CC BY
70
А.В. Семенютина, А.А. Долгих, В.И. Панов, А.К. Зеленяк
Интродукция
как способ повышения биоразнообразия и обогащения дендрофлоры аридных территорий
В статье представлен анализ биоразнообразия интродукционных ресурсов Федерального научного центра агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН (Алтайский край, Волгоградская, Самарская области). На основе многолетних экспериментальных исследований, которые выполнялись как полевой опыт, где главным действующим фактором являлись экологические условия различных географических пунктов, а также характеристики растений, определена эколого-хозяйственная перспектива интродукции древесных растений для обогащения дендрофлоры защитных лесных насаждений различного целевого назначения и повышения биоразнообразия деградированных ландшафтов.
Ключевые слова: интродукционные ресурсы, генофонд растений, обогащение дендрофлоры, биоразнообразие, адаптация хозяйственно ценных растений, защитные лесные насаждения.
В последнее время все большее хозяйственное значение приобретает биологическое разнообразие, которое составляет базу для поддержания нормальных экологических условий, является гарантией снабжения населения продуктами питания в будущем. Основой для подбора и успешного введения в культуру хозяйственно-ценных растений служит интродукция и акклиматизация [3; 6; 7].
Актуальность интродукции деревьев и кустарников в Нижнем Поволжье определяется бедным флористических составом аборигенной дендрофлоры. Она представлена 116 видами (53 рода из 25 семейств), которые произрастают в местах с повышенным увлажнением. В более ксерофитных условиях распространены лишь деревья третьей величины и крупные кустарники. Определить перспективность интродукции тех или иных систематических, географических и экологических групп зачастую можно только экспериментально, испытывая многие виды различных биологических групп в течение ряда лет и многосторонне анализируя результаты [7].
^ О '
п 1 ^
ф
5 '••о
Ею
О X CN ё Ф
Ö ^
m
О
и
и
сс х 2
Объект и материалы исследования
СО ^
охи
ч Ц 2 Объектами исследований являлась большая группа интродуцентов из дендрариев Федерального научного центра агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН (ФНЦ агроэкологии РАН), а также коллекционных, семенных участков, агро- и урболесных экосистем аридного пояса России (рис. 1).
I
го
Рис. 1. Объекты исследований по природным зонам
Ксеротермический режим климата Нижнего Поволжья и Западной Сибири определяет аридную направленность формирования растительности и оказывает влияние на рост и развитие интродуцированных деревьев и кустарников [3; 7].
Мобилизация исходного материала проводилась в течение сорока лет в бывших республиках Средней Азии, в Волгоградской, Астраханской, Ростовской, Самарской областях, Ставропольском крае. При решении поставленных задач использовались методы натурного эксперимента, экспедиционные и лабораторные исследования, проведенные по общепринятым методикам [2; 4]. Методы исследований базировались
на принципах комплексного изучения процессов мобилизации и адаптации древесных растений для засушливого пояса России по лесомелиоративному районированию, разработанному ФНЦ агроэкологии РАН [5].
Экспериментальные исследования выполнялись как полевой опыт, где главным действующим фактором являлись экологические условия различных географических пунктов (Алтайский край, Волгоградская, Астраханская, Самарская обл.), погодные условия различных лет вегетации, а также характеристики растений (адаптивные и хозяйственно ценные).
Результаты и их обсуждение
Получены новые экспериментальные данные по интродукции родовых комплексов деревьев и кустарников для повышения биоразнообразия дендрофлоры защитных лесных насаждений различного целевого назначения. Разработка способов и мероприятий по мобилизации биологического потенциала проведена на базе коллекций ФНЦ агроэкологии РАН с использованием представителей семейства Rosaceae, преобладающего по количеству видов и родов (рис. 2).
Ате1апсЫег 4%
Рис. 2. Коллекционные фонды деревьев и кустарников семейства Rosaceae Juss.
В коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН (Волгоградский, Камышин-ский, Поволжский, Кулундинский дендрарии) семейство Rosaceae -одно из самых крупных по таксономическому составу и составляет 35,7% от общего количества видов и включает 75 родов, 35,7% из них приходится на родовые комплексы.
со
п 1 ^
ф
5 ^о
± О' Ею
о х ^
ё Ф § >-
к
т
о
и
сс X 5
ы _Q cu
л Л к
го л и
CD cu ы
О л и
^ CU О
cu 5
^ го (Г]
и ы
и о
л
л
CU
О
с
О
ü
к
л
го
Биоэкологическая оценка многолетнего способа интродукции родовых комплексов - Amelanchier (7), Rosa (27), Sorbus (7), Spiraea (15), Crataegus (33), Chaenomeles (3), использована для разработки мероприятий по привлечению перспективных видов для наилучшего решения поставленных задач. Выявлена степень адаптации в условиях засушливой зоны, которая характеризует не только адаптивные процессы, но и возможность применения растений в различных лесонасаждениях (рис. 3).
Высокая (25-28 баллов) Средняя (22-24 балла) Низкая (17-21 балл)
Кулундинский Поволжский Камышинский Волгоградский
40 60
Количество видов
Рис. 3. Распределение коллекции семейства Rosaceae по степени адаптации
Перспективны для мобилизации и выращивания на производственных питомниках и широкого практического применения по всем районам аридной зоны России в различных типах защитных и озеленительных посадок деревья и кустарники с высокой степенью адаптации (25-28 баллов). Они обладают высокой толерантностью в экстремальных условиях, обильно цветут и плодоносят, имеют качественные семена. В эту группу входят родовые комплексы кустарников с широким ареалом произрастания: ирга, шиповник, боярышник и др., которые рекомендованы для количественного и качественного расширения разнообразия адаптированных хозяйственно ценных древесных видов и формирования многофункциональных защитных лесонасаждений, как лесомелиоративные, декоративные, плодовые и энтомофильные виды [3].
Определение диапазона экологической пластичности перспективных видов по качественным и количественным параметрам семеношения в возрастном аспекте составляют основу для мобилизации адаптированных хозяйственно ценных видов. Адаптация растений при привлечении их в новые условия выращивания заметный отпечаток откладывает на завязываемость плодов, семенную продуктивность, которые зависят от видовой принадлежности, возраста, географического происхождения и абиотических факторов (рис. 4).
300
250
200
I I Количество завязей на 1 пог. м побега, шт.
I Количество плодов на 1 пог. м побега, шт. I I Завязываемость плодов, %
150
100-
10 11 12 13 14 15
Рис.4. Завязываемость плодов у различных видов Crataegus (возраст 56 лет, Самарская область): 7 - Алма-Атинский; 2 - Вееровидный; 3 - Великолепный; 4 - Даурский; 5 - Джека; б - Зеленомясый; 7- Королькова; 8- Кроваво-красный; 9- Круглолистный; 70 - Максимовича; 7 7 - Мягковатый; 72 - Однопестичный; 73 - Робсона; 74 - Шредера; 75 - Эльвангера
Социально-экологические технологии 2016. №3
Л Л Ь-
т I и
m ф s
О х у
ч: Ф о
q m rn
и s
и о
о а.
В результате определения репродуктивной способности хозяйственно ценных интродуцентов в различных почвенно-климатических условиях составлен реестр доброкачественности семян для их мобилизации и выращивания на производственных лесопитомниках [1; 4]. Чем выше степень адаптации растений к местным условиям, тем успешнее они развиваются, что обусловлено хорошей доброкачественностью семян (рис. 5).
Crataegus korolkowii
Cr.
топодупа
Cr.
pinnatifida
Amygdalus nana
Рис. 5. Доброкачественность семян семейства РоБасеае в условиях сухой степи
Цветение и плодоношение отражают степень адаптации растений к экологическим воздействиям. Чем выше степень адаптации растений к местным условиям, тем успешнее они развиваются, что обусловлено хорошей завязываемостью, формированием крупных плодов и семян. При этом увеличивается семенная продуктивность, что позволяет использовать растения при создании семенных участков.
Заключение
Об относительной завершенности интродукции тех или иных видов растений для повышения биоразнообразия и обогащения дендрофло-ры аридных территорий можно судить по результатам эксперимента в пространстве и во времени и по изучению их эколого-биологической и хозяйственной ценности. Анализ эколого-экспериментального опыта интродукции показал, что наибольшими адаптационными возможностями обладают виды с широким ареалом. В коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН (Волгоградский, Камышинский, Поволжский, Кулундинский дендрарии) семейство Rosaceae - одно из самых крупных по таксономическому составу и составляет 35,7% от общего количества видов и включает 75 родов, 35,7% из них приходится на родовые комплексы.
53
Ф х го
Оценка интродуцированных видов показала, что в нормальных 1Е и оптимальных условиях кустарники, обладающие высокой степенью ^ § ^
сЕ хо
адаптивности (0,8), перспективны при создании насаждений в сложных о >< ™
О
лесорастительных условиях. *
Знание сущности взаимоотношений между растениями и окружа- ^
_о
ющей средой позволяет раскрыть многообразие приспособительных ^ реакций. Для диагностики выносливости растений необходимо исполь- ^ зовать комплекс показателей, одним из которых служит характер цвете- и ния, плодоношения и семенного размножения.
Наиболее перспективный интродукционный материал с большим диапазоном приспособительных возможностей, высоким уровнем внутривидовой изменчивости, определяющим успех интродукции, находится в центральной области ареала. Растения, выращенные из семян из этой части ареала, обладают более широкой нормой реакции на различные внешние условия.
Чем больше изменчивость растения, тем больше амплитуда его возможностей для адаптации к новым условиям. Свойство видов адаптироваться к факторам среды характеризует экологическая пластичность (экологическая валентность). У видов, длительное время развивающихся в относительно стабильных условиях, экологическая пластичность снижается или утрачивается, в то время как виды, существовавшие при значительных колебаниях факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность.
Роль видов в стабилизации деградированных ландшафтов определяется суммой условий (почвенно-грунтовых, климатических), а также совокупностью ценных признаков и биологических свойств самих растений. Обобщенный показатель по группе признаков у представителей сем. Rosaceae (боярышники, шиповники, ирга, рябины, хеномелес и др.) составил 0,76-0,82. Как виды многоцелевого назначения, они перспективны для оптимизации насаждений в засушливых районах России.
Экспериментальные исследования по интродукции дают основание расширить ассортимент декоративных кустарников и деревьев для озеленения населенных пунктов засушливого региона России с целью усиления их экологической устойчивости и удовлетворении уровня потребностей в отдыхе и улучшении художественного облика деградированных ландшафтов.
При конструировании сбалансированных агролесных и урболес-ных экосистем необходимо использовать разнообразие перспективных хозяйственно-ценных деревьев и кустарников (декоративных, лесомелиоративных, плодовых, энтомофильных, медоносных, лекарственных).
ннт
ГО I и
веи
онс
Ч Ф о ^ т ^
си
со
о р
Библиографический список
1. Каталог древесных растений для питомниководства Волгоградской области / Семенютина А.В. и др. Св. о гос. регистрации базы данных РФ № 2015620060, 13.01.2015.
2. Методические указания по семеноведению древесных интродуцентов в условиях засушливой зоны / А.В. Семенютина и др. М., 2010.
3. Научно-методические указания по оптимизации дендрофлоры лесомелиоративных комплексов / А.В. Семенютина и др. Волгоград, 2012.
4. Научные основы семеноведения генофонда деревьев и кустарников в засушливых условиях / Семенютина А.В., Свинцов И.П., Хужахмето-ва А.Ш., Семенютина В.А. // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. «Естественные и технические науки». 2015. № 1/2. С. 40-52.
5. Семенютина А.В. Ассортимент деревьев и кустарников для мелиорации агро- и урболандшафтов засушливой зоны: Научно-методические рекомендации. М.-Волгоград, 2002.
6. Семенютина А.В. Лесомелиорация и обогащение дендрофлоры аридных регионов России: Автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Волгоград, 2005.
7. Семенютина А.В. Дендрофлора лесомелиоративных комплексов: Монография. Волгоград, 2013.
