Особенности распространения Grindelia squarrosa в степных экосистемах различной степени инвазионной емкости на территории Волгоградской области

Автор: Онистратенко Николай Владимирович

Журнал: Природные системы и ресурсы @ns-jvolsu

Рубрика: Экология

Статья в выпуске: 3 т.12, 2022 года.

Бесплатный доступ

Одной из острых природоохранных и общеэкологических проблем современности является распространение инвазионных видов, усредняющих, «космополитизирующих» экосистемы разных рангов, что ведет к потере своеобразия и устойчивости биосферы. Значимым движущим фактором этого процесса стал человек, активно перемещающий многие виды с континента на континент, целенаправленно или случайно внедряющий их в различные коренные биомы. Одним из ярких представителей адвентивной флоры американского происхождения выступает гринделия растопыренная Grindelia squarrosa (Pursh) Dunal, активно захватывающая антропогенно нарушенные территории. В статье приводятся результаты многолетних исследований перидромных растительных сообществ, подверженных негативному воздействию многообразных антропогенных факторов. Анализ влияния гринделии на видовое разнообразие сообществ и жизненные показатели соседствующих растений свидетельствует о высокой инвазивности исследуемого вида и его пагубном воздействии на фитоценозы антропогенно измененных сухостепных ландшафтов Волгоградской области. Статья предлагает к применению термин «перидромный» - территориально и функционально связанный с дорогой. В публикации обозначены направления дальнейшего научного поиска, касающиеся причин скорости и неоднородности распространения зарослей гринделии растопыренной.

Еще

Гринделия растопыренная, перидромное сообщество, инвазивный вид, адвентивная флора

Короткий адрес: https://sciup.org/149141719

IDR: 149141719   |   DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2022.3.3

Текст научной статьи Особенности распространения Grindelia squarrosa в степных экосистемах различной степени инвазионной емкости на территории Волгоградской области

DOI:

Антропогенная глобализация биосферы является тенденцией последнего десятка тысяч лет, усиливаясь пропорционально наращиванию частоты межконтинентальных обменов и росту транспортной инфраструктуры цивилизации. Если в доисторический период переселение видов происходило спорадически и было связано с крупными переселениями людей, обусловленными катастрофическими изменениями рельефа и климата, то с развитием современной цивилизации расселение видов приняло регулярный и расширяющийся характер. Случайные антропогенные инвазии и преднамеренные интродукции ведут к выравниванию бета- и гамма-разнообразия, снижают устойчивость экосистем и ведут к деградации биосферы. Также человечество сталкивается с проблемами проникновения активно расселяющихся видов, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и средствам борьбы с сорняками и вредителями. Естественным образом наиболее успешными вселен-цами оказываются виды с эксплерентной и виолентной жизненной стратегией, быстро захватывающие пространства и агрессивно ведущие себя в коренных сообществах. Отсутствие установившихся трофических связей выводит такие виды из-под удара конкурентов, болезнетворной микробиоты и гетеротрофов, регулирующих численность все-ленцев [11].

Система транспортного обмена, предназначенная для регулярной, быстрой и массовой доставки разнообразных грузов во все уголки мира, служит постоянно действующим способом перемещения и обмена видами в глобальном масштабе. Россия, интегрированная в систему международных товарных отношений, подвергается постоянному инвазионному прессингу извне, а также опасности внутригосударственной межрегиональной инвазии видов.

Наиболее удобными для наблюдения и оценки степени инвазионнного прессинга оказываются высшие растения. Это объясняется малой подвижностью их спорофитов, удобством сбора, гербаризации и определения особей. Также имеет значение тот факт, что именно фитоценоз является той составляющей биогеоценоза, которая определяет материально-энергетическую динамику и баланс сообщества.

Расселение высших растений чаще всего происходит переносом их семян, способных длительное время сохранять всхожесть, выдерживать неблагоприятные условия окружающей среды и незаметно проникать в грузы либо переноситься на внешних и внутренних конструкциях транспорта [10].

Последние годы заметным и экологически значимым вселенцем стало растение американского происхождения – гринделия растопыренная.

Гринделия растопыренная Grindelia squarrosa (Pursh) Dunal – двулетнее или однолетнее травянистое растение, относящееся к семейству Астровых (Asteraceae). Стебли прямостоячие или восходящие, разветвленные, высотой 50–60 см. Листья удлиненные, сидячие, цельные, по краю мелко остропильчатые. Цветки желтые, в корзинках, которые образуют кистевидное или щитковидное соцветие, краевые цветки язычковые, бесполые до 12 мм длиной срединные – трубчатые, обоеполые, с коротко-5-зубчастым отгибом. Корзинки до 3 мм в диаметре с голой сильно клейкой многоряд- ной обверткой, листочки которой – с растопыренными кончиками. Плод – семянка. Цветет в июне-сентябре [1; 9]. Все растение выделяет ароматическую смолу, имеет смолисто-бальзамический или травянистобальзамический запах пихты и пряностей. Издавна культивируются как лекарственные растения. Обширный перечень физиологически активных веществ делает грин-делию перспективным с точки зрения фармацевтического применения растением [1; 4; 6]. Гринделия растопыренная входила в седьмое издание Государственной Фармакопеи Советского Союза [3]. В настоящее время гринделия растопыренная входит в государственные фармакопеи Великобритании и других европейских стран, Индии. Являясь растением американского происхождения, она закономерно включена в список офи-цинальных растений многих стран этого континента [2; 5]. Традиционная народная медицина России не имеет наработок по использованию этого растения, которое появилось на территории Советского Союза, по некоторым данным, лишь в период Великой Отечественной войны [4; 9]. Исследования перспектив применения гринделии для борьбы с вирусными и онкологическими заболеваниями ведутся в России и в некоторых других странах ближнего зарубежья [5; 6].

Материалы и методы

В ходе наших многолетних исследований гринделия растопыренная была выбрана нами как ярко выраженный адвентивный вид, проникновение которого в экосистемы волгоградских южных сухих степей обусловлено влиянием человека. Данное растение может выступать маркером антропогенной нагрузки, а также способом оценки устойчивости экосистем к проникновению чужеродных видов. Заметный облик, яркие соцветия позволяют обнаружить этих вселенцев издалека путем непосредственного наблюдения, с помощью компактной авиации (коптеров) и аэрокосмосъемки.

Исследуемый вид обнаруживался на территории Юга России на протяжении многих десятилетий, постепенно расширяя свой ареал от миграционных ворот – портов УССР, 22

Краснодарского края и Закавказья [4; 9]. В Волгоградской области растение было обнаружено вдоль транспортных магистралей, в основном автомагистралей.

Распространение гринделии растопыренной в пригороде Волгограда наблюдалось нами в течение семи лет. Исследуемый ландшафт – антропогенно измененные степные сообщества окрестностях поселка Царицын Городищенского района Волгоградской области.

Располагаясь на границе северо-западной части Волгограда, поселок Царицын с окрестностями территориально «вторгается» вглубь города в Дзержинском районе и транс-портно связан с промзоной этого района и недавно присоединенным к областному центру рабочим поселком Гумрак. Для Гумрака исследуемый вид был ранее отмечен на железнодорожных насыпях В.А. Сагалаевым с соавторами [8].

Рельеф исследуемой местности изрезан балками, впадающими в крупную балку Таловую, открывающуюся в систему водосбора реки Царицы. Балочные дубравы постепенно сменяются степями, которые в ходе многовекового использования превратились в пастбища, поля и садовые сообщества. Часть этих агроценозов ввиду заброшенности претерпевают сукцессионные изменения от залежей к южным сухим степям. Важным средообразующим фактором стала крупная автомобильная магистраль, связывающая город, поселок Царицын и базу-склад строительных материалов, которая принимает и распределяет товары из разных регионов России и зарубежья.

Именно вдоль этой магистрали, по нашим наблюдениям, стали появляться первые особи гринделии растопыренной.

Методы, применявшиеся нами в ходе исследований, относятся к классическим, разработанным и предложенным В.В. Алёхиным и В.С. Ипатовым: сбор и гербаризация растительных образцов; закладка и описание геоботанических площадок; фотофиксация; картографирование ареалов [7]. Выбранные точки располагались вдоль транспортной магистрали и получили условные названия в соответствии с местными ориентирами: Моторная, Пожарная часть, Подстанция,

Церковь, Магазин Дачный, Волгоградмаш, Заправка.

Результаты и обсуждение

Закономерности распространения инвазионного вида – гринделии растопыренной – в антропогенно измененных придорожных фитоценозах сухой степи в окрестностях пос. Царицын Городищенского района Волгоградской области.

Так, данные 2018–2020 гг. показывают, что плотность зарослей гринделии на исследуемой территории упала (рис. 1).

Изменение плотности коррелирует с увеличением площади, занимаемой зарослями, что ярко выражено в результатах трехлетних наблюдений (рис. 2).

На объектах Пожарная часть, Заправка, Церковь произошло слияние зарослей, что увеличило общую занимаемую площадь, но уменьшило плотность. Также площадь зарослей увеличилась на точке подстанция, что повлияло на уменьшение плотности на 2020 год в сравнении с 2019-м. На точке магазин Дачный заросли не были обнаружены в 2020 году. На точке моторной в сравнении с 2018 годом плотность не изменилась, но возросла площадь, занимаемая зарослями. Для остальных точек наблюдается общая тенденция, заключающаяся в описанном выше эффекте расширения и изреживания зарослей.

■ 2018 Я 2019     2020

Рис. 1. Динамика плотности зарослей гринделии растопыренной Grindelia squarrosa на исследуемых объектах (особей/м2)

■ 2018 ■ 2019    2020

Рис. 2. Динамика площади зарослей гринделии растопыренной Grindelia squarrosa на исследуемых объектах (м2)

Распространение вида происходит в три этапа: первичная инвазия; фаза уплотнения заросли; фаза вторичного расселения.

В фазе первичной инвазии в придорожной полосе случайным образом появляются единичные особи, характеризующиеся быстрым ростом, крупными размерами (до 80 см в высоту) и обильным цветением (до 30 полностью раскрывшихся соцветий единовременно). Растение устойчиво к засухе, плохо поедается насекомыми-фитофагами, легко переносит техногенное загрязнение (растет практически у кромки асфальта) и физическое воздействие. Растения других видов вблизи гринделии растопыренной проявляют признаки угнетения и гибнут. Видовое разнообразие перидромных фитоценозов снижается в условиях инвазии гринделии растопыренной (см. таблицу).

Обилие в соответствии с методикой Дру-де (шкала Друде): Socials (Soc.) – фон (смыкающиеся); Copiosae (Cop.) – обильно (не смыкаясь); Sparsae (Sp.) – изредка (рассеянно); Solitariae (Sol.) – редко (единично); Unicum (Un.) – единично.

Фаза уплотнения заросли начинается уже с появлением второй генерации, что, по нашим наблюдениям, происходит в тот же сезон, обычно в июне-июле. Летучки осыпаются на почву обильно, прорастая при попадании малейших количеств влаги. Этому способствуют присущие концу июня-июлю дожди. Плотность заросли возрастает в этот период с 0,1 растения на 1м2 до 3 особей на 1 м2. Чис- ленность растений других видов в этот период снижается, что во многом объясняется фенологическими изменениями.

Третий этап – фаза расселения – обычно наступает на следующий год. Это обусловлено переносом семян следующей генерации, созревающих к октябрю. Часть семян переносится транспортом вдоль дорог, часть – сохраняется в корзинках и прорастают у материнского растения весной. Ареал приобретает вытянутую вдоль дороги, «ленточную» форму. Промежутки между ареалами постепенно исчезают.

Заключение

Скорость роста ареала гринделии обусловлена биологическими особенностями растения. Однако остается неясным вопрос причин возникновения первичных зарослей. Нами замечена приуроченность первичных зарослей к автодорогам с активным грузовым траф-фиком. Причем возникновение зарослей коррелирует с частотой передвижения по трассе иногородних и иностранных грузовых автотранспортных средств. Первичные заросли обнаруживаются не на всем протяжении дороги, а вблизи мест отстоя, разворота, заправки и техобслуживания. Требует уточнения вопрос, какие действия водителей в этих точках приводят к обсеменению территории.

Исследования специфических растительных сообществ, формирующихся на искусственных границах коренных и антропоген-

Динамика видового состава растительных сообществ исследуемой территории

Вид растения

2016

2017

2018

2019

2020

2021

1

Crepis tectorum – Скерда кровельная

cop

sp

sol

sol

-

-

2

Artemisia austriaca – Полынь австрийская

soc

cop

cop

sp

sol

sol

3

Artemisia lerchiana – Полынь лерховская

cop

sp

sp

sp

sp

sp

4

Tanacetum vulgare – Пижма обыкновенная

cop

cop

cop

sol

sol

un

5

Artemisia absinthium – Полынь горькая

sol

sol

sol

sol

sol

sol

9

Eryngium campestre – Синеголовник полевой

sp

sp

sol

sol

sol

-

10

Dactylis glomerata – Ежа сборная

soc

soc

cop

cop

cop

sp

13

Tragopogon dubius – Козлобородник cомнительный

sp

sp

sp

-

sol

-

14

Euphorbia seguieriana – Молочай Сегье

sp

sp

sp

sp

sp

sp

15

Kochia prostrata – Кохия простёртая

soc

soc

sp

sp

sol

sol

16

Hyosciamus niger – Белена черная

-

un

sp

sol

sp

-

17

Potentilla argentea – Лапчатка серебристая

sp

sp

sol

-

-

-

18

Grindelia squarrosa – Гринделия растопыренная

un

sol

sol

sp

cop

cop

Примечание. Составлено авторами по В.В. Алёхину, В.С. Ипатову [7].

ных фитоценозов, а также описанные в работе исследования позволяют взять на себя смелость предложить новый термин – перид-ромность (греч. пери – «вокруг, возле, около»; дромос – «дорога, путь»). В экологическом контексте перидромность мы предлагаем воспринимать не просто территориальной привязкой к линейной структуре – дороге, но и функциональной спецификой процессов материально-энергетического обмена и баланса, обусловленной влиянием комплекса присущих дороге факторов: спектр химических поллютантов, микроклиматических условий, шумовой, вибрационной нагрузки, воздействия массивных скоростных устройств, обилия сбитых животных, транспортной функцией. В таком прочтении можно говорить и о специфических перидромных видах, чье место в трофических взаимоотношениях, распространение, расселение и особенности жизненного цикла проявляют признаки специализированной приспособленности к условиям обитания в придорожных перидромных сообществах.

Наблюдения 2022 года свидетельствуют о переходе количества в качество – многочисленные ленточные ареалы вдоль загородных автотрасс объединились в ходе разрастания в практически единый ареал, охвативший периметр Волгограда. А взрывообразное расселение гринделии по обочинам внутригородских автодорог, по пустырям и дворам превратило наконец это инвазивное растение в городского жителя.

Матеріали міжнародної конференції молодих уче-них. – Сімферополь, 2010. – C. 204–205.

  • 5.    К вопросу изучения некоторых растений для создания новых лекарственных средств / С. А. Прокопенко, Н. М. Солодовниченко, В. И. Дихтярев и др. // Реализ. Науч. достиж. в практ. фармации : Тез. докл. респ. науч. конф., 1991. – С. 202–203.

  • 6.    Ковалева-Загравская, И. В. Предварительное фитохимическое изучение Grindelia squarrosa. / И. В. Ковалева-Загравская, В. Н. Ковалев, И. А. Журавель // Матеріали наук.-практ. конф. «Вчені Ук-раїни – вітчизняній фармації». – Х. : Вид-во НФАУ, 2000. – С. 149–150.

  • 7.    Онистратенко, Н. В. Геоботанический анализ естественных и антропогенно измененных травянистых сообществ Юга России в ходе полевой практики : учеб.-метод. пособие для бакалавров и магистрантов направления подгот. «Экология и природопользование» / Н. В. Онистратенко, Е. А. Иванцова. – Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2020. – 80 с.

  • 8.    Сагалаев, B.А. Новые находки адвентивных растений в г. Волгограде и Волгоградской области / B. А. Сагалаев, Е. Н. Кантемирова // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. – 2004. – № 4 (9). – С. 71–73.

  • 9.    Тамамшян, С. Г. Род Гринделия – Grindelia Willd / С. Г. Тамамшян // Флора СССР. – М. ; Л., 1959. – Т. 25. – С. 30–31.

  • 10.    Федулов, Ю. П. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды : учеб. пособие / Ю. П. Федулов, В. В. Котляров, К. А. Доценко. – Краснодар : КубГАУ, 2015. – 64 с.

  • 11.    Экологические проблемы антропогенной интродукции растений / В. Н. Титов, В. В. Фролов, Ю. В. Бочкарева, Е. В. Губанова // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – № 6-3 (108). – С. 119–125.

Список литературы Особенности распространения Grindelia squarrosa в степных экосистемах различной степени инвазионной емкости на территории Волгоградской области

  • Бахшиева, С. С. Морфобиологическая характеристика Grindelia integrifolia Willd., выращиваемой на Апшеронском п-ве, и содержание эфирного масла в ней / С. С. Бахшиева, Ш. Р. Мамедова // Растительные ресурсы. – 1991. – Т. 27, вып. 3. – С. 78–80.
  • Вавилова, Н. М. Гомеопатическая фармакодинамика. Ч. 2 / Н. М. Вавилова. – М.: Эверест, 1994. – 475 с.
  • Государственная фармакопея Российской Федерации. – XIII изд. – М., 2015. – Т. III, 1294 с.
  • Деревянская, А. Г. Распространение Grindelia squarrosa (Pursh.) Dunal в экотопах техногенного мегаполиса Донецк-Макеевка / А. Г. Деревянская // Актуальні проблеми ботаніки та екології. Матеріали міжнародної конференції молодих учених. – Сімферополь, 2010. – C. 204–205.
  • К вопросу изучения некоторых растений для создания новых лекарственных средств / С. А. Прокопенко, Н. М. Солодовниченко, В. И. Дихтярев и др. // Реализ. Науч. достиж. в практ. фармации: Тез. докл. респ. науч. конф., 1991. – С. 202–203.
  • Ковалева-Загравская, И. В. Предварительное фитохимическое изучение Grindelia squarrosa. / И. В. Ковалева-Загравская, В. Н. Ковалев, И. А. Журавель // Матеріали наук.-практ. конф. «Вчені України – вітчизняній фармації». – Х.: Вид-во НФАУ, 2000. – С. 149–150.
  • Онистратенко, Н. В. Геоботанический анализ естественных и антропогенно измененных травянистых сообществ Юга России в ходе полевой практики: учеб.-метод. пособие для бакалавров и магистрантов направления подгот. «Экология и природопользование» / Н. В. Онистратенко, Е. А. Иванцова. – Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2020. – 80 с.
  • Сагалаев, B.А. Новые находки адвентивных растений в г. Волгограде и Волгоградской области / B. А. Сагалаев, Е. Н. Кантемирова // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. – 2004. – № 4 (9). – С. 71–73.
  • Тамамшян, С. Г. Род Гринделия – Grindelia Willd / С. Г. Тамамшян // Флора СССР. – М. ; Л., 1959. – Т. 25. – С. 30–31.
  • Федулов, Ю. П. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды: учеб. Пособие / Ю. П. Федулов, В. В. Котляров, К. А. Доценко. – Краснодар: КубГАУ, 2015. – 64 с.
  • Экологические проблемы антропогенной интродукции растений / В. Н. Титов, В. В. Фролов, Ю. В. Бочкарева, Е. В. Губанова // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – № 6-3 (108). – С. 119–125.
Еще
Статья научная