Популяции Setaria viridis в урбанизированной среде

Цель работы: изучение динамики структуры популяций Setaria viridis (L.) Beauv. под влиянием синурбизации [2], т.е. процесса адаптации организмов к условиям жизни в городе.

Щетинник зеленый S. viridis (L.)Beauv. по своей жизненной форме является одно-двулет-ним летнезеленым травянистым кистекорневым моноподиально нарастающим монокарпиком с удлиненным прямостоячим побегом [1]. S. viridis – широко распространенное сорное растение, засоряющее посевы культурных и кормовых трав. Вне посевов встречается на сорных местах, песках, по берегам рек. В городские условия попадает массово с почвами и почво-грунтами, засоренными семенами. Растение формирует чистые заросли на газонах разделительных полос вдоль дорог и автомагистралей. В отсутствии конкуренции с другими видами активно осваивает свободные территории на пустырях, встречается на газонах разделительных полос (особенно на свеженасыпных грунтах). На свободных участках в селитебных районах города вид активно поселяется под древесно-кустарниковой растительностью. На сильно вытоптанных территориях строительных площадок численность локальных популяций S. viridis снижается.

Жизненное состояние и качество популяций оценивали по соотношению растений разных размерных классов [3]. Для изучения состояния растений, использовался набор морфопа-раметров, всесторонне отражающих структуру вегетативных и генеративных органов растений, а также их продукционную деятельность: не-адземная фитомасса растения (W), площадь листовой поверхности (A), высота растения (H), кустистость (B), количество листьев (Nl), длина репродуктивных органов (Lr), фитомасса репродуктивных органов (wr), длина листа (ll), ширина листа (а1), масса листьев (wl), масса стебля (wst), количество репродуктивных органов (Nr), репродуктивное усилие (RE1). Весовые показатели приведены в форме абсолютно сухого вещества, динамические показатели учитывали в период наиболее активного роста растений, интервал времени составил 7 суток. Площадь листовой поверхности определяли весовым способом. Полученные материалы подвергнуты статистическому анализу. Расчеты проведены с использованием специальных программ в пределах пакета

Vit, разработанной Ю. А. Злобиным. Динамика морфометрических показателей S . viridis в разных урбанизированных экотопах приведена в таблице 1. В целом, наиболее высокие значения морфопараметров отмечены у растений, произрастающих на пустырях.

Таблица 1. Статистический анализ морфопараметров S. viridis по градиенту урбанизированных экотопов (генеративное онтогенетическое состояние)

Примечание: обозначения параметров растений приведены в тексте

В онтогенезе S. viridis выделено 3 периода – прегенеративный, генеративный и постгенеративный, 7 онтогенетических состояний: ювенильное (j), имматурное (im), виргинильное (v), молодое генеративное (g1), средневозрастное генеративное (g2), старое генеративное (g3) и сенильное (s). Результаты исследования онтогенетической структуры S. viridis, произрастающего в различных урбанизированных экотопах, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Онтогенетическая структура популяций S. viridis в урбанизированной среде (август)

Примечание: обозначения онтогенетических состояний приведены в тексте

Онтогенетическая структура S. viridis характеризуется как нормальная, полночленная, за исключением двух популяций (на придорожных газонах и селитебных участках) (таблица 3).

Инвазионный тип популяций щетинника зеленого отмечен на селитебных территориях и строительных участках, где большинство растений относятся к прегенеративному периоду.

Таблица 3. Популяционные индексы S. viridis в урбанизированной среде

Под влиянием экологической и ценотиче-ской обстановки происходит замедление развития, отмирание и ранняя гибель, вследствие чего популяции растений на селитебных и придорожных участках являются неполночленными, здесь отсутствуют особи ювенильного и старого генеративного состояния. Максимальное значение индекса возобновления S. viridis (71,4%) отмечено на строительных участках, что свидетельствует об эффективных процессах размножения и освоения территории.

Для оценки качества особей были использованы метрические признаки, отличающиеся общей высокой изменчивостью. При изучении размерной структуры видов все оценки качества приведены для генеративного онтогенетического состояния. Анализ коэффициентов вариации у S. viridis для полной матрицы исходных данных показал, что изменчивость 12 изученных морфометрических признаков лежит в амплитуде 21,2 до 186,3%. Наиболее изменчивой оказалась надземная фитомасса растения, что позволило использовать данный признак для анализа размерной структуры популяций. Высокая изменчивость данного показателя отмечена и у других рудеральных растений, например, Chenopodium alba, Plantago major, Bromus mollis в городской среде [4]. Основные параметры, характеризующие размерную структуру популяций S. viridis, приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные параметры, характеризующие жизненное состояние S. viridis в урбанизированных экотопах

Примечание: a – высший класс виталитета; b – промежуточный класс; c – низший класс

По градиенту урбанизации виталитет популяций S. viridis закономерно снижался и индекс качества популяции последовательно падал: 0,343, 0,333, 0,172, 0,029, 0,014. Вита-литетный тип популяции процветающего типа отмечен у S. viridis только на пустырях. Здесь основную массу растений в популяции составили особи высшего размерного класса (57,1%). В городских лесопарках сформировались популяции равновесного типа (Q=0,333). Такие локальные популяции S. viridis не только лучше контролируют и удерживают популяционные поля, но и оказывают относительно высокое репродуктивное давление на экотопы (I генер. 59,3 и 76,8 соответственно) В других вариантах урбанизированного градиента произрастали депрессивные урбопопуляции S. viridis.

Установление состава популяций по соотношению в них особей разного жизненного состояния дает ценную информацию об устойчивости и динамике популяций в целом, позиции в экотопах, а также для биоиндикации экотопов. Среди общих закономерностей изменения структуры популяций в урбанизированной природной среде выделяются следующие: а) у многих видов растений популяции находятся в депрессивном состоянии, реже равновесном с преобладанием в них угнетенных растений; б) по онтогенетической структуре популяции чаще всего неполночленные с выпадением отдельных состояний; в) для популяций характерна неустойчивая по годам структура с сильными флюктуациями.

С практической точки зрения на основе популяционного анализа возможен подбор экологически устойчивых и пластичных видов рудеральных растений для конструирования временных или постоянных травяных ценозов в городе. Ряд видов из числа рудеральных растений, благодаря их неприхотливости и высокой адаптивности к неблагоприятным условиям городской среды, можно использовать как перспективный фонд для составления газонных травосмесей. Включение рудеральных растений в искусственные газоны позволяет поддерживать их в устойчивом состоянии даже при резких климатических колебаниях параметров среды. Использование в озеленении рудеральных растений не требует значительных капиталовложений и обеспечивает создание временных или постоянных покрытых травянистой растительностью нарушенных участков города.