Are Deschampsia anthartica Desv. and Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. migratory relicts?

It remains unclear why there are only two vascular plant species in Antarctica, Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae) and Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. (Caryophyllaceae). Despite progressing climate warming, there is also just one alien plant species found in the region, introduced by humans and spreading mainly in disturbed habitats. In the present article we try to interpret the data concerning the history of the biota and glaciations of the continent, proceeding from the assumption that both plants migrated to Antarctica during the OligocenePliocene, when it was less isolated and the climate was more favorable for their naturalization. Genetic evidence was also taken into consideration. Our data allow suggesting secondary dispersal in the region, due to transfer by birds with regard of climate changes. With this in mind, we believe that D. antarctica and C. quitensis are migratory relicts.Сегодня существует загадка распространения в Антарктике только двух видов сосудистых растений – Deshampsia antarctica и Colobanthus quintesensis. Даже в условиях прогрессирующего потепления в регионе зафиксировано распространение только одного адвентивного вида при прямом участии человека. Исходя из данных об истории биоты и оледенений в Антарктике, сделана попытка объяснить такую ситуацию проникновением обоих видов в Антарктику на временном отрезке олигоцен–плиоцен, в момент меньшей изоляции Антарктики и более благоприятной для натурализации климатической ситуации. Существенное внимание уделено генетическим исследованиям обоих видов. Современные данные дают возможность говорить о вторичном расселении видов в антарктическом регионе, что наблюдается и в последние десятилетия. Ему благоприятствуют наблюдаемые климатические изменения и птицы в качестве переносчиков. С учетом этого выдвинута гипотеза о том, что D. antarctica и C. quintesensis являются миграционными реликтами

The influence of some environmental factors on cytological and biometric parameters and chlorophyll content of Deschampsia antarctica Desv. in the maritime Antarctic

Under the environmental conditions of the Point Thomas Oasis (King George Island, the South Shetland Islands), we studied the influence of month-long artificial treatment with fresh water, salt water, and guano solution on the biometric characteristics, chlorophyll content, as well as the nuclear area of leaf parenchymal cells and nuclear DNA content, in a maritime Antarctic aboriginal plant Deschampsia antarctica. The modeled factors induced an increase in the generative shoot height and the length of the largest leaf, but did not influence the number of flowers. Treatment with guano caused an increase in the chlorophyll a and b contents, while fresh water treatment only led to some increase in chlorophyll a. Fluctuations of physiologically significant traits, such as the nuclear area and DNA content in the leaf parenchyma cells of D. antarctica, have been traced under the influence of the studied factors. Understanding of the hierarchy of influence of these factors as well as and sensitivity of plants of this species to external agents require further investigation.В условиях оазиса Поинт Томаса (остров Короля Георга, Южные Шетлендские острова) было изучено влияние искусственной обработки в течение месяца пресной, морской водой и раствором гуано на биометрические показатели, содержание хлорофиллов, а также площадь ядра паренхимных клеток листка и содержание ядерной ДНК в них у растений аборигенного вида Прибрежной Антарктики – antarctica. Искусственное влияние факторов окружающей среды вызвало увеличение высоты генеративного побега и длины наибольшего листа, но не влияло на количество цветков. Обработка раствором гуано увеличивала содержание хлорофиллов a и b, а пресной водой – только содержание хлорофилла a. Выявлены признаки флуктуации физиологически значимых параметров: площади ядра и содержания ДНК клеток паренхимы листа D. antarctica, для выяснения иерархии которых, а также степени чувствительности к внешним факторам требуются более детальные исследования.В умовах оази Поінт Томаса (острів Короля Георга, Південні Шетлендські острови) було вивчено вплив штучної обробки протягом місяця прісною, морською водою та розчином гуано на біометричні показники, вміст хлорофілів, а також площу ядра паренхімних клітин листка та вміст ядерної ДНК в них, у рослин аборигенного виду Прибережної Антарктики – antarctica. Штучний вплив факторів довкілля викликав збільшення висоти генеративного пагону та довжини найбільшого листка, але не впливав на кількість квіток. Обробка розчином гуано збільшувала вміст хлорофілів a та b, а прісною водою – тільки вміст хлорофілу a. Виявлено ознаки флуктуації фізіологічно-значущих параметрів: площі ядра та вмісту ДНК клітин паренхіми листка D. antarctica, з’ясування ієрархії яких, а також ступеню чутливості до зовнішніх факторів потребує детальнішого дослідження

New forms of chromosome polymorphism in Deschampsia antarctica Desv. from the Argentine islands of the Maritime Antarctic region

Cytogenetic analysis of D. antarctica plants from the Argentine Islands of the Maritime Antarctic region was performed. Chromosome number 2n = 26 was determined for most of the samples. New forms of chromosome polymorphism for the species were demonstrated for the first time. In particular, the plants from Darboux Island were found, to have some cells that contained one supernumerary B-chromosome along with 26 chromosomes of a regular set. The plants from Great Yalour Island were determined to be mixoploid – the number of chromosomes ranged from 13 to 39. The occurrence of new and unknown earlier karyotypic forms of D. antarctica might have resulted from increased genome instability due to the extreme environmental conditions in the Argentine Islands region.Проведено цитогенетичний аналіз рослин D. antarctica з регіону Аргентинських островів Прибережної Антарктики. Для більшості досліджених зразків встановлено хромосомне число 2n = 26. Вперше для виду показано нові форми хромосомної мінливості. Зокрема, в клітинах апікальної меристеми рослин з острова Дарбо, окрім 26 хромосом основного набору, виявлено одну додаткову В-хромосому. Для рослин з о. Великий Ялур показано наявність міксоплоїдії: розмах мінливості за числом хромосом становив від 13 до 39 хромосом. Поява нових, невідомих раніше форм хромосомної мінливості D. antarctica може бути наслідком підвищеної геномної нестабільності, зумовленої екстремальними умовами зростання в районі Аргентинських островів.Проведен цитогенетический анализ растений D. antarctica из региона Аргентинских островов Прибрежной Антарктики. Для большинства исследованных образцов установлено хромосомное число 2n = 26. Впервые для вида показаны новые формы хромосомной изменчивости. В частности, в клетках апекальной меристемы растений с острова Дарбо, кроме 26 хромосом основного набора, обнаружена одна дополнительная В-хромосома. Для растений с о. Большой Ялур показано наличие миксоплоидии: размах изменчивости по числу хромосом составлял от 13 до 39 хромосом. Появление новых, неизвестных ранее форм хромосомной изменчивости D. antarctica может быть следствием повышенной геномной нестабильности, обусловленной экстремальными условиями роста в районе Аргентинских островов

Determination of the soil-permafrost border in selected plots of Аntarctic peninsula on the base of vertical electric sounding data

The deepness of soil-permafrost layer was measured by vertical electrical resistivity sounding. It has been revealed that the deepness of active layer on the Point Thomas oasis, King George Island is in average about 100−150 cm, while on the Argentine Islands it is 40−50 cm, which is caused by climatic conditions. Weak soils of the Argentine Islands are connected to permafrost via the massive rock, while in case of Point Thomas oasis (King-George Island) fine-coarsy gravel soils are underlayed directly by permafrost.Досліджено глибину ґрунтово-мерзлотної товщі методами вертикального електричного зондування. Встановлено, що товща активного шару ґрунту в оазі Поінт Томас, о. Кінг-Джордж становить 100−150 см, у той час як на Аргентинських островах — 40−50 см, що пов’язано насамперед з рельєфними та кліматичними умовами. Малопотужні ґрунти о-ва Аргентинських островів відчувають вплив мерзлоти через скельну породу, в той час як пухкі дрібноземлисті-щебнисті ґрунти оазису Поінт Томаса о-ва Кінг-Джордж залягають переважно на товщі мерзлого ґрунту.Исследована глубина почвенно-мерзлотной толщи методами вертикального электрического зондирования. Установлено, что толща деятельного слоя почвы оазиса Поинт Томас, о-ва Кинг-Джордж составляет 100−150 см, в то время как на Аргентинских островах — 40−50 см, что связано в первую очередь с рельефными и климатическими условиями. Маломощные почвы Аргентинских островов испытывают влияние мерзлоты через скальную породу, в то время как рыхлые мелкоземисто-щебнистые почвы оазиса Поинт Томаса о-ва Кинг-Джордж залегают, в основном, непосредственно на толще мерзлой почвы

Determination of the soil-permafrost border in selected plots of Аntarctic peninsula on the base of vertical electric sounding data

The deepness of soil-permafrost layer was measured by vertical electrical resistivity sounding. It has been revealed that the deepness of active layer on the Point Thomas oasis, King George Island is in average about 100−150 cm, while on the Argentine Islands it is 40−50 cm, which is caused by climatic conditions. Weak soils of the Argentine Islands are connected to permafrost via the massive rock, while in case of Point Thomas oasis (King-George Island) fine-coarsy gravel soils are underlayed directly by permafrost.Досліджено глибину ґрунтово-мерзлотної товщі методами вертикального електричного зондування. Встановлено, що товща активного шару ґрунту в оазі Поінт Томас, о. Кінг-Джордж становить 100−150 см, у той час як на Аргентинських островах — 40−50 см, що пов’язано насамперед з рельєфними та кліматичними умовами. Малопотужні ґрунти о-ва Аргентинських островів відчувають вплив мерзлоти через скельну породу, в той час як пухкі дрібноземлисті-щебнисті ґрунти оазису Поінт Томаса о-ва Кінг-Джордж залягають переважно на товщі мерзлого ґрунту.Исследована глубина почвенно-мерзлотной толщи методами вертикального электрического зондирования. Установлено, что толща деятельного слоя почвы оазиса Поинт Томас, о-ва Кинг-Джордж составляет 100−150 см, в то время как на Аргентинских островах — 40−50 см, что связано в первую очередь с рельефными и климатическими условиями. Маломощные почвы Аргентинских островов испытывают влияние мерзлоты через скальную породу, в то время как рыхлые мелкоземисто-щебнистые почвы оазиса Поинт Томаса о-ва Кинг-Джордж залегают, в основном, непосредственно на толще мерзлой почвы

Atarctic herb tundra colonization zones in the context of ecological gradient of glacial retreat

Досліджено залежність поширення антарктичної тундри в градієнті екологічних умов, який сформувався у процесі відступу льодовиків. Протягом 30-ї польської та 10-ї української експедицій, з 09,11,2005 по 09,02,2006 р., закладено дев’ять стаціонарних ділянок, які охоплювали практично весь спектр умов вільної від льоду території біля польської антарктичної станції Г. Арцтовського на острові Короля Георга (Південні Шотландські о-ви). За особливостями трав’яних угруповань, які залежать від екологічних умов у градієнті відстані від краю льодовика, виділено три окремі колонізаційні зони. Ймовірно, зона I (прибережні локалітети) є вихідною колонізаційною зоною далена від льодовика й океану, — оптимальна для існування судинних рослин на сучасному етапі тарктичної трав’яної тундрової формації на нові території.Изучена зависимость распространения антарктической тундры в градиенте экологических условий, сформировавшихся в процессе отступления ледников. Во время 30-й польской и 10-й украинской экспедиций, с 09.11.2005 по 09.02.2006, заложено девять стационарных площадок, которые охватывали практически весь спектр условий свободной ото льда территории в окрестностях польской антарктической станции Г. Арцтовского на острове Короля Георга (Южные Шотландские о-ва). Основываясь на особенностях травяных сообществ, зависящих от экологических условий в градиенте расстояния от края ледника, выделено три колонизационные зоны. Вероятно, зона I (прибрежные локалитеты) — исходная зона колонизации; зона II, равноотдаленная от ледника и океана, оптимальна для сосудистых растений на современном этапе; зона III, расположенная в непосредственной близости от края отступающего ледника, отражает экспансию антарктической травяной тундровой формации на новые территории

Development of Antarctic herb tundra vegetation near Arctowski Station, King George Island

We studied the development of the Antarctic herb tundra vegetation formation in relation to the history of deglaciation across a range of habitats near H. Arctowski Research Station (King George Island, South Shetland Islands). Across the three identified environmental zones (coastal, intermediate, periglacial), we quantified the total vegetation cover, cover of the two indigenous flowering plants and bryophytes, age structure and reproductive features of the two flowering plants, and species diversity of mosses and liverworts. Analysis of these data supported the recognition of the three environmental zones; however, there were few indications of systematic differences in biological features of the two higher plants across the three zones, generally supporting the view that these, and the grass Deschampsia antarctica in particular, are effective primary colonists of recently deglaciated ground in this region