This website works best with JavaScript enabled
Joomla

Пристосувальні особливості деяких інвазійних рослин

Лук’яненко Микола, м. Шпола, Черкаська обл.

Вступ
Актуальність теми. Види рослин з високим інвазійним потенціалом відзначаються широкою екологічною амплітудою, стрес-толерантністю, швидкістю розмноження, високим ступенем натуралізації. Ці агресивні види можуть використовувати ресурси нового середовища, недоступні для місцевих видів, та істотно впливати на гомеостаз екосистеми, трансформувати її.

Вони витісняють автохтонні види рослин, зменшуючи біорізноманіття екосистем. Особини інвазійних видів проходять повний цикл розвитку, дають велику кількість насіння, активно вкорінюються в місцеві екосистеми і трансформують їх. Збільшення кількості інвазійних видів свідчить про зростаючу деградацію рослинного покриву населених пунктів. Для запобігання зменшенню біологічного різноманіття необхідно досліджувати та контролювати процеси поширення цих видів. Це й обумовлює актуальність обраної теми дослідження.
Поняття про інвазійні види та їхній вплив на екосистеми
Інвазійними видами називають чужорідні види, інтродукція і/або розповсюдження яких створюють загрозу місцевому біорізноманіттю. Вони відзначаються, перш за все, агресивністю, тобто здатністю швидко розповсюджуватися та входити в різноманітні типи ценозів. Крім того, інвазійні види можуть чинити прямий або опосередкований вплив на здоров’я, добробут та економічну діяльність людини.
Інвазії чужорідних видів організмів – одна з найбільших екологічних проблем сучасності, яка гостро постає у зв’язку з активними процесами біотичної глобалізації. Контроль за їх появою, натуралізацією та розповсюдженням є важливою проблемою світового масштабу.
Незворотні зміни природного середовища внаслідок посилення синантропізації, зокрема адвентивної флори та рослинності, засвідчили деструктивний характер впливу цих процесів на розвиток рослинного покриву і змінили світогляд міжнародної громадськості щодо сприйняття даної тематики, визнавши проблему неаборигенних організмів однією з найактуальніших.
Країни, у тому числі й Україна, які підписали Конвенцію про біологічне різноманіття (Ріо-де-Жанейро, Бразилія, 1992) та Рішення конференції ООН з проблеми не аборигенних видів (Трондхейм, Норвегія, 1996), зобов’язалися проводити всебічні дослідження видів адвентивних рослин, тварин і мікроорганізмів, розробляти регіональні стратегії щодо контролю їх занесення та поширення.
Біотичні інвазії, у тому числі фітоінвазії, зараз знаходяться у центрі уваги як науковців, так і широкого загалу. Проте, біотичні інвазії є зовсім не новим явищем. Експансії видів за межі первинного ареалу, колонізація нових територій, конкурентні та інші біотичні стосунки в екосистемах та угрупованнях, пристосування видів до абіотичних умов середовища є не лише складовими інвазій, але й закономірними проявами еволюційних і біогеосистемних процесів від глобального до локального рівня, протягом всієї історії біосфери Землі.
Інвазійні рослини становлять безпосередню загрозу природному аборигенному біорізноманіттю. З фітоценологічних позицій, встановлення інвазійної спроможності чужинних видів рослин в Україні сьогодні можливе двома способами: шляхом аналізу, обробки інформації та класифікації рослинних угруповань, в яких зареєстровані дані види, та популяційним аналізом в межах цих рослинних угруповань.
Обробка та класифікація рослинних угруповань включається до процедури екологічної оцінки ризику інвазій чужорідних рослин на певній території. Саме на етапі обробки та класифікації рослинних угруповань України та порівняння їх із класифікаційними схемами сусідніх країн Європи і їхнім флористичним складом можна спрогнозувати ймовірність занесення нових чужорідних рослин, успішної акліматизації вже існуючих потенційно інвазійних рослин, їх успішного розселення та спрямованість потенційної шкоди: економічної – переважно для народного господарства, чи екологічної – для природного біорізноманіття.
Способи занесення та поширення інвазійних рослин
Слід розрізняти спосіб занесення і засоби подальшого поширення інвазійних рослин.
Найбільш важливими факторами, які сприяють заносу інвазійних рослин, є торгівля, розвиток транспорту, війни, переселення народів, перегін худоби.
Загальновідомі способи занесення інвазійних рослин висвітлено в працях деяких вітчизняних і особливо західноєвропейських ботаніків:
1) занесення адвентивних рослин з насінням культурних рослин;
2) занесення насіння адвентивних рослин з різними вантажами;
3) переселення народів;
4) війни;
5) перенесення насіння транспортом.
1) Занесення адвентивних рослин з насінням культурних рослин.
У літературі трапляються відомості про появу нових видів рослин, характерних для місць вивантаження зерна, на солодових відходах пивоварного заводу, біля млинів, портових складів.
Часто насіння нових видів рослин поширюється з кормом, який завозиться для свійських і декоративних птахів, що утримуються у клітках. Під час прибирання клітки невикористане насіння потрапляє у сміття і викидається на смітники, де згодом проростає.
Важливу роль у занесенні насіння адвентивних рослин відіграють сільськогосподарські дослідні станції, які висівають насіння, одержане з багатьох країн світу. З 114 видів адвентивних рослин 29 є здичавілими.
Насіння багатьох рослин завозиться людиною свідомо для використання їх у господарстві. Але запроваджуючи у культуру рослини інших країн, людина часто не передбачає можливих наслідків. Деякі з цих рослин дичавіють і перетворюються на злісні бур’яни, наприклад, чорнощир звичайний, гречка татарська, розрив-трава дрібноквіткова та ін.
Останнім часом все більшого значення в розселенні рослин на Україні набуває автотранспорт. Найбільш постійні супутники шосе і автовокзалів – щириці, нетреби, ромашка запашна.
З камінням, яке використовується для будівництва шляхів також заносяться деякі рослини. З баластом і піском поширюється хрінниця густоквіткова.
Взагалі способів заносу рослин дуже багато, вони надзвичайно різноманітні і мають іноді найнесподіваніший характер. Наприклад, у 1685 р. з Канади було завезено опудало птаха, набите насінням злинки канадської. Невелика кількість сім'янок, які випадково висипалися з нього, поклала початок поселенню цього виду в Європі.
Занесення рослин в нову місцевість – лише перший етап у розселенні виду на цій території. Чимало видів успішно розселяється в нових місцевостях, незрівнянно більша кількість чужоземців зазнає невдачі іноді відразу ж, іноді через багато років. Це трапляється внаслідок того, що рослина не може пристосуватися до даних умов, які не відповідають її екологічним і фізіологічним вимогам, або внаслідок опору, який чинить “пришельцям” природа або людина.
Закріплення занесених рослин у новій місцевості та їхнє подальше поширення значною мірою залежать від ефективності і різноманітності природних факторів поширення їх плодів та насіння.
Особливо швидко поширюються рослини, насіння яких розноситься різними способами.
Здатність поширюватися за допомогою різних способів – характерна риса інвазійних рослин. Досліджуючи способи поширення тієї чи іншої адвентивної рослини, важко віддати перевагу будь-якому з них, настільки вони завжди пов’язані між собою і доповнюють один одного. Відокремившись від рослини яким-небудь способом, плоди або насіння, завдяки різним пристосуванням, продовжують поширюватися способами, які завжди сполучаються ніж собою. Чіпкі та клейкі плоди і насіння розносяться на невеликі відстані тваринами, а на більші – транспортом. Наприклад, сім’янки нетреби, які вкриті колючою, опушеною обгорткою, розносяться тваринами, транспортом і водою. У щириці білої дрібне гладеньке насіння легко висипається з коробочки і густо вкриває землю біля материнської рослини. Потім воно розноситься дощовими потоками і розталим снігом на більші відстані. Рослина, утворюючи форму перекотиполя, переноситься вітром досить далеко і засмічує ґрунт на значній площі. Дрібне насіння щириці білої разом з землею легко прилипає до ніг та коліс і розноситься ще далі. При перевезенні засміченого ґрунту насіння може потрапити дуже далеко, навіть на інший континент. Отже, насіння щириці білої, яке осипається біля материнської рослини і не має, здавалось би, ніяких пристосувань до поширення, виявляється здатним подолати величезні відстані за допомогою вітру, води, тварин і людини.
Така взаємодія факторів поширення значною мірою обумовлює швидке поширення інвазійних рослин.
За класифікацією Р.Ю. Левіної інвазійні рослини можна віднесли до таких категорій:
•    автобарохори – насіння осипається під впливом сили тяжіння;
•    автомеханохори – насіння активно розкидається внаслідок особливого механізму розкривання плоду або особливої будови насіннєвих оболонок;
•    балісти – рослини, плоди яких мають пристосування, що заважають само висіванню насіння, внаслідок чого воно висипається лише при розхитуванні стебел;
•    анемохори – насіння розноситься вітром;
•    зоохори – насіння розноситься тваринами;
•    гідрохори – насіння розноситься водою.
Місце зростання, де трапляються адвентивні рослини, різняться між собою, і це, безумовно, відбивається і на способах поширення рослин у різних умовах.
У парках найширше представлені автомеханохори (половина всіх видів) потім – барохори і анемохори. Більша частина цих рослин дичавіє з присадибних ділянок, але через малу ефективність способів поширення вони не спроможні далеко відійти від місця культури і звичайно залишаються в межах парку.
Для адвентивних рослин, що поширені в природних угіддях, характерна здатність поширюватися переважно за допомогою природних агентів, головним чином вітру і тварин.
Отже, інвазійні рослини так само, як і місцеві види, тяжіють до тих місцезростань, де притаманні їм способи поширення виявилися найбільш доцільними.
Умови та методика дослідження
Клімат району дослідження характеризується як помірно-континентальний. Середньорічна температура повітря +7,2°С – +7,6°С. Вегетаційний період триває 200-205 днів. Цьому сприяють і опади, середньорічна кількість яких становить 450-520 мм на рік. Переважний напрямок вітрів – західний і північно-західний, середня швидкість дорівнює – 3-6 м/с. Західні вітри приносять значну кількість вологи, яка влітку випадає у вигляді злив з градом. Найбільша кількість опадів випадає в центральній частині області, найменша – на лівобережній частині.
Для цього району найбільш суттєвими є такі показники:
зима: нестійка, середня температура січня        5,7°С
середньорічна температура                +7,8°С
середньорічна вологість повітря            77%
абсолютний мінімум температури            - 7°С
абсолютний максимум температури            +13°С
річна сума опадів                        545 мм
сніговий покрив                        7-15 см
весна починається                        15-20 березня
літо:                                початок-середина травня.
Дослідження виконане у 2012 році.
Видовий склад інвазійних рослин визначали маршрутним методом з використанням визначників та атласів рослин України. Дослідженнями було охоплено основні місцезростання інвазійної рослинності: селітебні території; рудеральні місцезростання; паркові та лісопаркові зони; газони; постійно оброблювані території; деградуючі природні екотопи; території, рослинний покрив яких почав відновлюватися після повної трансформації (довгобуди, зони відчуження, старі пустирі) тощо.
Біоморфи, типи плодів та способи поширення насіння встановлювали з використанням літературних джерел та на основі власних спостережень.
Здатність крилаток клена поглинати дистильовану воду визначали при дводобовому анаеробному насиченні при температурі +18…20 °С окремо для 50 шт. цільних крилатих насінин, 50 шт. зародків без оплоднів та 50 шт. оплоднів з крилом для кожного виду. Масу поглинутої води визначали як різницю між масою повітряно-сухих та набубнявілих насінин, зародків та оплоднів.
Насіннєву продуктивність трав’янистих рослин визначали кількісно-ваговим методом.
Результати дослідження
Біоекологічні особливості деяких інвазійних рослин
Якщо при утворенні нових осередків у віддалених один від одного районах головна роль належить людині, то в масовому захваті території навколо цих осередків, у величезному зростанні кількості рослин у місцях, де прижився інвазійний вид, у поступовому зростанні його ареалу найбільше значення мають природні фактори поширення. Відомо, що чим більше насіння потрапляє на нові території, тим успішніше розселяється вид. Наприклад, у багатьох заносних видів (чорнощиру, амброзії, диких конопель тощо) насіння масово осипається біля материнської рослини і дуже засмічує ґрунт. Потім воно розноситься дощовими потоками, повенями, тваринами та іншими природними агентами. Завдяки цьому площа, яку займає даний вид, збільшується з року в рік.
У результаті проведених досліджень нами виявлено, що найпоширеніші інвазійні рослини району дослідження належать до 6 життєвих форм, утворюють 7 типів плодів, які поширюються чотирма основними способами (табл. 3.1).
Таблиця 3.1
Біоекологічні особливості деяких інвазійних рослин
№з/п    Назва виду    Біоморфа    Плід    Спосіб поширення плодів (насіння)
Однорічні трав’янисті рослини
1    Амброзія полинолиста    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    барохорія
2    Анізанта покрівельна    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – зернівка    зоохорія, анемохорія
3    Галінсога дрібноквіткова    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    анемохорія
4    Грицики звичайні    однорічна трав’яниста рослина    сухий розкривний – стручечок    анемохорія
5    Злинка канадська    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    анемохорія
6    Розрив-трава дрібноквіткова    однорічна трав’яниста рослина    сухий розкривний – коробочка    автохорія
7    Стенактис однорічний    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    анемохорія
8    Череда волосиста    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    зоохорія
9    Чорнощир звичайний    однорічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    барохорія
10    Ехіноцистис шипуватий    трав’яниста ліана    соковитий – гарбузина    барохорія
Дворічні трав’янисті рослини
11    Волошка розлога    дворічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    анемохорія
Багаторічні трав’янисті рослини
12    Ваточник сирійський    багаторічна трав’яниста рослина    сухий розкривний – листянка    анемохорія зоохорія
13    Золотушник канадський     багаторічна трав’яниста рослина    сухий нерозкривний – сім’янка    анемохорія
Деревні рослини
14    Аморфа кущова    листопадний кущ    сухий розкривний – біб    барохорія, орнітохорія
15    Верба ламка    листопадне дерево    сухий розкривний – коробочка    анемохорія
16    Дикий виноград п’ятилистий    дерев’яниста ліана    соковитий – ягода    зоохорія
17    Клен ясенелистий    листопадне дерево    сухий нерозкривний – двокрилатка    анемохорія
18    Маслинка вузьколиста    листопадне дерево    соковитий – кістянка    зоохорія
19    Робінія псевдоакація    листопадне дерево    сухий розкривний – біб    автохорія
20    Черемха пізня    листопадне дерево    соковитий – кістянка    зоохорія

Найпоширенішою життєвою формою інвазійних рослин району дослідження є однорічні трав’янисті рослини (50% видів), чверть представників – листопадні дерева (25%), 10% видів – багаторічні трав’янисті рослини, по 5% – дворічні трав’янисті рослини, дерев’янисті ліани та листопадні кущі.
Більшість видів утворює сухі нерозкривні плоди (зернівка, сім’янка, крилатка), 6 видів – сухі розкривні (біб, листянка стручечок, коробочка) та 4 види – соковиті плоди (кістянка, гарбузина, ягода).
Для проаналізованих видів інвазійних рослин характерними є 4 типи поширення плодів та насіння, провідне місце серед яких належить анемохорії – 40% досліджуваних рослин поширюють свої плоди та насіння за допомогою вітру, для інших видів характерними є зоохорія, барохорія та автомеханохорія.
Поглинальна здатність насіння видів роду Acer як показник їхньої пристосувальної здатності до успішного насіннєвого поновлення
З літературних джерел відомо, що одним із найбільш агресивних інвазійних видів рослин у нашому регіоні є клен ясенелистий, або американський (Acer negundo L.). У порівнянні з іншими аборигенними та інтродукованими видами кленів він надзвичайно добре розмножується самосівом, а тому проникає у природні угруповання, витісняючи інші види. Можна припустити, що клен ясенелистий має кращу пристосованість до насінного розмноження у порівнянні з іншими видами роду Клен (Acer L.). Для перевірки цього припущення нами в лабораторних умовах було досліджено здатність вбирати воду крилатками різних видів кленів при проростанні, адже з літератури відомо, що кількість увібраної вологи корелює із показником схожості насіння. Отримані результати представлено у табл. 3.2.
Таблиця 3.2
Поглинальна здатність насіння видів роду Acer
№ з/п    Вид    Маса поглинутої вологи, г
        усією крилаткою    зародком    оплоднем
1    Клен гостролистий    76,8    4,5    72,3
2    Клен несправжньоплатановий    102,4    21,1    81,3
3    Клен польовий    103,3    34,6    68,7
4    Клен татарський    91,4    21,0    70,4
5    Клен ясенелистий    48,0    20,3    27,7

Як свідчать отримані дані, для проростання крилаток клена ясенелистого дійсно потрібно значно менше вологи у порівнянні з іншими видами – 48,0 г проти 103,3 г у клена польового чи 102,4 г у клена несправжньоплатанового. Також у клена ясенелистого найнижче співвідношення між масою води, поглинутою оплоднем і зародком. Це означає, що його насіння добре поглинає вологу усіма його частинами, що забезпечує високу адаптованість та успішне насіннєве поновлення цього виду.
 
Висновки
1.    Встановлено, що серед 20 найпоширеніших інвазійних видів району дослідження переважають однорічні трав’янисті рослини (50%). Решта видів – це дво- і багаторічні трав’янисті рослини, листопадні дерева і кущі, ліани.
2.    З’ясовано, що більшість досліджених видів утворює сухі плоди – нерозкривні (зернівка, сім’янка, крилатка) та розкривні (біб, листянка, стручечок, коробочка). Лише у 4-х видів плід – соковитий (кістянка, гарбузина, ягода).
3.    Виявлено, що серед способів поширення плодів та насіння провідне місце належить анемохорії – близько половини досліджуваних видів рослин поширюють свої плоди та насіння за допомогою вітру, для інших видів характерними є зоохорія, барохорія та автомеханохорія.
4.    З’ясовано, що успішне насіннєве поновлення особливо агресивного інвазійного виду – клена ясенелистого пояснюється незначною потребою у волозі при проростанні крилаток та тим, що його насіння добре поглинає вологу усіма частинами.
5.    Встановлено, що висока насіннєва продуктивність трав’янистих інвазійних рослин є показником рівня їхньої адаптованості до нових умов зростання.
6.    Доведено можливість регулювання чисельності особливо небезпечних для здоров’я людини інвазійних видів рослин механічним способом, тобто скошуванням надземної частини. Це особливо важливо в умовах населених пунктів, де небажаним є використання гербіцидів.

Створення і підтримка сайту pbb.lviv.ua

#fc3424 #5835a1 #1975f2 #2fc86b #f_syc9 #eef12086 #150714100123