Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Инвазивные виды семейства Asteraceae Dumort. в Башкирском Предуралье

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Инвазивные виды семейства Asteraceae Dumort. в Башкирском Предуралье"

$г?

На правах рукописи

Ж

Ануфриев Олег Николаевич

ИНВАЗИВНЫЕ ВИДЫ СЕМЕЙСТВА

)

АБТЕКАСЕАЕ ВЦМОКТ. В БАШКИРСКОМ ПРЕДУ РА ЛЬЕ: РАСПРОСТРАНЕНИЕ, БИОЛОГИЯ И КОНТРОЛЬ ЧИСЛЕННОСТИ

03.00.05-ботаника 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ООЗ170ЭЭ5

Оренбург-2008 г.

003170995

Работа выполнена в лаборатории фитоценологии и экологии Стерлитамакского филиала Академии наук Республики Башкортостан

Научные руководители доктор биологических наук, профессор

Абрамова Лариса Михайловна доктор биологических наук Карпов Даниэль Николаевич

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор

Хазиахметов Рашит Мухаметович доктор с -х н, профессор Ряхопский Александр Владимирович

Ведущая организация: Сибайский филиал Академии наук Республики Башкортостан

Защита диссертации состоится « 17 » июня 2008 г в часов на заседании диссертационного совета Д 212 180 02 при ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагог ичеекмй университет», по адресу 460844, г Оренбург, ул Советская, 19, факс (3532) 772452, e-mail lbracitfjospu еьоо ru. http //www ospu ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет»

Авторефераг разослан «17 » мая 20081 ода

Ученый секретарь диссертационного соаега /у /у

к б н, доцент — Мушинская Н И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы Инвазивные виды - это агрессивные чужеземные растения, занесенные из других peí ионов (часто даже с других континентов), которые расселяются по вине человека, образуют потомство в очень большом количестве и распространяются на значительное расстояние от родительских особей (Гельтман, 2003) Для них характерно активное внедрение в местные сообщества, при котором они зачастую вытесняют местные виды растений При этом инвазивными нередко могут быть агрессивные сорные растения, способные стать злостыми сорняками полей, садов, огородов Вторжение инвазивных видов - серьезная экологическая проблема во всем мире, приводящая к так называемому «флористическому загрязнению территории» (Чичеи, 1988)

Изучение инвазии и инвазивных видов в последнее время получает все более широкое распространение, как за рубежом, так и у нас в России Обсуждению вопросов биоло1 ической инвазии в разных районах мира (Северной Америке, Южной Африке, Австралии, Европе и др ) были посвящены 9 Международных симпозиумов, из которых 2 (в 2001 и 2005 гг) проходили в России Во многих странах работают специальные рабочие группы по изучению инвазивных видов, существует Глобальная программа и база данных по инвазивным видам (GISP) Наибольшее развитие эта тематика получила в CIJIA, где инвазивные виды давно стали серьезной экологической и экономической проблемой, в результате чего был создан Институт биологических инвазий

В настоящее время на территории Республики Башкортостан (РБ) наблюдается экспансия ряда североамериканских инвазивных видов семейства Asíeraceae Dumort из родов Ambrosia L , Xanthium L , Bidens L , Galimoga Ruiz&Pav, Cyclachaena Fresen и др В их числе гакие опасные агрессивные виды, как Cyclachaena xanthiifoha (Nutt) Fresen, Ambrosia artemisufolia L , A trífida L , A psylostachya DC

Среди инвазивных видов немало растений, вызывающих аллергические заболевания, в том числе с тяжелыми астматическими проявлениями Это может осложнить экологическую ситуацию в республике, особенно в городах с большой концентрацией вредных производств, где такой дополнительный неблагоприятный фактор можег нанести серьезный урон здоровью населения К таким наиболее

шрессивиым и вредоносным видам, в первую очередь, ошосятся амброзии и циклахена, которые, кроме того, являются карантинными сорняками для РБ

Цель исследования - изучение внедрения в экосистемы степного Прсдуралья РБ североамериканских адвентивных видов из родов Ambrosia и Cyclachaena и поиск путей сдерживания этих агрессивных видов

В соответствии с поставленной целью, решались следующие задачи

1 Выявление новых местообитаний инвазивных видов, натурализовавшихся популяций и очагов распространения, нуждающихся в контроле

2 Проведение мониторинга популяций инвазивных видов в Башкирском Предуралье, изучение их биологических особенностей в новых условиях обитания

3 Закладка опытов но контролю численности инвазивных видов

Научная новизна работы. Впервые для исследуемого региона проведена комплексная оценка распространения и эколого-фитоценотической приуроченности инвазивных видов растений из родов ЛтЬгоыа и Cyclachaena Изучены некоторые биологические характеристики расселяющихся в Башкортостане агрессивных адвентивных видов, способных изменить состав растительных сообществ республики Получены положительные результаты опытов по контролю численности опасных агрессивных сорных растении

Практическая значимость исследования. В результате многолетних исследований выявлены закономерности процесса внедрения изученных инвазивных видов в растительные сообщества РБ Проведен мониторинг за состоянием объектов карантинного контроля, прослежены основные пути миграции инвазивных растений в республике Предложены мероприятия по контролю численности агрессивных сорных растений Полученные материалы могут быть использованы в работе карантинной службы и при разработке практических рекомендации по борьбе с инвазивными видами для сельскохозяйственных предприятий республики Сведения о распространении и биологии инвазивных видов могут использоваться при чтении курсов ботаники и экологии в агроуниверситете и других профильных вузах республики

Основные положения, выносимые на защиту

1 Выявлено более 30 новых местообитаний инвазивных видов Исследованные инвазивные виды амброзий и циклахена являются агрессивными, высоко

конкурентными сорными растениями При внедрении в сообщества Предуралья РБ они быстро становятся доминантами с долей участия вида 51-99%

2 Повсеместное внедрение и натурализация исследованных видов на юге Башкирского Предуралья приводит к смене растительных сообществ на обедненные деринатные сообщества с доминированием инвазивных видов, что отрицательно сказывается на биоразнообразии региона Это требует мер но конгролю их численности

3 Контроль численности и дальнейшего распространения амброзии и циклахены возможен с использованием химических, агротехнических и карантинных мероприятий

Апробация результатов работы: Материалы диссермционной работы докладывались и обсуждались на региональных, всероссийских и международных научно-практических конференциях «Ьиоразнообразие, проблемы ею сохранения в Южном регионе Республики Башкортостан и ш со/гредельных территориях» (Стерли гамак, 2003), «Проблемы экологии, экологического образования и просвещения в Челябинской области» (Челябинск, 2004), «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Уфа, 2004), «Растительные ресурсы опыт, проблемы и перспективы» (Бирск, 2005), «Экология фундаментальная и прикладная Проблемы урбанизации» (Екатеринбург, 2005), «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005), «Вопросы общей ботаники традиции и перспективы» (Казань, 2006), «Адвентивная и синантропная флора России и стран ближнего зарубежья состояние и перспективы» (Ижевск, 2006)

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке проекта «Инвентаризация и изучение инвазивных видов в Республике Башкортостан» Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов» и Фонда РФФИ, грант №20\11-АГ РФФИ-Агидель

Публикации. Но теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК МОИ РФ

Структура и объем работы. Диссертация объемом 149 стр, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 211 наименований (в том числе 65 -иностранных авторов), включает 21 таблицу, 29 рисунков и приложение

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научным руководителям ja всестороннюю помощь при проведении исследования, а также д б н Крутькову В М, к б и Ьаишевой Э 3 за ценные советы и помощь в работе ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА АДВЕНТИЗАЦИИ И БИОЛОГИИ ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ (обзор литературы)

Отмечено, что возрастающее антропогенное воздействие на окружающую среду является причиной антропогенной эволюции экосистем и входящих в их состав растительных сообществ (Миркин, Наумова, 1998, Абрамова, Миркин, 2000 а, б) Одним из элементов антропогенной эволюции растительности является обогащение местной флоры за счет адвентивных (заносных) видов

Приводится классификация адвентивных видов (Komas, 1978, Туганаев, Пузырев, 1988, Флора , 1996, Миркин, Наумова, 2002), по трем основным критериям по времени заноса, способу заноса и но степени натурализации

Представлены данные о натурализации адвешивных видов (Ротов, 1983, Игнатов и др, 1988, Проблемы , 1989а,б, Андреев, Зуева, 1990, Дмитриев, 1990, Мартыненко, 1990, Ротов, Швецов, 1992, Ignatieva, 1994, Fischer, 1993, Anastasiu, 1993, Richardson et al, 2000 и др)

Подчеркивается, что интенсивность процесса распространения инвазивных видов определяется гремя 1лавными факторами (Lonsdale, 1999) особенностями экосистем - их устойчивостью к инвазиям (закрытостью) и степенью нарушенное™, интенсивностью поступления диаспор, особенностями биологии адвентивных видов

Повышению потенциала инвазибельности, или открытости к внедрению новых видов сообществ способствуют следующие факторы (Biological invasions , 1990) наличие незанятых мест и свободных ресурсов, частые естественные или антропогенные нарушения экосистем, отсутствие патогенов, паразитов, хищников, конкурентов, и г.д

Приводятся экологические, биологические, физиологические, генетические и популяциопные признаки растений-адвентов, способствующие их инвазионному успеху (Миркин, Наумова, 2002) Отмечно, что шпшивные виды имеют более высокую конкурентную способность, и могут ле1 ко вытеснить виды местной флоры (особенно при нарушениях)

Обсуждакмся особенности биологии инвазивиых видов семейства Abtcraccae, их история и география распространения представителен родов Ambrosia и Cyclachaena в России и зарубежных странах

ГЛАВА 2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ Республика Башкортостан (РБ) расположена между 51°34' - 56°10' сш и 53° 10' - 59°59' в д, ее протяженность с севера на юг - 550 км, с запада на восток - 450 км, площадь 143,6 тыс км2

Для характеристики климата, рельефа, почв, гидрологии, метеоусловий и растительного покрова Башкирскою Прсдуралья использовались данные ИГ[ Кадильникова с соавторами (1964, 1973), С (I Тайчинова, П.Я Бульчука (1973), Л Л Борисова (1975), ЛХ Мукатанова (1992, 1994), ХЯ Тахаева (1959), «Агроклиматический справочник но Башкирской АССР (1959), Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР (1976), «Почвы Башкортостана» (1995), «Атлас Республики Башкортостан» (2005)

ГЛАВА 3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В качестве объектов исследований послужили 4 инвазивиых вида семейства Asteraceae Cyclachaena xanthufolia (Nutt) Fresen (циклахена дурнишпиколистная), Ambrosia trífida L (амброзия трехраздельная), A artemisafolía L (а полыннолистах) и A psylostachya DC (а. многолетняя)

Фитоценотическая и понуляциоштая характеристики видов были изучены в 2003-2006 гг в 10 населенных пунктах Куюргазинского, Стерлитамакского, Гафурийского и Аургазинского районов РБ Во всех местах произрастания адвентивных видов были выполнены геоботанические описания сообществ, классификация которых проведена в соответствии с подходом Браун-Бланке (Миркин и др, 1998) При определении видов использовались «Определитель высших растений Башкирской АССР» (1988, 1989) и «Сорные растения флоры СССР» (Никитин, 1983), названия видов даны по работе С К Черепанова (1995)

Описания обработаны в соответствии с принципами зколого-флористической классификации с использованием дедуктивного метода Конечки-Гейны (Кореску, Hejny, 1974, 1978), определено положение сообществ в синтаксономическои системе единиц растительности РБ (Ямалов и др , 2004)

Для характеристики инвазионных популяций в каждой их них в 3 срока (июль, август, сентябрь) на площадках в 1 м2 в 5-кратной повторности определялись следующие основные параметры плотность популяции, высота растений, надземная биомасса и биомасса сопутствующих видов Оценивалась доля участия инвазивного вида в сообществе, определялись аллометрические показатели (Злобин, 1996) средний вес одного растения в граммах, доля вида в сообществе (%) Оценивались количественные показатели репродуктивного процесса общая семенная продуктивность, масса 100 семян и репродуктивное усилие (Злобин, 1989)

В 2004-2006 гг в крупных очагах заноса инвазивных видов на территории Куюргазинскою (д Мурапталово), Гафурииского (д Белое озеро), Аургазинского (д Тимошкино) и Стерлитамакского (д Рязановка) районов РБ проведены полевые опыты по определению эффективности использования гербицидов Луварам, Чисталан, Торнадо, Раундап, Ураган для борьбы с циклахеной дурнишниколистнои и амброзией многолетней В соответствии со стандартными методическими рекомендациями (Старосельский, 1967) для опытов огбирались выровненные участки с равномерным распределением сорняков Внесение гербицидов методом опрыскивания в рекомендованных в инструкциях концентрациях проводилось в нервой-второй декадах июля на фазе бугонизации и начала цветения, а в 2006 году — в 2 срока с интервалом в 1 месяц Обрабатываемая площадь составляла 25 мг (5x5 м), внутри нее закладывались делянки площадью в 1 м2, в 5-кратнои повторности Наблюдения и учеты численности видов проводились через 1 и повторно через 2 месяца после обработки участка На контроле учитывались численность, биомасса вида, проективное покрытие, в вариантах опыта оценивались численность выживших растений (неповрежденных или часгично поврежденных), проективное покрытие, процент гибели сорного вида. В 2005 году одним из вариантов опыта было скашивание растений на уровне 2-3 см от поверхности

Статистическая обработка материала проводилось с помощью программных пакетов Microsoft Exccl 2003 и Statistica 5 0

ГЛАВА 4 РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ СЕМЕЙСТВА ASTERACEAE DUMORT. В БАШКИРСКОМ ПРЕДУРАЛЬЕ

Представлено распространение и фитоцснотическая характеристика 4-х агрессивных неофитов, включенных в исследования, в Республике Башкортостан

Отмечено, что в последние десятилетия в южных районах РБ наблюдается активизация инвазий агрессивных неофитов североамериканского происхождения из родов Ambrosia Ambrosia trífida, A psylostachya, а также циклахены дурнишншсолистной - Cyclachaena xanthuíolia, активно расселяющихся но территории республики Внедрение данных видов происходит, по преимуществу, с юга - с территории прилегающих районов Оренбургской области, [де они обосновались гораздо раньше

Исследования показали, что амброзии и циклахена встречаются в самых разных по экологии сообществах региона - от сильно нарушенных рудеральных сообществ первых стадий восстановительной сукцессии до практически ненарушенных человеком пойменных сообществ, и от сообществ сухих степей - до сырых пойм с избыточным увлажнением Отмечена натурализация видов в естественных сообществах - в основном в поймах рек, реже в нарушенных степных сообществах (амброзия многолетняя)

В соответствии с установками дедуктивного метода (Kopecki, Hejny, 1974) сообщества с участием инвазивных видов классифицированы как дериватные Cyclachaena xanthufolia [Chenopodietea/Artemisietea], Ambrosia trífida [Chenopodietea/Aitemisietea], Ambrosia artemisufolia [Chenopodietea/ Artemisietea], Ambrosia psylostachya [Molinio-A rrhenathere te al Artemisietea\ и Ambrosia psylostachya [Plantagmetea/Bidenteetea]

Выполненные исследования позволили оценить современное распространение 4-х инвазивных видов семейства Asteraceae в РБ (рис 1)

ГЛАВА 5 ПОПУЛЯЦИОННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ СЕМЕЙСТВА ASTERACEAE В БАШКИРСКОМ

ПРЕДУРАЛЬЕ

Популяционные характеристики инвазивных видов семейства Asteraceae бь!ли изучены в 2003-2006 гг. в 10 населенных пунктах Куюргазинского, Стерлитамакского, Аургазинского, Давлекановского районов РЬ.

Рисунок Í Распространение инвазивных видов семейства Asteraceae к Республике Башкортостан. А - Ambrosia artemisiifblia, Б - A. trífida, В - А. psylostachya, Г - Cyclachaenaxanthiifolia.

Для описания ценопопуляций были использованы основные популяционные характеристики - плотность популяции, биомасса и высота растений (Злобин, 1989), а также степень участия в сообществе

На таблице 1 приведены некоторые параметры популяции амброзии многолетней в Стерлитамакском районе РЬ (популяция Рязановка-луг) Амброзия многолетняя - среднерослое растение, средняя высота в сентябре не превышает 55 ем, в основном составляет 20-40 см (рис 2) Высота растений на ост синенном участке (популяция Рязановка, степь) в 1,5-2 раза ниже, чем в пойме р Ку1аиак (популяция Рязановка-луг) или на берегу Белого озера 1аблица 1

Некоторые характеристики популяции Ambrosia psylostachya (в числителе -

среднее значение параметра, ошибка средней, в знаменателе - коэффициент ________вариации)__________

Значения параметров

Дата учета Высота растения, см побегов, шт Вес сорняка, г Вес сопутствующих видов, г

06 07 2003 29,3±1.80 260,8±64,37 308,0±53,14 365,0±62,19

19,47 55,19 38,58 38,1

46,3±2,83 262,01-46,97 765.6±87,91 864.0il61,17

07 08 2003 19,34 40,02 25,67 41,71

55,6±2,31 210,0123.82 712,0±82,37 520,0±60.66

09 09 2003 13,14 25,31 25,87 26,09

17.6±1.19 316,0±76,83 216,0±129,37 488,0188,00

07 07 2004 21,37 54,36 133,92 40,32

32,3±1,33 190,4±27,87 524,0±37,09 224,0±35,44

09 08 2004 13,03 32,74 15,83 35,38

35,8±1.00 151,2±23,13 680,0± 197,59 688,0±240,80

11 09 2004 8,82 34,21 64,97 78,26

26,3±1.64 285,6±84,49 683,9i 186,42 568,9±181,36

17 07 2005 44,06 66,15 60,95 71,28

29,7±0,52 356,0±82,8 542,8±83,49 244,3±79,68

18 08 2005 12,34 52 34,4 72,93

33,8±1.07 296.0±27.86 987,6*216,85 224,4±62.57

19 09 2005 22,39 21,04 49,10 62,36

19,1 ±0.24 269,0± 17.23 352,0А89,58 418,0±28,53

10 07 2006 3,94 14,33 56,90 15,26

37,0¿2,22 224,0±30,22 380,0±46,37 112Д± 15,30

10 08 2006 19,00 30,22 27,28 30,54

40.8±5.49 185.6±20.21 344,0±43,66 112,0*8,60

10 09 2006 42,53 24,30 28,38 17,17

Отмечена высокая плотность всех популяций амброзии многолетней, число побегов в среднем составляет от 150 до 560 шт. особей на 1 кв.м.

г 45 о

« 40 £

£ 35 ф

К 30

(в

г 25

0 20

1 15

^ ю

г

§ 5

5 о

август

- Белое озеро

»Рязановка-степь ■

сентябрь

■ Рязановка-луг

Рисунок 2 Динамика роста амброзии многолетней в 3-х изученных популяциях

в ср^днсм за 4 года.

Надземная биомасса амброзии многолетней (рис. 3) значительно варьирует, как в разных популяциях, так и в разные но метеоусловиям годы. В более сухих условиях в популяции Рязановка-степь она самая низкая и меняется в пределах 56-278 г/мг, в условиях достаточного увлажнения в 2-х других популяциях биомасса сорного вида в 2-3 раза выше и составляет от 308 до 987 г/м2. Метеоусловия оказывают значительное влияние на накопление биомассы, рост растений и плотность популяций.

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 о

2003

I

2004

2005

Япп

О Вес сорняка, г га Вес сопутствующих видов, г

Рисунок 3 Динамика биомассы амброзии многолетней и сопутствующих видов в популяции Рязановка-луг за 2003-2006 гг.

Аналогичные данные приведены по 3-м популяциям амброзии трехраздельной По сравнению с амброзией многолетней, амброзия трехраздельная является более высокорослым растением (высота составляет 112-193 см) со значительно меньшей плотностью побегов в популяциях (от 5 до 34 шт/м2), но с большими значениями биомассы (201-2424 i/м2) Па данный вид климатические условия конкретною юда наблюдений оказывают также значительное влияние, но в целом, все популяционные характеристики более устойчивы, чем у предыдущею вида. Популяции Кумертау-1 и Кумертау-2 стабильные, популяцию в д Ермолаево можно считать угасающей

Циклахена дурнишниколистная также высокорослое растение (97-192 см), доминирует в сообществах с высоким обилием и долей участия (OíIII составляет 7199%), формирует бочьшое число побегоч (от 79 до 564 шт /м2), величина надземной биомассы также очень велика (от 1,5 до 8,5 кг/ м2)

Общая семенная продуктивность циклахены очень высокая - в среднем 5378 пгт семян на 1 растение 13 пересчете на 1 га лот показатель составляет 9,4 млрд шт семян, что определяет доминирование Cyclachacna xanthnfoha в сообществах.

Проведена оценка репродуктивного усилия Cyclachacna xanthnfoha и Ambrosia trífida. Оно составляет oí 4,1 до 11,9% (в среднем 7,4%) для Cyclachacna xanthnfoha и 1,25% - для Ambrosia trífida. Для A psylostachya репродуктивное усилие включает как семенное, так и вег-етативнос воспроизведение При эюм доля семенною возобновления мала, основной способ возобновления популяций — веютагивный ГЛАВА 6 О МЕТОДАХ КОНТРОЛЯ ЧИСЛЕННОСТИ ИНВАЗИВНЫХ РАСТЕНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН Для контроля численности инвазивных видов разработаны различные методы Рассматриваются возможные агротехнические, химические, биологические методы, карантинные мероприятия, направленные на то, чтобы не допустить дальнейшего распространения инвазивных видов на территории региона (Цапленков, 1950, Васильев, 1959, Родигин, 1969, Ковалев, 1971, 1989, Исаев, Звержановский, 1974, Тарчоков, 1974, 1975, Мордовец, 1979, Исаев, Чернецова, 1980, Марьюшкина, 1986, 2003 и др)

Результаты полевых опытов по контролю численности амброзии многолетней и циклахены дурнишниколистной покупали достаточно высокую эффективность герб и ци дои Луварам, Чисгалан, Торнадо, Ураган и Раундап (габл 2) доля шнибших

растений на делянках через 1 месяц составляла 84-100% При этом большая часть выживших растений была повреждена. Воздействие гербицидов было успешным как при обработке в июле, так и в августе и вызывало гибель многолетнего и однолетнего сорняка. Эффект сохранялся до конца вегетационного сезона и выраженного повторного отрастания сорных растений не наблюдалось При обработке участка в августе 2006 года процент гибели циклахены дурнишниколистной несколько снизился, по сравнению с июльской обработкой, для амброзии многолетней такой закономерности не наблюдалось Это связано с тем, что к середине августа растения циклахены значительно увеличиваются в размерах (прирост высоты растений составляет около 50%, а биомассы - 30%) и норма внесения гербицида, по всей вероятности, становится недостаточной Таблица 2

Влияние гербицидов на плотность популяции Cyclachaena xanthiifolia

Место опыта, Вариант Доза Общее Неповреж- Повреж- %

дата учета препарата, л/га число побегов денных денных гибели

Мурапталово Контроль 213 213 0 0

1008 04 Чисталан 0,9 11 0 11 95

Торнадо 5,0 4 2 2 98

Луварам 1,2 24 3 21 89

1 имошкино Контроль 80 80 - -

16 08 06 Раундап 3,0 3 1 2 96

Торнадо 5,0 5 1 4 94

Ураган 20 0 0 0 100

Тимошкино Контроль 50 50 - -

16 09 06 Раундап 3,0 6 1 5 88

Торнадо 5,0 7 2 5 86

Ураган 2,0 3 0 3 94

В последующие годы наблюдается постепенное восстановление популяций инвазивных видов из семян, попадающих с соседних необработанных участков, а для амброзии многолетней - также при активном вегетативном размножении выживших растений и ползучих корневых отпрысков с соседних необработанных участков Во-

первых, это свидетельствует о хорошей восстановительной способности растении, во-вторых, о недостаточности однократною использования гербицидов при борьбе с популяциями этих видов Следовательно, обработки следует повторять до полного уничтожения сорного вида

Из агротехнических мероприятий для контроля численности инвазивных видов эффективно подкашивание растений в фазе бутонизации до начала их цветения (в условиях Республики Башкортостан - приблизительно в первой декаде июля), пмда вновь отросшие растения не успевают образовать семсна. Этот меюд был испытан нами на популяциях амброзии многолетней (табл 3) Таблица 3

Влияние екзшк&аниг ка олотнветх. взпуляцви ЛягЬгозЬрчу1сПаскуа

Место опыта, дата учета Вариант Общее число побеюв, шт У08 % отрастания

Рязановка, луг, 18 08 05 Контроль

Скашивание 34 11

Рязановка, луг, 22 09 05 Контроль 356 -

Скашивание 19 5

Рязановка, степь Скашивание 13 4

Белое озеро, 18 08 05 Контроль 407 2

Скашивание 9

Белое озеро, 22 09 05 Контроль 538 -

Скашивание 7 1

Скашивание растений на высоте 1-3 см также было довольно действенным и резко снижало участие амброзии многолетней в травостое - до 7-34 растений на 1 м2 и 1-9% проективного покрытия, то есть в 10-50 раз На второй год после проведения скашивания без повторных обработок наблюдалось восстановление популяции сорь'ою вида, хотя и с несколько метшей плотностью травостоя Этот метод также следует применять неоднократно в последующие годы, чтобы предотвратить восстановление популяций многолетника

Таким образом, опыты но контролю численности амброзии многолетней и циклахены дурнишниколисшой показали высокую эффективность препаратов

Луварам, Чисталан, Торнадо, Ураган и Раупдап (84-100% погибших растений) В условиях Башкирского Предуралья огггимальным сроком применения гербицидов против указанных видов является 1-2 декада июля Для амброзии многолетней возможны более поздние сроки обработок - до средины августа. Агротехнические мероприятия по контропю численности (скашивание) в первой декаде июля (фаза бутонизации - начала цветения видов) также показали высокую эффективность Установлена необходимость mhoi ократного ежегодного применения данных методов

Выводы:

1 На территории Башкирского Предуралья охарактеризовано современное распространение 4-х инвазивных видов семейства Asteraceae и определена их фшоцешпичеекая приуроченность Выявлено более 30 очагов инвазии агрессивных неофитов Сообщества с участием инвазивных видов классифицированы по методу Браун-Бланке как дериватные Cyclachacna xanthufoha [Chenopodietea/Artemisietea], Ambrosia trífida [Chenopodietea/ Artemisietea], Ambrosia artemisufolia [Chenopodietea/ Artemisietea], Ambrosia psylostaehya [Mohnio-Arrhenalheretea/Artemisietea] и Ambrosia psylostaehya \Plantaginetea/Bidenteetea]

2 Амброзия многолетняя, амброзия трезхраздельная и циклахена дурнишниколистная всгречаются в самых разных по экологии сообщесгвах региона -от сильно нарушенных рудеральных сообществ первых стадий восстановительной сукцессии до практически ненарушенных человеком пойменных сообществ, а также от сообществ сухих степей - до сырых пойм с избыточным увлажнением Отмечена натурализация видов в естественных сообществах - в основном, в поймах рек, реже -в нарушенных степных сообществах (амброзия многолетняя)

3 Включенные в исследования инвазивные виды амброзий и циклахена являются агрессивными, высоко конкурентными сорными растениями При внедрении в сообщества они быстро захватывают лидирующие позиции Плотность травостоя инвазивных видов очень высока — в большинстве случаев более 100 побегов, в отдельных ценопопуляциях — около 700 побегов на 1 м2 За исключением амброзии многолетней, виды образуют большую биомассу — от 1 до 6 кг/м2.

4 Повсеместное внедрение и натурализация агрессивных заносных видов в Предуралье РБ приводит к смене устоявшихся растительных сообществ на обедненные дериватные сообщества с доминированием инвазивных видов, что

отрицательно сказывается на биоразнообраши региона Это фебует мер по контролю их численности

5 Опыты по контролю численности амброзии многолетней и циклахены дурнишниколистной показали высокую эффективность препаратов Луварам, Чисталан, Торнадо, Ураган и Раундап (84-100% погибших растений) В условиях Башкирскою Предуралья оптимальным сроком применения гербицидов против указанных видов является 1-2 декада июля Для амброзии многолетней возможны более поздние сроки обработок - до середины ав!уста.

6 Агротехнические мероприятия по контролю численности (скашивание) в первой декаде июля (фаза бутонизации - начала цветения видов) также показали высокую эффективность Установлена необходимость многократного ежегодного применения данного метода

Список работ, опубликованных по теме диссертации Публикации в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

1 Ануфриев О II Опыт контроля численности амброзии трехраздельнои и циклахены дурнишниколистной в Республике Башкортостан / Л М Абрамова, О Н Ануфриев, В М Крутьков, Г Р Хасанова // Агрохимия, 2008 - №3 - С 47-51, Публикации в других изданиях

1 Ануфриев О Н Инвазивные виды Республики Башкортостан /Л М Абрамова, О Н Ануфриев // Природные ресурсы Башкортостана Сб науч статей к 30-летию 1,ГФ БГГ1У Уфа, 2003 - С 67-69

2 Ануфриев О Н Натурализация амброзии многолетней в пойменных сообществах нижнего течения р Куганак Стерлитамакского района РБ / ЛМ Абрамова, О Н Ануфриев II Биоразнообразие проблемы его сохранения в Южном регионе Республики Башкортостан и на сопредельных территориях Сб мат-лов межвуз науч -практ конф Стерлигамак, 2003 - С 5-7

3 Ануфриев О Н Новые инвазивные виды в Челябинской области / Л М Абрамова, О Н Ануфриев // Проблемы экологии, экологичеекм о образования и просвещения н Челябинской области Гез докл VII регион науч -практ конф Челябинск, 2004 - С 19-20

4 Ануфриев О II Некоторые особенности репродуктивной 5иоло1ии Ambrosia trífida L в Куюргазинском районе РБ / А Г Лаптева. О Н Ануфриев // Актуальные

проблемы эколо1ии и охраны окружающей среды Тез докл Всеросс конф мол ученых и студентов Уфа, 2004 - С 35-36

5 Ануфриев О Н Bidens frondosa L - новый инвазивный вид Башкортостана / JIM Абрамова, ОН Ануфриев // Растительные ресурсы опыт, проблемы и перспективы Матер всеросс науч -практ конф Бирск, 2005 - С 3-4

6 Ануфриев О Н Экспансия инвазивных неофитов семейства Asteraceae в населенных пунктах на юго-западе Башкортостана / JIМ Абрамова, О Н Ануфриев, А Г Лаптева // Экология фундаментальная и прикладная Проблемы урбанизации Матер Междунар науч -практ конф Екатеринбург, 2005 - С 34-36

7 Ануфриев ОНО проблеме инвазий адвентивных видов в агроландшафтах Башкортостана / Л М Абрамова, О Н Ануфриев // Современные проблемы аграрной науки и пути их решения Матер Всеросс науч -практ конф Ижевск, 2005 Т 2 -С 107-112

8 Ануфриев О.Н О новых находках инвазивных видов семейства Asteraceae Dumort в Республике Башкортостан / JI М Абрамова, О Н Ануфриев // Вопросы общей ботаники- традиции и перспективы Матер междунар науч конф, носв 200-летию Казанской ботанической школы Казань, 2006 - С 132-134

9 Ануфриев ОН О кошгроле численности Ambrosia psylostaehya DC в Башкортостане /О Н Ануфриев, Л М Абрамова // Адвешивная и синантропная флора России и стран ближнего зарубежья состояние и перспективы Матер III междунар науч конф Ижевск, 2006 - С 11-12

Подписано в печать 16 05 2008 Формат 60x84 1/16 Ьумага офсетная Печать рикпрафическая 1ираж100экз Заказ 163 I арнитура «Т1тс5Ые'А,К.отап» Отпечатано с готовых оригинал-макетов в 1ипографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪ» ИП ВЬРКО Объем 0,7 н л Уфа, Карла Маркса 12 корп 4, т/ф 27-27-600, 27-29-123

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ануфриев, Олег Николаевич

Введение

Глава 1 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА АДВЕНТИЗАЦИИ И БИОЛОГИИ ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ (обзор литературы)

1.1 Классификация адвентивных видов

1.2 Натурализация адвентивных видов

1.3 Инвазивность видов

1.4 Инвазибельность сообществ

1.5 Особенности биологии адвентивных видов

1.6 Особенности биологии некоторых инвазивных видов семейства Asteraceae Dumort.

1.7 Изучение представителей родов Ambrosia и Cyclachaena в России и за рубежом

2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Общие физико-географические сведения 42'

2.2 Рельеф и почвы

2.3 Климат

2.4 Растительность 3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4 РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ СЕМЕЙСТВА ASTERACEAE В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН

4.1 Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen.

4.2 Род Ambrosia L.

5 ПОПУЛЯЦИОННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНВАЗИВНЫХ ВИДОВ СЕМЕЙСТВА ASTERACEAE В БАШКИРСКОМ ПРЕДУРАЛЬЕ

5.1 Характеристика ценопопуляций амброзии многолетней

5.2 Характеристика ценопопуляций амброзии трехраздельной

5.3 Характеристика ценопопуляций циклахены дурнишниколистной

6 О МЕТОДАХ КОНТРОЛЯ ЧИСЛЕННОСТИ ИНВАЗИВНЫХ РАСТЕНИЙ В РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

6.1 Методы контроля численности инвазивных видов

6.2 Опыт контроля численности инвазивных видов в Башкортостане

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Инвазивные виды семейства Asteraceae Dumort. в Башкирском Предуралье"

Актуальность темы. Инвазивные виды — это агрессивные чужеземные растения, занесенные из других регионов (часто даже с других континентов), которые расселяются по вине человека, образуют потомство в очень большом количестве и распространяются на значительное расстояние от родительских особей (Гельтман, 2003). Для них характерно активное внедрение в местные сообщества, при котором они зачастую вытесняют местные виды растений. При этом инвазивными нередко могут быть агрессивные сорные растения, способные стать злостными сорняками полей, садов, огородов. Вторжение инвазивных видов — серьезная экологическая проблема во всем мире, приводящее к так называемому «флористическому загрязнению территории» (Чичев, 1988).

Изучение инвазий и инвазивных видов в последнее время получает все более широкое распространение, как за рубежом, так и у нас в России. Обсуждению вопросов биологической инвазии в разных районах мира (Северной Америке, Южной Африке, Австралии, Европе, России и др.) были посвящены 9 Международных симпозиумов, из которых 2 (в 2001 и 2005 гг:) проходили в России. Во многих странах создаются специальные рабочие группы по изучению инвазивных видов, создана Глобальная программа и база данных по инвазивным видам (GISP). Наибольшее , развитие эта тематика получила в США, где инвазивные виды давно стали серьезной экологической и экономической проблемой, в результате чего был создан Институт биологических инвазий.

В настоящее время на территории Республики Башкортостан (РБ) наблюдается экспансия ряда североамериканских инвазивных видов семейства Asteraceae Dumort. из родов Ambrosia L., Xanthium L., Bidens L;, Galirtsoga Ruiz & Pav., Cyclachaena Fresen. и др. В их числе такие опасные агрессивные виды, как Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen., Ambrosia artemisiifolia L., A. trifida L., A. psylostachya DC.

Среди инвазивных видов немало растений, вызывающих аллергические заболевания, в том числе с тяжелыми астматическими проявлениями:. Это осложняет экологическую ситуацию в городах республики с большой концентрацией вредных производств, где такой дополнительный неблагоприятный фактор может нанести, серьезный урон здоровью населения: К таким наиболее агрессивным и вредоносным видам, в первую очередь, относятся амброзии и циклахена, которые, кроме того; являются? карантинными сорняками для РБ.

Цель исследования - изучение внедрения в экосистемы степного Предуралья РБ североамериканских адвентивных видов из родов Ambrosia и Cyclachaenaипоиск путей сдерживания этих, агрессивных видов:

В соответствии^ поставленной целью, решались следующие задачи:

1. Выявление новых местообитаний инвазивных видов, натурализовавшихся популяций и очагов? распространения, нуждающихся в контроле.

2. Проведение мониторинга популяций инвазивных видов семейства в Башкирском Г 1редуралье, изучение их биологических особенностей в новых условиях.обитания.

3. Закладка опытов по контролю численности инвазивных видов.

Научная новизна работы. Впервые для исследуемого региона проведена комплексная оценка распространения и эколого-. фитоценотической приуроченности инвазивных видов растений из родов Ambrosia и Cyclachaena. Изучены некоторые биологические характеристики расселяющихся в Башкортостане агрессивных адвентивных видов, способных изменить, состав растительных сообществ, республики. Получены положительные результаты опытов по контролю численности опасных агрессивных сорных растений.

Практическая значимость исследования. В результате многолетних исследований выявлены закономерности процесса внедрения изученных инвазивных видов в растительные сообщества РБ. Проведен мониторинг за состоянием объектов карантинного контроля, прослежены основные пути миграции инвазивных растений в республике. Предложены мероприятия по контролю численности агрессивных сорных растений. Полученные материалы могут быть использованы в работе карантинной службы и при разработке практических рекомендаций по борьбе с инвазивными видами для сельскохозяйственных предприятий республики. Сведения о распространении и биологии инвазивных видов могут использоваться при чтении курсов ботаники и экологии в Башкирском государственном аграрном университете и других профильных вузах республики.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Выявлено более 30 новых местообитаний инвазивных видов; Включенные в исследования инвазивные виды из родов Ambrosia и Cyclachaena являются агрессивными, высоко конкурентными' сорными^ растениями. При внедрении в сообщества Предуралья РБ они быстро становятся доминантами с долей участия вида 51-99%.

2. Повсеместное внедрение и натурализация агрессивных заносных видов, из родов Ambrosia и Cyclachaena на юге Предуралья* РБ, приводит к смене растительных сообществ на обедненные дериватные сообщества с. доминированием инвазивных видов, что отрицательно сказывается на биоразнообразии региона. Это требует мер по контролю их численности.

3. Контроль численности и дальнейшего распространения изученных видов возможен с использованием химических, агротехнических и карантинных мероприятий.

Апробация-результатов работы: Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных, всероссийских и международных научно-практических конференциях: «Биоразнообразие, проблемы его сохранения в Южном регионе Республики Башкортостан и* на сопредельных территориях» (Стерлитамак, 2003), «Проблемы экологии, экологического образования и просвещения в Челябинской области» (Челябинск, 2004), «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Уфа, 2004), «Растительные ресурсы: опыт, проблемы и перспективы» (Бирск, 2005), «Экология фундаментальная и прикладная: Проблемы урбанизации» (Екатеринбург, 2005), «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005), «Вопросы общей ботаники: традиции и перспективы» (Казань, 2006), «Адвентивная и синантропная флора России и стран ближнего зарубежья: состояние и перспективы» (Ижевск, 2006).

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке проекта «Инвентаризация и изучение инвазивных видов в Республике Башкортостан» Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов» и Фонда РФФИ, грант №20\11-АГ РФФИ-Агидель.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК МОН РФ.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 149 страниц, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 211 наименований (в том числе 65 - иностранных авторов), включает 21 таблицу, 29 рисунков и приложение.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Ануфриев, Олег Николаевич

1. На территории Башкирского Предуралья охарактеризовано современное распространение 4-х инвазивных видов семейства Asteraceae и определена их фитоценотическая приуроченность. Выявлено более 30 очагов инвазии агрессивных неофитов. Сообщества с участием инвазивных видов классифицированы по методу Браун-Бланке как дериватные: Cyclachaena xanthiifolia [Chenopodietea/Artemisietea], Ambrosia trifida [Chenopodietea/ Artemisietea], Ambrosia artemisiifolia [Chenopodietea/ Artemisietea], Ambrosia psylostachya [Molinio-Arrhenatheretea/Artemisietea] и Ambrosia psylostachya [Plantaginetea/Bidenteetea].2. Амброзия многолетняя, амброзия трезхраздельная и циклахена дурнишниколистная встречаются в самых разных по экологии сообществах региона - от сильно нарушенных рудеральных сообществ первых стадий восстановительной сукцессии до практически ненарушенных человеком пойменных сообществ, а также от сообществ сухих степей до сырых пойм с избыточным увлажнением. Отмечена натурализация видов в естественных сообществах - в основном, в поймах рек, реже - в нарушенных степных сообществах по обочинам дорог (амброзия многолетняя).3. Включенные в исследования инвазивные виды амброзии и циклахена являются высоко агрессивными, конкуретно мощными сорными растениями.При внедрении в сообщества они быстро захватывают лидирующие позиции.Плотность травостоя инвазивных видов очень высока — в большинстве случаев более 100 побегов, в отдельных ценопопуляциях — около 700 побегов на 1 м. За исключением амброзии многолетней, виды образуют большую биомассу - от 1 до 6 кг/м.4. Повсеместное внедрение и натурализация агрессивных заносных видов в Предуралье РБ приводит к смене устоявшихся растительных сообществ на обедненные дериватные сообщества с доминированием инвазивных видов, что отрицательно сказывается на биоразнообразии региона. Это требует мер по контролю их численности.5. Опыты по контролю численности амброзии многолетней и циклахены дурнишниколистной показали высокую эффективность препаратов Луварам, Чисталан, Торнадо, Ураган и Раундап (84-100% погибших растений). В условиях Башкирского Предуралья оптимальным сроком применения гербицидов против указанных видов является 1-2 декада июля. Для амброзии многолетней возможны более поздние сроки обработок • до средины августа.6. Агротехнические мероприятия по контролю численности

(скашивание) в первой декаде июля (фаза бутонизации — начала цветения

видов) также показали высокую эффективность. Установлена необходимость многократного ежегодного применения данного метода.