Анатомо-морфологические адаптации равноспорового папоротника Crepidomanes latealatum (Hymenophyllaceae) к специфическим условиям среды

  • N.M. Derzhavina
Ключевые слова: адаптации, петрофит, пойкилогидричность, протостела, условия среды, эпифит

Аннотация

В ходе исследования выявлены адаптации равноспорового папоротника Crepidomanes latealatum (Bosch) Copel. к петрофитному и эпифитному образу жизни на организменном и клеточно-тканевом уровнях: длиннокорневищные ползучие биоморфы, растущие как на плоских поверхностях камней, так и на основаниях стволов с небольшим количеством нанесенного на них перегноя; ажурные и вечнозеленые вайи, обеспечивающие максимальную поверхность соприкосновения с окружающей средой и позволяющие фотосинтезировать круглогодично в условиях крайне затененных микробиотопов; полифункциональные трихомы, являющиеся защитным приспособлением, препятствующие избыточному испарению, способствующие поглощению и удержанию влаги и закреплению растения в почве; способность впадать в криптобиоз и обитание в моховых синузиях, решающие проблему обезвоживания в течение короткого периода в условиях экстремальной гидратуры среды; редукция мезофилла до одного слоя, а также апострофное и эпистрофное положение хлоропластов, позволяющее эффективно усваивать свет низкой интенсивности. Низкая интенсивность фотосинтеза в условиях затенения компенсируется столь же низкой интенсивностью дыхания, в результате складывается положительный баланс фотосинтеза, позволяющий папоротнику накапливать биомассу. В ходе адаптациогенеза Crepidomanes latealatum смог подняться на высокий уровень морфологической и экологической специализации. В результате редукции сформировались структуры, компенсирующие слабое освещение и повышенную гидратуру, произошло стирание границ между органами и их трансформация в новые структуры со сменой функций. Эффективной оказалась тактика избегания засухи, поскольку этот папоротник занимает достаточно сырые даже в сезонном климате азональные местообитания в моховых синузиях – скалы и камни вблизи источников воды, специфические микрониши на комлях стволов и др. В условиях же водного стресса он способен впадать в криптобиоз и восстанавливать гидратуру клеток при наступлении благоприятных условий.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

Barykina R. P., Veselova T. D., Devyatov A. G., Dzhalilova H. H., Ilina G. M., Chubatova N. V. 2004. Spravochnik po botanicheskoy mikrotekhnike. Osnovy i metody [Reference book on botanical microtechnology. Bases and methods]. Izdatelstvo MGU, Moscow, 312 pp. [In Russian]. (Барыкина Р. П., Веселова Т. Д., Девятов А. Г., Джалилова Х. Х., Ильина Г. М., Чубатова Н. В. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. М.: Изд-во МГУ, 2004. 312 с.).
Benzing D. H. 1987. Vascular epiphytism: taxonomic Participation and adaptive diversity. Ann. Miss. Bot. Gard. 74(2): 183–204.
Cenopopulyacii rasteniy (osnovnyye ponyatiya i struktura) [Cenopopulation of plants: (basic concepts and structure)]. 1976. Eds. A. A. Uranov, T. I. Serebryakova. Nauka, Moscow, 216 pp. [In Russian]. (Ценопопуляции растений (основные понятия и структура). Под ред. А. А. Уранова, Т. И. Серебряковой. М.: Наука, 1976. 216 с.).
Derzhavina N. M. 2008. Types of mesophyll in fern fronds and variants of their structural variability. In: Perspectives in Pteridophytes. Eds. S. C. Verma, S. P. Khullar, H. K. Cheema. Bishen Singh Mahendra Pal Singh, Dehradun, India, 227–241 pp.
Derzhavina N. M. 2010. Ecological classification of vascular epiphytes. Indian Fern J. 27: 32–52.
Dubuisson J.-Y., Hennequin S., Bary S., Ebihara A., Boucheron-Dubuisson E. 2011. Anatomical diversity and regressive evolution in trichomanoid filmy ferns (Hymenophyllaceae): a phylogenetic approach. Comptes Rendus Biologies 334: 880–895.
Dubuisson J.-Y., Hennequin S., Rakotondrainibe F., Schneider H. 2003. Ecological diversity and adaptive tendencies in the tropical fern Trichomanes L. (Hymenophyllaceae) with special reference to climbing and epiphytic habits. Botanical Journal of the Linnean Society 142: 41–63.
Dubuisson J.-Y., Rouhan G., Gralla A., Hennequin S., Senterre B., Pynee K., Ebihara A. 2013. New insights into the systematics and evolution of the filmy fern genus Crepidomanes (Hymenophyllaceae) in the Mascarene Archipelago with a focus on dwarf species. Acta Botanica Gallica: Botany Letters 160(2): 173–194. DOI: 10.1080/12538078.2013.819294.
Duckett J. G., Russel A. J. and Ligrone R. 1996. Trichomes in the Hymenophyllaceae. In: Pteridology in Perspective. Eds. J. M. Camus, M. Gibby, R. J. Johns. Royal Botanic Gardens, Kew, 511–514 pp.
Ebihara A., Dubuisson J.-Y., Iwatsuki K., Hennequin S., Ito M. 2006. A taxonomic revision of Hymenophyllaceae. Blumea 51: 221–280. DOI: 10.3767/000651906X622210.
Ebihara A., Iwatsuki K., Ito M., Hennequin S., Dubuisson J.-Y. 2007. A global molecular phylogeny of the fern genus Trichomanes (Hymenophyllaceae) with special reference to stem anatomy. Botanical Journal of the Linnean Society 155: 1–27. DOI: https://doi:10.1111/j.1095-8339.2007.00684.x.
Farrar D. R. 1993. Hymenophyllaceae. In: Flora of North America North of Mexico. Flora of North America Editoral Committee, Oxford University Press, New York, 2: 19–197.
Goebel K. 1928. Verzweigung der Farne. Organographie der Pflanzen insbesondere der Archegoniaten und Samenpflanzen. Fischer, Jena, 1: 25–100.
Gureyeva I. I. 2001. Ravnosporovye paporotniki yuzhnoj Sibiri. Sistematika, proiskhohsdeniye, biomorfologiya, populyastionnaya biologiya [Homosporous ferns of South Siberia (taxonomy, origin, biomorphology, population biology)]. Tomsk University Publishers, Tomsk, 156 pp. [In Russian] (Гуреева И. И. Равноспоровые папоротники Южной Сибири. Систематика, происхождение, биоморфология, популяционная биология. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2001. 156 с.).
Hennequin, S., Schuettpelz E., Pryer K. M., Ebihara A., Dubuisson J.-Y. 2008. Divergence times and the evolution of epiphytism in filmy ferns (Hymenophyllaceae) revisited. International Journal of Plant Sciences 169: 1278–1287. DOI: https://doi.org/10.1086/591983
Hietz P., Briones O. 1998. Correlation between water relations and within-canopy distribution of epiphytic ferns in a Mexican cloud forest. Oecologia 114: 305–316.
Imaichi R. 2008. Meristem organization and organ diversity. In: Biology and evolution of ferns and lycophyte. Eds. T. A. Ranker, C. H. Haufler. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 75–103 pp. DOI: 10.1017/CBO9780511541827
Karsten G. 1895. Morphologische und biologische Untersuchungen über Epiphytenformen der Molukken. Ann. Jard. Bot. Buitenz. 12: 117–195.
Kramer K. U., Lellinger D. B. 1990. Hymenophyllopsidaceae. In: The families and genera of vascular plants. Vol. 1. Pteridophytes and gymnosperms. Eds. K. U. Kramer, P. S. Green. Springer-Verlag, Berlin, 163–164 pp.
Lellinger D. B. 1984. Hymenophyllopsidaceae (Filicales). In: The botany of the Guayana Highland. Part XII. B. Maguire and collaborators. Memoirs of the New York Botanical Gardens 38: 2–9. URL: http://scholar.google.com/scholar?hl=en&q=%0A%09%09%09%09%09%09Lellinger%2C++D.+B.+1984.+Hymenophyllopsidaceae+%28Filicales%29+in+B.+Maguire+and+collaborators%2C+The+botany+of+the+Guayana+Highland.+Part+XII.+Memoirs+of+the+New+York+Botanical+Gardens.+38%3A2%E2%80%939.
Lyubarskij E. L. 1963. The role of long-root species in the addition of grass stand in connection with soil moisture. Bot. Zhurn. (Moscow & Leningrad) 48(3): 403–405 [In Russian]. (Любарский Е. Л. Роль длиннокорневищных видов в сложении травостоя в связи с влажностью почвы // Бот. журн. 1963. Т. 48, № 3. С. 403–405).
Mettenius G. 1864. Über die Hymenophyllaceae. Abh. Konig. Sachs. Gesellschaf. Wiss. 7(2): 401–501.
Mokronosov A. T. 1978. Mesostructure and functional activity of photosynthetic apparatus. In: Mezostruktura i funkcionalnaya aktivnost fotosinteticheskogo apparata. Izdatelstvo Uralskogo gosudarstvennogo universiteta, Sverdlovsk, 5–30 pp. [In Russian]. (Мокроносов А. Т. Мезоструктура и функциональная активность фотосинтетического аппарата // Мезоструктура и функциональная активность фотосинтетического аппарата. Свердловск: Изд-во Урал. гос. ун-та, 1978. С. 5–30).
Mokronosov A. T., Borzenkova R. A. 1978. Method of quantitative evaluation of the structure and functional activity of photosynthetic tissues and organs. In: Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii VNII rasteniyevodstva [Proceedings of Applied Botany, Genetics and Selection. All-Russian Research Institute of Plant Industry]. Leningrad, 61: 119–133 [In Russian]. (Мокроносов А. Т., Борзенкова Р. А. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции ВНИИ растениеводства. Л., 1978. Т. 61. С. 119–133).
Nitta J. H. 2006. Distribution, ecology, and systematics of the filmy ferns (Hymenophyllaceae) of Moorea, French Polynesia. UC Berkeley, Student Research Papers, Digital Library University of California, 26 pp. URL: https://cloudfront.escholarship.org/dist/prd/content/qt6vt6p2w8/qt6vt6p2w8.pdf
Ogura Y. 1972. Comparative anatomy of vegetative organs of the Pteridophytes. Borntraeger, Berlin–Stuttgart, 502 pp.
Prantl K. 1875. Untersuchungen zur Morphologie der Gefässkryptogamen. I Heft. Die Hymenophyllaceen, die diedrigste Entwicklungsreihe der Farne. Engelmann, Leipzig, 73 s.
Pryer K. M., Smith A. R., Hunt J. S., Dubuisson J.-Y. 2001. RbcL data reveal two monophyletic groups of filmy ferns (Filicopsida: Hymenophyllaceae). Amer. J. Bot. 88: 1118–1130.
Rao A. R., Khare P. 1965[1966]. Studies on Indian Hymenophyllaceae.VII. Contribution to our knowledge of Pleromanes Kurzii (Bedd.). Copeland. Proc. nat. Inst. Sci., India B. 31(5–6): 167–174.
Schneider H. 2000. Morphology and anatomy of roots in the filmy fern tribe Trichomaneae H. Schneider (Hymenophyllaceae, Filicatae) and the evolution of rootless taxa. Botanical Journal of the Linnean Society 132: 29–46. DOI: 10.1111/j.1095-8339.2000.tb01853.x
Sharma U. 1960. Studies on Indian Hymenophyllaceae. Part I. Contributions to our knowledge of Crepidomanes latealatum (v. d. B) Copeland. Proc. natn. Inst. Sci. India 26: 339–351.
Surova T. D. 1978. Hymenophyllaceae. In: Zhizn rasteniy [Plant life]. Ed. by A. L. Takhtajan. Vol. 4. Prosveshcheniye, Moscow, 218–222 pp. [In Russian]. (Сурова Т. Д. Hymenophyllaceae // Жизнь растений. Под ред. А. Л. Тахтаджяна. Т. 4. М.: Просвещение, 1978. С. 218–222).
Troll W. 1937. Vergleichende Morphologie der höheren Phflanzen. Berlin. Borntraeger, 1(1): 309–516.
Vareschi V. 1969. Hymenophyllopsidaceae. In: Flora de Venezuela. Vol. I, 1. Ed. T. Lasser. Instituto Botánico, Caracas, 254–258 pp. URL: http://scholar.google.com/scholar?hl=en&q=%0A%09%09%09%09%09%09Vareschi%2C++V.+1969.+Hymenophyllopsidaceae.+Pp.+254%E2%80%93258in%0A%09%09%09%09%09%09Lasser%2C++T.+%28ed.%29Flora+de+Venezuela+I%2C+1.+Caracas%3A+Instituto+Bot%C3%A1nico.
Wessels Boer J. G. 1962. The new World species of Trichomanes sect. Dydimoglossum and Microgonium. Acta Botanica Neerlandica 11: 277–330.
White R. A., Turner M. D. 2017. The Comparative Anatomy of Hymenophyllopsis and Cyathea (Cyatheaceae): a Striking Case of Heterochrony in Fern Evolution. American Fern Journal 107(1): 30–57. DOI: https://doi.org/10.1640/0002-8444-107.1.30
Опубликован
2018-09-14
Раздел
Научные статьи