Morphology and ecological characteristics of Sparganium × longifolium (Typhaceae) in the Central part of European Russia | Морфология и экологические особенности Sparganium × longifolium (Typhaceae) в центре Европейской части России

English. The increasing impact of anthropogenic factors and climate change affect the growth of a number of taxa of hybrid nature. These taxa are widespread among various taxonomic groups of aquatic and semi-aquatic plants. The genus Sparganium L. В is not an exception. In that regard, the aim of this study is to conduct biomorphological investigation of Sparganium × longifolium Turcz. ex Ledeb., evaluate qualitative and quantitative criteria for the hybrid similarities and differences with its parental species, as well as to analyze data on its habitat characteristics. Samples were collected in 2014–2016 from waterbodies in European Russia (Tver and Yaroslavl oblasts). In the study on biomorphology of S. × longifolium we used live and fixed materials, as well as herbarium funds of IBIW, MXA and MW. To establish and specify taxonomic features of the hybrid under study, indicating to its similarity with a certain ancestral species, our data on the morphology and ecology of S. emersum Rehm. and S. gramineum Georgi. are used. During field studies, the type of water object where the hybrid was detected, ecological characteristics of its habitat (type of soil, depth, water temperature and pH) are determined; the list of taxa which enter into the cenosis composition is compiled. The biomorphological investigation of S. × longifolium shows that by life form this hybrid, as well as its parental species, is a vegetative-mobile evidently-polycentric annual or biennial plant of vegetative origin with a racemose root system. The following should be attributed to the characteristic features justifying the hybrid origin of S. × longifolium: 1) a wider, slightly carinated lamina (as in S. emersum); 2) a branched inflorescence (as in S. gramineum); 3) the lower covering leaf of inflorescence, often exceeding the total length of the latter; 4) fruits with a straight (as in S. emersum) as well as bent (as in S. gramineum) style. Interestingly, some populations of S. × longifolium are rich in terate forms that can be explained by back crossing with one of the parental species or pleiotropic mutation(s). It is established that S. × longifolium is not widespread in European Russia, is a typically freshwater species, occurring in the littoral zone of mesotrophic and dystrophic waterbodies (usually in lakes of glacier origin). At present, its appearance in lake ecosystems is due to accelerated eutrophication caused by increasing human activities. Perhaps earlier this hybrid formation occurred in peripheral zones of the range of S. gramineum under cyclic climate changes. Observations suggest that S. × longifolium exceeds S. gramineum in ecological potential. At the same time, habitat features of the latter have an effect on the hybrid’s distribution potential (limitation of habitat spectrum), which is hardly exceeds S. emersum in its ecological and coenotic characteristics. 

Ukrainian. 154   На основе современных подходов к анализу жизненных форм рассмотрена морфология вегетативной и генеративной сферы Sparangium × longifolium Turcz. ex Ledeb. (S. emersum Rehm. × S. gramineum Georgi). По жизненной форме S. × longifolium, как и его родительские виды, представляет собой вегетативно-подвижный явнополицентрический малолетник вегетативного происхождения с кистевидной корневой системой. В работе установлен промежуточный характер конкретных признаков гибрида, либо смещение того или иного признака в сторону одного из родительских видов. К характерным особенностям, подтверждающим гибридное происхождение S. × longifolium, следует отнести: 1) наличие более широкой, слегка килеватой листовой пластинки (как у S. emersum); 2) наличие разветвленного соцветия (как у S. gramineum); 3) нижний кроющий лист соцветия, часто превышающий общую длину последнего; 4) наличие плодов как с прямым (как у S. emersum), так и с загнутым (как у S. gramineum) столбиком. Отдельные популяции S. × longifolium изобилуют тератными формами, которые могут быть объяснены наличием возвратного скрещивания, либо мутации(й) с плейотропным проявлением. Анализ пыльцы гибрида на жизнеспособность показал преобладание стерильной пыльцы над фертильной. Установлено, что S. × longifolium – малораспространенный на территории Европейской части России – типично пресноводный вид, встречающийся в прибрежной зоне мезотрофных и дистрофных водных объектов (обычно в озерах ледникового происхождения). Появление популяций гибрида в озерах обусловлено их стремительной эвтрофикацией в результате антропогенной деятельности. Ранее образование этого гибрида, вероятно, происходило в периферийных частях ареала S. gramineum при циклических изменениях климата. Вместе с тем, особенности местообитания последнего накладывают «отпечаток» на потенциал распространения гибрида (ограниченность спектра местообитаний), который вряд ли может превзойти по своим эколого-ценотическим характеристикам S. emersum.