CC BY
10
_БОТАНИКА / BOTANICS_
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.124.20
ОСОБЕННОСТИ СОХРАНЕНИЯ ФЛОРИСТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В РАЙОНАХ ИНТЕНСИВНОЙ
УГЛЕДОБЫЧИ
Научная статья
Куприянов А.Н.1' *, Климова О.А.2, Куприянов О.А.3
3 ORCID : 0000-0003-2510-1484;
1 2 Кузбасский ботанический сад ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Российская Федерация 3 Кемеровский филиал ФИЦ ИВТ, Кемерово, Российская Федерация
* Корреспондирующий автор (kupr-42[at]yandex.ru)
Аннотация
Приведены результаты сохранения 11 растений Красной книги РФ и Кузбасса ex situ на территории Кузбасского ботанического сада. По результатам интегральной оценки интродуцированных растений безусловно перспективным является Phlox sibirica, который может создавать искусственную популяцию и восстанавливаться после неблагоприятных условий. Большинство других видов вошло во второй класс - перспективные для дальнейшего изучения. В третий класс растений требующих дополнительных работ по акклиматизации попали четыре вида: Achnatyerum confusum, Astragalus follicularis, Hedysarum turczaninovii, Ziziphora clinopodioides.
Ключевые слова: Кузбасс, сохранение растений ex situ, интродукционная оценка.
SPECIFICS OF FLORISTIC DIVERSITY CONSERVATION IN AREAS OF INTENSIVE COAL MINING
Research article
Kupriyanov A.N.1' *, Klimova O.A.2, Kupriyanov O.A.3
3 ORCID : 0000-0003-2510-1484; 1 2 Kuzbass Botanical Garden FRC CCC, Kemerovo, Russian Federation 3 Federal Research Center for Information and Computational Technologies, Kemerovo, Russian Federation
* Corresponding author (kupr-42[at]yandex.ru)
Abstract
The results of conservation of 11 plants of the Red Book of Russia and Kuzbass ex situ on the territory of Kuzbass botanical garden are presented. According to the results of the integral evaluation of introduced plants, Phlox sibirica is clearly promising, being able to create an artificial population and recover from adverse conditions. The majority of other species were included in the second class - promising for further study. The third class of plants requiring additional work on acclimatization included four species: Achnatyerum confusum, Astragalus follicularis, Hedysarum turczaninovii, Ziziphora clinopodioides.
Keywords: Kuzbass, ex situ plant conservation, introductory evaluation.
Введение
Угроза глобального экологического кризиса на рубеже XX-XXI столетий определяет необходимость формирования стратегии оптимальных взаимоотношений человека и природы. Принятие Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992) ряда важных решений в области экологии и подписание многими странами, в том числе Россией, Конвенции о биологическом разнообразии обозначила этот ключевой рубеж в истории человеческой цивилизации.
В результате строительства и эксплуатации угольных карьеров происходит полное или частичное разрушение экосистем. Прямыми угрозами для биологического разнообразия является уничтожение местообитаний под отвалами, карьерами, подъездными путями. В Конвенции сохранения биологического разнообразия основными методами сохранения биологического разнообразия является охрана in situ (в места природного обитания) и ex situ (вне мест природного обитания) [16].
Кемеровская область — Кузбасс является одним из наиболее промышленных регионов России. За период разработки угольных месторождений из недр Кузбасса добыто около 9 млрд т угля. Следует отметить, что 3,96 млрд т добыто за последние 20 лет. Площадь нарушенных земель в результате добычи угля составила более 150 тыс. га. Поэтому первоочередными экологическими задачами в Кузбассе является сохранение флористического разнообразия как in situ, так и ex situ [11].
Достаточно критическая ситуация сложилась вокруг Бачатского угольного разреза АО «УК «Кузбассразрезуголь», расположенного в Беловском городском округе Кемеровской области. На территории горного отвода находится участок степи («Баятские сопки») с чрезвычайно богатым флористическим составом (Куприянов, Манаков, 2006, 2009), который неизбежно попадает под угольные разработки. В качестве офсета за пределами угольного разреза был создан региональный ботанический заказник «Бачатские сопки» на площади 709 га [5]. Тем не менее остался степной участок около 200 га, на котором произрастает 11 видов растений, внесенных в Красную книгу Кузбасса [1]. Для сохранения этих видов принято решение - сохранение растений ex situ - перенос части популяций на территорию Кузбасского ботанического сада ФИЦ УУХ СО РАН.
Цель исследования — оценить состояние редких и исчезающих растений, перенесенных с территории Баятских сопок, на территорию Кузбасского ботанического сада.
Объекты и методы исследования
Почвы склонов Баятских сопок неполноразвитые, щебнистые, представленные черноземом выщелоченным с высоким содержанием гумуса (12,69%), с глубины 20 см залегает коренная порода в виде трещиноватых известняков [15]. Кузбасский ботанический сад расположен в пойме реки Томь, почвы ботанического сада представлены тяжелоглинистыми, луговыми черноземами. Участок полностью выровнен, имеет незначительный, равный на всем протяжении уклон не более 0,5 градуса [7]. Баятские сопки и Кузбасский ботанический сад относятся к лесостепной зоне Западной Сибири, но Баятские сопки относятся к, по образному выражению С.С. Трофимова, «степному ядру Кузнецкой котловины» [15], а Кузбасский ботанический сад расположен в северной лесостепи с более благоприятным уровнем увлажнения.
Поскольку наиболее редкие растения на территории Баятских сопок обитают на карбонатных почвах и являются кальцефилами, то для их выращивания построена каменистая горка из пород, слагающих Баятские сопки. Камни укладывались слоями, в промежутки наносился чернозем выщелочный близкий по составу с почвами Баятских сопок [8].
С каменистых участков собирались семена растений, внесенные в Красную книгу РФ [6] и Кузбасса [1]: Achnatyerum confusum Litv.) Tzvel., Adonis villosa Ledeb., Allium vodopjanovae Friesen, Astragalus follicularis Pall., Gypsophila patrinii Ser., Hedysarum turczaninovii Peschkova, Linum perenne L., Phlox sibirica L., Stipa pennata L., Thymus marschallianus Willd., Ziziphora clinopodioides Lam.
Предварительно посев семян осуществлялся на специально подготовленных грядах 1x4 м. Посев осуществлялся осенью 2018 и весной 2019 годов. После появления всходов растения пересаживались на каменистую горку. Изучение биологии редких и исчезающих растений проводилось согласно методическим рекомендациям по интродукции и восстановлению природных популяций редких и исчезающих видов растений. У растений изучалась лабораторная и полевая всхожесть семян, фенологическое развитие, отмечались особенности онтогенеза в культуре [10], [14]. Особое внимание уделялось возможности образования искусственной самоподдерживающейся популяции (образование самосева и сложной возрастной структуры). Для оценки состояния растений в культуре использовалась оценка успешности интродукции [2].
Результаты и обсуждение
Achnatyerum confusum Litv.) Tzvel. Растения посеяны 01.10.2018, полевая всхожесть 1%. Высажены на горку весной 2020 года в фазу кущения. Не цветут. Оценка успешности интродукции - 60 (табл. 1).
Adonis villosa Ledeb. Высеяны семенами 18.06.2019, 14.06.2020. Всхожесть чрезвычайно низкая. Положительные результаты получены при посеве не совсем созревших семян, сразу после их сбора. Зацветают на третий год. Через четыре месяца семеня частично теряют всхожесть. В культуре растения долговечны. В коллекции ботанического сада растут более 10 лет. Оценка успешности интродукции 75 (табл. 1).
Allium vodopjanovae Friesen. Высеяны семенами 01.10. 2018, полевая всхожесть 80%. На второй год высажены на горку, где быстро размножаются вегетативно, зацветает на третий год. Оценка успешности интродукции 85 (табл. 1).
Astragalus follicularis Pall. Растения посеяны 01.10.2018, всхожесть низкая. У растений формируется мощный стержневой корень, поэтому пересаживать рекомендуются в молодом возрасте. Растения в культуре не долговечны и требуют пересева через 3-4 года. Оценка успешности интродукции 55 (табл. 1).
Gypsophila patrinii Ser. Посеяны 01.10.2018, обильные всходы (полевая всхожесть составила 50%), появились 25,05. 2019 г. Растения зацвели на второй год, на четвертый год все растения перешли в сенильное состояние. В культуре рекомендуется поддерживать искусственную популяцию постоянным пересевом семян. Оценка успешности интродукции 80 (табл. 1).
Hedysarum turczaninovii Peschkova. Растения посеяны 01.10.2018, полевая всхожесть низкая. Высажены на горку весной 2020 года в фазу кущения. Не цветут. Оценка успешности интродукции 60 (табл. 1).
Linum perenne L. Растения посеяны 01.10.2018, полевая всхожесть 10%. Растения зацветают в год посева. Искусственная популяция поддерживается самосевом. Оценка успешности интродукции 85 (табл. 1).
Phlox sibirica L. Растения посажены молодыми растениями. В первые три года активно размножались вегетативно, цвели и плодоносили. В результате неблагоприятной перезимовки 2021-2022 гг. большинство искусственной популяции погибло, в настоящее время популяция активно вегетативно размножается. Оценка успешности интродукции 90 (табл. 1).
Stipa pennata L. Посев 01.10.2018, всходы - 14.05.2019. Растения находятся в вегетативном состоянии. Пересаживать растения можно только в молодом возрасте. Пересадка взрослых растений как правило заканчивается неудачей, поскольку повреждается в большой степени корневая система. Оценка успешности интродукции 75 (табл. 1).
Thymus marschallianus Willd. Пересажен на горку молодыми растениями. Активно размножается вегетативно, в культуре устойчив. После осеннего посева всходя появляются в середине мая. В культуре в первый год некоторые особи достигают молодого генеративного состояния. Оценка успешности интродукции 80 (табл. 1).
Ziziphora clinopodioides Lam. Размножается вегетативно, в культуре делением кустов. Всхожесть семян низкая, посеянные осенбю всходы появляются в мае, в первый год растения достигают виргинильного состояния. В культуре рекомендуется поддерживать искусственную популяцию постоянным обновлением за счет черенкования в теплице. Оценка успешности интродукции 50 (табл. 1).
Таблица 1 - Оценка успешности интродукции растений на территории Кузбасского ботанического сада
DOI: https://doi.Org/10.23670/IRJ.2022.124.20.1
Виды Зимостоко Устойчиво Общее Способы Развитие Сумма Класс
растений сть сть к болезням и вредителя м состояние растений размножен ия в культуре растений в период вегетации баллов перспектив ности
Achnatyeru m confusum 20 20 5 5 10 60 III
Adonis villosa 20 20 15 5 15 75 II
Allium vodopjanov ae 20 20 15 15 15 85 II
Astragalus follicularis 20 20 15 5 15 75 II
Gypsophila patrinii 20 20 15 5 20 80 II
Hedisarum turczaninov ii 20 20 5 10 5 60 III
Linum perenne 20 20 15 15 15 85 II
Phlox sibirica 20 20 20 10 20 90 I
Stipa pennata 20 20 15 15 5 75 II
Thymus marschallia nus 20 20 15 10 15 80 II
Ziziphora clinopodioi des 10 20 5 5 10 50 III
Наблюдения за высаженными растениями на коллекционном участке и каменистой горке Кузбасского ботанического сада показали, что все они вполне зимостойки и в условиях культуры не подвержены болезням и вредителям. Исключением является Ziziphora clinopodioides, которая недостаточно морозоустойчива (табл. 1).
Единственное растение, превышающее в культуре размеры в природе Phlox sibirica, размеры большинства других растений не отличаются от природных. Меньшими размерами обладают Ziziphora clinopodioides и Achnatyerum confusum.
По способам размножения повторного привлечения требуют 6 видов, два вида можно поддерживать в культуре искусственным вегетативным размножением (Thymus marschallianus и Phlox sibirica).
По результатам интегральной оценки интродуцированных растений безусловно перспективным является Phlox sibirica, который может создавать искусственную популяцию и восстанавливаться после неблагоприятных условий. Большинство других видов вошло во второй класс - перспективные для дальнейшего изучения. В третий класс растений требующих дополнительных работ по акклиматизации попали четыре вида: Achnatyerum confusum, Astragalus follicularis, Hedisarum turczaninovii, Ziziphora clinopodioides.
Выращивание редких растений ex situ предполагает их дальнейшее использование для реконструкции нарушенных территорий [12]. И здесь возникает вопрос о долговечности растений в культуре, поскольку реконструкция утраченных популяций может потребоваться только после отработки угольных месторождений. В условиях культуры скорость прохождения возрастных состояний в значительной степени увеличивается по сравнению с естественными условиями [13], как это случилось с Gypsophila patrinii при выращивании в условиях ботанического сада. Поэтому сохранение растений ex situ должно сопровождаться изучением биологии в условиях культуры и разработки технологий их содержания.
Заключение
Наблюдения за высаженными растениями на коллекционном участке и каменистой горке Кузбасского ботанического сада показали, что все они вполне зимостойки и в условиях культуры не подвержены болезням и вредителям. Исключением является Ziziphora clinopodioides, которая недостаточно морозоустойчива (табл. 1).
Единственное растение, превышающее в культуре размеры в природе Phlox sibirica, размеры большинства других растений не отличаются от природных. Меньшими размерами обладают Ziziphora clinopodioides и Achnatyerum confusum.
По способам размножения повторного привлечения требуют 6 видов, два вида можно поддерживать в культуре искусственным вегетативным размножением (Thymus marschallianus и Phlox sibirica).
По результатам интегральной оценки интродуцированных растений безусловно перспективным является Phloxsibirica, который может создавать искусственную популяцию и восстанавливаться после неблагоприятных условий. Большинство других видов вошло во второй класс - перспективные для дальнейшего изучения. В третий класс растений требующих дополнительных работ по акклиматизации попали четыре вида: А^паСуегитсоп[шит, AstragalusfoШcularis, Hedisarumturczaninovii, Ziziphoraclinopodioides.
Конфликт интересов
Не указан.
Рецензия
Сообщество рецензентов Международного научно-
исследовательского журнала
DOI: https://doi.Org/10.23670/IRJ.2022.124.20.2
Conflict of Interest
None declared.
Review
International Research Journal Reviewers Community DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.124.20.2
Список литературы / References
1. Андреев Б.Г. Красная книга Кузбасса / Б.Г. Андреев, П.А. Волобаев, И.А. Горбунова и др. - Кемерово: ВЕКТОР-ПРИНТ, 2021. - 240 с.
2. Куприянов А.Н. Интеграционный метод успешности интродукции травянистых растений природной флоры. /
A.Н. Куприянов, Л.А. Богданович, В.Г. Михайлов // Морфологические особенности растительного мира Центрального Казахстана; - Караганда: Караганда, 1986. - с. 51-55.
3. Куприняов А.Н. Ключевые ботанические территории / А.Н. Куприняов, Ю.А. Манаков - Кемерово: Ирбис, 2009. - 119 с.
4. Куприянов А.Н. Степные участки Кузнецкой котловины в опасности. / А.Н. Куприянов, Ю.А. Манаков // Степной бюллетень. - 2006. - № 20. - с. 40-41.
5. Russian Federation. О государственном комплексном природном заказнике Кемеровской области «Бачатские сопки» : Закон субъектов Федерации : [принят Администрация Кемеровской области 2017-06-26]. 2017.
6. Сергеева М.Н. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / М.Н. Сергеева, С.А. Литвинская, В. Фролова и др. - М.: КМК, 2008. - 855 с.
7. Вронская О.О. Кузбасский ботанический сад / О.О. Вронская, А.Н. Куприянов - Кемерово: Ирбис, 2021. - 92 с.
8. Климова О.А. Сохранение редких и исчезающих растений в условиях интенсивной угледобычи. / О.А. Климова,
B.А. Латохин, А.Н. Куприянов // Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов; под ред. А.Н. Куприянов - Кемерово: Ирбис, 2021. - с. 53-56.
9. Akeroyd J.R. A handbook for botank gardens on the reintrodu^on of plants to the wild / J.R. Akeroyd, P.W. Jackson -Rkhmond: BGCI, 1995. - 32 p.
10. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в лесных ценозах. / Т.А. Работнов // Труды БИН АН СССР. - 1975. - № 3-6. - с. 7-204.
11. Вашлаева Н.Ю. Сохранение биологического разнообразия в Кемеровской области / Н.Ю. Вашлаева, А.Н. Куприянов, Ю.А. Манаков и др. - Кемерово: Примула, 2015. - 32 с.
12. Горбунов Н.Ю. Методические рекомендации редких и исчезающих видов растений (для ботанических садов) / Н.Ю. Горбунов, Д.С. Дзыбов, З.Е. Кузьмин и др. - Тула: , 2008. - 53 с.
13. Жмылев П.Ю. Эволюция длительности жизни растений: факты и гипотезы. / П.Ю. Жмылев // Журнал общей биологии. - 2006. - № 67(2). - с. 107-119.
14. Смирнова О.В. Критерии выделения возрастных состояний и особенности хода онтогенеза у растений разных биоморф. / О.В. Смирнова, Л.Б. Заугольнова, Н.А. Торопова и др. // Ценопопуляции растений (основные понятия и структура); - М.: Наука, 1976. - с. 14-44.
15. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области / С.С. Трофимов - Новосибирск: Наука, 1975. - 289 с.
16. Akeroyd J. A Handbook for Botank Garden on the reintrodurtion of plants to the wild / J. Akeroyd, P.W. Jackson -Rkhmond: BGCI: RTZ Corp. PLC, 1995. - 31 p.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Andreev B.G. Krasnaya kniga Kuzbassa [Red Book of Kuzbass] / B.G. Andreev, P.A. Volobaev, I.A. Gorbunova et al. -Kemerovo: VEKTOR-PRINT, 2021. - 240 p. [in Russian]
2. Kupriyanov A.N. Integrarionny'j metod uspeshnosti introdukrii travyanisty'x rastenij prirodnoj flory' [Integration method for the su^ess of the introduction of herbaceous plants of natural flora]. / A.N. Kupriyanov, L.A. Bogdanov^h, V.G. Mixajlov // Morphologkal features of the flora of Central Kazakhstan; - Karaganda: Karaganda, 1986. - p. 51-55. [in Russian]
3. Kuprinyaov A.N. Kly^hevy^ botankheskie territorii [Important Plant Area of Kemerovo Region] / A.N. Kuprinyaov, Yu.A. Manakov - Kemerovo: Irbis, 2009. - 119 p. [in Russian]
4. Kupriyanov A.N. Stepny'e ^hastM Kuzneczkoj kotloviny' v opasnosti [Steppe areas of the Kuznetsk basin in danger]. / A.N. Kupriyanov, Yu.A. Manakov // Stepnoj byulleten' [Steppe Bulletin]. - 2006. - № 20. - p. 40-41. [in Russian]
5. Russian Federation. O gosudarstvennom kompleksnom prirodnom zakaznike Kemerovskoj oblasti «Bachatskie sopki» [On the state ramplex natural reserve of the Kemerovo region "Bachatskie Sopki"] : Law of the Subjerts of the Federation : [arcepted by 2017-06-26]. 2017. [in Russian]
6. Sergeeva M.N. Krasnaya kniga Rossijskoj Federacii (rasteniya i giiby') [Red Data Book of the Russian Federation (Plants and Mushrooms)] / M.N. Sergeeva, S.A. Litvinskaya, V. Frolova et al. - M.: KMK, 2008. - 855 p. [in Russian]
7. Vronskaya O.O. Kuzbasskij botanicheskij sad [Kuzbass Botanical Garden] / O.O. Vronskaya, A.N. Kupriyanov -Kemerovo: Irbis, 2021. - 92 p. [in Russian]
8. Klimova O.A. Soxranenie redkix i ischezayushhix rastenij v usloviyax intensivnoj ugledoby'chi [Preservation of rare and endangered plants in conditions of intensive coal mining]. / O.A. Klimova, V.A. Latoxin, A.N. Kupriyanov // Problems of industrial botany of industrially developed regions; edited by A.N. Kupriyanov - Kemerovo: Irbis, 2021. - p. 53-56. [in Russian]
9. Akeroyd J.R. A handbook for botanic gardens on the reintroduction of plants to the wild / J.R. Akeroyd, P.W. Jackson -Richmond: BGCI, 1995. - 32 p.
10. Rabotnov T.A. Zhiznenny'j cikl mnogoletnix travyanisty'x rastenij v lesny'x cenozax [Life cycle of perennial herbaceous plants in forest cenoses]. / T.A. Rabotnov // Trudy' BIN AN SSSR [Proceedings of BIN AS USSR]. - 1975. - № 36. - p. 7-204. [in Russian]
11. Vashlaeva N.Yu. Soxranenie biologicheskogo raznoobraziya v Kemerovskoj oblasti [Conservation of biological diversity in the Kemerovo region] / N.Yu. Vashlaeva, A.N. Kupriyanov, Yu.A. Manakov et al. - Kemerovo: Primula, 2015. -32 p. [in Russian]
12. Gorbunov N.Yu. Metodicheskie rekomendacii redkix i ischezayushhix vidov rastenij (dlya botanicheskix sadov) [Methodological recommendations for rare and endangered plant species (for botanical gardens)] / N.Yu. Gorbunov, D.S. Dzy'bov, Z.E. Kuz'min et al. - Tula: , 2008. - 53 p. [in Russian]
13. Zhmy'lev P.Yu. E'volyuciya dlitel'nosti zhizni rastenij: fakty' i gipotezy' [Evolution of Plant Lifespan: Facts and Hypotheses]. / P.Yu. Zhmy'lev // Zhurnal obshhej biologii [Journal of General Biology]. - 2006. - № 67(2). - p. 107-119. [in Russian]
14. Smirnova O.V. Kriterii vy'deleniya vozrastny'x sostoyanij i osobennosti xoda ontogeneza u rastenij razny'x biomorf [Criteria for identifying age states and features of the course of ontogenesis in plants of different biomorphs]. / O.V. Smirnova, L.B. Zaugol'nova, N.A. Toropova et al. // Plant cenopopulations (basic concepts and structure); - M.: Nauka, 1976. - p. 14-44. [in Russian]
15. Trofimov S.S. E'kologiya pochv i pochvenny'e resursy' Kemerovskoj oblasti [Soil ecology and soil resources of the Kemerovo region] / S.S. Trofimov - Novosibirsk: Nauka, 1975. - 289 p. [in Russian]
16. Akeroyd J. A Handbook for Botanic Garden on the reintroduction of plants to the wild / J. Akeroyd, P.W. Jackson -Richmond: BGCI: RTZ Corp. PLC, 1995. - 31 p.
