Morphological variability of two closely related orchis species in different growing conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract – The morphological characters variability structure of two closely related species (Orchis punctulata Steven ex Lindl. and O. purpurea Huds.) in forest and steppe communities was studied. In total, six cenopopulations were researched during 2015–2023. An analysis of the variability of 12 morphological characters in 375 generative individuals of O. punctulata and 356 generative individuals of O. purpurea was carried out. We used the following methods: correlated, principal component, linear discriminant. It was found that growing conditions influence the majority (58%) of O. punctulata morphological characters, and do not influence the vast majority (83%) of O. purpurea characters. Ordination by the methods of principal components and discriminant analysis convincingly separates O. punctulata population samples from forest and steppe communities. Population samples of O. purpurea from forest and steppe communities were morphologically homogeneous. The morphological variability specifics of these two closely related species could be explained by different mechanisms of life strategies formation

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. Yu. Letukhova

Vyazemskii Karadag Scientific Station, Nature Reserve, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: letukhova@gmail.com
Russian Federation, Feodosia

I. L. Potapenko

Vyazemskii Karadag Scientific Station, Nature Reserve, Russian Academy of Sciences

Email: letukhova@gmail.com
Russian Federation, Feodosia

References

  1. Фатерыга А.В., Ефимов П.Г., Свирин С.А. Орхидеи Крымского полуострова / Под ред. Фатерыга В.В. Симферополь: АРИАЛ, 2019. 224 с.
  2. POWO: Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. http://www.plantsoftheworldonline.org (accessed on 21 January 2024)
  3. Popovich A.V., Averyanova E.A., Shagarov L.M. Orchids of the Black Sea coast of Krasnodarsky Krai (Russia): current state, new records, conservation // Nature Conservation Research. 2020. V. 5 (Suppl. 1). P. 46–68. doi: 10.24189/ncr.2020.047
  4. Tsiftsis S., Djordjevic V. Habitat effects and differences in the reproductive success of Orchis punctulata and Orchis purpurea (Orchidaceae) // Turk. J. Bot. 2018. V. 42. № 4. P. 400–411. doi: 10.3906/bot-1711-22
  5. Миронова Л.П., Фатерыга В.В. Флора Карадагского природного заповедника (сосудистые растения) // 100 лет Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского: Сборник научных трудов / ред. А.В. Гаевская, А.Л. Морозова. Симферополь: Н. Ореанда, 2015. С. 160–204.
  6. Миронова Л.П., Шатко В.Г. Конспект флоры хребта Узунсырт и Баракольской котловины в Восточном Крыму // Бюл. Главного бот. сада. 2010. Вып. 196. С. 74–101.
  7. Миронова Л.П., Шатко В.Г. Конспект флоры хребта Эчкидаг в Юго-Восточном Крыму // Бюл. Главного бот. сада. 2001. Вып. 182. С. 64–85.
  8. Шатко В.Г., Миронова Л.П. Конспект флоры полуострова Меганом в Юго-Восточном Крыму // Бюл. Главного бот. сада. 2012. Вып. 198. № 1. С. 29–46.
  9. Шатко В.Г., Миронова Л.П. Конспект флоры хребта Тепе-Оба (Крым) // Бюл. Главного бот. сада. 2011. Вып. 197. С. 43–71.
  10. Letukhova V.Yu., Potapenko I.L. Impact of growing conditions on vegetation, development, and reproductive success of Orchis purpurea Huds. in Southeastern Crimea // Biology Bulletin. 2024. V. 51. № 3. P. 771–779. doi: 10.1134/S1062359023604937
  11. Letukhova V. Yu., Potapenko I. L. Status and life strategy of Orchis punctulata Steven ex Lindl. (Orchidaceae) in the South-Eastern Crimea // Acta Biologica Sibirica. 2021. V. 7. P. 407–423.
  12. Ростова Н.С. Корреляции: структура и изменчивость. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2002. 308 с.
  13. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений на примере семейства Pinaceae на Урале. М.: Наука, 1973. 284 с.
  14. Shevera M.V., Protopopova V.V., Tymchenko I.A., Ryff L.E. Lectotypification of Orchis purpurea Huds. × O. punctulata Steven ex Lindl. (Orchidaceae), described from Crimea, and data on its distribution // Journal of Botany. 2020. V. 30. № 1. P. 23–30. doi: 10.33542/TJB2020-1-02
  15. Bateman R.M., Hollingsworth P.M., Preston J. et al. Molecular phylogenetics and evolution of Orchidinae and selected Habenariinae (Orchidaceae) // Bot. J. Linn. Soc. 2003. V. 142. № 1. P. 1–40. doi: 10.1046/j.1095-8339.2003.00157.x
  16. Şeker Ş.S., Şenel G. Comparative seed micromorphology and morphometry of some orchid species (Orchidaceae) belong to the related Anacamptis, Orchis and Neotinea genera // Biologia. 2017. V. 72. P. 14–23. doi: 10.1515/biolog-2017-0006
  17. Baumann H., Kunkele S. Die wildwachsenden Orchideen Europas. Stuttgart: Kosmos, 1982. 432 s.
  18. Valenta K., Nevo O., Martel C., Chapman C.A. Plant attractants: integrating insights from pollination and seed dispersal ecology // Evolutionary Ecology. 2017. V. 31. P. 249–267. doi: 10.1007/s10682-016-9870-3
  19. Чадаева В.А., Шхагапсоев С.Х. Теоретические аспекты стратегий жизни дикорастущих видов растений // Юг России: экология, развитие, 2016. Т. 11. № 4. С. 93–109. doi: 10.18470/1992-1098-2016-4-93-109
  20. Егорова Н.Ю., Сулейманова В.Н. Онтогенетическая, виталитетная структура и состояние ценопопуляций Neottia ovata (L.) Bluff & Fingerh. в нарушенных местообитаниях Кировской области // Изв. РАН. Сер.: Биология. 2022. № 4. С. 438–448. [Egorova N.Yu., Suleimanova V.N. The ontogentic and vitality structure and state of coenopopulations of Neottia ovata (L.) Bluff & Fingerh. in disturbed habitats of Kirov oblast // Biology Bulletin. 2022. V. 49. № 4. P. 359–368]. doi: 10.1134/s1062359022040069
  21. Егорова Н.Ю., Сулейманова В.Н. Особенности изменчивости морфологических структур Cypripedium calceolus (Orchidaceae) и их биотопическая обусловленность в лесных экосистемах южной тайги (Россия) // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2021. Т. 6. № 1. С. 28–41. doi: 10.24189/ncr.2021.006
  22. Егорова Н.Ю., Сулейманова В.Н., Егошина Т.Л. Gymnadenia conopsea (L.) R. Br. на выходах известняковых пород по склонам долины р. Вятки // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2019. Т. 18. № 1. С. 485–488. doi: 10.14258/pbssm.2019101
  23. Егорова Н.Ю., Сулейманова В.Н., Егошина Т.Л. Состояние ценопопуляций Platanthera bifolia (Orchidaceae) в Кировской области // Растительные ресурсы. 2014. Т. 50. № 3. С. 398.
  24. Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М., Жирнова Т.В. Стратегии жизни ценопопуляции Cephalanthera rubra (L.) Rich. на территории Башкирского государственного заповедника // Вестник Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. Сер.: Биология. 2005. Вып. 1(9). С. 85–98.
  25. Егорова Н.Ю., Сулейманова В.Н. Морфологическая вариабельность особей видов рода Epipactis в условиях техногенной среды (Кировская область) // Изв. Горского гос. аграрного ун-та. 2023. Т. 60. № 2. С. 143–150. doi: 10.54258/20701047_2023_60_2_143
  26. Стоянова Э.Е., Ямских И.Е. Сравнительный морфологический анализ популяций видов р. Achillea в южной части Красноярского края и Хакасии // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2019. Т. 18. № 1. С. 181–184. doi: 10.14258/pbssm.2019037
  27. Жужукин В.И., Гаршин А.Ю., Семин Д.С. Метод “главных компонент” в анализе взаимосвязей модельной популяции сахарного сорго // Агробизнес и экология. 2015. Т. 1. № 1. С. 12–15.
  28. Пинчук В.В., Тихомиров В.Н. Изменчивость Epipactis helleborine и Epipactis atrorubens (Orchidaceae) при их гибридизации // Вестник БГУ. Сер. 2: Химия. Биология. География. 2010. № 1. С. 39–44.
  29. Тюрин В.В., Щеглов С.Н. Дискриминантный анализ в биологии. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2015. 126 с.
  30. Pierce S., Negreiros D., Cerabolini B.E. et al. A global method for calculating plant CSR ecological strategies applied across biomes world-wide // Funct. Ecol. 2017. V. 31. № 2. P. 444–457. https://doi.org/10.1111/1365-2435.12722
  31. Grime J.P. The C-S-R model of primary plant strategies – origins, implications and tests // Plant Evolutionary Biology / Eds. Gottlieb L.D., Jain S.K. Dordrecht: Springer, 1988. P. 371–393. https://doi.org/10.1007/978-94-009-1207-6_14
  32. Миркин Б.М., Усманов И.Ю., Наумова Л.Г. Типы стратегий растений: место в системах видовых классификаций и тенденции развития // Журнал общ. биол. 1999. Т. 60. № 6. С. 581–593.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The structure of variability of morphological traits of the studied species: 1 – plant height (cm); 2 – number of leaves; 3 – length of the first leaf (cm); 4 – width of the first leaf (cm); 5 – length of the second leaf (cm); 6 – width of the second leaf (cm); 7 – length of inflorescence (cm); 8 – number of flowers; 9 – shape of the first leaf; 10 – shape of the second leaf; 11 – average length of inflorescence internodes; 12 – ratio of plant height to inflorescence length.

Download (149KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Ordination of populations of two species of the genus Orchis in the plane of the first and second principal components: X1 – plant height (cm); X2 – number of leaves; X3 – length of the first leaf (cm); X4 – width of the first leaf (cm); X5 – length of the second leaf (cm); X6 – width of the second leaf (cm); X7 – length of the inflorescence (cm); X8 – number of flowers; X9 – shape of the first leaf; X10 – shape of the second leaf; X11 – average length of inflorescence internodes; X12 – ratio of plant height to inflorescence length. Group means are highlighted with a larger symbol, confidence intervals of group means are highlighted with an ellipse.

Download (259KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Results of discriminant analysis for a set of morphometric characteristics of species of the genus Orchis in different growing areas.

Download (302KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences