CC BY
0К МЕТОДИКЕ УЧЕТА ВОДЯНОГО ОРЕХА ПЛАВАЮЩЕГО
(TRAPA NATANS L. s. l.)
®Е.В. Ершкова12 * , A.B. Семенов1 **
1 Объединенная дирекция Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича и национального парка «Смольный», Россия 2Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева, Россия e-mail: *vargot@yandex.ru, **sav 1658@mail.ru
Поступила: 12.03.2024. Исправлена: 28.03.2024. Принята к опубликованию: 30.03.2024.
Trapa natans L. s. l. - водный однолетник, основной ареал которого находится в тропических широтах Юго-Восточной Азии и Африки. В Европе, Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке вид имеет дизъюнктивный ареал и встречается редко. Интродуцирован в Северную Америку и Австралию. Имеет важное пищевое и лекарственное значение. В связи со всеми перечисленными аспектами есть необходимость в учете численности побегов и плодов растения. Для объективной оценки встречаемости и численности T. natans необходима методика, которая наиболее точно позволит определить наличие (отсутствие) вида в каком-либо водоеме (водотоке), численность генеративных побегов и число зрелых плодов. Мы впервые разработали методику учета побегов T. natans с помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА), апробировали ее на территории Мордовского заповедника (Центральная Россия) на примере популяций T. natans в оз. Пичерки и пруду в пос. Пушта. На полевом этапе с помощью камеры БПЛА получили фотоматериалы обследуемых водных объектов с высоты 60 м для дальнейшего формирования аэрофотоснимков. В камеральных условиях на стационарном компьютере сформировали общие аэрофотоснимки водоемов. Затем загрузили их в программу QGIS как отдельные растровые слои с геопривязкой, и дешифрировали состав растительных сообществ. Розетки T. natans дешифрируются как светло-зеленые или буровато-розоватые пяти- или шестиугольники. Также для каждого водоема создали и добавили в QGIS новый векторный слой «Учет Trapa natans». В нем в случае обнаружения T. natans на аэрофотоснимках каждая из найденных розеток была отмечена с помощью инструмента «Добавить точечный объект». Таким образом мы зафиксировали все дешифрированные розетки. Программа автоматически показывает число точечных объектов векторного слоя во вкладке «Таблица атрибутов». Мы также изучили семенную продуктивность розеток T. natans. Для этого заплыли на обследуемый водоем на лодке, произвольно выбрали десять постов для учета количества плодов T. natans, и в этих постах посчитали число созревших плодов у десяти розеток T. natans. После этого в камеральных условиях вычислили среднее число созревших плодов на одной розетке для каждого поста и из получившихся десяти значений нашли среднее арифметическое, которое использовали для вычисления значения общего числа созревших орехов на водоеме. Если популяция T. natans в водоеме небольшая (в нашем случае пруд в Мордовском заповеднике), то можно учесть количество созревших плодов у каждой найденной розетки. Для изучения жизненности Trapa natans можно учитывать количество всех образовавшихся плодов, созревших и недозревших, размеры розеток. Последний параметр, также, как и число розеток на 1 м2 можно выявить на фотоплане с помощью инструмента «Линейка» программного обеспечения QGIS.
Ключевые слова: аэрофотоснимок, БПЛА, водяной орех плавающий, плод, побег, стационар, численность
https://dx.doi.org/10.24412/cl-31646-2686-7117-2024-34-147-160
Лицензия CC BY-NC 4.0
Для цитирования: Ершкова Е.В., Семенов А.В. 2024. К методике учета водяного ореха плавающего (Trapa natans L. s. l.) // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича. Вып. 34. С. 147-160. https://dx.doi.org/10.24412/cl-31646-2686-7117-2024-34-147-160
Введение
Водяной орех плавающий, или чилим (Trapa natans L. s. l.) - травянистый водный однолетник семейства Lythraceae (рис. 1), естественный ареал которого охватывает Европу, Азию и Африку (Mikulyuk & Nault, 2009). Основной ареал вида находится в тропических широтах Юго-Восточной Азии и Африки. В Европе, Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке имеет дизъюнктивный ареал и встречается редко (Кулуев и др., 2017). Интродуцирован в Северную Америку и Австралию (Mikulyuk & Nault, 2009). Плоды, листья представителей рода Trapa имеют ценное пищевое и лекарственное значение, особенно в азиатских странах (Vandana et al., 2015; Han et al., 2019; Majee et al., 2021; Kiruba et al., 2023; Mendhekar & Rachh, 2023). В орехах Trapa natans содержится большое количество белков, углеводов, витаминов и минеральных веществ (Rubatzky & Yamaguchi, 1997; Vandana et al., 2015; Tarek-Tilistyak & Kücson, 2023). В странах Азии чилим выращивается как овощная культура (Rubatzky & Yamaguchi, 1997).
Рис. 1. Побег (слева) и плоды (справа) Trapa natans L. s. l. Fig. 1. Shoot (left) and fruit (right) of Trapa natans L. s. l.
Trapa natans в настоящее время охраняется в некоторых странах Европы (Mikulyuk & Nault, 2009; Trapa natans, 2024), но расширяет свой ареал в северные районы и увеличивает численность популяций (Walusiak et al., 2024). В России занесен в Красные книги 36 регионов (Trapa natans, 2024), ранее входил в Красные книги СССР (1978, 1984) и РСФСР (1988).
В отраслях овощеводства, фармакологии, сохранения биоразнообразия, инвазионной биологии всегда необходима объективная оценка численности
вида, запасов биомассы побегов, семенной продуктивности растений. Базовым показателем для любых популяционных исследований является численность побегов. Изучая материалы о Trapa natans в разных регионах России (Агаева, 2016; Кулуев и др., 2017; Арбузова и др., 2019; Михайлова и др., 2021; Пархоменко и др., 2022; и др.), мы не смогли понять, каким способом исследователи проводят учет розеток чилима. В то же время, мы ежегодно проводим учет численности Trapa natans в водоемах Мордовского заповедника и национального парка «Смольный» (Хапугин и др., 2023). Ранее мы в небольших зарослях учитывали все найденные розетки и зрелые плоды на них, а в крупных зарослях подсчитывали число розеток чилима в сообществах макрофитов на один квадратный метр, а затем делали пересчет на общую площадь зарослей чилима с учетом его проективного покрытия в сообществах. Такой способ является показательным, но достаточно субъективным, и снижает точность наблюдений в крупных зарослях. Поэтому мы поставили перед собой цель - разработать методику учета абсолютной численности T. natans, которая наиболее точно позволит определить наличие (отсутствие) вида в каком-либо водоеме (водотоке), численность розеток и число зрелых плодов.
Материал и методы
Самым точным носителем информации об объекте полевых исследований в настоящее время является фотография высокого разрешения, сделанная с включенным режимом геолокации на камере. Исходя из этого, мы рассмотрели возможность проведения учетов Trapa natans с применением беспилотного летательного аппарата (БПЛА). БПЛА используются для изучения различных объектов живой и неживой природы (Пригоряну и др., 2021; Илюхин и др., 2022), растительного покрова водоемов и водотоков (Woodget et al., 2017; Цветков и др., 2020; Moreno et al., 2022; Семенов и др., 2023).
В Мордовском заповеднике модельным объектом для изучения популяций Trapa natans стали оз. Пичерки (кв. 403) и пруд на территории пос. Пушта. Ежегодно здесь мы учитываем общее число розеток как плодоносящих единиц, а также число зрелых плодов как диаспор, в будущем дающим начало новым побегам и розеткам.
Подсчет общего числа розеток Trapa natans.
С 2009 по 2017 гг. мы выявляли этот показатель визуально, с резиновой лодки, путем подсчета каждой розетки в небольших зарослях и путем подсчета количества розеток на 1 м2 в плотных зарослях, затем пересчитывая на общую площадь зарослей чилима на водоеме.
В 2022-2023 гг. для учета числа образовавшихся розеток мы применили БПЛА, с помощью которого получили фотоматериалы для аэрофотоснимка модельных водоемов. Аэрофотоснимок сделали по методике, опубликованной нами ранее (Семенов и др., 2023). В работе мы использовали квадрокоптер PHANTOM 3 STANDARD, оснащенный цветной камерой c углом зрения 94° с размером изображения 3000 х 4000 пикселей. Для квадрокоптера было составлено полетное задание для автоматического полета по заданной траектории. В целях
получения аэрофотоснимка максимального пространственного разрешения была использована минимальная безопасная высота полета в 60 м. При такой высоте размеры кадра на местности составили 128^96 м с разрешением 3.2 см на точку. Был установлен интервал фотографирования камеры 1 кадр в секунду (Семенов и др., 2023).
Получив аэрофотоснимок (рис. 2), мы загрузили его в программу QGIS как отдельный растровый слой и дешифрировали на нем состав растительных сообществ обследованных водоемов. Розетки T. natans хорошо просматриваются как светло-зеленые или буровато-розоватые пяти- или шестиугольники (рис. 3, 4). Вид розеток сверху (их форма, своеобразие листорасположения и цвет листьев) позволяет надежно идентифицировать Trapa natans на фоне другой растительности. С момента появления и в среднем до середины августа листья имеют светло-зеленую окраску. По мере снижения суточных температур, в конце августа - начале сентября в листьях начинают преобладать антоцианы, поэтому цвет листовых пластинок становится красноватым. Перед отмиранием они могут окрашиваться в темно-бордовые, темно-бурые тона или приобретают желтоватый оттенок (рис. 3). Оптимальное время съемки зарослей чилима с целью учета численности розеток - середина - третья декада августа. Позднее, в сентябре, листья начинают опадать с побега, точность дешифрирования может резко уменьшиться.
^ Слой экспортирован: Векторный слой сохранен в Чилин учетные площадки 2022,Qeoison
Координаты 379172,8 6067873,2 % Масштаб 1:3375 • Ш Увеличение 100% С Поворот 0,0° i V Отрисовка ^EPSG:32638 Q
Рис. 2. Места расположения пробных площадок (отмечены желтыми значками фотографий) для учета созревших плодов Trapa natans на аэрофотоснимке оз. Пичерки. Fig. 2. Locations of sample plots (marked with yellow photo icons) to record the ripe fruits of Trapa natans on the aerial photograph of Lake Picherki.
Рис. 3. Форма розеток Trapa natans L. на аэрофотоснимке. Розетки чилима обведены по границе для лучшего отображения их формы.
Fig. 3. Shape of rosettes of Trapa natans L. on the aerial photograph. Trapa natans rosettes are outlined along the border to better display their shape.
Рис. 4. Заросли Trapa natans на оз. Пичерки Мордовского заповедника на аэрофотоснимке от 26.08.2022 г.
Fig. 4. Thickets of Trapa natans on Lake Picherki of the Mordovia State Nature Reserve on the aerial photograph dated 26.08.2022.
Далее для каждого водного объекта мы создали и добавили в QGIS к растровому слою аэрофотоснимка новый векторный точечный слой «Учет Trapa natans» (рис. 5). В нем в случае обнаружения T. natans на аэрофотоснимке каждая
из найденных розеток была отмечена с помощью инструмента «Добавить точечный объект». Программа автоматически считает число добавленных точечных объектов. Итоговую цифру можно посмотреть во вкладке «Таблица атрибутов» векторных слоев. Такой способ учета Trapa natans мы разработали и применили впервые в связи с высокой численностью Trapa natans в оз. Пичерки. Считаем его более высокоточным по сравнению с учетом всех встреченных побегов в природе.
Рис. 5. Дешифрирование расположения розеток Trapa natans на аэрофотоснимке оз. Пичерки с помощью программного обеспечения QGIS. На каждой розетке Trapa natans установлена точка.
Fig. 5. Interpretation of the location of Trapa natans shoots on the aerial photograph of Lake Picherki. Pictures using QGIS software. Each Trapa natans outlet has a dot.
Если есть возможность сделать заплыв на водоем, можно сделать фотографии с геопривязкой в разных типах сообществ, а затем загрузить их в QGIS с помощью инструмента «Загрузка фотографий» для разрешения спорных моментов при дешифрировании аэрофотоснимка. Так, на рис. 6 фотография показывает наличие листьев Nuphar luthea (L.) Smith среди зарослей Trapa natans.
Подсчет плодов Trapa natans L. s. l.
За период 2009-2016 гг. и 2022-2023 гг. мы также изучали семенную продуктивность розеток T. natans в оз. Пичерки и других водоемах. Для этого заплывали на обследуемый водоем на лодке, произвольно выбирали десять постов для учета количества плодов T. natans, и в этих постах подсчитывали число созревших плодов у десяти розеток T. natans. После этого в камеральных условиях вычисляли среднее число созревших плодов на одной розетке для каждого поста и из получившихся десяти значений находили среднее арифметическое, которое использовали для вычисления значения общего числа
Рис. 6. Использование фотографий с геопривязкой для дешифрирования аэрофотоснимка в программе QGIS (активное фото обозначено желтым квадратом).
Fig. 6. Using georeferenced photographs to decipher an aerial photograph in the QGIS (the active photo is indicated with a yellow square).
созревших орехов на водоеме. Если популяция T. natans в водоеме небольшая (например, в пруду в пос. Пушта), то учитывали количество созревших плодов у каждой найденной розетки. Для изучения жизненности Trapa natans можно учитывать количество всех образовавшихся плодов, созревших и недозревших, размеры розеток. Последний параметр, также, как и число розеток на 1 м2 можно выявить на аэрофотоснимке с помощью инструмента «Линейка» программного обеспечения QGIS.
Результаты и обсуждение
Данные учетов чилима с помощью БПЛА в Мордовском заповеднике за 2022 и 2023 гг. приведены в таблице.
Таблица. Сведения о численности Trapa natans в Мордовском заповеднике за 2022 и 2023 гг. Table. Data on the number of Trapa natans in the Mordovia State Nature Reserve for 2022-2023
Выявленное число Среднее число Общее число созревших
Водный объект розеток, штук созревших плодов на орехов на водоеме, штук
одной розетке, штук
2022 г. 2023 г. 2022 г. 2023 г. 2022 г. 2023 г.
Озеро Пичерки 28344 8235 5 12 150223 97173
Пруд в 215 350 3 5 645 1750
пос. Пушта
Всего 28559 8585 - - 150868 98923
В 2022 г. всего в водоемах Мордовского заповедника было выявлено 28559 розеток Trapa natans (28344 в оз. Пичерки (рис. 7), 215 - в пруду в пос. Пушта). В 2022 г. на оз. Пичерки зарегистрированы лентовидные (шириной 3-7 м) моновидовые заросли вида с проективным покрытием 50-70%, а также сообщества Trapa natans с проективным покрытием 40-50% c участием Potamogeton natans L. (проективное покрытие 20-30%) по всему периметру озера на глубинах от 0.5 м до 1.7 м на песчаных и песчано-илистых грунтах. Диаметр обследованных розеток в десяти выборках Trapa natans составил от 16 до 46 см (средний диаметр одной розетки 28.3 см). Среднее число образовавшихся плодов на одной розетке составило 5. Исходя из численности 28344 розеток, мы подсчитали число созревших плодов Trapa natans в оз. Пичерки - 150223 штуки. В пруду в пос. Пушта выявлено 215 розеток чилима, образующих моновидовые заросли вдоль дамбы шириной до 3 м либо отдельные единичные скопления вдоль южного, восточного и северо-восточного берегов пруда на глубине от 0.4 м до 1 . 6 м на песчаных грунтах. Среднее число зрелых плодов на одной розетке составило 3. Общее число зрелых плодов - 645.
Рис. 7. Заросли Trapa natans в оз. Пичерки в 2022 г. Fig. 7. Thickets of Trapa natans on Lake Picherki in 2022.
В 2023 г. всего в водоемах Мордовского заповедника было выявлено 8585 розеток чилима, что почти в 3 раза меньше, чем в 2022 г. Снижение числа розеток Trapa natans зарегистрировано в оз. Пичерки (8235 розеток - 2023 г., 23344 розетки - 2022 г.). Такая ситуация стала возможной (по нашим предположениям) в силу холодной погоды в мае - июне 2023 г., когда вода в водоемах и водотоках прогревалась медленнее, чем в предыдущие годы. Первые розетки в 2023 г. появились на поверхности озера Пичерки 3 июня, а в 2022 г. - 20-22 мая. Возможно, часть плодов не проросла из -за неблагоприятных температурных условий и осталась в состоянии покоя. Другой причиной могло стать сильное половодье в пойме р. Мокша в 2023 г., во время которого часть плодов вынесло водой из озера. В 2023 г. заросли чилима на оз. Пичерки, также как и в 2022 г., располагались лентовидно в воде вдоль береговых зарослей осок или по кромке зарослей Stratiotes aloides, Nuphar luthea (ширина сообщества чилима в среднем 3 м, максимум - 10 м). Чилим образовал монодоминантные заросли с проективным покрытием от 30 до 90 %, а также сообщества Trapa natans с проективным покрытием 40-50% c участием Potamogeton natans (проективное покрытие до 20%), Nuphar luthea (проективное покрытие 10-20%) по всему периметру озера на глубинах от 0.5 м до 2.1 м на песчаных и песчано-илистых грунтах. Средний диаметр одной розетки в десяти спонтанных выборках составил 37.5 см). Среднее число образовавшихся плодов на одной розетке составило 11.8. Расчетное число созревших плодов Trapa natans L. s. l. в оз. Пичерки составило 97173 штуки. В пруду в пос. Пушта зарегистрирован рост численности чилима: 350 розеток в 2023 г. (215 розеток чилима в 2022 г.). Заросли Trapa natans, аналогично предыдущему году, сформировались вдоль дамбы пруда на руч. Вальза, шириной 0.5-3 м по кромке зарослей Sparganium erectum. Несколько розеток отмечено среди S. erectum. Также зарегистрированы небольшие скопления вдоль южной, восточной и северо-восточной сторон пруда на глубине от 0.4 м до 1.6 м на песчаных грунтах. Среднее число зрелых плодов на одной розетке возросло с 3 в 2022 г. до 5 в 2023 г. Общее число зрелых плодов - 1758.
По нашим материалам 2009-2016 гг. (Летопись природы..., 2009-2016), число розеток чилима в эти годы в оз. Пичерки возросло с 502 до 5758. Банк семян увеличился с 1270 до 34836. Полученные данные свидетельствуют о том, что в Мордовском заповеднике численность водяного ореха плавающего увеличилась за последние пять лет больше чем в четыре раза, банк семян стабильный. Росту численности розеток и созревших плодов чилима, в том числе, способствовало постоянное изменение уровня воды в оз. Пичерки в разные сезоны года в силу особенностей погодных условий, образование пересыхающих мелководий. В условиях периодического обводнения - пересыхания происходит скарификация плодов растения, что благоприятно для прорастания семян.
Заключение
Таким образом, несмотря на минимальную автоматизацию, использование БПЛА и технологий ГИС позволяет значительно сократить объем полевых работ,
а также производить учет Trapa natans на водоемах, непосредственный доступ к которым затруднен или невозможен в силу разных причин. Из недостатков метода нужно отметить отсутствие отображения на аэрофотоснимке растений, находящихся под кроной деревьев. В большинстве случаев, заросли чилима образуются на хорошо освещенных участках водного объекта. Учет розеток, находящихся на проблемных участках водоема, можно зафиксировать на фотографиях, снабженных координатами, полученных в результате полевого обследования акватории и изучения семенной продуктивности Trapa natans. Учет плодов всегда нужно проводить на водоеме - месте произрастания чилима.
Благодарности
Работа выполнена в рамках проекта темы НИР 01-2022-04-84 Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации.
Список литературы
Агаева И.В. 2016. Опыт реинтродукции рогульника плавающего (Trapa natans L.) в Пензенской области как перспективного объекта для введения в культуру // Нива Поволжья. № 3. С. 2-8.
Арбузова Г.А., Горбунова А.И., Чепинога В.В. 2019. Рогульник плавающий (Trapa natans L., Lythraceae) в Иркутской области // Вестник Бурятского государственного университета. Биология, география. № 1. С. 29-36. https://doi.org/10.18101/2587-7143-2019-1-29-36
Илюхин А.Е., Бухаров К.Д., Добрынин Д.В., Соколов В.А., Родин А.В. 2022. Применение программно-аппаратного комплекса на базе БПЛА для решения задач оперативного мониторинга ООПТ // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича. Вып. 30. С. 216-228.
Красная книга СССР. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных и растений. Москва, 1978. 459 с.
Красная книга СССР: Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных и растений. Т. 2. 2-е изд. М.: Лесная промышленность, 1984. 480 с.
Красная книга РСФСР: Растения. Москва: Росагропромиздат, 1988. 591 с.
Кулуев Б.Р., Артюхин А.Е., Шевченко А.М., Михайлова Е.В. 2017. Водяной орех плавающий Trapa L.: биология, ареал распространения и исследование его изолированных популяций в озерах Нуримановского района Республики Башкортостан // Биомика. Т. 9. № 2. С. 101-118.
Летопись природы Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича. Рукопись. П. Пушта. 2009. С. 30. 2010. С. 36. 2011. С. 64. 2012. С. 85. 2013. С. 54. 2014. С. 77. 2015. С. 58. 2016. С. 35.
Михайлова Е.В., Артюхин А.Е., Панфилова М.А., Кулуев Б.Р. 2021. Особенности произрастания водяного ореха Trapa natans на северной границе ареала // Биология внутренних вод. № 1. С. 85-90. https://doi.org/10.31857/S0320965221010083
Пархоменко А.С., Кашин А.С., Шилова И.В., Гребенюк Л.В., Богослов А.В., Денисов А.А., Кондратьева А.О., Пархоменко В.М. 2022. Изменчивость морфологических параметров Trapa natans (Trapaceae, Magnoliópsida) при реинтродукции в водоемы Саратовской области из водоемов Воронежской области // Поволжский экологический журнал. Вып. 1. С. 55-78. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2022-1-55-78
Пригоряну О.М., Абадонова М.Н., Карпачев А.П. 2021. Опыт использования БПЛА с тепловизором в мониторинге вольноживущей популяции зубра на примере национального парка «Орловское Полесье» // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича. Вып. 28. С. 160-166.
Семенов А.В., Ершкова Е.В., Кунаева Е.Н., Кулина А.А., Лазарев А.О. 2023. Изучение растительного покрова малого водоема с помощью методов дистанционного зондирования земли // Труды национального парка «Смольный». Вып. 7. C. 135-145.
Хапугин А.А., Ручин А.Б., Гришуткин Г.Ф., Чугунов Г.Г., Ершкова Е.В., Егоров Л.В., Есин М.Н., Есина И.Г., Семишин Г.Б., Алпеев М.А. Отчет по теме НИР 2-22-31-2 «Изучение редких видов флоры и фауны на территории Мордовского заповедника и национального парка «Смольный» и разработка мер по их сохранению и восстановлению (промежуточный)». Саранск, 2023. 103 с.
Цветков А.И., Малина И.П., Чемерис Е.В. 2020. Применение малых беспилотных летательных аппаратов (МБПЛА) для изучения высшей водной растительности // Материалы IX Международной научной конференции по водным макрофитам «Гидроботаника 2020» (Борок, Россия, 17-21 октября 2020 г.). Борок: ИБВВ РАН; Ярославль: Филигрань, 2020. С. 173-175.
Trapa natans L. // Плантариум. Растения и лишайники России и сопредельных стран: открытый онлайн атлас и определитель растений. [Электронный ресурс]. https://www.plantarium.ru/page/view/item/38851.html (дата обращения: 20.02.2024)
Han Lü, Tun-yu Jian, Xiao-qin Ding, Yuan-yuan Zuo, Jian Chen, Wei-lin Li, Xiang Li, Jian-wei Chen. 2019. Trapa natans pericarp extract ameliorates hyperglycemia and hyperlipidemia in type 2 diabetic mice // Revista Brasileira de Farmacognosia. Vol. 29(5). P. 631-636. https://doi.org/10.1016yj.bjp.2019.04.011
Kiruba R.M., Christobel G.J., Mini J.J., Sankaralingam S., Venkatesh S., Sundari A., Soorya C. 2023. Phytochemical analysis, antioxidant and antimicrobial activity of aquatic plant Trapa natans L. - medicinal aquatic plant // Asian Journal of Biochemistry, Genetics and Molecular Biology. Vol. 13(3). P. 1-14. https://doi.org/10.9734/ajbgmb/2023/v13i3293
Majee Ch., Mazumder R., Choudhary A.N. 2021. Pharmacognostical investigation of Trapa natans L. Leaves // Research Journal of Pharmacy and Technology. Vol. 14(9). P. 4680-4. https://doi.org/ 10.52711/0974-360X.2021.00813
Mendhekar S.Y., Rachh P.R. 2023. Pharmacognostic, physicochemical and preliminary phytochemical investigation Trapa natans Linn. Leaves // Research Journal of Pharmacy and Technology. Vol. 16(9). P. 4341-9. https://doi.org/10.52711/0974-360X.2023.00711
Mikulyuk A., Nault M.E. 2009. Water Chestnut (Trapa natans): A Technical Review of Distribution, Ecology, Impacts, and Management. Wisconsin Department of Natural Resources Bureau of Science Services, PUB-SS-1054 2009. Madison, Wisconsin, USA. 15 p.
Moreno J.L., Ortega J.F., Moreno M.A., Ballesteros R. 2022. Using an unmanned aerial vehicle (UAV) for lake management: ecological status, lake regime shift and stratification processes in a small editerranean karstic lake // Limnetica. Vol. 41(2): 1. https://doi.org/10.23818/limn.41.21
Rubatzky V.E., Yamaguchi M. 1997. World vegetables: principles, production, and nutritive values. 2nd ed. New York: Springer. 843 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-6015-9
Tarek-Tilistyak Ju., Kücson G. 2023. Evaluation of Trapa natans L. (water caltrop) harvested from Lake Tisza, Hungary // Review on Agriculture and Rural Development. Vol. 12(3-4). https://doi.org/10.14232/rard.2023.3-4.28-33
Vandana Bharthi, Kavya B., Shantha T.R., Prathapa Reddy M., Kavya N., Rama Rao V., Kalpeshkumar B. Ishnawa, Venkateshwarlu G. 2015. Pharmacognostical evaluation and phytochemical studies on Ayurvedic nutritional fruits of Trapa natans L. // International Journal of Herbal Medicine. Vol. 3(5). P. 13-19.
Walusiak E., Krzton' W., Cie'slak E., Szczepaniak M., Wilk-Wo'zniak E. 2024. Native recovery or expansive threat? Past and predicted distribution of Trapa natans L. s. l. on northern limit of species' range - Handout for species management // Ecological Indicators. Vol. 158. 111349. P. 1-7. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111349
Woodget A.S., Austrums R., Maddock I.P., Habit E. 2017. Drones and digital photogrammery: from classifications to continuums for monitoring river habitat and hydromorphology // WIREs Water. Vol. 4. P. 1-20. https://doi.org/10.1002/wat2.1222
References
Agaeva I.V. 2016. Experience of reintroduction of water chestnut (Trapa natans L.) in the Penza region as a promising object for introduction // Niva Povolzh'ya. No. 3. P. 2-8. [In Russian]
Arbuzova G.A., Gorbunova A.I., Chepinoga V.V. 2019. The water chestnut (Trapa natans L., Lythraceae) in Irkutsk region // Bulletin of the Buryat State University. Biology, geography. No. 1. P. 29-36. https://doi.org/10.18101/2587-7143-2019-1-29-36. [In Russian]
Chronicle of Nature of the Mordsovia State Nature Reserve. Manuscript. Pushta Settlement. 2009. P. 30. 2010. P. 36. 2011. P. 64. 2012. P. 85. 2013. P. 54. 2014. P. 77. 2015. P. 58. 2016. P. 35.
Han Lu, Tun-yu Jian, Xiao-qin Ding, Yuan-yuan Zuo, Jian Chen, Wei-lin Li, Xiang Li, Jian-wei Chen. 2019. Trapa natans pericarp extract ameliorates hyperglycemia and hyperlipidemia in type 2 diabetic mice // Revista Brasileira de Farmacognosia. Vol. 29(5). P. 631-636. https://doi.org/10.10167j.bjp.2019.04.011
Ilyukhin A.E., Bukharov K.D., Dobrynin D.V., Sokolov V.A., Rodin A.V. 2022. Application of the software and hardware complex based on the UAV for solving the problems of operational monitoring of protected areas // Proceedings ofthe Mordovia State Natural Reserve. Vol. 30. P. 216-228. [In Russian] Khapugin A.A., Ruchin A.B., Grishutkin G.F., Chugunov G.G., Ershkova E.V., Egorov L.V., Esin M.N., Esina I.G., Semishin G.B., Alpeev M.A. Report on Research 2-22-31-2 "Study of rare species of flora and fauna on the territory of the Mordovia State Nature Reserve and National Park "Smolny" and development of measures for their conservation and restoration (interim)." Saransk, 2023. 103 p. [In Russian]
Kiruba R.M., Christobel G.J., Mini J.J., Sankaralingam S., Venkatesh S., Sundari A., Soorya C. 2023. Phytochemical analysis, antioxidant and antimicrobial activity of aquatic plant Trapa natans L. - medicinal aquatic plant // Asian Journal of Biochemistry, Genetics and Molecular Biology. Vol. 13(3). P. 1-14. https://doi.org/10.9734/ajbgmb/2023/v13i3293
Kuluev B.R., Artyukhin A.E., Shevchenko A.M., Mikhaylova E.V. 2017. Water chestnut Trapa L.: biology, habitat and the study of its isolated populations in the lakes of Nurimanovsky District in the Republic of Bashkortostan // Biomica. Vol. 10. No. 2. P. 101-118. [In Russian]
Majee Ch., Mazumder R., Choudhary A.N. 2021. Pharmacognostical Investigation of Trapa natans L. leaves // Research Journal of Pharmacy and Technology. Vol. 14(9). P. 4680-4. https://doi.org/10.52711/0974-360X.2021.00813
Mendhekar S.Y., Rachh P.R. 2023. Pharmacognostic, physicochemical and preliminary phytochemical investigation Trapa natans Linn. Leaves // Research Journal of Pharmacy and Technology. Vol. 16(9). P. 4341-9. https://doi.org/10.52711/0974-360X.2023.00711
Mikhaylova E.V., Artyukhin A.Ye., Panfilova M.A., Kuluev B.R. 2021. Growth conditions of water caltrop Trapa natans on the northern border of its habitat // Inland Water Biology. No. 1. P. 85-90. https://doi.org/10.31857/S0320965221010083
Mikulyuk A., Nault M.E. 2009. Water Chestnut (Trapa natans): A Technical Review of Distribution, Ecology, Impacts, and Management. Wisconsin Department of Natural Resources Bureau of Science Services, PUB-SS-1054 2009. Madison, Wisconsin, USA. 15 p.
Moreno J.L., Ortega J.F., Moreno M.A., Ballesteros R. 2022. Using an unmanned aerial vehicle (UAV) for lake management: ecological status, lake regime shift and stratification processes in a small editerranean karstic lake // Limnetica. Vol. 41(2): 1. https://doi.org/10.23818/limn.41.21
Parkhomenko A.S., Kashin A.S., Shilova I.V., Grebenyuk L.V., Bogoslov A.V., Denisov A.A., Kondratyeva A.O., Parkhomenko V.M. 2022. Variability of morphological parameters of Trapa natans (Trapaceae, Magnoliopsida) during reintroduction into water bodies of the Saratov region from those of the Voronezh region // Povolzhskiy Journal of Ecology. Vol. 1. P. 55-78. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2022-1-55-78. [In Russian]
Prigoryanu O.M., Abadonova M.N., Karpachev A.P. 2021. Experience of using a unmanned aerial vehicle with a thermal visor monitoring the bison living population on example of the National Park "Oryol Polesie" // Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve. Vol. 28. P. 160-166. [In Russian]
Red Data Book of the USSR. Rare and endangered species of animals and plants. Moscow, 1978. 459 p. [In Russian]
Red Data Book of the USSR: Rare and endangered species of animals and plants. Vol. 2. 2nd ed. M.: Forest industry, 1984. 480 p. [In Russian]
Red Data Book of the RSFSR: Plants. Moscow: Rosagropromizdat, 1988. 591 p. [In Russian] Rubatzky V.E., Yamaguchi M. 1997. World vegetables: principles, production, and nutritive values. 2nd ed. New York: Springer. 843 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-6015-9
Semenov A.V., Ershkova E.V., Kunaeva E.N., Kulina A. A., Lazarev A.O. 2023. Study of plant cover of pond using Earth remote sensing methods // Proceedings of the National Park "Smolny". Vol. 7. P. 135-145. [In Russian]
Tarek-Tilistyak Ju., Kucson G. 2023. Evaluation of Trapa natans L. (water caltrop) harvested from Lake Tisza, Hungary // Review on Agriculture and Rural Development. Vol. 12(3-4). https://doi.org/10.14232/rard.2023.3-4.28-33
Trapa natans L. 2024. Plantarium. Plants and lichens of Russia and neighboring countries: open online galleries and plant identification guide.
https://www.plantarium.ru/lang/en/page/view/item/38851.html
Tsvetkov A.I., Malina I.P., Chemeris E.V. 2020. The use of unmanned aerial vehicle for monitoring of higher aquatic vegetation // Proceedings of IX International scientific conference on aquatic macrophytes "Hydrobotany 2020" (Borok, 17-21 October, 2020). Borok: IBIW RAS; Yaroslavl: Filigran, 2020. P. 173-175. [In Russian]
Vandana Bharthi, Kavya B., Shantha T.R., Prathapa Reddy M., Kavya N., Rama Rao V., Kalpeshkumar B. Ishnawa, Venkateshwarlu G. 2015. Pharmacognostical evaluation and phytochemical studies on Ayurvedic nutritional fruits of Trapa natans L. // International Journal of Herbal Medicine. Vol. 3(5). P. 13-19.
Walusiak E., Krzton' W., Cie'slak E., Szczepaniak M., Wilk-Wo'zniak E. 2024. Native recovery or expansive threat? Past and predicted distribution of Trapa natans L. s. l. on northern limit of species' range - Handout for species management // Ecological Indicators. Vol. 158. 111349. P. 1-7. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111349
Woodget A.S., Austrums R., Maddock I.P., Habit E. 2017. Drones and digital photogrammery: from classifications to continuums for monitoring river habitat and hydromorphology // WIREs Water. Vol. 4. P. 1-20. https://doi.org/10.1002/wat2.1222
TO THE METHOD OF ACCOUNTING FOR THE FLOATING WATER CHESTNUT (TRAPA NATANS L. s. 1.)
®E.V. Ershkova12 * , A.V. Semenov1 **
1 Joint Directorate of the Mordovia State Nature Reserve and National Park "Smolny", Russia
2Mordovia State University, Russia e-mail: *vargot@yandex.ru, **sav 1658@mail.ru
Trapa natans L. s. l. is an aquatic annual with its main range in the tropical latitudes of Southeast Asia and Africa. In Europe, Western and Eastern Siberia, and the Far East, it has a disjunctive range and is rare. In North America and Australia, it was introducted. It has important nutritional and medicinal value. Thus, there is a need to take into account the number of shoots and fruits of the plant. To objectively estimate the occurrence and abundance of T. natans, there is a need for a technique that will most accurately determine the presence (absence) of the species in any body of water (watercourse), the number of generative shoots and the number of mature fruits. We developed and applied a technique for counting T. natans shoots using an unmanned aerial vehicle (UAV). At the
first stage, in the field, we obtained photographic materials of the surveyed reservoir or section of the watercourse using a UAV from a height of 60 m for further construction of a photographic map of the entire water body. In office conditions, an aerial photograph was generated on a desktop computer. Then we loaded it into the QGIS program as a separate georeferenced raster layer and deciphered the composition of plant communities in the surveyed water bodies. Rosettes of T. natans are indicated as light green or brownish-pinkish pentagons or hexagons. We also created and added a new vector layer "Trapa natans accounting" to QGIS. In case of detection of T. natans on the aerial photograph, each of the found rosettes was marked with a point using the "Add point object" tool. Thus, we have recorded all decrypted rosettes. The program automatically showed the number of point objects. If it is necessary to study the seed productivity of a plant, it is possible to sail to the surveyed reservoir, randomly select ten posts to record the number of T. natans fruits, and in these posts count the number of ripened fruits from ten T. natans rosettes. If the population of T. natans is small, then the number of ripe fruits for each rosette found can be taken into account. If necessary, using the "Ruler" tool of the QGIS software on the aerial photograph, it is possible to measure the diameter of the rosettes and count the number of T. natans rosettes per 1 m2.
Key words: aerial photograph, fruit, number, shoot, stationary, UAV, water caltrop
