Введение
На протяжении истории существования ботанических садов их важнейшей задачей является изучение новых видов, форм и культиваров полезных растений. Такие исследования не теряют своей актуальности и в настоящее время, особенно в северных районах России, где ассортимент используемых растений остается сравнительно небольшим. Это обусловлено суровыми природно-климатическими условиями, территориальной удаленностью и исторически менее продолжительным периодом проведения интродукционных исследований по сравнению со странами Европы и центральными районами России.
Системные интродукционные исследования начинаются в Карелии, как и по всей России в 50-80 годы ХХ века. В 1951 г. образуется Ботанический сад ПетрГУ, который до настоящего времени является крупнейшим интродукционным центром республики (Прохоров и др., 2009). Только в период с 1951 по 1966 гг. на территории Ботанического сада ПетрГУ прошли испытания 512 видов древесных растений. Посадочный и посевной материал получали в питомниках и ботанических садах Ленинградской области, Москвы, Риги и Саласпилса, Минска, Липецка, Пензы, Кировска, Барнаула, Сортавалы. Плодово-ягодные культуры поступали с Алтайской опытной селекционной станции, о-ва Валаам, из г. Олонца (плодового сада им. Лумпиева), Сулажгорского плодово-ягодного питомника и питомника г.Сортавалы. Организовывались научные экспедиции, в ходе которых был установлен состав интродуцентов садов и парков Карелии и привезено большое количество посадочного материала. В последующие годы коллекции арборетума, плодово-ягодного, лекарственного отделов, отдела декоративных цветочных растений также активно пополнялись. Начиная с 1960-х годов, сад ежегодно выпускал делектус и осуществлял обмен посевным материалом. Большинство видов, испытываемых в саду, были новыми для республики.
Последние 10 лет в результате развития информационных технологий существенно расширяются взаимосвязи БС ПетрГУ с ботаническими организациями всего мира. Ежегодно создается обменный фонд семян собственной репродукции в количестве 150-250 образцов, сад поддерживает постоянные отношения со 150 ботаническими садами России и зарубежных стран. В основном, в обмене семенами участвуют страны Европы, а также несколько ботанических садов США, Канады и Азии. В последние годы значительно выросло поступление образцов. Например, в 2014 г. БС ПетрГУ были получены семена из 85 ботанических садов, отправлены - в 61 сад.
Возможность получения семенного материала из различных географических регионов мира в настоящий период наиболее важна для развития двух отделов сада – арборетума и отдела многолетних декоративных травянистых растений. Экспозиции арборетума сформированы по географическому принципу и позволяют ознакомиться посетителям сада с представителями различных природных областей мира. В отделе многолетних травянистых растений представлены экспозиции «Теневой сад» и «Солнечный сад», которые устроены согласно экологическим требованиям растений и эколого-ценотической приуроченности. Коллекция «Теневой сад» включает преимущественно лесные растения и близкую к ним по экологии группу видов опушек и кустарников, требующих притенения. В коллекции «Солнечный сад» представлены виды открытых местообитаний – в основном луговые и степные растения. Создаются новые экспозиции аркто-альпийских и пряно-вкусовых растений. Предпочтения семенному материалу отдаются не только с целью расширения географического и эколого-ценотического разнообразия коллекций. Генетическая разнородность семян, получаемых из разных источников, обеспечиваете широкие возможности отбора более адаптированных растений на ранних этапах развития.
Объекты и методы исследований
В работе приведены результаты интродукционных исследований многолетних травянистых растений, семена которых поступили в коллекционные фонды сада в 2013-14 годах. Посев и уход за растениями проводился в семенном отделе Ботанического сада ПетрГУ. Посев производился в технологические горшки, установленные в хорошо проветриваемые парники специальной конструкции, верхняя часть которых закрывалась спанбондом для защиты от яркого солнца и сильного ветра.
Номенклатура растений выверена согласно (The Plant List, 2013) и cистемы APG III (Angiosperm Phylogeny Group, 2009). Систематизация информации о географическом распространении видов проведена согласно R.K.Brummitt (2001).
Результаты и обсуждение
В ходе предварительной работы по изучению ассортимента таксонов, предлагаемых по делектусам, был установлен обширный перечень растений, способных произрастать в условиях Карелии (3-4 зоны морозостойкости). Многие виды уже прошли интродукционные испытания в Ботаническом саду ПетрГУ на протяжении 60-летней истории, результаты этих работ отражены в многочисленных публикациях. Интродукционные исследования по ряду видов не закончены. Для некоторых из них требуется привлечение дополнительного исходного материала с целью отбора более устойчивых образцов. Тем не менее, в первую очередь интерес представляют новые для региона виды и культивары растений, возможность получения которых появилась только в последние годы в связи с расширением контактов с ботаническими садами мира.
По результатам учета в 2013-2014 гг. в Ботанический сад поступило 760 образцов многолетних травянистых растений из 97 ботанических садов России и зарубежных стран. Наиболее высокую всхожесть показали образцы из следующих ботанических садов (БС):
БС Геттингенского университета, Германия (всхожесть составила 44% от общего количества образцов), БС университета г.Бонн, Германия (85 %), БС г.Ла-Гасийи, Франция (71 %), БС Масарикова университета, г.Брно, Чешская республика (60 %), БС г.Амьен, Франция (75 %), Полярно-альпийский ботанический сад-институт, Россия (79 %), БС г.Крефельд, Германия (100 %), БС г.Теплице, Чешская республика (62 %), БС Гётеборга, Швеция (100 %), БС Вестфальского университета им.Вильгельма, г.Мюнстер, Германия (86 %), БС Вюрцбургского университета Юлиуса-Максимилиана, Германия (56 %), БС Университета им.Х.Альбрехта, Киль, Германия (73 %), БС Университета Хоэнхайм, Штуттгарт, Германия (86 %), БС Рурского университета, г.Бохум, Германия (77 %), БС г.Клагенфурт, Австрия (88 %), Арборетум Болестрашице, Польша (50 %), БС Клайпедского университета, Литва (83 %), БС Днепропетровского национального университета (67 %), БС им.Ф.Н.Русанова, г.Ташкент, Узбекистан (71 %).
В целом полевая всхожесть полученного семенного материала была сравнительно высокой и составляла в среднем 47 % от общего количества полученных образцов. Всхожесть семян отдельных видов варьировала в широких пределах. Высокие показатели полевой всхожести отмечались для большинства образцов родов Festuca L., Hosta Tratt., Aquilegia L., Dianthus L., Gypsophila L., Silene L., Potentilla L. (рис.1), Geranium L., Mitella L., Chelone, Stachys L., Nepeta L., Mentha L., Monarda L., Penstemon Schmidel (рис.2), Aster L., Coreopsis L., видов Allium strictum Schrad. (рис.3), Sibbaldia procumbens L., Boltonia asteroides (L.) L'Hér., Kalimeris incisa (Fisch.) DC., Erinus alpinus L. (рис.4), отдельных образцов Rodgersia aesculifolia Batalin, Centranthus ruber (L.) DC., Ranunculus montanus Willd., Helianthemum nummularium (L.) Mill. (рис.5) и др.
Рис.1. Potentilla megalantha Takeda |
Рис.2. Penstemon grandiflorus Nutt. |
Рис.3. Allium strictum Schrad. |
Рис.4. Erinus alpinus L. |
Дальнейший анализ проводился для 337 образцов растений, которые взошли в 2013-14 годах.
В целом было выращено 255 видов растений, принадлежащих 114 родам, 27 семействам, 18 порядкам, 2 классам (таблица 1). По количеству видов и образцов наиболее богаты семейства Asteraceae (67 образцов, 53 вида), Ranunculaceae (соответственно, 41 и 28), Lamiaceae (31 и 25), Caryophyllaceae (31 и 21) и Plantaginaceae (28 и 18).
Таблица 1. Таксономический состав коллекции новых многолетних травянистых растений в семенном отделе (поступления семян 2013-14 гг.)
По географическому распространению 62 вида имеет европейский ареал, 69 - азиатский (из них большая часть – 56 видов - распространены в Умеренной Азии, 3 – в горных районах Тропической Азии и 10 – в горных районах на границе Умеренной и Тропической Азии), 78 – северо-американский. В Северной Африке и Южной Америке произрастает по 1 виду.
Ареал охватывает умеренную Азию и Европу у 33 видов, Северную Америку и Европу – у 4 видов, Европу, умеренную Азию и Северную Африку – у 4 видов, Европу и северную Африку – у 3 видов, Южную Америку и Северную Америку – у 1 вида. 7 видов имеет циркумполярный ареал, 3 вида – циркумбореальный.
Особенный интерес представляют эндемичные виды. Среди них в коллекционном фонде несколько эндемиков американского происхождения: Echinacea tennesseensis (Beadle) Small - представитель опушечно-полянного комплекса лесов штата Теннесси, Aquilegia laramiensis A.Nelson, произрастающий в горных хвойных лесах штата Вайоминг, Aquilegia barnebyi Munz (рис.6), встречающийся в горных районах бассейна реки Уинты штата Юта. Также в коллекционных фондах представлены эндемичные виды других регионов: Dianthus glacialis Haenke (Карпат), Hedysarum caucasicum Bieb. (Кавказ), Scorzonera albicans Coss. (Пиренейский полуостров), Dianthus hypanicus Andrz. (бассейн р.Буг), Lagotis uralensis Schischk. (Урал).
К редким и исчезающим видам в своем регионе относятся Adlumia fungosa (Aiton) Britton, Sterns & Poggenb. (северо-восток Северной Америки), Lactuca alpina (L.) A.Gray (горные районы Европы), Triosteum pinnatifidum Maxim. (леса Китая и Японии), Leibnitzia anandria (L.) Turcz. (горные районы Восточной Азии) (рис.7).
В фонде семенного отдела представлены также некоторые редкие и охраняемые виды Карелии (Красная книга Карелии, 2008): Allium strictum Schrad., Potentilla nivea L., Geranium bohemicum L., Koeleria glauca (Spreng.) DC., Eupatorium cannabinum L., Helianthemum nummularium (L.) Mill., Sibbaldia procumbens L. (рис.8), Silene suecica (Lodd.) Greuter & Burdet.
Многие исследуемые виды растений введены в культуру в Америке и Западной Европе, но еще мало распространены в России, и могут быть весьма перспективными для озеленения. К таким видам относятся, например, Amsonia tabernaemontana Walter – зимостойкий влаголюбивый многолетник родом из Америки с компактной формой куста и необычными звездчатыми цветками; Centranthus ruber (L.) DC. (рис.9) - южноевропейский вид, предпочитающий солнечные хорошо прогреваемые участки; Spiraea trifoliata L. (рис.10), Maianthemum stellatum (L.) Link – декоративные виды лесов Америки; Kalimeris incisa (Fisch.) DC. - восточноазиатский луговой вид; Vernonia fasciculata Michx. – высокий красивоцветущий многолетник для оформления берегов водоемов; морозостойкие виды рода Penstemon Schmidel и другие.
Рис.5. Helianthemum nummularium (L.) Mill. |
Рис.6. Aquilegia barnebyi Munz цветение на второй год развития |
Рис.7. Leibnitzia anandria (L.) Turcz. |
Рис.8. Sibbaldia procumbens L. |
Рис.9. Centranthus ruber (L.) DC. |
Рис.10. Spiraea trifoliata L. |
Полученный в семенном отделе посадочный материал планируется разместить в следующих тематических экспозициях ботанического сада: «Теневой сад» – 41 вид, «Солнечный сад» – 80 видов (из них 22 вида могут использоваться для географической экспозиции «Американские прерии»), экспозиция аркто-альпийской флоры – 86 видов, экспозиция пряно-вкусовых растений – 16 видов. 14 видов, способных произрастать в широком диапазоне условий освещенности, могут выращиваться как в теневом, так и солнечном саду.
Заключение
Видовой и сортовой ассортимент многолетних травянистых растений в Карелии остается сравнительно небольшим. Более высокое разнообразие (в основном, форм и культиваров традиционных садовых растений) мы можем встретить пока только у частных садоводов, тогда как городские посадки остаются гораздо менее разнообразными по составу таксонов и композиционным решениям. Исследования по подбору новых адаптированных к северному климату видов растений, создание тематических экспозиций для студентов ПетрГУ и других учебных заведений Карелии и России, специалистов по ландшафтному дизайну, частных садоводов и любителей природы, является вкладом ботанического сада в развитие культуры региона. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (13-07-98803 р_север_а) и Программы стратегического развития Петрозаводского государственного университета (ПСР.1.12.1219А).Литература
Прохоров А.А., Платонова Е.А. и Лантратова А.С. Сад на скалах // Наука в России. 2009. № 3. С. 92-101.
Angiosperm Phylogeny Group (2009) An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III // Botanical Journal of the Linnean Society : журнал. Лондон, 2009. Т. 161. № 2. С. 105—121.
Brummitt R.K. World Geographical Scheme for recording plant distributions. (with assistance from F. Pando, S. Hollis, N. A. Brummitt and others) Plant Taxonomic Database Standards No.2. Edition 2, August 2001. Published for the International Working Group on Taxonomic Databases For Plant Sciences (TDWG) by the Hunt Institute for Botanical Documentation Carnegie Mellon University, Pittsburgh. 137 p.
The Plant List, 2013. Version 1.1. Published on the Internet; http://www.theplantlist.org/ (accessed 1st January).
