Ландшафтно-экологический анализ распространения чужеродных видов-трансформеров в природно-антропогенных ландшафтах (юго-восток Беларуси) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 581.5+911.2+504.54

А.П. Гусев

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, [email protected]

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ВИДОВ-ТРАНСФОРМЕРОВ В ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ (ЮГО-ВОСТОК БЕЛАРУСИ)

Цель исследований - изучение распространенности чужеродных видов-трансформеров в природно-антропогенных ландшафтах Беларуси. В статье рассмотрены результаты исследования распространения 10 чужеродных видов-трансформеров (Acer negundo L., Robinia pseudoacacia L., Solidago canadensis L. и других). Максимальная встречаемость видов-трансформеров наблюдается в урбанизированном ландшафте, минимальная - в лесном ландшафте. Изучена встречаемость чужеродных видов-трансформеров в природно-антропогенных ландшафтах в зависимости от истории землепользования. Предложены критерии оценки опасности видов-транс-формеров.

Ключевые слова: растительность, природно-антропогенный ландшафт, чужеродные ви-ды-трансформеры, инвазия, Беларусь

Введение

Инвазии агрессивных чужеродных видов растений являются в настоящее время значительной частью глобальных трансформаций биосферы и часто ведут к существенному экологическому и экономическому ущербу (Виноградова и др., 2009; Шварц, 2004; Richardson et al., 2000; Richardson, Pysek, 2012). Для обозначения наиболее агрессивных чужеродных растений, которые могут изменять характер функционирования и структуру экосистем на значительной территории, вытеснять или препятствовать возобновлению местных видов, предложен термин - трансформер (Виноградова и др., 2009; Панасенко, 2013; Richardson et al., 2000; Richardson, Pysek, 2012; Гусев, 2016).

Одним из важных факторов инвазий растений являются антропогенные нарушения природных экосистем и ландшафтов. Установлено, что способность растительных сообществ противостоять внедрению чужеродных видов зависит от уровня антропогенной нарушенности окружающего ландшафта: чем значительнее нарушения, тем выше риск инвазий (Гусев, 2012, 2014, 2014а). Актуальной проблемой является изучения связи между инвазиями чужеродных видов и структурой ландшафтов (Гусев, 2014; Vila, Ibanez, 2011; With, 2004).

Материалы и методы

Цель исследований - изучение распространенности чужеродных видов-трансформеров в экотопах природно-антропогенных ландшафтов

юго-востока Беларуси. Задачи исследований: анализ результатов маршрутного изучения встречаемости 10 чужеродных видов-трансформеров на территории района исследований; изучение закономерностей распространения чужеродных видов в зависимости от вида природно-антро-погенного ландшафта; изучение влияния на распространение видов-трансформеров истории землепользования; оценка опасности чужеродных видов-трансформеров.

Изучалось распространение 10 чужеродных видов-трансформеров: Acer negundo L., Robinia pseudoacacia L., Helianthus subcanescens (A. Gray) E. Watson, Solidago canadensis L., Impatiens glandulifera Royle, Parthenocissus quinquefolia (L.) Planch., Ambrosia artemisiifolia L., Heracleum sosnowskyi Manden., Lupinus polyphyllus Lindl., Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen.

Маршрутным методом были изучена территория города Гомеля и 52 населенных пунктов Гомельского района (Поколюбичи, Калинино, Лопатино, Костюковка, Яремино, Большевик, Азделино, Старая Белица, Осовцы, Уза, Прибор, Цыкуны и другие). Всего 260 пунктов наблюдения.

Природно-антропогенные ландшафты района исследования представлены следующими разновидностями:

лесной (лесные земли с лесохозяйственным использованием, полезащитные и др. насаждения);

сельскохозяйственный луговой (луга, пастби-

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИИ АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ВИДОВ-ТРАНСФОРМЕРОВ В ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ (ЮГО-ВОСТОК БЕЛАРУСИ)

ща, сенокосы);

сельскохозяйственный пахотный (пахотные земли, залежи);

сельскохозяйственный селитебный (малоэтажная застройка с приусадебными участками в сельской местности);

городской или урбанизированный (городская жилая, промышленная, транспортная и т.д. застройка).

Названия растений даются по сводке С.К. Черепанова (1995).

Результаты и их обсуждение

Юго-восток Беларуси находится в пределах природной зоны широколиственно-лесных ландшафтов. Для данной территории характерен умеренно-континентальный климат (средняя температура января -4,5оС; средняя температура июля +19,8оС; среднегодовая температура +7,4оС; годовая сумма температур выше 10о 2500-2800; годовое количество осадков 600-650 мм).

Все изучаемые виды-трансформеры были отмечены в пределах черты города Гомеля. Некоторые из них образуют монодоминантные сообщества - Acer negundo, Solidago canadensis, Helianthus subcanescens, Heracleum sosnowskyi, Ambrosia artemisiifolia, Impatiens glandulifera.

Наиболее распространенным видом-транс-формером является клен ясенелистный (Acer negundo), который обнаружен на территории Гомеля и 45 населенных пунктов (87% от общего их количества). Часто встречаются фитоценозы с доминированием этого вида (кленарники возрастом 20-50 лет) - город Гомель (ул. Федюнинского, Подгорная и другие), Костюковка, Большевик, Ильич, Плесы и т.д.

Золотарник канадский (Solidago canadensis) обнаружен в Гомеле и на территории 27 населенных пунктов (52%). Во многих случаях золотарник канадский встречается единично (Поколюбичи, Калинино, Остров, Азделино и другие), а в некоторых формирует целые сообщества (Гомель, Старая Волотова, Уза, Цыкуны). Так, обширные монодоминантные фитоценозы с золотарником канадским отмечены на улицах Федюнинского, Механическая, Ягодная, Старово-лотовская, Северная в Гомеле). Установлено, что данный вид может ингибировать сукцессионные процессы (Гусев, 2015).

Амброзия полынолистная (Ambrosia artemisiifolia L.) встречена на территории г. Гомеля (в 3 местообитаниях - улицы Подгорная, Кристал-ловская, Гастелло) и в 2 населенных пунктах - Костюковка (деревня) и Осовцы. Кроме того, отмечена ценопопуляция амброзии на автомо-

бильном мосту через реку Ипуть.

Борщевик сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) отмечен на территории города Гомеля (в 2 местообитаниях - улицы Федюнинского и Подгорная) и в 2 населенных пунктах - Остров и Красное. Обширная по площади ценопопуляция борщевика обнаружена вдоль автомобильной дороги Бобовичи-Чкалово (пересечение с трассой М8). Везде травостой на момент наблюдения был скошен.

Подсолнечник сероватый (Helianthus subca-nescens) встречен на территории города Гомеля и в 18 населенных пунктах. Наиболее типичные экотопы - пустыри и заброшенные огороды. Люпин многолетний (Lupinus polyphyllus) встречается только вне пределов населенных пунктов в разнообразных экотопах сельскохозяйственного ландшафта. Циклохена дурнишниколистная (Cyclachaena xanthiifolia) обнаружена только в рудеральных экотопах города Гомеля. Недотрога железистая (Impatiens glandulifera) также встречается только в городе и его окрестностях, локализуясь вблизи мелиоративных канав. Девичий виноград пятилисточковый (Parthenocissus quin-quefolia) отмечен на территории города Гомеля и в 9 населенных пунктах.

Низкая встречаемость (менее 5% от всех ключевых участков) характерна для Ambrosia artemisiifolia (3.5%), Heracleum sosnowskyi (1.9%), Cyclachaena xanthiifolia (1.6%), Impatiens glandulifera (2.2%), Lupinus polyphyllus (4.4%). Следствием очень низкой встречаемости является низкая надежность полученных данных о закономерностях распределения данных видов в природно-антропогенных ландшафтах.

Встречаемость более 20% имеют Acer ne-gundo (52.7%), Robinia pseudoacacia (24.1%), Solidago canadensis (22.5%). Для этих видов установленные закономерности распределения в природно-антропогенных ландшафтах наиболее надежны.

В лесном ландшафте отсутствуют Ambrosia artemisiifolia, Cyclachaena xanthiifolia, Helianthus subcanescens, Impatiens glandulifera. Наиболее часто из чужеродных видов-трансформеров здесь встречаются Acer negundo (26.1%) и Robinia pseudoacacia (13.0%). Остальные чужеродные виды (Solidago canadensis, Heracleum sosnowskyi, Lupinus polyphyllus, Parthenocissus quinquefolia) встречаются единично (табл. 1).

В городском ландшафте встречаются все изучаемые виды. Наиболее часто - Acer negundo (69.0%), Solidago canadensis (41.3%), Robinia pseudoacacia (39.7%). Максимум встречаемости здесь имеет Ambrosia artemisiifolia, Heracleum

48

российский журнал прим экологии

sosnowskyi, Solidago canadensis, Robinia pseudoacacia.

Если сравнивать городской и лесной ландшафты, то встречаемость подавляющего большинства изучаемых видов в городском ландшафте существенно выше: Solidago canadensis - в 14.2 раза, Acer negundo - в 2.6 раза, Robinia pseudoacacia -в 3.1 раза (табл. 1).

В сельскохозяйственном селитебном ландшафте обнаружены все виды, кроме Cyclachaena xanthiifolia. Наибольшую встречаемость здесь имеют Acer negundo (84.3%), Solidago canadensis (34.3%), Robinia pseudoacacia (32.9%), Helianthus subcanescens (24.3%). Максимум встречаемости здесь имеет Acer negundo, Helianthus subca-nescens, Parthenocissus quinquefolia.

В сельскохозяйственном пахотном ландшафте отмечены все виды. Наиболее часто встречаются Acer negundo (45.0%), Robinia pseudoacacia (16.7%), Solidago canadensis (15.5%).

В сельскохозяйственном луговом ландшафте не обнаружены Heracleum sosnowskyi, Impatiens glandulifera, Cyclachaena xanthiifolia, Physocarpus opulifolius, Parthenocissus quinquefolia, то есть присутствует 50% от изучаемых видов-трансфор-меров. Наибольшую встречаемость имеют Acer negundo (33.4%), Robinia pseudoacacia (17.6%), Solidago canadensis (14.7%).

Встречаемость многих чужеродных видов в данном ландшафте значительно снижается по сравнению с сельскохозяйственным пахотным ландшафтом: Acer negundo - в 1.4 раза, Lupinus polyphyllus - в 2.4 раза. Примерно одинаковую встречаемость в луговом и пахотном ландшафтах имеют такие виды, как Ambrosia artemisiifolia, Sol-idago canadensis, Robinia pseudoacacia (табл. 1).

Помимо современного ландшафтного окружения на встречаемость чужеродных видов влияет история землепользования (Гусев, 2014). Для изучения влияния истории землепользования были выделены следующие типы переходов природ-но-антропогенных ландшафтов (с доминированием того или иного типа использования земель) на двух временных срезах (середина XIX и начало XXI века):

лесной ландшафт в лесной ландшафт (Л^Л); сельскохозяйственный ландшафт в лесной ландшафт (СХ^Л);

лесной ландшафт в сельскохозяйственный ландшафт (Л^СХ);

лесной ландшафт в урбанизированный ландшафт (Л^У);

урбанизированный ландшафт в урбанизированный ландшафт (У^-У);

сельскохозяйственный ландшафт в урбанизированный ландшафт (СХ^У);

сельскохозяйственный ландшафт в сельскохозяйственный ландшафт (СХ^СХ).

Все ключевые участки были сгруппированы по данным типам переходов (табл. 2).

Не удалось выявить влияние истории землепользования на такие виды как Ambrosia artemisiifolia, Heracleum sosnowskyi, Cyclachaena xanthiifolia.

Влияние истории землепользования прослеживается для Solidago canadensis, Helianthus subcanescens, Lupinus polyphyllus, Acer negundo, Robinia pseudoacacia. Так, в лесах, образовавшихся на месте сельскохозяйственных земель, по сравнению с постоянно существующими (в течение рассматриваемого временного отрезка) лесами встречаемость Solidago canadensis выше в

Таблица 1. Встречаемость чужеродных видов в природно-антропогенных ландшафтах

Природно-антропогенные ландшафты

Вид Л СХЛ СХП СХС У

(n=69)* (n=34) (n=84) (n=70) (n=58)

Acernegundo 26.1 32.4 45.2 84.3 69.0

Ambrosia artemisiifolia 0.0 2.9 3.6 4.3 6.9

Cyclachaena xanthiifolia 0.0 0.0 2.4 0.0 5.2

Helianthus subcanescens 0.0 11.8 8.3 24.3 24.1

Heracleum sosnowskyi 1.4 0.0 2.4 1.4 3.4

Impatiens glandulifera 0.0 0.0 2.4 1.4 6.9

Lupinus polyphyllus 2.9 2.9 7.1 2.9 5.2

Parthenocissus quinquefolia 1.4 0.0 3.6 14.3 13.8

Robinia pseudoacacia 13.0 17.6 16.7 32.9 39.7

Solidago canadensis 2.9 14.7 15.5 34.3 41.3

* число пунктов наблюдений.

Л - лесной ландшафт; СХЛ - сельскохозяйственный луговой ландшафт; СХП - сельскохозяйственный пахотный ландшафт; СХС - сельскохозяйственный селитебный ландшафт; У - городской ландшафт.

ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИИ АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ВИДОВ-ТРАНСФОРМЕРОВ В ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ (ЮГО-ВОСТОК БЕЛАРУСИ)

Таблица 2. Встречаемость чужеродных видов в природно-антропогенных ландшафтах в зависимости от истории землепользования

Вид Типы переходов природно-антропогенных ландшафтов

Л^Л (n=59)* СХ^Л (n=10) Л^СХ (n=50) Л^У (n=22) У^У (n=22) СХ^У (n=84) СХ^СХ (n=68)

Acer negundo 20.3 60.0 20.0 59.1 90.9 78.6 57.4

Ambrosia artemisiifolia 0.0 0.0 4.0 9.1 4.5 4.8 2.9

Cyclachaena xanthiifolia 0.0 0.0 2.0 0.0 0.0 3.6 1.5

Helianthus subcanescens 0.0 0.0 2.0 4.5 36.4 26.2 14.7

Heracleum sosnowskyi 1.7 0.0 0.0 0.0 0.0 3.6 2.9

Impatiens glandulifera 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6.0 2.9

Lupinus polyphyllus 0.0 20.0 2.0 0.0 0.0 6.0 8.8

Parthenocissus quinquefolia 1.7 0.0 2.0 9.1 27.3 11.9 2.9

Robinia pseudoacacia 10.2 30.0 12.0 22.7 36.4 39.3 20.6

Solidago canadensis 1.7 10.0 6.0 9.1 36.4 45.2 26.5

* число пунктов наблюдений.

Л - лесной ландшафт; СХ - сельскохозяйственный ландшафт; У - селитебный, в том числе городской ландшафт.

5.9 раза, Acer negundo - 3.0 раза, Robiniapseudoacacia - в 2.9 раза.

В урбанизированном ландшафте, существующем с середины XIX века, по сравнению с лесными землями, застроенными в более позднее время, встречаемость Solidago canadensis выше в 4 раза, Acer negundo - 1.5 раза, Helianthus subca-nescens - в 8.1 раза, Robinia pseudoacacia - в 1.6 раза, Parthenocissus quinquefolia - в 3 раза.

В сельскохозяйственном ландшафте, освоенном еще в XIX веке, по сравнению с сельскохозяйственным ландшафтом, образовавшемся на месте лесов в более позднее время, встречаемость выше Solidago canadensis - в 4/4 раза, Acer negundo - в 2/9 раза, Helianthus subcanescens - в 7/4 раза, Lupinus polyphyllus - в 4/4 раза, Robinia pseudoacacia - в 1/7 раза (табл. 2).

Таким образом, для наиболее распространенных на изученной территории видов-трансформе-ров (Solidago canadensis, Acer negundo, Helianthus subcanescens, Lupinus polyphyllus, Robinia pseudoacacia) гипотеза о зависимости их встречаемости от истории хозяйственного освоения подтверждается.

Существуют различные подходы к оценке опасности чужеродных видов. С нашей точки

зрения, оценка опасности вида-трансформера должна учитывать степень воздействия данного вида на здоровье человека, домашних животных, урожайность сельскохозяйственных культур, способность нарушать функционирование технических систем, ингибировать восстановительные сукцессии, а также его встречаемость на изучаемой территории. Предлагаются следующие градации оценки влияния: 0 - влияние отсутствует; 1 - слабое влияние; 2 - среднее влияние; 3 - сильное влияние. Для оценки встречаемости: 0 - отсутствует; 1 - 1-10%; 2 - 10-50%; 3 - более 50%. Каждый критерий оценивается в баллах, после чего баллы суммируются.

Выполненная нами оценка изучаемых видов показала, что наиболее опасны 5 видов - Heracleum sosnowskyi, Solidago canadensis, Cyclachaena xanthiifolia, Ambrosia artemisiifolia, Acer negundo (табл. 3).

Экологическая опасность таких видов как Heracleum sosnowskyi, Cyclachaena xanthiifolia, Ambrosia artemisiifolia, компенсируется низкое их встречаемостью в ландшафтах региона. По мере распространения и роста встречаемости можно ожидать значительное увеличение опасности данных видов.

50

российский журннл ориклний экологии

Таблица 3. Оценка опасности чужеродных видов-трансформеров

структуры ландшафтов юго-востока Белоруссии и их экологические последствия (на примере инвазий растений) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: география, геоэкология.

2014. №1. С. 18-23.

5. Гусев А.П. Воздействие инвазии золотарника канадского (Solidago canadensis L.) на восстановительную сукцессию на залежах (юго-восток Беларуси) // Российский журнал биологических инвазий.

2015. №1. С. 10-16.

6. Гусев А.П. Чужеродные ви-ды-трансформеры как причина блокировки восстановительных процессов (на примере юго-востока Беларуси) // Российский журнал прикладной экологии. 2016. №3. С. 10-14.

7. Панасенко, Н.Н. Растения-«транс-

1 - воздействие на здоровье человека; 2 - воздействие на домашних животных; формеры»: признаки и °с°бенн°сти вы-3 - засорение посевов, снижение урожайности сельскохозяйственных культур; 4 деления // Вестник Удмуртского универ-- нарушение функционирования технических систем; 5 - снижение видового раз- ситета. Биология. Науки о Земле. 2013. нообразия; 6 - ингибирование восстановительных сукцессий, в том числе лесовоз- Вып 2 С 17-22 обновления; 7 - встречаемость вида на данной территории.

Вид-трансформер Критерии оценки Оценка

1 2 3 4 5 6 7

Acer negundo 0 1 0 1 3 3 3 11

Ambrosia artemisiifolia 3 2 3 0 2 1 1 12

Cyclachaena xanthiifolia 2 2 3 0 2 2 1 12

Helianthus subcanescens 0 0 1 0 3 3 2 9

Heracleum sosnowskyi 3 3 3 0 3 3 1 16

Impatiens glandulifera 0 0 1 1 2 2 1 7

Lupinus polyphyllus 0 0 1 0 2 1 1 5

Robinia pseudoacacia 0 1 0 1 2 3 2 8

Parthenocissus quinquefolia 0 0 0 0 2 2 2 6

Solidago canadensis 0 2 3 0 3 3 2 13

Выводы

На изучаемой территории наиболее распространенными чужеродными видами-трансфор-мерами являются Acer negundo (отмечен в 52.7% пунктов наблюдений), Robinia pseudoacacia (24.1%) и Solidago canadensis (22.5%). Наибольшая концентрация чужеродных видов-транс-формеров наблюдается в городском ландшафте, наименьшая - в лесном. Максимум встречаемости в городском ландшафте имеет Ambrosia artemisii-folia, Heracleum sosnowskyi, Solidago canadensis, Robinia pseudoacacia.

Установлено влияние истории землепользования на распространение Solidago canadensis, Helianthus subcanescens, Lupinus polyphyllus, Acer negundo, Robinia pseudoacacia. В староосвоенных ландшафтах встречаемость этих видов возрастает в разы.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта №Б16Р-198.

Список литературы

1. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В. Черная книга флоры Средней России (Чужеродные виды растений в экосистемах Средней России). М.: ГЕОС, 2009. 494 с.

2. Гусев А.П. Особенности сукцессий растительности в ландшафтах, нарушенных деятельностью человека (на примере юго-востока Белоруссии) // Сибирский экологический журнал. 2012. №2. С. 231-236.

3. Гусев А.П. История землепользования как фактор современного состояния растительного покрова (на примере юго-востока Белоруссии) // Сибирский экологический журнал. 2014. №2. С. 225-230.

4. Гусев А.П. Пространственно-временные изменения

8. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб: Мир и

семья, 1995. 992 с.

9. Шварц Е.А. Сохранение биоразнообразия: сообщества и экосистемы. М.: Т-во научных знаний КМК, 2004. 112 с.

10. Richardson D.M., Pysek P., Rejmanek M., Barbour M.G., Panetta F.D., West C.J. Naturalization and invasion of alien plants: concepts and definitions // Diversity and distribution. 2000. V. 6. P. 93-107.

11. Richardson D.M., Pysek P. Naturalization of introduced plants: ecological drivers of biogeographical patterns // New Phytologist. 2012. V. 196. P. 383-396.

12. Vila M., Ibanez I. Plant invasions in the landscape // Landscape Ecology. 2011. V. 26. P. 461-472.

13. With K.A. Assessing the Risk of Invasive Spread in Fragmented Landscapes // Risk Analysis. 2004. V. 24. P. 803-815.

A.P. Gusev. Landscape-ecological analysis of alien species-transformers distribution in natural and anthropogenic landscapes (the southeast of Belarus).

The aim of the research is to study the prevalence of alien species-transformers in the natural-anthropogenic landscapes of Belarus. The results of the study of 10 alien species-transformers distribution (Acer negundo L., Robinia pseudoacacia L., Solidago canadensis L. and others) are considered in the paper. The maximum occurrence of alien species-transformers is observed in the urbanized landscape, the minimum - in the forest landscape. The occurrence of alien species-transformers in natural-anthropogenic landscapes was studied depending on the history of the land use. The criteria for assessing the danger of species- transformers are proposed.

Keywords: vegetation; natural and anthropogenic landscape; alien species-transformers; invasion; Belarus.