Инвазивные виды растений

 

В статье рассмотрена одна из экологических проблем, связанная с последствиями расселения некоторых видов растений в новых для них местах обитания. Процесс внедрения в естественный растительный покров чуждых аборигенной флоре видов растений называют адвентизацией. В новых местообитаниях адвентивные виды зачастую находят более благоприятные условия существования, быстро распространяются и вытесняют местные виды. Крайней степенью акклиматизации и адаптации адвентивного вида в новых условиях считается его натурализация (инвазия), то есть активное внедрение в естественные сообщества с последующим агрессивным вытеснением аборигенной флоры и фауны. Современное состояние антропогенных ландшафтов, наличие в их составе больших площадей нарушенных и неухоженных земель с синантропной растительностью благоприятствуют распространению биологических инвазий.
оведённое исследование направлено на поиск и совершенствование механизмов по предупреждению появления и расселения видов агрессоров. В ходе исследования выявлена необходимость законодательного регулирования процесса адвентизации, выявлены масштабы распространения отдельных инвазивных видов. Оценка биологических особенностей инвазивного вида позволила выявить причины успеха инвазии и акклиматизации инвазивного вида в регионе.

Ключевые слова: инвазивные виды, адвентизация, виды агрессоры, эврибионты.

 

Введение: Обитатели Земли постоянно пытаются расселиться по планете. Кроме этого, человек в хозяйственных или декоративных целях поселяет полезные (для него) виды растений и животных в совершенно новых для них местах. Ещё больше видов он перемещает случайно. Последствия от внедрения чужеродных видов в экосистемы могут быть разными: «пришельцы» могут изменять среду обитания местных видов; они могут вытеснять их в конкурентной борьбе за ресурсы; они могут быть хищниками; наконец, они могут переносить возбудителей заболеваний или сами вызывать заболевания аборигенных видов. Процесс внедрения в естественный растительный покров чуждых аборигенной флоре видов растений называют адвентизацией. В новых местообитаниях адвентивные виды зачастую находят более благоприятные условия существования, быстро распространяются и вытесняют местные виды. Крайней степенью акклиматизации и адаптации адвентивного вида в новых условиях произрастания считается его натурализация (инвазия), то есть активное внедрение в естественные сообщества с последующим агрессивным вытеснением  аборигенной флоры и фауны.

Актуальность темы исследования. Современное состояние антропогенных ландшафтов, наличие в их составе больших площадей нарушенных и неухоженных земель с синантропной растительностью благоприятствуют распространению биологических инвазий. Инвазии могут стать настоящим экологическим бедствием для регионов с неустойчивыми экологическими системами и агрессивно вытеснять коренные виды.

Проблема исследования Расселение инвазивных видов в сложившихся экосистемах может существенно изменить биологическое разнообразие аборигенной флоры и фауны. Недооценка этого факта может привести к необратимым экологическим последствиям.

Цель исследования: выявить негативные последствия появления и расселения растений агрессоров на территории города Лабытнангии, предложить наиболее рациональные способы по предупреждению их распространения и устранению уже имеющихся.

Задачи: выявить какие растения агрессоры присутствуют на территории города Лабытнанги; выяснить какую опасность представляют растения агрессоры для экосистемы города; проследить причинно-следственные связи влияния растений агрессоров на экосистему города; получить консультации компетентных специалистов, контролирующих экологическое состояние города; предложить методы по предупреждению их распространения на территории города и устранению имеющихся.

Объект исследования: экосистема города Лабытнанги.

Предмет исследования: биологические инвазии в экосистеме города Лабытнанги.

Теоретические методы исследования: изучение научной литературы по проблемам экологической стабильности; конструирование гипотезы; анализ результатов исследования; прогнозирование развития экологической ситуации.

Практические методы исследования: лабораторные опыты; наблюдение; (фотографирование) объекта исследования; отслеживание динамики численности  и расселения объекта исследования; анализ результатов (сравнение и сопоставление степени влияния предмета исследования на изменение экологического состояния экосистемы); статистическая обработка полученных результатов; консультации со специалистами.

Гипотеза исследования: если я докажу, что обнаруженные на территории города инвазивные виды растений быстро расселяются и представляют реальную опасность для сложившейся экосистемы города, то это послужит стимулом для совершенствования механизмов по предупреждению их распространения и устранению имеющихся, а также выработки механизмов индивидуальной защиты человека от их воздействия.

Материалы и методы Виды сами по себе способны мигрировать. Однако, часто причиной распространения является человек: завоз новых видов и сортов растений в качестве декоративных, пищевых или лекарственных, выведение новых селекционных форм. Большинство растений агрессоров имеют высокий уровень адаптации, быстро заселяют новые территории, вытесняя коренные виды. Большинство агрессоров являются эврибионтами и способны существовать в широком диапазоне природных условий и выдерживать их значительные изменения. Эврибионтные организмы имеют морфофизиологические механизмы, позволяющие им поддерживать постоянство своей внутренней среды даже при резких колебаниях условий окружающей среды.

Адвенты постепенно захватывают территорию. Какое-то время они «выжидают», адаптируясь в природе на протяжении нескольких поколений. Обычно процесс адаптации занимает 20–25 лет, после чего начинается процесс распространения. Проблема инвазий не только биологическая, но и экономическая: «пришельцы» агрессивно меняют захватываемые территории, вынуждая другие виды вступать с ними в противостояние. Яркий пример растения-агрессора — Борщевик. Его Родина – Кавказ. Там он растёт в горах, в альпийском поясе, и вниз не спускается. В 40-х годах прошлого века начались опыты по его интродукции в России. Привлекала большая и быстрорастущая биомасса, которую можно использовать на корм скоту.
оказалось, что молоко при использовании такого корма горчит. Опыты прекратили, но было уже поздно. Борщевик очень быстро распространился по средней полосе России, он легко дичает и проникает в естественные экосистемы. Продвигаясь на север, вдоль железных и автомобильных дорог, по лесным полянам, по долинам рек за 50 лет он распространился от Закарпатья до Заполярья. Продвигаясь на север, у него укорачивается жизненный цикл, растение быстрее развивается — это самая главная адаптация к северным условиям. У него очень активно идут микроэволюционные процессы, быстро появляются новые генотипы, приспособленные к новым условиям. Сейчас это настоящая катастрофа — борщевик вездесущ. В некоторых регионах борщевик полностью вытесняет аборигенную флору.

Существует несколько видов борщевика. Борщевик гигантский (Heracleum giganteum) был завезён в Европу как декоративное растение примерно в 1817 году. Своим «монументальным» видом он привлек внимание ландшафтных дизайнеров. В отличие от борщевика гигантского, другие виды этого рода меньше, но тоже имеют внушительные размеры. Примером могут служить борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) и борщевик шероховато-окаймлённый (Heracleum Trachyloma Fisch).

Продуктивность семян борщевика феноменальна. Огромные соцветия достигают в диаметре 90 см. Суммарная численность семян с одного растения составляет 15-20 тысяч штук за сезон. Семена борщевика имеют выросты, которые способствуют их активному распространению.
ологический способ борьбы с инвазивным видом есть — найти питающееся им животное. В случае с борщевиком это очень трудно сделать, так как он относится к многочисленному семейству зонтичных, а у них общие враги. Опасным борщевик делают ядовитые вещества, выделяемые им в атмосферу – фуранокумарины и эфирные масла, которые при попадании на кожу делают её чувствительной к солнечному свету, что провоцирует фотохимические ожоги. Если долго находиться вблизи растения, то выделяемые им вещества могут вызвать болезненные состояния: тошноту, рвоту, головную боль, потерю сознания. Ожоги борщевиком могут привести и к летальному исходу. Самым опасным из всех видов борщевиков является борщевик Сосновского.

Ученые занесли «злостных нарушителей границ нашей Родины» в специальную «Черную книгу флоры России». Занесение растения в «черный список» означает курс на его уничтожение. В ней содержатся подробные сведения о 52 наиболее агрессивных и широко распространенных инвазивных видах. [Характеристика инвазионных видов флоры Средней России по степени натурализации и инвазионному статусу (invasive status)]. Экологи проследили динамику их расселения и отметили её на картах, оценили экономический ущерб от вселенцев, предложили методы по контролю их численности и даже дали рекомендации по их возможному использованию. Опубликован чёрный список из 100 других чужеродных видов растений, за которыми надо присматривать, чтобы предотвратить их появление на нашей территории [Перечень и документация ЕОКЗР. Инвазивные чужеродные растения].

Биологические инвазии создают проблемы не только экономические, но и социальные. Экологи вывели простое правило: чем больше в стране доход на душу населения, тем интенсивнее инвазионные процессы, так как остается меньше ненарушенных природных территорий, которые только и могут оказать сопротивление видам-вселенцам. Искусственные посадки, парки, поля сдаются без боя. Россия вовлечена в глобальный инвазионный процесс, поэтому на базе Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцева РАН создан информационный портал «Чужеродные виды РФ». На нём представлены инвазионные виды разных таксономических групп, определены наиболее опасные. Готовится к изданию «Российский журнал биологических инвазий». Одной из основных задач экологов должно стать создание информационных ресурсов, так как проблема биологических инвазий — важнейшая для обеспечения экологической безопасности региона и страны.

Изучив флору экосистемы города Лабытнанги на предмет присутствия инвазивных видов, я обнаружила очаги произрастания растений рода Борщевик. Обнаруженные растения похожи на Сныть Обыкновенную, Купырь Лесной, и Дя́гиль Лека́рственный (Ду́дник Лека́рственный), принадлежащие к семейству Зонтичные. Для определения принадлежности обнаруженных экземпляров растений к роду Борщевик был использован определитель растений [Определитель растений on-line; http://www.plantarium.ru/]. Различия обнаруженных экземпляров растений с выше перечисленными наблюдаются в характере мест произрастания, размерах растений, размерах и форме соцветий (сложных зонтиков), толщине стебля, строению листьев, характеру края листовой пластинки. Основной отличительный признак растений рода Борщевик заключается в присутствии фуранокумаринов в соке листьев и стеблей растений, в высокой концентрации.

Обнаруженные мною растения действительно принадлежат к виду Борщевик Сосновского. Для определения присутствия фуранокумаринов была выбрана методика высокоэффективной жидкостной хроматографии И. Н. Азарова, С. С. Барсегян, Г. И. Барам (базы данных «ВЭЖХ-УФ»). Принципы унифицированной ВЭЖХ – методики сводится к анализу веществ, включенных в определенный список. Анализ проводится в одной и той же хроматографической системе, причём для каждого из определяемых веществ имеется стандартный образец, по которому получены хроматографические данные, подтверждённые спектральным анализом. Данные о стандартных образцах веществ формируют базу данных, что позволяет идентифицировать анализируемые образцы. Институтом хроматографии «ЭкоНова», г. Новосибирск создана первая в мире База хроматографических и спектральных данных («БД-2003») для микроколоночного жидкостного хроматографа «Милихром А-02». Методики формирования и использования «БД-2003» аттестованы Государственным комитетом РФ по стандартизации и метрологии [14-16] в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 и ГОСТ Р ИСО 5725-2002. Идентификацию веществ можно проводить в любой лаборатории, основная работа сводится к визуальному сравнению и подбору цветовой гаммы у анализируемого образца с цветовой гаммой стандартного образца.

Для обнаружения фуранокумаринов в соке растения я срезала небольшие побеги с листьями, произрастающих на разных экспериментальных площадках. Со срезанных побегов приготовила вытяжку. Для этого измельчила срезанные побеги в ступке, добавила 10 мл воды и пропустила через фильтр. Смочила полоску хроматографической бумаги в фильтрате, после этого поднесла её к УФ- лампе. На бумаге появилось красно-кирпичное окрашивание, такой результат является качественным показателем присутствия фуранокумаринов. Присутствие фуранокумаринов в обнаруженных мною растениях подтверждает принадлежность этих растений к роду Борщевик.

С целью отслеживания изменения численности и расселения объекта исследования на контрольных территориях мною были определены экспериментальные площадки, произведён учёт обнаруженных экземпляров растений рода Борщевик в течение трёх лет, проведён анализ полученных результатов.

Год	Исследуемая зона
	Территория городского парка	Пустырь за городом	Пустырь в черте города	Прибрежная территория реки Вылпосл
2014 г	2 экземпляра	2 экземпляра	1 экземпляр	2 экземпляра
2015 г	2 экземпляра	4 экземпляра	7 экземпляров	2 экземпляра
2016 г	6 экземпляров	18 экземпляров	24 экземпляра	3 экземпляра

Вывод: численность представителей растений рода Борщевик на всех контрольных площадках увеличивается.

С целью изучения семян растений рода Борщевик на предмет всхожести мною был произведён сбор семян с растений с выбранных экспериментальных площадок (осень), проведено наблюдение за хранением семян в соответствии с параметрами условий окружающей среды и последующим их проращиванием в искусственных условиях.

Исследуемая зона
Территория городского парка		Пустырь за городом		Пустырь в черте города		Прибрежная территория реки Вылпосл
Количество семян взятых для анализа	Количество проросших семян / %	Количество семян взятых для анализа	Количество проросших семян /%	Количество семян взятых для анализа	Количество проросших семян /%	Количество семян взятых для анализа	Количество проросших семян /%
10	0	10/100%	6 /60 %	10/100%	4/ 40 %	10/100%	2 / 20%

Анализ полученных результатов:

1. Количество проросших семян, собранных с экспериментальных площадок, различно.
2. Нулевую всхожесть семян, собранных с растений, произраставших на территории городского парка можно объяснить тем, что территория была несколько раз скошена. На вновь выросших растениях за короткий вегетационный период в условиях Крайнего Севера не успели сформироваться полноценные семена. Кроме этого, территория парка затенена зданиями и произраставшими там деревьями, что также замедляет рост растений.
3. Наибольшая всхожесть наблюдается у семян, собранных с растений, произраставших на пустыре за городом. Это легко объяснимо: территория не скашивается, не вытаптывается, не затеняется, хорошо прогревается.
4. Средняя всхожесть наблюдается у семян, собранных с растений, произраставших на пустыре в черте города (привокзальная территория). Несмотря на то, что территория была скошена, растения успели сформировать достаточное количество полноценных семян. Почва этой территории удобрена перегноем, хорошо освещена и в меру увлажнена.
5. Слабую всхожесть продемонстрировали семена, собранные с растений, с прибрежной зоны реки Вылпосл. Это объясняется тем, что территория долго находится в затопленном состоянии, что значительно укорачивает вегетационный период. Излишняя увлажнённость почвы также снижает благоприятные для произрастания условия.

На одной из контрольных площадок мною произведён эксперимент по уничтожению нескольких экземпляров борщевика различными способами: выкапывание корней, срезание надземной массы, обработка гербицидами (раундап, глифосат, ураган), сжиганием зонтиков с созревшими семенами. Из механических методов хороший эффект дал метод выкапывания и уничтожения корней на ранних стадиях развития растения, однако этот метод весьма трудоёмкий, и его применение осложняет непосредственный контакт с частями растения, что очень опасно. Срезание надземной массы оказалось эффективным только при многократном применении, так как из оставшейся части стебля снова отрастает цветонос и до осени (с учётом полярного дня), на нём успевают сформироваться семена. Соцветия способны дозревать даже после того, как надземная масса была срезана. Запас питательных веществ в мощных стеблях обеспечивает дозревание семян. На месте срубленных растений, до того как у них созрели семяна, на следующий год отмечены новые всходы. Применение химических средств борьбы эффективно, особенно если обработка была проведена в начале вегетации, пока растения еще невысокие, но применение этого метода на больших территориях экономически затратно. Срезание и сжигание зонтиков неэффективно, так как на растении формируются боковые побеги, которые формируют цветоносы. В итоге на одном растении могут находиться зонтики с различной степенью зрелости семян, и к моменту срезания семян на одном зонтике, с другого часть семян уже успевает осыпаться.

На основе проведённого эксперимента я пришла к следующим выводам:

1.                Работу по уничтожению борщевика необходимо проводить в течение нескольких лет до полного истребления растения, и делать это до того, как у растений появятся семена, причем не менее двух раз за лето.
2. Если борщевик распространился на большой территории, то эффективнее всего использовать гербициды, и после очистки территории землю перекопать, засеять травами как можно гуще. Лучше всего подходят виды, присущие данному региону и хорошо отрастают после покоса. Для этих целей подходят: ежа, овсяница красная, овсяница побегоносная, луговой райграс, мятлик – то есть те растения, что в газонных смесях.

Результаты и обсуждения: Адвентивные растения должны быть объектом пристального экологического мониторинга и контроля их численности, так как они вызывают «флористическое загрязнение» территории [Чичев А. В. «Флористическое загрязнение» // Состояние, перспективы изучения и проблемы охраны природных территорий. – М.: МОИП, 1988], что может привести к значительному снижению биологического разнообразия. Территории, занятые адвентивной флорой, могут осложнить экологическую и экономическую ситуацию в регионе и нанести серьезный урон здоровью населения. Убытки, которые причиняют сорные виды, равны убыткам от вредителей, болезней и природных катаклизмов, вместе взятых [Игнатов Н.–Н., Экономические убытки от растений вредителей, 1989].

В ходе проведения исследования на территории города мною был обнаружен как минимум один вид, существенно угрожающий целостности экосистемы города и региона – борщевик Сосновского. Экосистема тундры не отличается биологическим разнообразием, следовательно, степень её устойчивости не высока. В результате исследования выявлены масштабы распространения Борщевика. Летом наша семья ездит в отпуск на автомобиле, поэтому наблюдения, проведённые в как в ходе поездки, так и проведённые в непосредственно в нашем городе, позволяют оценить масштаб бедствия. Оценка биологических особенностей изучаемых видов позволила выявить причины успеха инвазий и акклиматизации их в регионе. Это позволило сформулировать следующие выводы:

1. Вид Борщевик Сосновского является агрессивным, высоко конкурентным растением.
2. При внедрении в любые сообщества он быстро становится доминантом с высокой долей участия (в некоторых местах до 90%).
3. На контрольных территориях выявлена интенсивная положительная динамика численности особей растений Борщевика Сосновского.
4. Мониторинг численности особей на контрольных территориях показал, что распространение Борщевика Сосновского зависит от ряда факторов: погодные условия в период вегетации, освещённость, состав и структура почвы, увлажнённость почвы.
5. Проведённые опыты по контролю численности растений Борщевика Сосновского показали хорошую эффективность применённых методов.

Специалистам, контролирующим развитие экологической ситуации в регионе и муниципалитете, следует спрогнозировать варианты возможных видоизменений экосистем, так как последствия от внедрения всего одного вида могут быть непоправимыми. Самым актуальным аспектом биологической безопасности являются предвидение генетических, экологических и экономических последствий преднамеренной и непреднамеренной интродукции инвазивных видов. Повышение осведомленности об опасности является ключевым элементом эффективной стратегии борьбы с инвазивными видами. Необходимо наличие практического руководства для борьбы с угрозами, связанными с инвазивными чужеродными видами в различных природных системах.

Рекомендации по борьбе с инвазивными растениями

В ходе исследования мною разработаны рекомендации по борьбе с инвазивными растениями. В общей борьбе с растениями — «мигрантами» посильное участие должны принять все жители города. Только так можно ликвидировать возникшие очаги с явным присутствием адвентивных видов и сохранить аборигенные виды. Биологическая инвазия — как инфекция: справиться с ней можно, только если подавить в зародыше. На первом этапе необходима информационная кампания за счёт средств массовой информации. На данный момент информирование населения относительно биологических инвазий и их последствий попросту отсутствует. На втором этапе должен быть разработан комплекс мер с учёт максимального спектра возможных  методов борьбы. Возможно использование следующих методов: карантинные (не допустить появление сорняка всегда легче, чем потом с ним бороться), агротехнические (простое подкашивание растений в определенные сроки – до начала их цветения, тогда вновь отросшие побеги не успевают формировать семена), химические (наиболее эффективно применение гербицидов), биологические (создание сообществ из растений более конкурентно способных), биологические (методы борьбы с помощью вредителей, например – листоедов).

Чтобы объективно контролировать развитие экологической ситуации с чужеродными видами, необходимо научиться прогнозировать и предотвращать нашествие вселенцев, постоянно следить за распространением биологических агрессоров. Только жёсткий контроль за распространением агрессоров позволит сохранить структуру и биоразнообразие сформированных экосистем на далекую перспективу.

Практическая значимость исследования

В результате проведённого исследования: выявлен факт присутствия инвазивных видов в составе растительных сообществ региона; проведен мониторинг за изменением численности на контрольных территориях одного из инвазивных видов; прослежены основные пути миграции инвазивных видов; предложены мероприятия по контролю численности инвазивных видов. Полученные материалы могут быть использованы в работе карантинной службы при разработке практических рекомендаций по борьбе с инвазивными видами.  Сведения о распространении и биологии карантинного сорного растения могут использоваться учителями на уроках биологии и экологии.

 

Литература:

 

1. Агафонов В. А., Абрамова Л. М. Адвентивный компонент флоры антропогенно-трансформированных фитоценозов г. Воронежа и его окрестностей // Геоботаника XXI века. Мат-лы Всеросс. науч. конф. Воронеж. 1999. С. 158-159.
2. Адвентивная и синантропная флора России и стран ближнего зарубежья: состояние и перспективы. Матер. III междунар. науч. конф.1. Ижевск, 2006. 124 с.
3. Борисова Е. А. О натурализации адвентивных видов // Флористические исследования в Центральной России. Мат-лы науч. конф. «Флора Центральной России, Липецк, 1-3 февр. 1995. – М., 1995. С.24-27
4. Бурда Р. И. Антропогенная трансформация флоры. Киев: Наукова думка, 1991. – 168 с.
5. Вьюкова Н. А. Новые материалы к характеристике адвентивной флоры // Бюлл. МОИП, отд. биол. 1983. – Т. 88. – N 1. – С. 128-132.
6. Гельтман Д. В. Понятие «инвазивный вид» и необходимость изучения этого явления // Проблемы изучения адвентивной и синантропной флоры в регионах СНГ. Матер, науч. конф. Москва-Тула. – 2003. – С. 35-36.
7. Игнатов М. С. Об особенностях расселения адвентивных растений // Проблемы изучения адвентивной флоры СССР (Мат-лы совещания. 1-3 февраля 1989 г.). Москва. 1989. С. 15-17.
8. Миркин Б. М., Наумова Л. Г. Адвентивизация растительности: инвазивные виды и инвазибельность сообществ // Успехи соврем, биологии. – 2001. – Т. 121. – №6.–С. 550-562.
9. Миркин Б. М., Наумова Л. Г. Адвентивизация растительности в призме идей современной экологии // Журн. общ. биологии. 2002. – Т. 63. – № 6. – С. 489-497.
10.            Массовая концентрация УФ-поглощающих веществ. Методика выполнения измерений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. № ФР.1.31.2003.00950.
11.            Хроматографические и спектральные параметры УФ-поглощающих веществ. Методика выполнения измерений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. № ФР.1.31.2003.00951.
12.            Массовая концентрация УФ-поглощающих веществ. Методика выполнения измерений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. № ФР.1.31.2006.02966.
13.            Азарова И. Н., Барсегян С. С., Барам Г. И. Новые возможности высокоэффективной жидкостной хроматографии: Базы данных «ВЭЖХ-УФ». (В сборнике «Хроматография на благо России». Под ред. Курганова А.А.) М: Граница, 2007. С. 653-665.
14. Чичев А. В. «Флористическое загрязнение» // Состояние, перспективы изучения и проблемы охраны природных территорий. – М.: МОИП, 1988, с. 69-70.

Источник: yun.moluch.ru

Инвазивные растения Оренбургской области

Л.М. Абрамова, д.б.н, профессор, Я.М. Голованов, к.б.н., ФГБУН Ботанический сад-институт УНЦ РАН, Р.М. Хази-ахметов, д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Башкирский ГУ

Инвазии чужеродных видов — новая экологическая угроза XXI в. Она связана с проникновением в экосистемы не свойственных им, чужеродных видов из других стран и даже континентов. Биологические инвазии сегодня происходят в региональном и общемировом масштабах. Ожидается, что в будущем они ещё более возрастут из-за глобализации рынков, торговли, перевозок, туризма и товарообмена. Распространение опасных чужеродных видов на новых территориях может нанести существенный экономический ущерб и серьёзный урон здоровью людей. Расселение инвазивных видов приносит значительный ущерб в сельском, лесном и водном хозяйстве, приводит к росту аллергических заболеваний, а также оказывает отрицательное воздействие на общее биоразнообразие экосистем, что требует срочных мер по сдерживанию этого процесса в современный период.

Для информации об угрозе биологических инвазий издаются «Чёрные книги» [1—3]. Так, в «Чёрной книге флоры Средней России» содержатся сведения о 52 наиболее агрессивных инвазивных видах средней полосы Российской Федерации и динамике их расселения. В последнее время в ряде регионов Европейской России и Сибири изданы «чёрные списки» (black-list) флор [2—7] и составлен предварительный «чёрный список» флоры России, который включает 100 агрессивных чужеродных видов, являющихся инвазивными в большинстве регионов РФ [8]. Подобный «чёрный список» сформирован и в соседней с Оренбургской областью Республике Башкортостан [9].

В Оренбургской области исследований по ин-вазивным видам растений крайне мало. Отдельные сведения о распространении видов, относящихся к инвазивным, содержатся в работах А.В. Попова [10], З.Н. Рябининой [11], В.М. Павлейчика [12]. Изучение инвазий Ambrosia trifida (амброзии трёх-раздельной), относящейся к карантинным растениям, проведены Е.В. Пикало вой [13].

Мы проводим исследования чужеродных видов растений на Южном Урале с 90-х гг. ХХ в. [14—16]. В последние годы наряду с изучением биологии и распространением адвентивных видов в Республике Башкортостан мы проводим аналогичные работы и в прилегающих районах Оренбургской области. Нами охвачен ряд юго-западных, юго-восточных и центральных районов области, что позволило составить предварительный список наиболее распространённых и опасных для экосистем инвазив-ных и потенциально инвазивных видов растений.

Материал и методы. Материалом для составления предварительного списка инвазивных видов

послужили собственные исследования авторов, а также анализ гербарного материала и данных литературы [11, 17].

Инвазивные растения «чёрных списков» согласно рекомендациям по ведению региональных «Чёрных книг» [2] разделяют на четыре группы разного инвазионного статуса.

Статус 1. Виды-трансформеры, которые активно внедряются в естественные и полуестественные сообщества, изменяют облик экосистем, нарушают сукцессионные связи, выступают в качестве эди-фикаторов и доминантов, образуя значительные по площади одновидовые заросли, вытесняют и (или) препятствуют возобновлению видов природной флоры.

Статус 2. Чужеродные виды, активно расселяющиеся и натурализующиеся в нарушенных полуестественных и естественных местообитаниях.

Статус 3. Чужеродные виды, расселяющиеся и натурализующиеся в нарушенных местообитаниях, в ходе дальнейшей натурализации некоторые из них могут внедриться в полуестественные и естественные сообщества.

Статус 4. Потенциально инвазивные виды, способные к возобновлению в местах заноса и проявившие себя в смежных регионах как инва-зивные виды.

В настоящей работе, поскольку исследования по инвазиям чужеродных видов только начинаются, мы особое внимание уделили первым трем группам с наиболее агрессивным инвазионным статусом. Потенциально инвазивные виды встречаются редко и требуют более детальной проработки всей территории Оренбургской области.

Результаты исследования. В результате проведённой работы по поиску и мониторингу очагов инвазии чужеродных видов нами на сегодня выявлено 57 инвазивных видов, представляющих опасность для экосистем Оренбуржья и широко расселившихся или начавших активное расселение. Они представлены в таблице.

К первой группе наиболее агрессивных неофитов мы относим 10 видов высших растений. Они произрастают в различных экологических условиях, внедряясь и трансформируя структуру естественных фитоценозов. Так, активной инвазией в луговые, преимущественно пойменные, фитоценозы отличаются Ambrosia trifida и Cyclachaena xanthiifolia. Существенные изменения засолённых местообитаний происходят за счёт инвазии Hordeum jubatum, образующего обширные по площади заросли, в основном в Зауральной части Оренбургской области. Прибрежные и водные сообщества подвергаются перестройке и обеднению за счёт инвазий Bidens frondosa, Echinocystis lobata, Elodea canadensis, Xanthium albinum. Большие площади придорожных территорий в последние годы занимает Sisymbrium

Предварительный «чёрный список» флоры Оренбургской области

Статус 1-10 видов: Acer negundo, Ambrosia trifida, Bidens frondosa, Cyclachaena xanthiifolia, Echinocystis lobata, Eleagnus angustifolia, Elodea canadensis, Hordeum jubatum, Sisymbrium volgense, Xanthium albinum

Статус 2-15 видов: Alyssum turkestanicum, Cardaria draba, Ceratocarpus arenarius, Collomia linearis, Echinochloa crusgalli, Epilobium adenocaulon, Euclidium syriacum, Fraxinus pennsylvanica, Hippophaë rhamnoides, Lepidium perfoliatum, Oenothera biennis, Saponaria officinalis, Solidago canadensis, Ulmus pumila, Urtica cannabina

Статус 3-32 вида: Acroptilon repens, Amaranthus albus, A. blitoides, A. retroflexus, Ambrosia artemisiifolia, Artemisia sieversiana, Axyris amaranthoides, Bromus japonicus, B. squarrosus, Carduus acanthoides, Chenopodium aristatum, Chorispora tenella, Conyza canadensis, Cuscuta campestris, Galinsoga parviflora, Elsholtzia ciliata, Epilobium rubescens, Helianthus lenticularis, Heracleum sosnowskyi, Impatiens glandulifera, Kochia scoparia, Lactuca serriola, Lepidium densiflorum, Lepidotheca suaveolens, Medicago sativa, Onopordum acanthium, Portulaca oleracea, Saponaria officinalis, Senecio viscosus, Setaria pumila, S. viridis, Sysimbrium loeselii

volgense, образующий плотные заросли за счёт разрастания корневищ. Наряду с травянистыми видами растений активно расселяются по поймам рек древесные неофиты Acer negundo и Eleagnus angustifolia.

К группе среднеагрессивных, натурализующихся преимущественно в естественных сообществах инвазивных растений, мы относим 15 видов. Это чужеродные виды, частично изменяющие нарушенные полуестественные и естественные местообитания, при достижении определённого уровня инвазионного потенциала способны перейти в группу видов I статуса. Так, к примеру, для степных и луговых фитоценозов характерно внедрение Cardaria draba, Carduus acanthiodes, Ceratocarpus arenarius, Collomia linearis, Solidago canadensis. На откосах автомобильных дорог, по отвалам, а также близлежащим степным участкам встречается Oenothera biennis и Urtica cannabina. Прибрежные сообщества, в свою очередь, подвергаются внедрению Echinochloa crusgalli, Fraxinus pennsylvanica и Hippophaё rhamnoides.

Третий статус в пределах Оренбургской области имеют 32 вида. К этой группе относятся широко распространённые на нарушенных местообитаниях виды. К ним относим виды, активно распространяющиеся на местообитаниях, подверженных вытаптыванию (городские и сельские дворы, обочины дорожек и пр.) — Amaranthus blitoides, Atriplex tatarica, Bromus japonicus, B. squarrosus, Lepidium densiflorum, Lepidotheca suaveolens. Для населённых пунктов степной зоны, особенно в Зауралье, характерно широкое распространение Chorispora tenella. Характерные для железнодорожных местообитаний виды, произрастающие также на пустырях, — Amaranthus albus, Artemisia sieversiana, Kochia scoparia, Senecio viscosus. Для обочин автомобильных дорог обычно произрастание Cuscuta campestris. Широко встречающиеся виды, характерные для местообитаний, подверженных хозяйственной деятельности человека (поля, огороды, клумбы, палисадники), — Acroptilon repens, Amaranthus retroflexus, Galinsoga parviflora, Helianthus lenticularis, Portulaca oleracea, Setaria pumila, S. viridis. Значительное число видов широко расселились на нарушенных местообитаниях различного спектра, включая пустыри, свалки мусора и пр.: Axyris amaranthoides, Conyza

canadensis, Lactuca serriola, Onopordum acanthium, Sysimbrium loeselii.

Кроме вышеперечисленных видов в Оренбургской области встречается довольно много чужеродных видов, обладающих потенциальной способностью к инвазиям, таких, как Ambrosia artemisiifolia, A. psylostachya, Anisantha tectorum, Armoracia rusticana, Bryonia alba, Caragana arborescens, Eragrostis minor, Grindelia squarrosa, Helianthus tuberosus, Juncus tenuis, Kochia densiflora, Populus balsamifera, Tribulus terrestris и др. Они, как правило, образуют небольшие заросли и пока не способны к активному расселению. Некоторые из этих видов более агрессивны в соседних регионах, например в Башкортостане. Впоследствии, возможно, они смогут получить более высокий инвазионный статус.

Предлагаемый список требует дальнейшего обсуждения научным сообществом и дополнительных исследований для уточнения инвазионного статуса видов. Первоочередными для исследований мы считаем приоритетные для всей России виды-мишени [18]: Acer negundo (клён ясенелистный), Heracleum sosnowskyi (борщевик Сосновского), Ambrosia artemisiifolia (амброзия полыннолистная), A. psylostachya (а. голометельчатая), A. trifida (а. трёхраздельная); Acroptilon repens DC (горчак ползучий), Cuscuta spp. (все виды повилики).

Выводы.

1. Составлен предварительный «чёрный список» флоры Оренбургской области, включающий 57 инвазивных и потенциально инвазивных видов высших растений, представляющих опасность для экосистем региона.

2. К группе наиболее агрессивных неофитов отнесено 10 видов высших растений. В группу активно натурализующихся в естественных и полуестественных экосистемах включено 15 видов растений. Это широко распространённые на нарушенных местообитаниях виды, проявляющие тенденцию к внедрению в естественные фито-ценозы. К группе широко распространённых на нарушенных местообитаниях растений отнесено 25 видов, которые в будущем могут начать натурализацию в естественных фитоценозах.

3. Потенциально инвазивные растения в настоящее время ещё мало распространены в регионе, но со временем могут получить более высокий

инвазионный статус. Они требуют дальнейшего поиска и изучения очагов инвазий, а также мер по контролю численности, в особенности для таких карантинных видов, как Acroptilon repens, видов из родов Ambrosia, Cuscuta и др.

Литература

1. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В. Чёрная книга флоры Средней России. М.: ГЕОС, 2010. 512 с.

2. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Нотов А.А. Чёрная книга флоры Тверской области. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2011. 292 с.

3. Эбель А.Л., Куприянов А.Н., Стрельникова Т.О. и др. Чёрная книга флоры Сибири. Новосибирск: ГЕО, 2016. 440 с.

4. Баранова О.Г., Бралгина Е.Н. Инвазионные растения во флоре Удмуртской Республики // Вестник Удмуртского университета. 2015. Т. 25. Вып. 2. С. 31—35.

5. Панасенко Н.Н. Чёрный список флоры Брянской области // Российский журнал биологических инвазий. 2012. № 2. С. 127-132.

6. Стародубцева Е.А., Морозова О.В., Григорьевская А.Я. Материалы к «Чёрной книге Воронежской области» // Российский журнал биологических инвазий. 2014. № 2. С. 133-149.

7. Третьякова А.С. Инвазионный потенциал адвентивных видов Среднего Урала // Российский журнал биологических инвазий. 2011. № 3. С. 62-69.

8. Виноградова Ю.К., Абрамова Л.М., Акатова Т.В. и др. «Чёрная сотня» инвазионных растений России // Информационный бюллетень. 2015. Вып. 4 (27). С. 85-89.

9. Абрамова Л.М., Голованов Я.М. Инвазивные растения Республики Башкортостан: «Черный список», библиография // Известия Уфимского научного центра РАН. 2016. № 2. С. 54-61.

10. Попов А.В. Сорные растения Оренбургской области. Оренбург: Изд-во ОГПУ, 1997. 237 с.

11. Рябинина З.Н. Конспект флоры Оренбургской области. Екатеринбург: УрО РАН «Наука», 1998. 164 с.

12. Пикалова Е.В. Биология популяций Ambrosia trífida L. в условиях Оренбургской области // Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Оренбург, 2015. 22 с.

13. Павлейчик В.М. Новые данные об ареале инвазивного вида Hordeum jubatum L. на Южном Урале и в Предуралье // Степи Северной Евразии: матер. VII Междунар. симпоз. Оренбург, 2015. С. 601-603.

14. Абрамова Л.М., Ануфриев О.Н. Агрессивные неофиты Республики Башкортостан: биологическая угроза // Вестник АН РБ. 2008. № 4. С. 34-43.

15. Абрамова Л.М. Экспансия чужеродных видов растений на Южном Урале (Республика Башкортостан): анализ причин и экологических угроз // Экология. 2012. № 5. С. 1-7.

16. Абрамова Л.М. Новые данные по биологическим инвазиям чужеродных видов в Республике Башкортостан // Вестник академии наук Республики Башкортостан. 2014. Т. 19. № 4. С. 16-27.

17. Рябинина З.Н., Князев М.С. Определитель сосудистых растений Оренбургской области. М.: Тов. науч. изд. КМК, 2009. 758 с.

18. Дгебуадзе Ю.Ю. Чужеродные виды в Голарктике: некоторые результаты и перспективы исследований // Российский журнал биологических инвазий. 2014. № 1. С. 2-8.

Видо- и сортоизучение зернобобовых культур в условиях степной зоны Оренбургского Предуралья и организация их семеноводства

Ю.А. Гулянов, д.с.-х.н., профессор, Г.Ф. Ярцев, д.с.-х.н., профессор; М.П. Мордвинцев, д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Важным источником биологически ценного пищевого и кормового белка являются зернобобовые культуры, в семенах и продуктах переработки которых содержится от 20 до 50% белка, что в 2—3 раза выше по сравнению со злаковыми культурами. Зернобобовые культуры отличаются способностью к симбиотической фиксации азота воздуха и обеспечивают регуляцию кругооборота азота в природе, что важно в агротехническом и экономическом отношениях. Кроме того, включение зернобобовых культур в севооборот позволяет полнее использовать преимущества плодосмена, повышает урожаи последующих культур, улучшает плодородие почвы, снижает потребность в синтетическом азоте. В этой связи зернобобовые культуры выступают в земледелии ещё и как фактор рационального использования природных ресурсов [1].

В Оренбургской области из зернобобовых культур достаточно широко распространены горох и нут, имеются посевы и пока ещё нетрадиционной для области сои, выделяющейся высоким содержанием белка и масла.

По данным Федеральной службы государственной статистики по Оренбургской области, в 2014 г горох был убран с площади 11010 га, соя — 1909 га [2].

Нут статистикой отдельно не учитывается и входит в категорию «прочие зернобобовые», уборочная площадь которых в Оренбургской области в том же году составила 40525 га. Уборочная площадь всех зернобобовых в Оренбуржье (горох, нут, чечевица, соя) в 2015 г. составила только 47600 га, в 2016 г. — 42400 га [2].

В мировом земледелии зернобобовые культуры занимают около 13% в структуре посевных площадей зерновых культур, а в России их доля составляет менее 1% [3]. Следовательно, увеличение площади посева зернобобовых культур является главным резервом роста производства пищевого и кормового белка как в Российской Федерации, так и в мире в целом [4].

Существенной составляющей современных вла-го- и энергосберегающих экологически обоснованных агротехнологий возделывания полевых культур являются высокопродуктивные сорта с высоким качеством продукции, адаптированные к местным условиям выращивания, комплексно устойчивые к абиотическим и биотическим факторам среды произрастания. Поэтому основной целью проводимых в Оренбургском ГАУ исследований является изучение видов и сортов зернобобовых культур и подбор наиболее адаптивных для возделывания в природных условиях степной зоны Оренбургского Предуралья.

Материал и методы исследования. Сравнительное видовое изучение зернобобовых культур

Источник: cyberleninka.ru

Алла Куклина,
кандидат биологических наук, Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН
Юлия Виноградова,
доктор биологических наук, Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН
«Наука и жизнь» №5, 2015

За последние 200 лет флора многих стран мира значительно изменилась. Почти третью часть от общего числа видов теперь составляют чужеродные растения, успешно прижившиеся на новой родине. Семена или черенки неизвестных растений попадают с транспортом, тарой от импортируемых фруктов или овощей либо как примесь к завозимым товарам, особенно зерну; привозят их и наши соотечественники из туристических поездок.

Инвазионные виды растений

Наиболее агрессивные чужеродные виды, вытесняющие местные, аборигенные, растения, выделяют в особую группу — инвазионные виды. Сегодня в 57 странах мира насчитывается более 300 инвазионных видов; во флоре средней полосы России — пока 52 вида, но список этот постоянно пополняется за счёт новых «непрошеных» гостей, нарушающих естественные сообщества. Среди них — арония Мичурина (черноплодная рябина), роза морщинистая, рудбекия жёстковолосистая.

Значительная часть инвазионных видов попала в Европу из Америки. Достаточно долгое время некоторые из них, такие как клён ясенелистный и ясень пенсильванский, выращивались как культурные растения, и лишь позднее они стали активно заселять соседние территории.

«Сбежали» из коллекций ботанических садов галинзога мелкоцветковая, эхиноцистис шиповатый, череда облиственная, ромашка душистая, недотрога железконосная.

В садах по-прежнему выращивают золотарник, топинамбур, окопник кавказский, маргаритку многолетнюю, кислицу прямостоячую (особенно пурпурнолистную форму), веронику нитевидную, иргу колосистую, облепиху. Фрагменты корневищ и побеги с семенами этих растений, удалённые с участков, долго сохраняются в почве и могут расселяться на значительные расстояния, создавая большие колонии, способные за десятилетие заселить все свободные пространства.

Среди инвазионных видов есть растения, опасные для здоровья человека. Прежде всего, это амброзия полыннолистная. В южных районах России, особенно в Ставропольском крае, Ростовской и Волгоградской областях, её пыльца — один из сильнейших аллергенов. В период цветения амброзии 40% людей, страдающих поллинозами, вынуждены брать больничные листы. Пыльца амброзии циркулирует в воздухе и за пределами этих регионов.

В России амброзию впервые зарегистрировали в 1918 году, но в Европу это растение попало на полвека раньше. Борьба с амброзией требует больших средств. В Германии, например, на контролирование её расселения уходит почти 20% всех расходов государства на ликвидацию сорных растений.

Не стоит забывать, что аллергию может вызывать и пыльца клёна ясенелистного, ясеня пенсильванского, а также циклахены дурнишниколистной.

Инвазионные виды представляют опасность для нашей природы. Попадая на луга или в леса, они не только конкурируют с местными аборигенными видами за свет и питательные вещества, но впоследствии даже вытесняют некоторые из них или, образуя с ними гибриды, способствуют изменению генетического разнообразия растительных сообществ.

Существенную проблему создаёт зарастание сельхозугодий люпином многолистным и козлятником восточным. В лесах, куда внедряется люпин, перестают расти грибы, поскольку азотфиксирующие бактерии в клубнях люпина трансформируют почву, а переизбыток азота негативно влияет на грибницу. Всё чаще и чаще можно встретить на лугах и пустошах Московской, Калужской и Курской областей огромные заросли североамериканских растений: золотарника гигантского, эхиноцистиса лопастного, мелколепестника канадского. При сильном засорении полей последним из перечисленных растений снижается урожай, а сухие стебли этого сорняка забиваются в комбайн. Появление его на виноградных плантациях тормозит рост виноградной лозы.

Многим знакомы гигантские зонтики борщевика Сосновского, широко распространившегося сорняка, заселившего большие луга и берега водоёмов. Это растение способно вызывать фотодерматит, проявляющийся в виде долго не заживающих кожных ожогов.

Для животноводства опасны инвазионные виды, отнесённые к группе карантинных сорняков, среди них — ценхрус малоцветковый. На территории России это растение проникло вплоть до Волгоградской и Белгородской областей. Ценхрус — однолетний злак с плоским разветвлённым стеблем, способным укореняться в узлах, соприкасающихся с почвой. Расселяется этот опасный вид, прикрепившись к одежде человека, шерсти животных, вонзившись в покрышки автомашин. Перемещается вместе с потоками талых вод. Его колоски с колючей обёрткой вызывают у домашних животных долго не заживающие язвы во рту, которые в дальнейшем могут стать очагом тяжёлых инфекционных заболеваний. Попадая на пашни и пастбища, в сады и огороды, ценхрус снижает урожайность кормовых трав, кукурузы, бахчевых и пропашных культур.

Экономический ущерб в сельском хозяйстве, лесоводстве и водном хозяйстве от биологических инвазий колоссален. Согласно подсчётам Агентства по охране окружающей среды Великобритании, затраты на уничтожение агрессивно разрастающейся недотроги железконосной только в Англии и Уэльсе могут достигать более 210 млн евро.

Американский эколог Дэвид Пайментель подсчитал, что ущерб от инвазионных видов во всём мире составляет более 1,4 трлн долларов, то есть примерно 5% мировой экономики. В целом от непрошеных растений США теряют 137 млрд долларов, Индия — 117 млрд, Бразилия — 50 млрд.

Велики затраты и на сбор сведений об инвазионных видах. Стоимость инвестиций, направленных на информационный проект DAISIE (содержащий сведения о 2122 чужеродных видах в 27 странах Евросоюза), достигает 3,4 млн евро, а на проект разработки глобальной базы данных по индикации этих видов (где обобщены сведения по 57 странам мира) выделяется до 84 тыс. евро. Однако в любом случае подобные инвестиции значительно ниже затрат, связанных с контролем за чужеродными видами, которые превышают в Европе 12 млрд евро в год.

Стратегия сохранения биологического разнообразия

Учёные многих стран обеспокоены негативным влиянием фитоинвазий на сельское хозяйство, здоровье людей и биологическое разнообразие. Они понимают, как велик риск проникновения опасных видов растений с территорий соседних государств, поэтому объединяют усилия по контролю расселения агрессивных видов.

В 1992 году в Рио-де-Жанейро (Бразилия) в ходе конференции ООН по окружающей среде и развитию среды была представлена для подписания всеми государствами Конвенция о биологическом разнообразии, которая предусматривала ряд мер по предотвращению биологических инвазий, смягчению их последствий и широкому мониторингу.

В 2010 году конференция стран — участниц Конвенции ООН по биоразнообразию в городе Нагое (Япония) одобрила новый стратегический план по сохранению биоразнообразия и сформулировала 20 пунктов, способствующих сохранению живой природы планеты. Вот один из них: «К 2020 году инвазионные чужеродные виды и векторы их проникновения в естественные сообщества должны быть идентифицированы и подвергнуты ранжированию по степени приоритетности. Наиболее угрожающие (агрессивные) виды должны жёстко контролироваться или уничтожаться, а меры по контролю путей распространения таких видов для предотвращения их интродукции и натурализации должны быть разработаны и приняты».

Чтобы сократить ущерб от нежелательных растений, специалистам предстоит продолжить всестороннее изучение различных направлений инвазионной биологии, исследовать особенности происходящего процесса у ряда видов, выявить их транзитные пути и направления заноса чужеродных видов, а также научиться прогнозировать и предотвращать массовые фитоинвазии. Существенным фундаментом для решения этой проблемы будет создание единой базы данных по инвазионным видам в России и разработка законодательных актов, нацеленных на контроль распространения и уничтожение опасных растений.

Источник: elementy.ru