Инвазионные виды растений в природных экотопах города Иваново

Инвазии чужеродных видов, создают серьезную угрозу биологическому разнообразию, угрожают генетической целостности природной флоры через гибридизацию, а также изменяют структуру экосистем (Richardson, Pyšek 2006; McGeoch et al., 2010; Vinogradova et al., 2015). Изучение процессов распространения и проникновения чужеродных видов в природные сообщества относится к актуальным проблемам современных биолого-экологических исследований, и активно проводятся в различных регионах России (Bulochov et al., 2004; Tremasova et al., 2013; Vimercati et al., 2020; Pismarkina, Silaeva, 2022; Vinogradova, 2022 и др.). Особенно актуальны исследования чужеродных видов в городах, т.к. урбанизированная среда способствует заносу, распространению и натурализации новых заносных растений (Golovanov, Abramova, 2013; Chepinoga et al., 2016; Ternovecz, 2019; Kravchenko et al., 2020). Города являются центрами разнообразия и расселения чужеродных растений. Инвазионные виды чаще встречается в антропогенных местообитаниях, внедрение их в природные сообщества представляет наибольшую опасность для региональной флоры и растительности.

Город Иваново расположен в 290 км северо-восточнее г. Москвы. Он является административным центро м Ивановской области, крупным промышленным и транспортным городом европейской России (территория города составляет 10484 га, население – более 362 тыс. человек). Флора г. Иваново значительно насыщена чужеродными видами, которые попадают различными способами и натурализуются, проникая и в природных сообщества.

Несмотря на развитие промышленности, транспортных коммуникаций, нарушенности экосистем, в г. Иваново сохранились многие природные сообщества, которые выполняют важнейшие экологические функции. Некоторые районы до сих пор имеют сельский облик с малоэтажной застройкой из деревянных домов. Город окружен кольцом пригородных лесов. Участки лесов различного породного состава сохранились и в черте города на территориях 3 городских парков, созданных на основе природных лесов, а также на окраинах города. Городские леса занимают различные площади, они отличаются по составу, возрасту и степени нарушенности. В целом преобладают производные хвойно-мелколиственные леса. Участки старовозрастных сосняков сохранились на склонах рек в парке им. В.Я. Степанова и парке им. Революции 1905 года. Эти участки лесов взяты под охрану как резерваты. По берегам р. Уводи и ее притоков (небольших рек – Харинки, Талки, Ледянки, Чернявки), а также в оврагах сохранились участки заболоченных и разнотравных лугов. На северной окраине города присутствуют небольшое сфагновое болото, в районах кирпичного завода и мебельного комбината встречаются крупные карьеры с низинными болотистыми лугами.

Основной целью работы было изучение инвазионных видов растений в сохранившихся в черте г. Иваново природных сообществах, особенностей их распространения и участие в составе сообществ.

Материалы и методы

Специальные полевые исследования инвазионных видов растений проводились в 2019–2022 гг. в различных районах г. Иваново в его административных границах. Были обследованы различные типы природных экотопов, которые сохранились на территории города. Для каждого экотопа составлялись флористические списки с указанием общего состояния найденных инвазионных видов, их жизненная форма, способность к семенному и вегетативному размножению. Наиболее интересные виды растений гербаризировались, собранный материал хранится в гербарии Ивановского государственного университета (IVGU). Также были учтены имеющиеся литературные данные о чужеродных видах растений в г. Иваново (Borisova, 2007, 2015, 2016, 2019).

Для оценки активности инвазионных видов была использована методика с выделением 4-х статусов: статус 1 – виды трансформеры, статус 2 – виды, активно расселяющиеся и натурализующиеся в нарушенных, полуестественных и естественных местообитаниях; статус 3 – виды, расселяющиеся и натурализующиеся в нарушенных местообитаниях; статус 4 – потенциально инвазионные виды (Notov et al., 2011).

Латинские названия таксонов приводятся в соответствии с флористическими сводками по Средней России (Maevskiy, 2014) и Ивановской области (Chcherbakov et al., 2022).

Результаты исследований и их обсуждение

В результате проведенных исследований в административных границах г. Иваново были выявлены следующие типы природных сообществ: хвойно-мелколиственные леса, сосняки травянистые, березняки травянистые, злаково-разнотравные луга, заболоченные луга, заросли кустарников, водоемы и водотоки (реки, пруды, водоемы карьеров), прибрежно-водные сообщества и сфагновое болото.

В результате проведенных исследований в природных экотопах на территории г. Иваново было отмечено 65 видов чужеродных растений, относящихся к 54 родам и 23 семействам. Наиболее богато представлены растения 3 семейств: Rosaceae (24 вида), Asteraceae (7 видов) и Poaceae (5 видов). 14 семейств (например, Amaranthaceae, Apiaceae, Apocynaceae, Convolvilaceae, Juncaceae, Violaceae, Vitaceae и др.) представлены только одним видом.

Распределение инвазионных видов растений в различных природных сообществах на территории г. Иваново представлено на рис. 1. Наиболее уязвимыми оказались прибрежно-водные местообитания (берега водоемов, песчаные отмели и др.) и хвойномелколиственные леса. Всего в составе прибрежно-водных сообществ было отмечено 44 инвазионных и потенциально инвазионных вида. Среди них крупные заросли по берегам рек в г. Иваново из древесных растений формируют Aсer negundo и Fraxinus pennsylvanica. В центральной части города по берегам р. Уводи доминирует Aсer negundo , который полностью вытеснил заросли местных видов ив, тополей, кустарников. В районах ТЭЦ-2, по берегам р. Талки встречаются сообщества Aсer negundo и Fraxinus pennsylvanica с участием Amelanchier spicata , Sambucus racemosa. Сходные растительные сообщества, например, пойменные ясеневые леса, сформировались в г. Брянске (Kholenko et al., 2019).

Из травянистых растений в прибрежных экотопах г. Иваново часто встречаются Bidens frondosa , Impatiens glandulifera , Solidago giganteа , Symphyotrichum × salignus , часто формирующие крупные заросли. По берегу р. Уводи активно распространяется Phragmites altissimus , который впервые был отмечен на левом берегу р. Уводи у ТЭЦ-2 в 2008 г. (Borisova, Shilov, 2018), в 2022 г. площадь клонов Phragmites altissimus и их количество значительно увеличились. В оврагах по берегу р. Чернявка, а также по берегам р. Уводи в городе отмечены крупные заросли Heracleum sosnowskyi.

В черте города по берегам р. Уводи и р. Талки встречаются большие группы и монодоминантные заросли Impatiens glandulifera , Symphyotrichum × salignus. Потенциально инвазионные виды Bidens × connatа , Thladiantha dubia встречаются пока редко . Bidens × connatа найдена по берегам небольшого пруда в микрорайоне Нежданово в 2014 г. (Borisova, Kurganov, 2015), в 2021 г. группы этого вида были обнаружены по берегам большого пруда в парке им. Н.С. Хрущева вместе с Bidens frondosa (Dmitrieva, 2021). С 2018 г. Thladiantha dubia активно распространяется в прибрежных сообществах р. Талки в парке им. Революции 1905 года. В последние годы наблюдается распространение по склонам берегов рек Reynoutria × bohemica , большие заросли были найдены по берегу р. Уводи в районе Авдотьино.

Прибрежные экотопы подвержены значительным естественным нарушениям, кроме того, в условиях города они испытывают значительные рекреационные нагрузки, поэтому относятся к наиболее открытым для проникновения и натурализации чужеродных видов. Склоны речных долин, берега водоемов также богаты инвазионными видами в Московской и Калужской областях (Vinogradova, Reshetnikova, 2016). Многочисленность инвазионных видов в прибрежных сообществах отмечается и зарубежными исследователями (Maskell et al., 2001; Tickner et al., 2001; Richardson et al., 2007).

водные экотопы

1 вид

Н а з в а н и е

э к о т о п а

прибрежно-водные

заросли кустарников

луга заболоченные

луга разнотравные

березняки травянистые

вида

44 вида

9 видов

13 видо

16 видо

сосняки разнотравные видо

хвойные мелколиственные леса

42 вида

Число видов

Рис. 1. Распределение инвазионных видов растений в природных экотопах г. Иваново

Fig. 1. Distribution of invasive plant species in to natural ecotopes of Ivanovo

В составе сохранившихся хвойно-мелколиственных лесов на территории г. Иваново было обнаружено 42 инвазионных вида растений. В подлеске сосново-березовых, сосново-березо-осиновых лесов обычно встречаются плодово-ягодные растения ( Amelanchier spicata , Cerasus vulgaris , Grossularia reclinata , Malus domestica и др.), декоративные интродуцированные виды ( Cotoneaster lucidus , Crataegus monogyna , Sambucus racemosa , Physocarpus opulifolius и др.). В небольших по площади сосново-елово-березовых лесах в северо-восточной части г. Иваново отмечены крупные плотные заросли Vinca minor. Среди травянистых растений в нарушенных лесах распространены Erigeron annuus , Hieracium murorum, Impatiens parviflora , Lupinus polyphyllus , Viola odorata и др . Высокая инвазиабельность небольших по площади и антропогенно нарушенных березово-сосновых лесов отмечается также в г. Новосибирске (Otmachov et al., 2018; Belanova et al., 2019). Присутствие и распространение дичающих декоративных деревьев и кустарников в городских лесах фиксируется в различных регионах (Akatov et al., 2009; Vestlkin et al., 2018; Belanova et al., 2019 и др.).

Менее инвазибельными являются сосняки разнотравные, березняки травянистые. Видовой состав этих лесов значительнее богаче, обычно в них развит подлесок из аборигенных кустарников (рябина обыкновенная, жимолость лесная, бересклет бородавчатый, крушина ломкая, калина обыкновенная и др.) и травяно-кустарничковый ярус представлен лесными и лугово-опушечными видами.

В составе разреженных старовозрастных сосновых и сосново-еловых травянистых лесов, сохранившихся в городских парках, было отмечено всего 4 инвазионных вида (Borisova, 2019). Эти леса взяты под охрану, как резерваты.

В зарослях кустарников обычно встречаются группы Amelanchier spicata, Hippophae rhamnoides , Sambucus racemosa , Prunus cerasifera , из травянистых растений встречаются Calystegia inflata, Echinocystis lobata, Medicago х varia, Sapondria officinalis , Symphytum caucasicum и др. Всего зарослях кустарников был отмечен 21 инвазионный вид .

Наиболее устойчивыми природными сообществами в городе оказались заболоченные луга, в составе которых было отмечено только 6 видов (например, Bidens frondosa, Calystegia inflata, Impatiens glandulifera, Solidago gigantea и др.), причем эти виды встречаются небольшими группами. В водоемах в черте города найден 1 инвазионный вид - Elodea canadensis, крупные заросли он формирует в небольших прудах, в водоемах карьеров, реже встречается в реках. В составе небольшого сфагнового болота, сохранившегося на северной окраине города, чужеродных видов не было найдено.

Только в одном типе природных экотопов в г. Иваново было отмечено 16 видов (например, Bidens х connata, Echinocystis lobata , Elodea canadensis , Helianthus tuberosus , Lolium perenne, Padus maximowiczii, Phragmites altissimus, Thladiantha dubia , Vinca minor и др.). 14 видов были найдены в 2-х типах природных экотопов (например, Aquilegia vulgaris, Bidens frondosa, Calystegia inflata, Festuca arundinacea, Rosa rugosa и др.). 35 видов были отмечены в 3-х и более типах природных экотопов.

Почти половина всех чужеродных видов, отмеченных в природных экотопах города (29 видов; 44,6%), встречается и в нарушенных местообитаниях (обочинах шоссейных дорог, ж.-д. местообитаниях, пустырях, строительных участках и др.).

Распределение видов инвазионных растений в природных экотопах г. Иваново в соответствии с их инвазионным статусом представлено на рис. 2.

К трансформерам было отнесено 9 наиболее активных видов ( Acer negundo , Bidens frondosa, Heracleum sosnowskyi, Impatiens glandulifera, I. parviflora, Solidago gigantea и др . ), которые формируют плотные монодоминантные заросли в различных частях города, успешно конкурируют и вытесняют виды местной флоры, преобразуя природные комплексы города в целом.

Наибольшее число видов (28 видов) отнесено к потенциально инвазионным видам (статус 4). Из древесных растений к ним относятся Caragana arborescens , C. frutex , Cerasus avium, Lonicera tatarica, Padus maximowiczii, Symphoricarpos albus, Viburnum lantana и др.; из травянистых - Aquilegia vulgaris , Lepidium densiflorum , Potentilla supina и др. Некоторые из них (например, Symphoricarpos albus, Viburnum lantana) были найдены в лесах сравнительно недавно, другие долгое время удерживаются в местах заноса, не проявляя тенденций к активному расселению (например, Aquilegia vulgaris, Caragana arborescens , C. frutex, Lonicera tatarica и др.).

Распределение инвазионных видов растений в естественных экотопах г. Иваново в соответствии с их инвазионным статусом и жизненными формами представлено на рис. 3. В целом участие травянистых растений в составе природных сообществ г. Иваново несколько богаче древесных. Среди древесных растений преобладают кустарники (17 видов), среди травянистых - многолетние травянистые растения (18 видов). Большинство древесных видов относятся к дичающим интродуцентам, посадки которых масштабно проводились в озеленении города в 1950-1980 гг., например, многие виды севроамериканского ( Amelanchier spicata , Acer negundo , Fraxinus pennsylvanica, Padus virginiana, Physocarpus opulifolius, Symphoricarpos albus и др.) и восточноазиатского ( Acer ginnala, Juglans mandshurica , Padus maackii , Rosa rugosa и др.) происхождения. Среди малолетних (однолетних и одно-двулетних) растений в природных сообществах наиболее активны Bidens frondosa , Erigeron annuus , E. canadensis , Impatiens glandulifera , I. parviflora.

водные экотопы (1 вид)

заросли кустарников вид)

хвойно -мелколиственные леса (42 вида)

прибрежно - водные экотопы (44 вида)

25 15

березняки травянистые (17 видов)

луга заболоченные (6 видов)

сосняки разнотравные (19 видов)

луга разнотравные (14 видов)

• ■ инвазионный статус 1 ■ инвазионный статус 2 ■ инвазионный статус 3 ■ инвазионный статус 4

Рис. 2. Распределение видов инвазионных растений в природных экотопах г. Иваново в соответствии с их инвазионным статусом

Fig. 2. Distribution of invasive plant species in to the natural ecotopes of Ivanovo in accordance with their invasive status

Заключение

В г. Иваново сохранены значительные площади лесов, лугов по берегам рек, а также овраги. Однако их состав трансформирован, что создает условия успешного расселения многих чужеродных видов. В результате исследований в составе природных экотопов г. Иваново отмечено 65 инвазионных и потенциально инвазионных видов растений, наибольше их число зарегистрировано в прибрежных экотопах (44 вида) и хвойномелколиственных лесах (42 вида). Менее инвазиабельными из природных сообществ оказались сосновые и березовые леса, заросли кустарников и заболоченные луга. В водоемах отмечен только 1 инвазионный вид, на сфагновом болоте чужеродных видов не найдено. В соответствии с инвазионным статусом чужеродные виды распределяются следующим образом: статус 1 (трансформеры) – 9 видов; статус 2 – 23 вида; статус 3 – всего 4 вида, статус 4 (потенциально инвазионные) – 28 видов. В биоморфологической структуре инвазионного компонента среди древесных растений преобладают кустарники (17 видов), среди травянистых – многолетние травянистые растения, представленные 18 видами. За внедрением в сохранившиеся на территории города природные сообщества необходимо продолжить наблюдения. Актуальными задачами остаются прогноз расселения и разработка методов контроля инвазионных видов в городской черте Иваново.

ч и с л о в и д о в

И н в а з и о н н ы й с т а т у с

• ■    Деревья

• ■    Лианы

• ■    Малолетние травянистые растения

• ■    Кустарники

• ■    Многолетние травянистые растения

• ■    Общее количество видов

Рис. 3. Распределение инвазионных видов растений в природных экотопах г. Иваново в соответствии с их инвазионным статусом и жизненными формами

Fig. 3. Distribution of invasive plant species in the natural ecotopes of Ivanovo in accordance with their invasive status and life forms