждой листовой пластинки брали промеры по пяти признакам: длина второй от основания листа жилки второго порядка; ширина половинки листа; расстояние между концами этих жилок; расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка [1]. Вычисление сделаны при помощи линейки, транспортира и измерительного циркуля.
В начале исследований был проведен статистический анализ каждого промера по рекомендациям, описанных в работах Д.Б. Гелашвили [2]. Выяснен флуктуирующий характер асимметрии всех пяти признаков перед количественной оценкой нестабильности развития через ФА, для этого был сделан анализ индивидуальных признаков с помощью коэффициентов эксцесса Ex и асимметрии As, корреляционного анализа Спирмена, критерии Вилкоксона, величина ФА. Обработка результатов проводилась с использованием пакета программы Microsoft Excel для оболочки Windows и статистического пакета Statistica.
Результаты и их обсуждение. Вначале был сделан анализ типа распределения асимметрии 5 признаков (рис.1). В ходе непараметрического статистического анализа выяснено, что 1-4 признаки листа по значениям As имеют сходное положительное нормальное распределение. Отрицательный коэффициент по длине второй от основания листа жилки второго порядка выявлен для Лапчатки гусиной, произрастающей на лугу (As = -0,11) и на берегу реки (As = -0,3). Коэффициенты Ех, для Лапчатки гусиной, имеет отрицательные значения для 4 признаков из пяти (рис.1).
Рисунок 1. Анализ нормальности распределения показателей асимметрии билатеральных признаков листа коэффициенты As
Рисунок 2. Анализ нормальности распределения показателей асимметрии билатеральных признаков листа коэффициенты Ex
Анализ пяти признаков на основе критерии Уилкоксона (табл.1) показали незначительные различия в величинах левой и правой сторон листа P. bifurca L. и P. anserine L. Так, например, по признаку ширине половинки листа P. bifurca L. на лугу (t= 160) и P. bifurca L. на обочине (t=272) выявлены статистически отличия.
Таблица 1.
Статистический анализ направленности асимметрии билатеральных признаков (критерий Уилкоксона)
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||||||||
|
t |
z |
p |
t |
z |
p |
t |
z |
p |
t |
z |
p |
t |
z |
p |
|
|
Вильчатая на лугу |
160 |
1,49 |
0,13 |
512 |
0,062 |
0,95 |
411 |
0,74 |
0,45 |
400,5 |
1,32 |
0,18 |
461 |
0,86 |
0,38 |
|
Вильчатая на обочине |
272 |
0,14 |
0,88 |
384,5 |
0,83 |
0,40 |
322 |
1,18 |
0,23 |
358 |
1,38 |
0,16 |
344 |
1,32 |
0,17 |
|
Гусиная на берегу |
170 |
0,12 |
0,89 |
362 |
1,74 |
0,080 |
242 |
0,68 |
0,49 |
220 |
1,31 |
0,18 |
519 |
0,92 |
0,35 |
|
Гусиная на лугу |
302,5 |
0,98 |
0,32 |
558 |
0,30 |
0,75 |
409 |
0,99 |
0,31 |
253 |
0,76 |
0,44 |
588 |
0,24 |
0,80 |
Полученные коэффициенты ранговой корреляции Спирмена показали отрицательные значения по признаку расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка по трем показателям из четырех (R3= -0,11; 0,043; -0,13).
Таблица 2.
Статистический анализ корреляции между абсолютными значениями асимметрии и средним размером признака Potentilla anserine L. и Potentilla bifurca L (коэффициент ранговой корреляции Спирмена, R)
|
Вид лапчатки и экология |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
|
вильчатая (луг) |
0,31 |
0,30 |
-0,11 |
0,20 |
0,27 |
|
Вильчатая (обочина) |
0,53 |
-0,02 |
0,011 |
-0,17 |
0,19 |
|
Гусиная (берег реки) |
0,79 |
0,008 |
-0,043 |
0,16 |
0,42 |
|
Гусиная (луг) |
0,75 |
0,26 |
-0,13 |
0,35 |
0,06 |
Величина интегрального показателя ФА (P. bifurca L. на лугу - ФА=0,12; P. bifurca L. на обочине - ФА= 0,035; P. anserina L., на берегу - ФА= 0,13; P. anserina L., на лугу - ФА=0,021) указывает на благоприятные условия произрастания в Эхирит- Булагатском районе.
Рисунок 3. Интегральные показатели ФА
В результате статистического анализа в некоторых случаях доказан ненаправленный (флуктуирующий) характер асимметрии исследуемых листьев P. anserina L. и P. bifurca L. Асимметричность распределения не превышает критические показатели, что говорит об отсутствии антисимметрии у исследуемых признаков. Выявлена сильная размер зависимость по всем пяти признакам.
Стабильность развития растений зависит от состояния окружающей среды. Полученная величина интегрального показателя ФА (P. bifurca L. на лугу - ФА=0,12; P. bifurca L. на обочине - ФА= 0,035; P. anserina L., на берегу - ФА= 0,13; P. anserina L., на лугу - ФА=0,021) соответствует условной норме и указывает на благоприятное качество среды.
