VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИЗУЧЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ Г. РАМЕНСКОЕ REYNOUTRIA SP. И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность:
Все чаще мы слышим о чужеродных или инвазивных (инвазионных) видах. Для них характерно активное внедрение в аборигенные сообщества, при котором они зачастую вытесняют коренные виды растений. При этом инвазивными нередко могут быть сорные растения, которые могут стать злостными сорняками. Вторжение инвазивных видов - серьезная глобальная экологическая проблема, приводящая к т.н. «флористическому загрязнению территории» [5]. Одними из таких видов для территории Московской области являются представители рода Reynoutria sp. Из инвазивных видов на нашей территории огромное внимание справедливо уделяется борщевику Сосновского, однако потенциально вред от рейнутрии может быть не меньшим [3], в связи с чем, за распространением данного рода необходим строгий контроль.
Тема проекта:
Изучение распространения на территории г. Раменское Reynoutria sp. и некоторых других инвазивных видов растений.
Цель:
Получение и обобщение информации о распространении на территории города инвазивных видов растений для составления карты распространения инвазивных видов и создания проекта черной книги флоры города.
Задачи:
Познакомиться с разнообразием инвазивных видов растений средней полосы России и имеющимися данными по их распространению инвазивных видов, составить краткий литературный обзор.
Провести обследование территории на предмет наличия инвазивных видов на территории города и его окрестностей.
Составить и проанализировать карту распространения инвазивных видов на территории города.
Создать проект Черной книги флоры г. Раменское.
Гипотеза:
Вероятно, на территории г. Раменское произрастает множество инвазивных видов растений, а в их распространении может быть усмотрена некоторая закономерность.
6. Методы исследования:
Маршрутный
Фотографирование
Картирование
Глава 1. Теоретический обзор проблемы
Понятие «инвазивные растения», их влияние на местную флору и человека
Окружающие нас виды растений можно условно разделить на три группы:
местные (аборигенные)
заносные или инвазивные (адвентивные)
культивируемые растения
Инвазивные растения - объекты растительного мира, находящиеся за пределами их естественного ареала, распространение и численность которых создают угрозу жизни или здоровью граждан, сохранению биологического разнообразия, причинения вреда отдельным отраслям экономики. Важно изучать и следить за распространением этих видов, так как они [2]:
приносят экономический ущерб, в том числе ущерб здоровью человека и домашних животных;
оказывают отрицательное влияние на местную флору:
конкурируют с аборигенными видами;
упрощают структуру фитоценозов;
гибридизируют с аборигенными видами;
вытесняют аборигенные виды из естественных фитоценозов;
инвазионные виды - «природный» не всегда предсказуемый биологический эксперимент.
Впрочем, есть и польза от инвазивных растений: освоение обнаженных субстратов, в т.ч. и техногенных, их «подготовка» для поселения местных видов, «фитомелиорация», производство биомассы и кислорода. Однако их использование должно быть строго обосновано и регламентировано.[12]
Инвазионные элементы флоры
Как правило, совокупность видов, определяемых как «инвазионные», является частью обширного заносного или адвентивного элемента флоры, среди которого они выделяются, прежде всего, агрессивностью, то есть способностью быстро распространяться и внедряться в различные типы ценозов, в том числе и ненарушенные. Таким образом, для начала нужно определить, что такое заносная, или адвентивная, флора.
Исторически потребность в выделении заносного, пришлого элемента флоры появилась с того момента, когда человек начал осознавать степень его собственного влияния на флору, а последствия ускоренного им же флорогенеза стали проявляться в сжатые периоды времени. Такое понимание развивалось в направлении выделения из всего состава флоры того ее компонента или части, которая изменялась и адаптировалась быстрее всего. [13].
Понятие «адвентивная флора» (или «адвентивный элемент», или «компонент флоры») существует в системе представлений, в которую значение термина иерархически включено как часть флоры территориальной единицы. В таком понимании флора может распадаться на аборигенный (автохтонный) и адвентивный (аллохтонный) элементы флоры [3].
Автохтонный элемент флоры выражает совокупность аборигенных видов данной территории [3], то есть видов, возникших в той же местности, в которой существуют в настоящее время, и составляющих наиболее древнее ядро ее флоры. Аборигенный элемент флоры формально пересекается с адвентивным с одной стороны, через понятие «археофит», а с другой - через виды, натурализация которых произошла в последнее время и была в той или иной форме зафиксирована документально. Промежуточное положение занимают и прогрессирующие виды в понимании Н. В. Козловской [3], расширение ареала которых могло быть связано с естественными причинами. Таким образом, учитывая относительность разграничения адвентивного и аборигенного компонентов, авторы понимают последний как часть флоры, заносное происхождение видов которой не установлено для данной территории.
Адвентивный элемент флоры чаще всего определяется в отечественной литературе как совокупность видов растений, не свойственных местной флоре, занос которых на данную территорию не связан с естественным ходом флорогенеза, а является результатом прямой или косвенной деятельности человека [3].
Ф.Г. Шредер [3] пришел к выводу о необходимости разграничения классификационных построений по трем основным принципам: времени иммиграции, способу иммиграции и степени натурализации. Такое разграничение послужило основой для ряда современных классификаций и полностью оформило первое направление, оценивающее временные и пространственные особенности распределения адвентивных растений по вновь занятой территории. Так, Ф.Г. Шредер выделяет следующие группы по степени натурализации: 1) эфемерофиты - растения, встречающиеся в местах заноса в течение 1-2 лет, но не размножающиеся, а затем исчезающие; 2) колонофиты - растения возобновляются, но их распространение ограничено преимущественно местами заноса; 3) эпекофиты - заносные растения, которые распространяются по одному или нескольким типам антропогенных мест обитания; 4) агриофиты - растения, внедрившиеся в естественные ценозы.
Черные книги как часть борьбы с инвазивными растениями
Частью борьбы с инвазивными растениями является создание черных книг и списков. В них включают виды, способные к активному расселению и внедрению в естественные местообитания. В 2016 году была создана первая черная книга Флоры Средней России. В ней приводятся впервые обобщенные данные по биологическим особенностям 52 наиболее злостных и широко распространенных инвазионных видов флоры Средней России и динамике их расселения во вторичном ареале. Дана оценка экономическому ущербу и рекомендации по возможному использованию инвазионных видов. [7]
Одна из задач региональных черных книг - это выявление локальных инвазий адвентивных видов. Так, например, в список инвазионных растений Калужской области, включены виды, не попавшие в список Черной книги Средней полосы России, но которые активно внедряются в естественные и полуестественные фитоценозы конкретного региона и на которые рекомендовано обратить внимание на сопредельных территориях. И наоборот, ряду видов из списка инвазионных растений Средней России включения в черную книгу Калужской области пока не требуется [4].
Глава 2. Практическая часть
Выявление разнообразия инвазивных видов на территории города
Территорию города планировалось изучать на предмет распространение следующих видов и родов: Reynoutria sp.,Amaranthus retroflexus L., Bidens frondosa L., Conyza canadensisL., Echinocystis lobata (Michx.) Torr. & A. Gray, Erigeronannuus(L.) Pers., Galinsogasp., HelianthustuberosusL.,HeracleumsosnowskyiManden, ImpatiensglanduliferaRoyle, ImpatiensparvifloraDC., MatricariadiscoideaDC., SolidagocanadensisL., Sorbariasorbifolia(L.), Anisanthatectorum(L.), Ambrosiaartemisiifolia(L.). Это связано с высоким риском потенциального отрицательного воздействия данных видов на аборигенные сообщества и хозяйственную деятельность человека.
Появление Heracleum sosnowskyi, Reynoutria sp., Solidago canadensis, Impatiens glandulifera, Echinocystislobata, Helianthus tuberosus вызывают обеднение видового состава окружающей растительности, что, впрочем, характерно для всех видов зарослей бурьянного широкотравья. Растения затеняют окружающие растения, а сами они способны расти в плотных зарослях. Amaranthusretroflexus хорошо приживается в нарушенных сообществах, например в разнотравно-дерновинно-злаковых, разнотравно-типчаково-ковыльных и других степях, сильно пострадавших от чрезмерного выпаса, также конкурируя с аборигенными видами. В настоящее время в условиях Средней России Sorbaria sorbifolia способна образовывать сплошные обширные заросли под пологом леса и вытеснять местные виды, что негативно сказывается на динамике состава и структуры лесных сообществ. Воздействуя на флору так, что характерные для отдельных пунктов виды могут исчезнуть полностью. Способностью «душить» аборигенные виды также обладают Bidens frondosa, Erigeron annuus, Impatiens parviflora, Galinsoga sp. [3].
Нами было совершено несколько маршрутных выходов в июле, августе и сентябре 2018 года для изучения флоры нашего города и поиска инвазивных видов растений. Первоначально было решено остановиться на травянистых растениях, ввиду разнообразия и сложности определения по сравнению с деревьями и кустарниками. Территория города была разбита нами на отдельные районы для удобства маршрутных обходов.
Суммарно нами были найдены 16 инвазивных видов травянистых растений, включая 2 вида из рода Reynoutria sp., и 150 точек их произрастания.
Виды, найденные в ходе исследования
Здесь заранее оговоримся, что в ходе наблюдений нами были найдены не 1, как мы ожидали, а 2 вида рейнутрии: рейнутрия японская (Reynoutria japonica Houtt.) и рейнутрия богемская (Reynoutria × bohemica Chrtek & Chrtková), которая является новым гибридогенным видом и, по всей видимости, распространена даже шире, чем материнские виды, так как большинство наших находок принадлежали скорее к виду рейнутрии богемской. Определение видов рода галинзога (Galinsoga sp.) достаточно трудоемко, поэтому мы в этом случае ограничились определением рода.
1. Рейнутрия (Reynoutria sp.)
Точки произрастания: Красноармейская ул., 13а, 12, 8; ул. Красный Октябрь, 50; ул. Пущина, 15, 3, 1, 4; Прямолинейная ул., 17, 20, 12; ул. Гурьева, 8, 4а, 16/1, 18; ул. Космонавтов, 2, 6, 18, 13; ул. Гоголя ¼; ул. Михалевича, 63, 65; ТЦ «Премьер»; ул. 100-й Свирской дивизии, 113, 116; ул. Фабричная, 21; ул. Чугунова, 24; ул. Электрификации, 40; ул. Народное Имение, 16; АО "Раменская теплосеть"; Коммунистическая ул., 4, 3, 20, 2, 21; ул. Левашова, 3; ул. Новостройка, 20, 8, 13, 12, 7, 14; Донинское ш., 3А; ул. Свободы, 17; ул. Тумановская, 76, 74, 25; ул. Калинина 9, 5;ул. Большая 20, 16, 11.
2. Амарант запрокинутый (Amaranthus retroflexus L.)
Точки произрастания: Раменский парк (3 точки); ул. Коммунистическая 24; ул. Тумановская 72; одиночно – практически по всей территории города.
3. Череда олиственная (Bidens frondosaL.)
Точки произрастания: Раменский парк (6 точек); ул. Большая 30, 32, 29, 14; ул. Красноармейская 5а; ул. Народное имение 16; ул. Гурьева 15.
4. Мелколепестник канадский (Conyza canadensis (L.) Cronquist)
Точки произрастания: Северное шоссе д. 8; Берег пруда «Стрелка»; Гимназия №2; Школа №19; Раменский парк; ул. Коммунистическая 37; одиночно – практически на всей территории города.
5. Колючеплодник лопастный (Echinocystis lobata (Michx.) Torr. & A. Gray)
Точки произрастания: ул. Красноармейская 5а; ул. Профзоюзная 1; Раменский парк.
6. Мелколепестник однолетний (Erigeron annuus (L.) Pers.)
Точки произрастания: ул. Коммунистическая 37; ул. Тумановская 25,15; ул. Большая 15; ул. Профсоюзная 17; Раменская ЦРБ; ул. Народное имение 16; одиночно – практически на всей территории города.
7. Галинзога (Galinsoga sp.)
Точки произрастания: ул. Красноармейская 5а; ул. Прямолинейная 8, 10а; ул. Большая 30; Раменский парк (6 точек); ул. Космонавтов 2, 4.
8. Подсолнечник клубненосный (Helianthus tuberosus L.; топинамбур)
Точки произрастания: Северное шоссе 8; Красноармейская ул., 9, 5, 5а, 11, 22; ул. Свободы, 13; ул. Калинина 5; ул. Большая 15, 32; ул. Прямолинейная 3; ул. Народное имение 16; Раменская ЦРБ.
9. Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.)
Точки произрастания: Красноармейская ул., 6; Раменский парк (1 точка).
10. Недотрога железистая (Impatiens glandulifera Royle)
Точки произрастания: ул. Народное Имение 16, 15; берег пруда Чернавка.
11. Недотрога мелкоцветковая (Impatiens parviflora DC.)
Точки произрастания: ул. Космонавтов 26, 24; ул. Прямолинейная 24, 4; Раменская ЦРБ; ул. Калинина 10, 3; ул. Большая 31, 23, 14; ул. Тумановская 74; левый берег озера Борисоглебское; ул. Народное имение 16, 15; ул. Красноармейская 10, 5; ул. Гурьева 8; Раменский парк (более 7 точек).
12. Ромашка безъязычковая (Matricaria discoidea DC.)
Точки произрастания: п. Красный октябрь д. 33; Берег пруда Чернавка; ул. Левашова 3,5; ул. Красноармейская 12, 13; одиночно – практически на всей территории города.
13. Золотарник канадский (SolidagocanadensisL.)
Точки произрастания: Раменский парк (2 точки); ул. Тумановская 76, 74, 25; ул. Калинина 9; ул. Большая 32, 27; ул. Революции 5; ул. Коммунистическая 8; ул. Красноармейская 5а, 5, 7; ул. Свободы 6.
14. Рябинник рябинолистный (Sorbaria sorbifolia (L.) A. Braun)
Точки произрастания: ул. Большая 11; опушка леса около Гимназии №2.
По результатам проведенных исследований нами была составлена диаграмма, отражающая процентное соотношение найденных точек по видам (рис. 1).
Рис. 1. Соотношения числа найденных точек произрастания инвазивных видов.
Здесь стоит отдельно отметить, что точки произрастания рейнутрии мы не включили в диаграмму по причине того, что основное внимание в наших маршрутах было уделено именно им, поэтому и точек их произрастания в силу объективных причин будет больше (что, конечно, не отражает реального соотношения обилия видов). Как мы видим, наибольшее число точек произрастания было найдено для недотроги мелкоцветковой, которая имеет давнюю историю заноса и огромный инвазионный потенциал, активно внедряясь в антропогенные и естественные сообщества. Также много точек произрастания обнаружено для череды олиственной, но они приурочены преимущественно к переувлажненным местам, ввиду особенностей экологии данного вида. Много точек произрастания найдено для золотарника канадского и подсолнечника клубненосного. Эти виды использовались издавна в качестве декоративных, а топинамбур также и как фуражная культура. Амарант запрокинутый, галинзога, мелколепестники канадский и однолетний редко где образуют значительные скопления, но встречаются одиночно практически по всей территории города, так как являются классическими примерами рудеральных видов, приуроченных к местам регулярного нарушения почв и антропогенным ландшафтам.
Что касается рейнутрии, то из инвазивных видов, распространенных на территории нашего города, она имеет один из наибольших масштабов распространения, образуя при этом значительные заросли. Она занесена в список самых опасных инвазивных видов, к тому же за год ее заросли увеличиваются более чем на 25%, трудно подвергаясь уничтожению. Странным показалось и то, что она встречается в самых разных частях города в большом количестве. Известно, что у видов рода семена не вызревают, и в условиях средней полосы размножаются они исключительно вегетативно. Создается впечатление, что рейнутрию либо специально рассаживали, либо фрагменты ее корневищ случайно попадают на новые места вместе с землей при земляных работах, транспортировке грунта и т.д.
Также мы можем ожидать скорое нашествие в городе борщевика Сосновского: несколько ювенильных особей было найдено на ул. Красноармейской и в парке. Они были уничтожены, но нельзя исключать нового появления проростков в последующие годы. В связи с этим, во избежание появления хоть сколько-нибудь значительных площадей, занятых борщевиком, на территории города, необходим строгий регулярный контроль за его численностью.
Создание карты
Для выявления мест произрастания нами были проведены восемь маршрутных выходов в течение летнего сезона 2018 года. При движении ранее составленному маршруту мы наносили на распечатанную карту точки, в которых были обнаружены места произрастания интересующих нас видов.
В ходе маршрутных наблюдений нами было выявлено около 150 точек произрастания. В целом в характере распространения видов на территории города явных закономерностей не прослеживается. Можно отметить лишь то, что сорные виды тяготеют к антропогенным нарушенным местообитаниям в большей степени, чем требующие более специфических условий произрастания (как колючеплодник лопастный или недотрога железистая, которые тяготеют к водоемам и более влажным местообитаниям).
В распространении инвазивных видов по территории парка и его окрестностей (т.е. в естественных и близких к естественным фитоценозах) наблюдается закономерность в том, что особенно подвержены инвазиям участки регулярных нарушений, например, прибрежная полоса озера, которая год от года регулярно заливается в половодье, а затем снова освобождается из-под воды (см. рис. 2). Там особенно широко распространены колючеплодник лопастный, череда олиственная и ромашка безъязычковая
|
Цвет |
Растение |
|
Helianthus tuberosus |
|
|
Solidago canadensis |
|
|
Reynoutria japonica |
|
|
Impatiens parviflora |
|
|
Impatiens glandulifera |
|
|
Heracleum sosnowskyi |
|
|
Amaranthus retroflexus |
|
|
Erigeron canadensis |
|
|
Sorbaria sorbifolia |
|
|
Matricaria discoidea |
|
|
Echinocystis lobata |
|
|
Galinsoga sp. |
|
|
Bidens frondosa |
|
|
Сonyza Canadensis |
Рис. 2. Фрагмент карты распространения инвазивных видов растений на территории города (парк и его окрестности).
Глава 3. Заключение
Выводы
1. В процессе работы мы ознакомились с инвазивными видами, распространенными на территории средней полосы России, которые могут потенциально приносить большой вред аборигенной флоре и хозяйственной деятельности человека. Был составлен краткий литературный обзор.
2. Также провели исследование на предмет наличия этих видов на территории г. Раменское.
3. Была составлена карта распространения инвазивных видов на территории города. Анализ показал, что, явных закономерностей в распространении этих видов на территории города обнаружено не было, но точек произрастания очень много. Можно отметить, что среди естественных фитоценозов особенно подвержены инвазиям также регулярно нарушаемые участки.
4. Создан проект черной книги флоры г. Раменское и составлены рекомендации по мерам борьбы и контроля инвазивных видов на территории города.
Разработка предложений по мерам борьбы и контролю распространения инвазивных видов
Для выявления точек произрастания, с минимальными затратами, можно использовать такой метод, как сетевой проект. Основное положение будет заключаться в том, что если каждый школьник обследует определенный участок территории, то можно будет составить полную черную книгу района или всей Московской области. Такой способ позволить достичь результата с небольшими затраченными средствами.
Рекомендуемые способы борьбы:
Запрет на посадку инвазивных видов как декоративных растений и на использование их в озеленении (для всех видов).
Кошение дважды в год (в мае и августе) в течение нескольких лет или перекапывание почвы в течение лета при сухих погодных условия (для мелколепестников, топинамбура, колючеплодника, недотрог).
Запашка и посев травосмесей или посадка лесных культур, выступающих конкурентами данных видов (галинзога, мелколепестники и недотроги)
Обработка "Раундапом" и другими гербицидами (борщевик Сосновского и рейнутрии).
План дальнейшей работы над проектом
Привлечение внимания к данной проблеме через портал «Добродел»
(https://dobrodel.mosreg.ru) и доступные интернет-ресурсы, с целью проведения массовых мероприятий по уничтожению.
Создание интернет-сайта, для осведомления общественности и мобилизации ее возможностей в этой сфере.
Реализация идеи сетевого проекта, для разработки более масштабного - «Черная книга Московской области».
Повторный мониторинг изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий в 2019 году, для оценки и сравнения ситуации, добавление новых сведений к имеющимся данным.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Бакей С. К., Мотыль М. М. Инвазивные и потенциально инвазивные виды, произрастающие на территории Центрального ботанического сада НАН Беларуси //Роль ботанических садов и дендрариев в сохранении, изучении и устойчивом использовании разнообразия растительного мира. – 2017. – С. 17-20.
Виноградова Ю. К., Майоров С. Р., Нотов А. А. Черная книга флоры Тверской области //М.: Товарищество научных изданий КМК. – 2011.
Виноградова Ю., Майоров С., Хорун Л. Черная книга флоры Средней России: Чужеродные виды растений в экосистемах Средней России. - ГЕОС Москва, 2010. - С. 502.
Крылов А. В., Решетникова Н. М. Адвентивный компонент флоры Калужской области: натурализация видов //Ботанический журнал. – 2009. – Т. 94. – №. 8. – С. 1126-1148.
Чичев А. В. Флористическое загрязнение //Подмосковья//Состояние, перспективы изучения и проблемы охраны природных территорий Московской области. М. – 1988. – С. 69-70.
http://www.bookblack.ru (дата обращения: 10.2018)
http://www.bookblack.ru/content/1.htm (дата обращения: 10.2018)
http://www.bookblack.ru/content/7.htm(дата обращения: 10.2018)
http://www.plantarium.ru/ (дата обращения: 10.2018)
https://cadiogorod.ru/chernaya-kniga-rastenij-rasteniya-zanesyonnye-v-chyornuyu-knigu/ (дата обращения: 10.2018)
https://maluta-blog.ru/interesnye-fakty/chyornaya-kniga-rastenij-rossii (дата обращения: 10.2018)
http://ecology.tverlib.ru/university/material/20131119_vinogradova.pdf
http://www.bookblack.ru/content/2.htm