Подразделение было основано в 2018 г., в результате объединения группы Гербарий и части лаборатории продуктивности растений.

Основные направления работ отдела

Одним из основных направлений работ отдела является – изучение флоры высших растений Байкальской Сибири и процессов ее антропогенной трансформации, как внедрения чужеродных видов, так и сокращения ареалов редких, в том числе реликтовых видов.

Результаты флористических работ опубликованы в ряде коллективных монографий: «Мхи и печеночники лесов Сибири», «Конспект флоры Иркутской области (сосудистые растения)», «Споровые растения Прибайкальского национального парка» и др.

Комплексные работы по изучению и сохранению редких видов растений Байкальского региона

В связи со стремительно возрастающей в глобальном масштабе потерей фиторазнообразия, вызванной человеком, актуальна разработка новых способов охраны аборигенных видов растений, которые предполагают не только экстенсивное сохранение местообитаний видов, но и активные мероприятия по поддержанию и восстановлению природных популяций. В отдела ведутся комплексные работы по изучению и сохранению редких видов растений, в рамках которых осуществляется поиск и картирование их местонахождений, изучение состояния и мониторинг популяций, исследуется биология, оцениваются необходимые меры по сохранению вида, отбирается материал для целей сохранения и восстановления, поддерживаются банк семян (с контролем качества и регулярной оценкой их всхожести) и живая коллекция (в том числе начата организация альпинария для петрофитов), проводились реинтродукционные работы и осуществляется мониторинг их результатов. Сотрудники группы участвуют в ведении Красных книг различного ранга.

Проводятся работы по реинтродукции видов, направленные на восстановление нарушенных или исчезнувших популяций и на создание новых популяций в пригодных для этого местах. Реинтродукция осуществляется с использованием заранее выращенной рассады. Сделаны попытки реинтродукции 4 видов: астрагала ольхонского, копеечника зундукского, остролодочника трехлисточкого и мегадении Бардунова. Наиболее успешными можно считать высадку в окрестностях пос. Хужир Astragalus olchonensis – узколокального эндемика острова Ольхон (ранее вид встречался здесь, но практически исчез).

Astragalus olchonensis в реинтродукционной популяции в окр. пос. Хужир на Ольхоне (2014 г.).

Megadenia bardunovii в реинтродукционной популяции на источниках Хонгор-Ула (2015 г.)

Адвентизация флоры Байкальской Сибири

Помимо сокращения численности популяций местных видов, вплоть до выпадения некоторых из состава флоры, антропогенное воздействие на флору ярко проявляется в процессе ее адвентизации – заноса и расселения чужеродных (адвентивных) видов за пределами их естественных ареалов. Адвентизация может привести к существенным изменениям в растительном покрове, изменению биоразнообразия, последствия которого трудно предсказуемы и во многих известных случаях явно отрицательны. Адвентивные виды нередко представляют угрозу для сельского, лесного хозяйства и здоровья людей (среди них значительную часть составляют сорные, в том числе карантинные и вызывающие аллергии виды растений). Ведутся исследования процесса адвентизации флоры Байкальской Сибири (БС). На территории БС, занимающей площадь 1.56 млн. кв. км, зарегистрировано около 2900 видов сосудистых растений, что составляет примерно 63 % флоры всей Сибири. Чужеродный компонент флоры составляет около 18 % флоры, без учета археофитов – 14 % флоры Байкальской Сибири. Исключительно заносными видами представлены 16 семейств: Aceraceae, Acoraceae, Amaranthaceae, Cannabaceae, Celastraceae, Commelinaceae, Cucurbitaceae, Cuscutaceae, Hydrocharitaceae, Hydrophyllaceae, Hypecoaceae, Malvaceae, Plumbaginaceae, Portulacaceae, Resedaceae, Solanaceae, Zygophyllaceae и 174 рода. Представители 9 семейств: Aceraceae, Celastraceae, Commelinaceae, Cucurbitaceae, Hydrocharitaceae, Hydrophyllaceae, Plumbaginaceae, Portulacaceae, Resedaceae все являются неофитам. За период с 1856 по 2017 год включительно на территории Байкальской Сибири появились 9 новых семейств и 119 новых родов.

Первое и единственное местонахождение Astragalus cicer в Восточной Сибири (г. Иркутск)

Среди адвентивных видов особую группу составляют инвазионные растения – натурализовавшиеся виды, которые образуют потомство в большом количестве и распространяются на значительное расстояние от родительских растений и, таким образом, обладают потенциальной способностью распространения на большой территории. Их характерная особенность - способность к активному распространению и внедрению в естественные или полуестественныe сообщества.ВНа основе оценки степени натурализации и способности внедрения в естественные сообщества адвентивных видов выявлены инвазивные (в том числе потенциально инвазивные) виды для 3 субъектов Федерации, входящих в БС. Общее число видов, являющихся инвазивными и потенциально инвазивными в БС, составляет 116 видов; при этом общими для всех 3 регионов БС являются только 22 из них. Отметим также, что по данным сводки «Чёрная книга флоры Сибири» (2016), включающей 58 инвазивных видов, для территории БС указан 41 инвазивный вид (подсчет наш). В Иркутской области встречается 105 инвазивных и потенциально инвазивных вида, в Республике Бурятия – 81 видов, в Забайкальском крае – 41. Видами с высокими значениями инвазивного статуса (т.е. собственно инвазивными) являются виды первых 3 категорий. В Иркутской области таких видов 48, в Республике Бурятия – 23, в Забайкальском крае – 14. К числу видов «трансформеров» (1 категория) из них относятся 2 вида – Elodea canadensis Michx. и Hordeum jubatum L. Выявлены виды-«трансформеры», которые активно внедряются в естественные и полуестественные сообщества, изменяют облик экосистем, образуют значительные по площади одновидовые заросли, вытесняют и (или) препятствуют возобновлению видов природной флоры. (Верхозина, Эбель, 2018).

Результаты изучения инвазионных видов отражены в списке инвазионных и потенциально инвазионных видов растений Сибирского Федерального округа, «Black» листе инвазионных растений России, «Черной книге Сибири» (2016) – первой в Азиатской России монографии, посвященной инвазионным видам растений.

Impatiens glandulifera в окрестностях города Байкальска – инвазионный вид, встречающийся во всех регионах Байкальской Сибири

Молекулярная филогения секции Cenantrum рода Astragalus

Определены филогенетические взаимоотношения видов рода астрагал (Astragalus) секции Cenantrum. Установлено что все исследованные популяции астрагалов, за исключением уральской популяции A. mongholicus (Голендухино), являются полиморфными (полиморфность от 22,2 до 88,9%), с уровнем гетерозиготности Ho от 0,026 до 0,261, которая предоставляет возможность для адаптаций и микроэволюционных преобразований. Подтверждено естественное деление секции Cenantrum на подсекции Semilunaria (A. mongholicus (incl. A. propinquus, A. membranaceus), A. sericeocanus) и Elliptica (A. frigidus (incl. A. secundus), A. saralensis) по морфологическим признакам.

Показано, что по исследованному ареалу A. frigidus является генетически неоднородным – внутри клады выявлены две ветви, соответствующие видам одной подсекции. Причем уральская популяция (Ивдель) имеет большую дистанцию (виды одной подсекции) относительно «предбайкальских» популяций, дистанция между которыми демонстрирует межпопуляционный уровень. Высокий полиморфизм популяций Игирма и Мойготы («Предбайкалье»), вероятно, связан с более ранним их появлением в этих местонахождениях. Другие популяции появлялись позднее от небольшого количества особей (эффект основателя) или в результате каких-либо климатических изменений существующие популяции прошли через «бутылочное горлышко». Низкий полиморфизм уральской популяции «Ивдель» объясняется тем, что она является южной периферической, для которых и характерно снижение генетического разнообразия относительно центра ареала.

Выявлена слабая дифференциация популяций A. mongholicus друг от друга. Подтверждено сведение A. membranaceus и A. propinquus, до недавнего времени рассматриваемых исследователями в качестве самостоятельных видов в синонимы к A. mongholicus. При этом эндемик северо-восточного побережья оз. Байкал A. sericeocanus дифференцируется от A. mongholicus, как по морфологическим признакам, так и по аллозимным маркерам. Кроме того, наличие добавочной B-хромосомы у A. sericeocanus также подтверждает его генетическую обособленность от A. mongholicus. Различие обусловлено наличием видоспецифичных аллелей, по одному для каждого вида, а также различиями в частотах аллелей. Виды являются близкородственными и имеют недавнее дивергентное происхождение от какого-то общего предка. Возможно, A. sericeocanus является экологической формой песчаных местообитаний побережий Байкала. При этом генетическая дистанция между популяциями A. sericeocanus Ярки и Турка соответствует видам одной подсекции. Полученные генетические данные позволяют сделать предположения о разном времени и независимости происхождения популяций с более ранним обособлением вида на восточном побережье оз. Байкал (Турка). Северная популяция в свою очередь, возникла от небольшого количества особей (эффект основателя) и с изменением климатических условий на более благоприятные ее размер и продуктивность увеличились.

Получила подтверждение гипотеза, что мономорфная периферическая среднеуральская популяция A. mongholicus (Голендухино) является реликтовым фрагментом ранее существовавшей предковой популяции близкородственного европейского вида A. penduliflorus.

Эволюция рода с полибазическим числом хромосом (Chelidonium)

На примере рода Chelidonium исследуется проблема таксономической дифференциации, эволюции и видообразования у покрытосеменных растений в связи с анеуплоидией и филогеографией видов. Выявлен генетический и кариологический полиморфизм для широкоареального вида Chelidonium majus. Все исследуемые образцы распределены в три генетические группы, в соответствии с их местонахождением. Выявлены гетерозиготные сайты в ITS, которые, указывают на возможное скрещивание трех генетических групп, вероятность которого особенно велика на границах их контактов. Филогенетические реконструкции, полученные с помощью метода Bayes, объединяющего ядерный и хлоропластный регионы, демонстрируют что на филогенетическом дереве исследуемые образцы образуют три четко выделенные клады: 1. – Европа-Кавказ-Урал с 2n = 12, 2. – Западная Сибирь-Центральная Азия с 2n = 12 и 3. – Дальний Восток с 2n = 10 и Восточная Сибирь 2n = 11, 2n = 12. Филогенетический анализ указывает на монофилетическое происхождение вида и первоначальное формирование «азиатской» и «европейской» филогенетических линий, что следует из накопления замен в хлоропластном регионе, эволюция которого происходит с меньшей скоростью по сравнению с ITS1 регионом. «Европейская» филогенетическая линия впоследствии разделилась на две современные клады – Европа-Урал-Кавказ – Ch. majus s. str. с 2n = 12 и Западная Сибирь-Центральная Азия – Ch. spp. (криптический вид!) с 2n = 12. «Азиатская» линия привела к формированию популяций на Дальнем Востоке – Ch. asiatica с 2n = 10, в Восточной Сибири распространен гибрид Ch. spp. (= Ch. majus s. str. × Ch. asiatica или = Ch. spp. (криптический вид!) × Ch. asiatica) c 2n = 11 и 2n = 12.

Создание открытой информационно-аналитической системы по фиторазнообразию Байкальской природной территории

Совместно с ИДСТУ СО РАН создана информационно-аналитическая система по фиторазнообразию Байкальской Сибири (Верхозина и др, 2013 ).

Интерфейс информационно-аналитической системы по фиторазнобразию Байкальской Сибири