Morphology of the shoot system of Scolochloa festucacea (Poaceae)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The biomorphological features of Scolochloa festucacea (Willd.) Link in the central part of European Russia have been studied; the modular and structural-functional organization of the shoot system has been considered and the life form has been clarified. It was found that S. festucacea is characterized by the resumption of a mixed type (a combination of intra- and extravaginal types) and a combination of silleptic and cataleptic types of branching. The presence of an extravagant type of branching is manifested in the potential for the formation of partial bushes, the presence of which contributes to a stronger fixation of the plant in space. The combination of two types of branching leads to heterochrony, the development of buds at different times. The possibility of shoots lies down, their further rooting in nodes and the subsequent development of axillary buds into orthotropic shoots has been shown, which contributes to the correction of the spatial structure of the clone, the growth of its total assimilating surface and a potential increase in reproductive function. A comparative analysis of the modular organization of S. festucacea has shown its similarity in the number and types of elementary modules with those of long-rhizome sympodial the growth of long-shoot helophytes. The analysis of the structural and functional organization of S. festucacea monocarpic shoots revealed the presence of three variants differing in a set of structural and functional zones.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. A. Belyakov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: eugenybeliakov@yandex.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

O. A. Lebedeva

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: eugenybeliakov@yandex.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

A. G. Lapirov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: eugenybeliakov@yandex.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

References

  1. Беляков Е.А. 2023. О морфологии Scolochloa festucacea // Систематические и флористические исследования Северной Евразии: Матер. III Всерос. конф. с междунар. участием (к 95-летию со дня рождения профессора А.Г. Еленевского). М.: МПГУ. С. 52.
  2. Борисова И.В., Попова Г.А. 1990. Разнообразие функционально-зональной структуры побегов многолетних трав // Бот. журн. Т. 75. № 10. С. 1420.
  3. Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков В.С., Тихомиров В.Н. 2002. Иллюстрированный определитель растений Средней России. Т. 1. М.: Тов-во науч. изданий КМК, Ин-т технологических исследований.
  4. Дубына Д.В., Стойко С.М., Сытник К.М. и др. 1993. Макрофиты – индикаторы изменений природной среды. Киев: Наук. думка.
  5. Жмылев П.Ю., Алексеев Е.Ю., Карпухина Е.А., Баландин С.А. 2005. Биоморфология растений: иллюстрированный словарь. М.: ИПП “Гиф и К”.
  6. Жмылев П.Ю., Алексеев Е.Ю., Морозова О.В. 2017. Биоморфологическое разнообразие растений Московской области. Дубна: Гос. ун-т “Дубна”.
  7. Катанская В.М. 1981. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения. Л.: Наука.
  8. Костина М.В., Викторов В.П., Барабанщикова Н.С. 2022. Понятие “побег” в биоморфологии: ритмологический аспект апикального роста и ветвления // Биоморфология растений: традиции и современность: Матер. Междунар. науч. конф. (г. Киров, 19–21 октября 2022 г.). Киров: Вятский гос. ун-т. С. 38.
  9. Курченко Е.И. 2010. Род полевица (Agrostis L., сем. Poaceae) России и сопредельных стран. Морфология, систематика и эволюционные отношения. М.: “Прометей”.
  10. Лапиров А.Г., Беляков Е.А. 2019. Проблемы применимости концепции модульной и структурно-функциональной организации цветковых растений к анализу структуры побегов у некоторых групп споровых растений // Журн. общ. биол. Т. 80. № 6. С. 427. https://doi.org/10.1134/S0044459619060046
  11. Лелекова Е.В. 2006. Биоморфология водных и прибрежно-водных семенных растений северо-востока Европейской России: Дис. … канд. биол. наук. Киров.
  12. Мальцева Т.А. 2009. Биоморфология кистекорневых гигрогелофитов: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Сыктывкар: Ин-т биологии Коми НЦ УрО РАН.
  13. Мусина Л.С. 1976. Побегообразование и становление жизненных форм некоторых розеткообразующих трав // Бюлл. МОИП. Отд. биол. Т. 81. Вып. 6. С. 123.
  14. Савиных Н.П. 2007. Модульная организация растений // Онтогенетический атлас растений. Т. 5. Йошкар-Ола: МарГУ. С. 15.
  15. Савиных Н.П. 2008. Применение концепции модульной организации к описанию структуры растения // Современные подходы к описанию структуры растений. Киров: ООО “Лобань”. С. 47.
  16. Савиных Н.П. 2019. Эволюция жизненных форм цветковых растений в формировании биологического разнообразия // Изв. РАН. Сер. биол. № 1. С. 72. https://doi.org/10.1134/S0002332919010119
  17. Савиных Н.П., Мальцева Т.А. 2008. Модуль у растений как структура и категория // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. № 9. С. 227.
  18. Савиных Н.П., Шабалкина С.В., Лелекова Е.В. 2015. Биоморфологические адаптации гелофитов // Сиб. экол. журн. Т. 22. № 5. С. 671. https://doi.org/10.15372/SEJ20150502
  19. Савиных Н.П., Шабалкина С.В. 2020. Модель побегообразования как основа адаптаций цветковых растений // Сиб. экол. журн. Т. 27. № 3. С. 282. https://doi.org/10.15372/SEJ20200303
  20. Серебряков И.Г. 1952. Морфология вегетативных органов высших растений. М.: Сов. наука.
  21. Серебрякова Т.И., Павлова Н.Р. 1986. Побегообразование, ритм развития и вегетативное размножение в секции Potentilla рода Potentilla (Rosaceae) // Бот. журн. Т. 71. № 2. С. 154.
  22. Серебрякова Т.И., Петухова Л.В. 1978. Архитектурная модель и жизненные формы некоторых травянистых розоцветных // Бюлл. МОИП. Отд. биол. Т. 83. Вып. 6. С. 51.
  23. Смиренский А.А. 1952. Водные кормовые и защитные растения в охотничье-промысловых хозяйствах. Вып. 2. М.: Гос. изд-во технической и научной литературы по вопросам заготовок.
  24. Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Торопова Н.А., Фаликов Л.Д. 1976. Критерии выделения возрастных состояний и особенности хода онтогенеза у растений различных биоморф // Ценопопуляции растений (основные понятия и структура). М.: Наука. С. 14.
  25. Цвелeв Н.Н., Пробатова Н.С. 2019. Злаки России. М.: Тов-во науч. изданий КМК.
  26. Экзерцева В.В. 1976. Манник большой // Биологическая флора Московской области. Вып. 3. М.: Изд-во Москов. ун-та. С. 90.
  27. Dore W.G. 1969. Wild rice. Ottawa: Canad. Dept. Agr. Publ. 1393.
  28. Ferren W.R. 1977. Habitat, morphology and phenology of southern wild rice (Zizania aquatica L.) from the Wading River in New Jersey // Bull. Torrey Bot. Club. V. 104. № 4. P. 392. https://doi.org/10.2307/2484786
  29. Galinato M.I., van der Valk A.G. 1986. Seed germination traits of annuals and emergents recruited during drawdowns in the Delta Marsh, Manitoba, Canada // Aquat. Bot. V. 26. P. 89. https://doi.org/10.1016/0304-3770(86)90007-0
  30. Gould F.W. 1968. Grass systematics. New York: McGraw-Hill Book Co.
  31. Király G. 2005. Scolochloa festucacea (Poaceae) in Hungary // Willdenowia. V. 35. P. 259. https://doi.org/10.3372/wi.35.35205
  32. Müller-Doblies D., Weberling F. 1984. Über Prolepsis und verwanndte Begriffe // Beitr. Biol. Pfl. Bd 59. № 1. S. 121.
  33. Neckles H.A., Nelson J.W., Pederson R.L. 1985. Management of whitetop (Scolochloa festucacea) marshes for livestock forage and wildlife // Tech. Bull. No. 1. Delta Waterfowl and.
  34. Neill C. 1992. Life history and population dynamics of whitetop (Scolochloa festucacea) shoots under different levels of flooding and nitrogen supply // Aquat. Bot. V. 42. Iss. 3. P. 241. https://doi.org/10.1016/0304-3770(92)90025-E
  35. Neill C. 1993. Growth and resource allocation of whitetop (Scolochloa festucacea) along a water depth gradient // Aquat. Bot. V. 46. Iss. 3–4. P. 235. https://doi.org/10.1016/0304-3770(93)90004-G
  36. Packer J.G., Meyerson L.A., Skalov H. et al. 2017. Biological Flora of the British Isles: Phragmites australis // J. Ecol. V. 105. P. 1123. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12797
  37. Savinykh N.P. 2015. Modularity as a basis of heterochronies and heterotopies in flowering plants // Paleontol. J. V. 49. № 14. P. 1657. https://doi.org/10.1134/S0031030115140166
  38. Sculthorpe C.C. 1967. The biology of aquatic vascular plants. London: Edward Arnold Ltd.
  39. Sims P.L., Singh J.S. 1978. The structure and function of ten western North American grasslands. II. Intra-seasonal dynamics in primary producer components // J. Ecol. V. 66. P. 547.
  40. Smith A.L. 1973. Life cycle of the marsh grass, Scolochloa festucacea // Can. J. Bot. V. 51. № 9. P. 1661. https://doi.org/10.1139/b73-213
  41. Späth H.L. 1912. Der Johannistrieb. Berlin: Verlagsbuchhandlung Paul Parey. Wetlands Research Station, Portage la Prairie, Manitoba, Canada.
  42. Squires L., van der Valk A.G. 1992. Water-depth tolerances of the dominant emergent macrophytes of the Delta Marsh, Manitoba // Can. J. Bot. V. 70. № 9. P. 1860. https://doi.org/10.1139/b92-230
  43. Troll W. 1964. Die Infloreszenzen. Typologie und Stellung im Aufbau des Vegetationskörpers. Band I. Jena: VEB Gustav Fischer Verlag.
  44. Van der Valk A.G. 1994. Effects of prolonged flooding on the distribution and biomass of emergent species along a fresh-water wetland coenocline // Vegetatio. V. 110. № 2. P. 185.
  45. Wrubleski D.A., Murkin H.R., van der Valk A.G., Nelson J.W. 1997. Decomposition of emergent macrophyte roots and rhizomes in a northern prairie marsh // Aquat. Bot. V. 58. Iss. 2. P. 121. https://doi.org/10.1016/S0304-3770(97)00016-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Features of branching at the base of the vegetative-generative monocarpic shoot of S. festucacea: shoot system of the vegetative-generative monocarpic shoot of the n-th order of branching (a) and the scheme of its branching (b); section of the shoot of the n-th order with a complex of shoots of the n+1-th order developing intravaginally and apogeotropically (c). 1 – ground level; 2 – water level; 3 – shoot system of the vegetative-generative monocarpic shoot of the n-th order of branching; 4 – shoots of the n+1-th order developing extravaginally and plagiotropically; 5 – shoots of the n+1-th order developing intravaginally and apogeotropically; 6 – inflorescence – panicle.

Download (263KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Axillary bud located in one of the nodes of the submerged aboveground part of the vegetative-generative shoot of S. festucacea (a, b) and the shoot of the n+1 order developing from the bud (c). Note: 1 - overlying metamere of the monocarpic vegetative-generative shoot; 2 - axillary bud; 3 - adventitious roots located at the base of the bud; 4 - developing shoot of the n+1 order.

Download (232KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Structural and functional organization of the monocarpic shoot of S. festucacea: 1 - geophilic part of the vegetative-generative monocarpic shoot of the n-order; 2 - aboveground part of the vegetative-generative monocarpic shoot of the n-th order of branching; 3 – geophilic rhizome of shoot n+1 of branching order, developed extravaginally and plagiotropically; 4 – shoots of n+1 of branching order, developing intravaginally and apogeotropically; 5 – enrichment shoots; 6 – inflorescence; 7 – aboveground part of shoot n+1 of branching order with incomplete development cycle.

Download (195KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences