Reproductive Success of Dactylorhiza fuchsii (Druce) Soó at the Northern Border of Its Distribution Range

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents data on the population structure, morphometric features of plants and seeds and some aspects of reproductive biology (fruit set, seed productivity) of Dactylorhiza fuchsii (Druce) Soó (Orchidaceae) on the northern border of its distribution area (the Komi Republic, northeast Russia). We found statistically significant decrease of seed size and flowers number per inflorescence from south to north within of the species distribution area. In the Komi Republic, the seed productivity of Dactylorhiza fuchsii was found to be lower than in the southern parts of its distribution area: one fruit contains an average of 2900 ± 80 seeds, the average real seed productivity of the generative plant is 24800 seeds. Despite the declination of some reproductive success indicators, in the northern territories the species forms quite large, well-regenerating populations.

About the authors

I. A. Kirillova

Institute of Biology of Komi Scientifc Centre, Ural Branch of the RAS

Author for correspondence.
Email: kirillova_orchid@mail.ru
Russia, 167982, Syktyvkar, 28 Kommunisticheskaya str.

D. V. Kirillov

Institute of Biology of Komi Scientifc Centre, Ural Branch of the RAS

Email: kirillova_orchid@mail.ru
Russia, 167982, Syktyvkar, 28 Kommunisticheskaya str.

References

  1. Андронова Е.В. Летальные аномалии строения и развития зародыша у Dactylorhiza fuchsii (Orchidaceae) // Ботанический журнал. 2011. Т. 96. №. 7. С. 858–863.
  2. Блинова И.В. Особенности онтогенеза некоторых корнеклубневых орхидных (Orchidaceae) Крайнего Севера // Ботанический журн. 1998. Т. 83. № 1. С. 85–94.
  3. Блинова И.В. Особенности опыления орхидных в северных широтах // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 2008. Т. 113. № 1. С. 39–47.
  4. Блинова И.В. Оценка репродуктивного успеха орхидных за Полярным кругом // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Биология и экология. 2009. № 12. С. 76–83.
  5. Вахрамеева М.Г. Род Пальчатокоренник // Биологическая флора Московской области. М.: Изд-во “Гриф и К”, 2000. Вып. 14. С. 55–86.
  6. Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И., Татаренко И.В. Орхидные России (биология, экология и охрана). М.: Т-во науч. изд. КМК, 2014. 437 с.
  7. Злобин Ю.А., Скляр В.Г., Клименко А.А. Популяции редких видов растений: теоретические основы и методика изучения. Сумы: Университетская книга, 2013. 439 с.
  8. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Особенности биологии, воспроизведение и структура ценопопуляций Dactylorhiza fuchsii s.l. (Orchidaceae) на северном пределе распространения // Ботанический журн. 2013. Т. 98. № 2. С. 75–90.
  9. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Особенности репродуктивной биологии Gymnadenia conopsea (L.) R.Br. (Orchidaceae) на северной границе ареала // Сиб. экол. журн. 2015. Т. 22. № 4. С. 617–629. https://doi.org/10.15372/SEJ20150413
  10. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Репродуктивная биология Platanthera bifolia (L.) Rich. (Orchidaceae) на северной границе ареала (Республика Коми) // Вест. Томского гос. уни-та. Биология. 2017. № 38. С. 68–88. https://doi.org/10.17223/19988591/38/4
  11. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Влияние условий освещения на репродуктивный успех Cypripedium calceolus L. (Orchidaceae, Liliopsida) // Поволжский экол. журн. 2018. № 3. С. 259–273. https://doi.org/10.18500/1684-7318-2018-3-259-273
  12. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Влияние условий освещения на репродуктивный успех Epipactis helleborine (L.) Crantz (Orchidaceae) // Экология. 2020а. № 4. С. 311–315. https://doi.org/10.31857/S0367059720040095
  13. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Семенная продуктивность Epipactis atrorubens (Hoffm.) Besser (Orchidaceae, Liliopsida) на северной границе ареала // Поволжский экол. журн. 2020б. № 2. С. 191–208. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2020-2-191-208
  14. Кириллова И.А., Кириллов Д.В. Dactylorhiza incarnata (L.) Soó (Orchidaceae, Liliopsida) на северной границе ареала: структура популяций и семенная продуктивность // Поволжский экол. журн. 2021. № 3. С. 272–292. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2021-3-272-292
  15. Красная книга Республики Коми. Сыктывкар: Коми республиканская типография, 2019. 766 с.
  16. Никишина Т.В., Попов А.С., Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И., Широков А.И., Коломейцева Г.Л. Криоконсервация семян орхидей // Вест. Тверского гос. унив-та. Серия: Биология и экология. 2007. № 8(36). С. 38–43.
  17. Филиппов Н.И. К фауне шмелей (Hymenoptera, Apidae, Bombus latr.) таежной зоны Республики Коми // Вест. института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2016. Т. 3. С. 12–18.
  18. Хомутовский М.И. Эффективность опыления некоторых видов орхидных Валдайской возвышенности // Охрана и культивирование орхидей: материалы IX Международной научной конференции. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2011. С. 456–461.
  19. Шибанова Н.Л., Долгих Я.В. Морфометрическая характеристика семян и реальная семенная продуктивность редких видов орхидных Предуралья // Вест. Пермского университета. Серия: Биология. 2010. № 2. С. 4–6.
  20. Широков А.И., Крюков Л.А., Коломейцева Г.Л. Морфометрический анализ семян некоторых видов орхидных Нижегородской области // Вест. ТвГУ. Серия “Биология и экология”. 2007. Вып. 4. № 8(36). С. 205–208.
  21. Abeli T., Jäkäläniemi A., Wannas L., Mutikainen P., Tuomi J. Pollen limitation and fruiting failure related to canopy closure in Calypso bulbosa (Orchidaceae), a northern food-deceptive orchid with a single flower // Botanical J. Linnean Society. 2013. V. 171(4). P. 744–750. https://doi.org/10.1111/boj.12014
  22. Alonso C., Herrera C.M. Site-specific features affect pollination success of a gynodioecious understory shrub in a gender-specific mode // Ecoscience. 2008. V. 15(3). P. 358–365. https://doi.org/10.2980/15-3-3115
  23. Arditti J., Michaud J.D., Healey P.L. Morphometry of orchid seeds. I. Paphiopedilum and native California and related species of Cypripedium // Amer. J. Botany. 1979. V. 66(10). P. 1128–1137. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1979.tb06332.x
  24. Arditti J., Ghani A.K.A. Numerical and physical properties of orchid seeds and their biological implications // New Phytologist. 2000. V. 145. P. 367–421. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2000.00675.x
  25. Barman D., Devadas R. Climate change on orchid population and conservation strategies: a review // J. Crop and Weed. 2013. V. 9(2). P. 1–12.
  26. Bateman R.M., Rudall P.J. Evolutionary and morphometric implications of morphological variation among flowers within an inflorescence: a case-study using European orchids // Annals of botany. 2006. V. 98(5). P. 975–993. https://doi.org/10.1093/aob/mcl191
  27. Bojňanský V., Fargašová A. Atlas of seeds and fruits of Central and East-European Flora: The Carpathian Mountains Region. Dordrecht: Springer Science & Business Media, 2007. 1046 p.
  28. Box M.S., Bateman R.M., Glover B.J., Rudall P.J. Floral ontogenetic evidence of repeated speciation via paedomorphosis in subtribe Orchidinae (Orchidaceae) // Bot J Linn Soc. 2008. V. 157. P. 429–454. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2008.00794.x
  29. Claessens J., Kleynen J. The flower of the European orchid: form and function. Voerendaal: Jean Claessens and Jacques Kleynen, 2011. 440 p.
  30. Cozzolino S., Widmer A. Orchid diversity: an evolutionary consequence of deception? // Trends in ecology and evolution. 2005. V. 20(9). P. 487–494. https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.06.004
  31. Cribb P.J., Kell S.P., Dixon K.W., Barrett R.L. Orchid conservation: a global perspective // Orchid Conservation / Eds Dixon K.W., Kell S.P., Barrett R.L., Cribb P.J. Natural History Publications, 2003. P. 1–24.
  32. Dafni A., Woodell S.R. Stigmatic Exudate and the Pollination of Dactylorhiza fuchsii (Druce) Soó // Flora. 1986. V. 178(5). P. 343–350. https://doi.org/10.1016/S0367-2530(17)31521-9
  33. Dorken M.E., Eckert C.G. Severely reduced sexual reproduction in northern populations of a clonal plant, Decodon verticillatus (Lythraceae) // J. Ecology. 2001. V. 89(3). P. 339–350.
  34. García D., Zamora R., Gómez J.M., Jordano P., Hódar J.A. Geographical variation in seed production, predation and abortion in Juniperus communis throughout its range in Europe // J. Ecology. 2000. V. 88(3). P. 436–446. https://doi.org/10.1046/j.1365-2745.2000.00459.x
  35. Govaerts R., Bernet P., Kratochvil K., Gerlach G., Carr G., Alrich P., Pridgeon A.M., Pfahl J., Campacci M.A., Holland Baptista D., Tigges H., Shaw J., Cribb P., George A., Kreutz K., Wood J. 2005–2018. World Checklist of Orchidaceae. Royal Botanic Gardens, Kew. URL: http://apps.kew.org/wcsp/ (Accessed 10 January 2018).
  36. Gutowski J.M. Pollination of the orchid Dactylorhiza fuchsii by longhorn beetles in primeval forests of Northeastern Poland // Biological Conservation. 1990. V. 51(4). P. 287–297. https://doi.org/10.1016/0006-3207(90)90114-5
  37. Healey P.L., Michaud J.D., Arditti J. Morphometry of Orchid Seeds. III. Native California and Related Species of Goodyera, Piperia, Platanthera and Spiranthes // American J. Botany. 1980. V. 67(4). P. 508–518. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1980.tb07678.x
  38. Jersákov J., Johnson S.D., Kindlmann P. Mechanisms and evolution of deceptive pollination in orchids // Biological reviews. 2006. V. 81(2). P. 219–235. https://doi.org/10.1017/S1464793105006986
  39. Jump A.S., Woodward F.I. Seed production and population density decline approaching the range edge of Cirsium species // New Phytologist. 2003. V. 160(2). P. 349–358. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2003.00873.x
  40. Kilkenny F.F., Galloway L.F. Reproductive success in varying light environments: direct and indirect effects of light on plants and pollinators // Oecologia. 2008. V. 155(2). P. 247–255. https://doi.org/10.1007/s00442-007-0903-z
  41. Kindlmann P., Jersáková J. Effect of floral display on reproductive success in terrestrial orchids // Folia Geobotanica. 2006. V. 41(1). P. 47–60. https://doi.org/10.1007/BF02805261
  42. Kull T., Hutchings M.J. A comparative analysis of decline in the distribution ranges of orchid species in Estonia and the United Kingdom // Biological Conservation. 2006. V. 129. P. 31–39. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2005.09.046
  43. Morales M., Ackerman J.D., Tremblay R.L. Morphological flexibility across an environmental gradient in the epiphytic orchid, Tolumnia variegata: complicating patterns of fitness // Botanical J. Linnean Society. 2010. V. 163(4). P. 431–446. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2010.01064.x
  44. Neiland M.R.M., Wilcock C.C. Fruit set, nectar reward, and rarity in the Orchidaceae // American Journal of Botany. 1998. V. 85. P. 1657–1671. https://doi.org/10.2307/2446499
  45. Proctor H.C., Harder L.D. Pollen load, capsule weight, and seed production in three orchid species // Canadian J. Botany. 1994. V. 72(2). P. 249–255. https://doi.org/10.1139/b94-033
  46. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna, Austria, 2020. Available at: http://www.R–project.org (accessed 17 December 2020).
  47. Shefferson R.P., Kull T., Tali K. Demographic response to shading and defoliation in two woodland orchids // Folia Geobotanica. 2006. V. 41(1). P. 95–106. https://doi.org/10.1007/BF02805264
  48. Sonkoly J.E., Vojtkó A., Török P., Illyés Z., Sramkó G., Tökölyi J., Molnár V.A. Higher seed number compensates for lower fruit-set of deceptive orchids // J. Ecology. 2016. V. 104(2). P. 343–351. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12511
  49. Swarts N.D., Batty A.L., Hopper S., Dixon K. Does integrated conservation of terrestrial orchids work? // Lankesteriana. 2007. V. 7. P. 219–222.
  50. Tałałaj I., Kotowicz J., Brzosko E., Ostrowiecka B., Aleksandrowicz O., Wróblewska A. Spontaneous caudicle reconfiguration in Dactylorhiza fuchsii: A new self-pollination mechanism for Orchideae // Plant Systematics and Evolution. 2019. V. 305(4). P. 269–280. https://doi.org/10.1007/s00606-019-01570-w
  51. Tremblay R.L., Ackerman J.D., Zimmerman J.K., Calvo R.N. Variation in sexual reproduction in orchids and its evolutionary consequences: a spasmodic journey to diversification // Biological J. Linnean Society. 2005. V. 84(1). P. 1–54. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2004.00400.x
  52. Wang H.H., Wonkka C.L., Treglia M.L., Grant W.E., Smeins F.E., Rogers W.E. Species distribution modelling for conservation of an endangered endemic orchid // AoB Plants. 2015. V. 7. P. 1–12. https://doi.org/10.1093/aobpla/plv039
  53. Whigham D.F., Willems J.H. Demographic studies and life-history strategies of temperate terrestrial orchids as a basis for conservation // Orchid Conservation / Eds Dixon K.W., Kell S.P., Barrett R.L., Cribb P.J. (Natural History Publications, 2003). P. 137–158.
  54. Willems J.H., Balounova Z., Kindlmann P. The effect of experimental shading on seed production and plant survival of Spiranthes spiralis (Orchidaceae) // Lindleyana. 2001. V. 16. P. 31–37.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (83KB)
Indexing metadata
4.

Download (90KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 И.А. Кириллова, Д.В. Кириллов

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies