Phytoliths in some grasses of Altai region from deferent ecological groups and life forms

Cover Page

Abstract


The study investigated Poaceae phytoliths from the Altaisky Kray of Russia. This botanical study was performed to enable future paleoecological reconstructions in the region. We examined 17 species of grasses: 16 from the subfamily Pooideae ( Agropyron pectinatum, Agrostis gigantea, A. vinealis, Bromopsis inermis, Calamgrostis epigeios, Elymus exelsus, E. gmelinii, Elytrigia repens, Festuca pratensis, F. pseudovina, Koeleria cristata, Leymus angustus, L. dasystachys, Stipa capillata, S. korshinsky, S. pennata ) and 1 species - from the subfamily Panicoideae ( Setaria viridis ). Many species were analyzed in such detail for the first time. Phytolith extraction was based on the methods described by A.A. Golyeva. We ashed plant matter for 15 - 20 hours in a muffle furnace at 400 degrees Celsius. The material was examined with the help of an optical microscope. Phytoliths were counted in up to 200 individual forms. Phytolith production in plants was studied according to ecological groups and life forms. Grasses of five ecological groups were examined: xerophytes, meso-xerophytes, mesophytes, xero-mesophytes, and meso-hygrophytes. Plants of four life forms were examined: loose-sod and dense-sod grasses, long-rootstock grasses, and annual grasses. We used the life forms classification of I. G. Serebryakov; such analysis of phytoliths from various life forms of grasses was undertaken for the first time. We distinguish the following morphotypes: Trapeziform Short Cells, Trapeziform Polylobates, Trapeziform Sinuates, Rondels, Papillae, Saddles, Trichomes, Bilobate Short Cells, Crosses, Stomata, Bulliform (Fan-Shaped) Cells, Long cells with different textures (smooth, scrobiculate, echinate, sinuate) and other forms. As a result, we confirmed the specificity of certain morphotypes: Trapeziform Sinuates, Bilobate Short Cells and other. The difference between phytoliths of ecological groups and live forms was marked in grasses. Dense-sod and loose-sod xerophytes and meso-xerophytes produce mainly Trapeziform Short Cells and Rondels in combination with Trapeziform Sinuates, Smooth Long Cells and a small amount of Trichomes. Loose-sod grasses have more diverse sets of phytoliths. Meso-xerophytes, mesophytes and xero-mesophytes can produce Trapeziform Polylobates and a lot of Trichomess. Long-rootstock grasses produce large amounts of Trapeziform Polylobates and Trichomes and, sometimes, Trapeziform Sinuates. We conclude that Trapeziform short cells can help identify steppe communities, while Trapeziform Polylobates and Trichomes can help identify meadow and forest communities.

N Yu Speranskaya

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет»

Author for correspondence.
Email: speranskaj@mail.ru
г. Барнаул

M Yu Solomonova

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет»

Email: speranskaj@mail.ru
г. Барнаул

E Yu Kharitonova

г. Барнаул

Email: speranskaj@mail.ru
г. Барнаул

  1. Гальцова Т.В., Сперанская Н.Ю. 2013. Разнообразие фитолитов Panicum miliaceum L. и P. ruderale (Kitag.) Chang., произрастающих на территории Алтайского края // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. Барнаул. С. 67-69.
  2. Гольева А.А. 2001. Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических объектов. Сыктывкар: Элиста. 200 с.
  3. Динесман Л.Г., Киселева Н.К., Князев А.В. 1989. История степных экосистем Монгольской Народной Республики. М: Наука. 215 с.
  4. Кисилева Н.К. 1989. Фитолитный анализ зоогенных отложений и погребенных почв // История степных экосистем Монгольской Народной Республики / Денесман Л.Г., Кисилева Н.К., Князев А.В. (под ред.). М: Наука. С. 15-36.
  5. Лотова Л.И. 2001. Морфология и анатомия высших растений. М.: Едиториал УРСС. С. 528.
  6. Олонова М.В., Мезина Н.С. 2011. Фитолиты некоторых мезофильных видов мятликов (Рoa L.) секции Stenopoa и возможность их использования в систематике // Вестник Томского Государственного университета. № 1 (13). С. 51-59.
  7. Серебряков И.Г. 1962. Экологическая морфология растений. Жизненные формы покрытосеменных и хвойных. М.: Высшая школа. 380 с.
  8. Силантьева М.М., Елесова Н.В. 2014. Типологические особенности флор: учебное пособие. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. 186 с.
  9. Соломонова М.Ю., Силантьева М. М., Сперанская Н.Ю. 2014. Значение морфометрических и качественных характеристик фитолитов (на примере трихом) для реконструкции трансформации пастбищных экосистем // Вестник алтайской науки. № 4 (22). С. 186-191.
  10. Соломонова М.Ю., Сперанская Н.Ю., Силантьева М.М., Митус А.А. 2015. Встречаемость фитолитов в форме трапециевидных коротких частиц у злаков различных эколого-ценотических групп юга Западной Сибири // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. С. 295-300.
  11. Сперанская Н.Ю., Соломонова М.Ю., Силантьева М.М. 2013. Трихомы и лопастные фитолиты растений как возможные индикаторы мезофильных сообществ при реконструкции растительности // Приволжский научный вестник. № 11 (27). С. 40-46.
  12. Сперанская Н.Ю., Соломонова М.Ю., Силантьева М.М. 2014. Разнообразие фитолитов ковылей (Stipa) юга Западной Сибири // Известия АлтГУ. Т. 1. № 3 (83). С. 89-94.
  13. Blinnikov M. S. 2005. Phytoliths in plants and soils of the interior Pacific Northwest, USA // Review of Palaeobotany and Palynology. V. 135: P. 71-98.
  14. Bremond L., Alexandre A., Wooller M.J., Hély Ch., Williamson D., Schäfer P.A., Majule A., Guiot J. 2008. Phytolith indices as proxies of grass subfamilies on East African tropical mountains // Global and Planetary Change. V. 61. P. 209-224.
  15. Bremond L., Alexandre А., Peyron O., Guiot J. 2005. Grass water stress estimated from phytoliths in West Africa // Journal of Biogeography (J. Biogeogr.). V. 32. P. 311-327.
  16. Carnelli A.L., Theurillat J.-P., Madella M., 2004. Phytolith types and type-frequencies in subalpine-alpine plant species of the European Alps // Review of Palaeobotany and Palynology. V. 129. P. 39-65.
  17. Ehrenberg C. G. 1847. Passatstaub und Blutregen // Deutsche Acad. Wiss. Berlin Abh. p. 269-460.
  18. Fernandez H.M., Zucol A.F., Osterrith M.L. 2006. Phytolith Assemblages and Systematic Associations in Grassland Species of the South-Eastern Pampean Plains, Argentina // Annals of Botany. V. 98. P. 1155-1165.
  19. Lu H., Liu K-B. 2003а. Phytoliths of common grasses in the coastal environments of southeastern USA // Estuarine, Coastal and Shelf Science. V. 58. P. 587-600.
  20. Lu H., Liu K.-B. 2003б. Morphological variations of lobate phytoliths from grasses in China and the south-eastern United States // Diversity and Distribution. P. 73-87.
  21. Madella M., Alexandre A., Ball T. 2005. International Code for Phytolith Nomenclature. ICPN Working Group // Annals of Botany. V. 96. Р. 253-260.
  22. Piperno D. R. 2006. Phytoliths: a comprehensive guide for archaeologists and paleoecologists. Rowman Altamira. P. 238.
  23. Smithson F. 1958. Grass opal in British soils // J. Soil Sci. Wis. V. 4. P. 25-43
  24. Torn V.C. 2004. An annotated bibliography of phytolith analysis and atlas of selected New Zelend subsntarctic and subalpine phytoliths // Antarctic Data Series. № 29. P. 61-67.
  25. Twiss P.C. 1992. Predicted world distribution of C3 and C4 grass phytoliths / Rapp G.R., Mulholland S.C. (Eds.) Phytoliths systematics: emerging issues. Advance Archaeological Museum Science. Vol. 1. New York: Plenum Press. P. 113-128.
  26. Twiss P.C., Suess E., Smith R.M. 1969. Morphological Classification of Grass Phytoliths // Reprinted from the Soil Science Society of America Proceedings. V. 33. №. 1. P. 109-117.
  27. Volkova, E. V., Onipchenko, V. G., Blinnikov, M. S. 1995. Subrecent phytolith assemblages of alpine communities in Teberda Nature Reserve, the northwestern Caucasus, Russia // Oecologia Montana. V. 4. P. 1-8.
  28. Yost C.L., Blinnikov, M.S., Julius M.L. 2013. Detecting ancient wild rice (Zizania spp. L.) using phytoliths: a taphonomic study of modern wild rice in Minnesota (USA) lake sediments // Journal of Paleolimnology. V. 49. P. 221-236.

Views

Abstract - 240

PDF (Russian) - 249

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2016 Speranskaya N.Y., Solomonova M.Y., Kharitonova E.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.