Status of Astragalus cornutus Pall. populations in the Samara Region

Cover Page

Cite item

Abstract

This paper examines features of the demographic structure of natural populations of a rare representative of the steppe flora Astragalus cornutus Pall. (Fabaceae). The rarity of the species makes it necessary to include it in the Red Books of the Russian Federation and some steppe regions. In the Samara Region, species populations require additional protection in connection with the peculiarities of biology and ecology, a significant anthropogenic load on communities, and a reduction in the number of habitats. We studied the features of the structure of populations in the Samara Trans-Volga Region. A total of 84 cenopopulations were surveyed, tendencies of population change, features of demographic and spatial structure were revealed. The structure of populations is affected by the ecological and phytocenotic conditions of the environment and anthropogenic factors. The replacement and recovery of individuals in A. cornutus populations is slow. The ontogenetic structure of populations has a fluctuation dynamics. Assessment of the studied geographical populations by L.A. Zhivotovsky efficiency criterion (2001) showed that they are all mature. Specific cenopopulations of A. cornutus are aging (5%) and old (8%). The average density of individuals is about 3 individuals/m². The average effective density is 2,4 individuals/m², the largest - 4,1, the smallest - 1,3. The condition of all studied populations (even in a satisfactory state) on the territory of the Samara Region causes alarm. Populations of the species in the region need additional protection measures.

Full Text

Введение

Популяционно-онтогенетические исследования редких видов растений локальных флор часто используются при проведении комплексного мониторинга природных комплексов в различных целях, в том числе при определении современного состояния, выявлении структуры и динамики растительных сообществ. Данные методики актуальны при оценке запасов лекарственного сырья, определении потенциального и реального возобновления растительных ресурсов в природных условиях, эффективности интродукции и реинтродукции и решении разнообразных задач при сохранении биологического разнообразия [1–8]. В бассейне Средней Волги тщательного изучения требует значительное число представителей. Особую позицию занимают виды-ксерофиты как наиболее уязвимые в связи с антропогенной трансформацией и уничтожением степных местообитаний [5–9].

Цель нашего исследования заключается в определении состояния популяций редкого в Самарской области Astragalus cornutus Pall. (Fabaceae).

Объект и методика исследования

Астрагал рогоплодный (Astragalus cornutus Pall.) включен в первое издание Красной книги Самарской области (далее СО) со статусом редкости 4/Г – редкий вид со стабильной численностью [9; 10]. В СО его популяции находятся на северной границе ареала. Исследования популяций проводились нами в 2008–2014 гг. с использованием стандартных методик [11–19]. Определены онтогенетический состав популяций, основные демографические показатели (индексы восстановления, замещения и старения), типы популяций по критерию «дельта-омега» Л.А. Животовского [17], основные эколого-фитоценотические параметры местообитаний, дана оценка современного состояния популяций.

Территория исследования охватывает Самарское Заволжье, в том числе популяции изучены на территории памятников природы регионального значения «Гора Копейка» (Похвистневский район), «Верховой овраг», «Чубовская луговая степь» (Кинельский), «Гора Красная», «Гора Лысая» (Красноярский), «Гора Зеленая» (Елховский), «Мулин дол» (урочище Верхние Скрипали) (Большечерниговский район СО). Данные территории характеризуются высокой концентрацией редких и эндемичных видов растений, занесенных в федеральную и региональную Красные книги [10; 20].

Результаты исследования и их обсуждение

Некоторые результаты исследований популяций A. cornutus опубликованы нами ранее [6]. В обследованных местообитаниях отмечаются различные по численности и занимаемой площади популяции вида. В основном они состоят из нескольких локусов (ценопопуляций). Нами изучена структура 84 ценопопуляций A. cornutus в 8 пунктах. В связи с низкой численностью особей в ценопопуляциях для каждого пункта проведено их объединение по годам (далее анализируется 28 популяций). Для географических популяций базовым является одновершинный центрированный полночленный онтогенетический спектр с преобладанием зрелых генеративных растений (около 45%). Некоторым изученным ценопопуляциям A. cornutus свойственны отклонения от усредненных показателей.

Для анализа основных демографических показателей популяций A. cornutus использованы индексы замещения (Iз), восстановления (Iв) и старения (Iст). Установлено, что замещение и восстановление особей в популяциях A. cornutus идет замедленными темпами, лишь в редких случаях превысило 30% в популяциях Верхового оврага (2009 г.), Чубовской луговой степи (2008 г.) и Красной горы (2010 г.). Самые низкие значения индексов замещения и восстановления выявлены нами в популяциях на горе Копейке (2009, 2013 гг.), на Шиланской горе (2010 г), на Лысой горе (2010 г.), в Верхних Скрипалях (2009 г.). Среднее значение в популяциях индексов замещения (Iз) – 0,22, восстановления (Iв) – 0,23 и старения (Iст) – 0,05 (табл. 1).

Онтогенетическая структура популяций A. cornutus в СО имеет флуктуационную динамику, что также отмечается и другими исследователями [21; 22]. Численность особей в обследованных местообитаниях снижается, значительного накопления особей не происходит в связи с уязвимостью растений на ранних этапах онтогенеза, низкой реальной семенной продуктивностью, малым почвенным банком семян, стенобионтностью вида по отношению к почвенным условиям среды, негативным влиянием перевыпаса и степных пожаров. Популяциям многих редких видов растений, произрастающих в степях, свойственны подобные характеристики [4–8, 21–36].

 

Таблица 1 – Демографическая структура и типы популяций A. cornutus

№ п/п

Местообитание

Год

Демографические показатели популяций

Iз

Iв

Iст

ω

Тип популяции

1

Гора Копейка

2009

0,12

0,12

0,06

0,51

0,82

зрелая

2

2010

0,26

0,28

0,03

0,41

0,76

зрелая

3

2011

0,18

0,19

0,06

0,45

0,78

зрелая

4

2012

0,22

0,22

0,03

0,46

0,82

зрелая

5

2013

0,12

0,13

0,05

0,48

0,80

зрелая

6

Верховой овраг

2008

0,27

0,27

0,01

0,43

0,79

зрелая

7

2009

0,31

0,32

0,03

0,41

0,75

зрелая

8

2010

0,22

0,24

0,07

0,46

0,77

зрелая

9

2013

0,26

0,26

0,02

0,42

0,79

зрелая

10

Чубовская луговая степь

2008

0,34

0,35

0,02

0,40

0,75

зрелая

11

2009

0,19

0,19

0,02

0,44

0,82

зрелая

12

2010

0,28

0,31

0,08

0,44

0,74

зрелая

13

2011

0,21

0,22

0,05

0,45

0,77

зрелая

14

Шиланская гора

2008

0,27

0,28

0,02

0,43

0,78

зрелая

15

2009

0,26

0,28

0,04

0,41

0,76

зрелая

16

2010

0,12

0,13

0,08

0,50

0,79

зрелая

17

Гора Красная

2008

0,28

0,29

0,03

0,42

0,75

зрелая

18

2010

0,33

0,35

0,03

0,42

0,75

зрелая

19

2013

0,29

0,30

0,03

0,41

0,75

зрелая

20

Гора Лысая

2008

0,27

0,29

0,06

0,46

0,76

зрелая

21

2010

0,07

0,08

0,08

0,53

0,84

зрелая

22

2013

0,20

0,20

0,02

0,47

0,82

зрелая

23

Гора Зеленая

2008

0,15

0,16

0,05

0,46

0,79

зрелая

24

2010

0,16

0,16

0,03

0,50

0,81

зрелая

25

2013

0,26

0,29

0,08

0,46

0,77

зрелая

26

2014

0,27

0,29

0,06

0,46

0,76

зрелая

27

Верхние Скрипали

2009

0,12

0,13

0,05

0,52

0,82

зрелая

28

2011

0,25

0,29

0,14

0,48

0,74

зрелая

 

Ср. значение

 

0,22

0,23

0,05

0,45

0,78

 

 

Особи, находящиеся в разных онтогенетических состояниях, разными темпами потребляют ресурсы среды. В связи с этим в популяционной экологии и биологии используется понятие об энергетической эффективности. Оценка исследованных географических популяций по критерию эффективности «дельта-омега» Л.А. Животовского [17] показала, что все они являются зрелыми. Основу в них составляют генеративные длительно живущие особи. Некоторые ценопопуляции в составе географических популяций A. cornutus являлись стареющими (5%) и старыми (8%).

У особей отмечен невысокий уровень изменчивости и пластичности морфометрических признаков, что также указывает на стенобионтность астрагала. Таким образом, видовые популяции подвержены любым изменениям в среде обитания в связи с свойственной им низкой лабильностью. В основном особи имеют средний уровень жизненности (около 80%), высокий уровень – 4%, низкий уровень – 16%. Жизненное состояние популяций составляет 2–4 балла (по 8-балльной шкале) (табл. 2).

 

 

Таблица 2 – Пространственная и виталитетная структура популяций A. cornutus

№ п/п

Местообитание

Год

Показатели популяций

Жизненность, баллы

Плотность, шт./м²

Эффективная плотность, шт./м²

1

Гора Копейка

2009

3

3,7

3,0

2

2010

3

2,6

2,0

3

2011

3

3,2

2,5

4

2012

3

3,7

3,0

5

2013

3

2,4

1,9

6

Верховой овраг

2008

3

2,3

1,8

7

2009

3

2,9

2,2

8

2010

3

1,8

1,4

9

2013

3

2,2

1,7

10

Чубовская луговая степь

2008

2

2,4

1,8

11

2009

2

2,3

1,9

12

2010

2

1,7

1,3

13

2011

2

2,1

1,6

14

Шиланская гора

2008

2

3,2

2,5

15

2009

2

2,8

2,1

16

2010

2

2,6

2,1

17

Гора Красная

2008

3

3,2

2,4

18

2010

3

3,6

2,7

19

2013

3

2,9

2,2

20

Гора Лысая

2008

4

3,5

2,7

21

2010

4

4,0

3,3

22

2013

4

3,6

2,9

23

Гора Зеленая

2008

4

4,6

3,6

24

2010

4

4,2

3,4

25

2013

4

5,3

4,1

26

2014

4

4,2

3,2

27

Верхние Скрипали

2009

2

1,6

1,3

28

2011

3

2,3

1,7

 

Ср. значение

 

2,9

3,0

2,4

 

Анализируя пространственное размещение особей в популяциях A. cornutus (табл. 2), следует отметить случайное размещение генеративных растений. В основном это связано с микрорельефом и проективным покрытием почвы травостоем. Около генеративных особей имеется небольшое количество молодых растений. Скопления особей небольшие, далеко отстоящие друг от друга. Промежутки между скоплениями и отдельно произрастающими особями от 0,5 до 10 м. Средняя плотность особей составляет около 3 шт./м². Наибольшая плотность отмечена в популяции на Зеленой горе в 2013 г. (5,3 шт./м²), наименьшая – в Верхних Скрипалях в 2009 г. (1,6 шт./м²). Средняя эффективная плотность составляет 2,4 шт./м², наибольшая – 4,1 шт./м², наименьшая – 1,3 шт./м² в тех же популяциях.

A. cornutus произрастает в перистоковыльно-полынковых, ковылково-типчаковых, коржинскоковыльно-петрофитноразнотравных сообществах на плато водоразделов малых рек и южных (а также близких экспозиций) в верхней и средней частях склонов увалов, сыртов, коренных берегов рек с крутизной 3–25° с общим проективным покрытием почвы травостоем от 30 до 90%.

Воздействие на сообщества с участием модельного вида астрагала заключается в выпасе крупного рогатого скота, сенокошении, степных палах, вблизи населенных пунктов – рекреации. Удовлетворительным считаем состояние популяций на Зеленой горе, Лысой горе, горе Копейке; неудовлетворительным – в Верховом овраге, Чубовских степях, Верхних Скрипалях, на Красной горе.

Выводы

По результатам исследований эколого-биологических особенностей астрагала рогоплодного впервые проведен анализ современного состояния их популяций на территории Самарского Заволжья. Преобладающим типом растительности, в составе которой произрастает вид, являются степи, в том числе настоящие, луговые и петрофитные. Изученные популяции A. cornutus относятся к нормальным полночленным и неполночленным, а максимум спектра приходится на группу зрелых генеративных особей. Все обследованные географические популяции (как совокупность локальных ценопопуляций) зрелые. Конкретные ценопопуляции A. cornutus стареющие и старые в 5% и 8% случаев соответственно, остальные – зрелые. Индексы восстановления, замещения и старения в изученных популяциях невысокие. В Самарской области состояние всех изученных популяций астрагала рогоплодного (даже находящихся в удовлетворительном состоянии) вызывает опасение. Для них свойственно низкое возобновление, связанное с недостаточным увлажнением и растрескиванием субстрата, губительно сказывающимися на развитии проростков, чувствительность к стрессовым факторам, например, к вытаптыванию и скусыванию при выпасе скота и уничтожению наземных частей растений при пожарах, низкой конкурентоспособности с другими видами растений (особенно степными дерновинными злаками). Вероятно, возобновление особей в популяциях происходит эффективнее в сезоны со сниженным суммарным действием неблагоприятных факторов среды, как климатических и эдафических, так и антропогенных. Без сомнения, наблюдение за состоянием популяций A. cornutus в Самарской области должно быть продолжено.

×

About the authors

Valentina Nikitichna Ilina

Samara State University of Social Sciences and Education

Author for correspondence.
Email: 5iva@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Biology, Ecology and Methods of Teaching Department

Russian Federation, Samara

References

  1. Жукова Л.А. Популяционная жизнь луговых растений. Йошкар-Ола: РИИК «Ланар», 1995. 224 с.
  2. Жукова Л.А. Методология и методика определения экологической валентности, стено-эврибионтности видов растений // Методы популяционной биологии: сб. материалов VII Всероссийского популяционного семинара. Сыктывкар, 2004. С. 75-76.
  3. Зимницкая С.А. Эмбриологические основы интродукции бобовых (Fabaceae) // Вестник ИрГСХА. 2011. Т. 5, № 44. С. 40-47.
  4. Abramova L.M., Karimova O.A., Mustafina A.N. Characteristic of coenopopulations of a rare species Hedysarum grandiflorum Pall. in stony steppes of the Cis-Urals // Italian Science Review. 2014. № 2 (11). P. 241-244.
  5. Абрамова Л.М., Ильина В.Н., Каримова О.А., Мустафина А.Н. Сравнительный анализ структуры популяций Hedysarum grandiflorum (Fabaceae) в Самарской области и Республике Башкортостан // Растительные ресурсы. 2016. Т. 52, № 2. С. 225-239.
  6. Ильина В.Н. Демографическая характеристика ценопопуляций астрагала рогоплодного (Astragalus cornutus Pall., Fabaceae) в Самарской области // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2017. Т. 26, № 1. С. 85-98.
  7. Ильина В.Н. Состояние и структура ценопопуляций Anthemis trotzkiana Claus в Самарской области // Проблемы популяционной биологии: материалы XII Всероссийского популяционного семинара памяти Николая Васильевича Глотова (1939-2016), Йошкар-Ола, 11-14 апреля 2017 г. Йошкар-Ола, 2017. С. 110-112.
  8. Ильина В.Н. Структура ценопопуляций Ajuga chia Schreb. (Lamiaceae) в Самарской области // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2017. Т. XI. № 1. С. 84-88.
  9. Саксонов С.В., Ильина Н.С., Плаксина Т.И., Устинова А.А., Родионова Г.Н., Конева Н.В., Ильина В.Н. Мотыльковоцветные (Fabales, Fabaceae) в Красной книге Самарской области // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2004. № 14. С. 102-130.
  10. Бирюкова Е.Г. и др. Покрытосеменные, или цветковые / Красная книга Самарской области. Т. 1. Редкие виды растений, лишайников, и грибов / под ред. чл.-корр. РАН Г.С. Розенберга и проф. С.В. Саксонова. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2007. С. 18-283.
  11. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах // Тр. БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. Вып. 6. М.-Л., 1950. С. 77-204.
  12. Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Биол. науки. 1975. № 2. С. 7-34.
  13. Ценопопуляции растений: Основные понятия и структура. М.: Наука, 1976. 216 с.
  14. Ценопопуляции растений. Развитие и взаимоотношения / отв. ред. Т.И. Серебрякова. М.: Наука, 1977. 183 с.
  15. Цыганов Д.Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов. М.: Наука, 1983. 196 с.
  16. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии) / Л.Б. Заугольнова, Л.А. Жукова, А.С. Комаров и др. М.: Наука, 1988. 184 с.
  17. Животовский Л.А. Онтогенетические состояния, эффективная плотность и классификация популяций растений // Экология. 2001. № 1. С. 3-7.
  18. Наумова Л.Г., Злобин Ю.А. Основы популяционной экологии растений / под ред. Б.М. Миркина. Уфа: БГПУ, 2009. 88 с.
  19. Злобин Ю.А., Скляр В.Г., Клименко А.А. Популяции редких видов растений: теоретические основы и методика изучения. Сумы: Университетская книга, 2013. 439 с.
  20. Красная книга Российской Федерации (растения) / гл. редкол. Ю.П. Трутнев и др.; сост. Р.В. Камелин и др. М., 2008. 855 с.
  21. Родионова Г.Н. Состояние ценопопуляций некоторых раритетных видов памятника природы «Зелёная гора» Елховского района Самарской области // Структурно-функциональная организация и динамика растительного покрова: матер. II всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч. Самара: ПГСГА, 2015. С. 194-199.
  22. Родионова Г.Н. Динамические закономерности онтогенетической структуры ценопопуляций некоторых раритетных видов горы Зелёная (Елховский район Самарской области) // Биоэкологическое краеведение: мировые, российские и региональные проблемы: материалы 5-й международ. науч.-практ. конф., посв. 110-летию со дня рожд. д.б.н., проф. Л.В. Воржевой и 125-летию со дня рожд. к.п.н., доц. Г.Г. Штехера / отв. ред. С.И. Павлов. Самара: СГСПУ, 2016. С. 100-107.
  23. Маслова Н.В., Мулдашев А.А., Галеева А.Х., Елизарьева О.А. Онтогенез и возрастной состав ценопопуляций Oxytropis gmelinii (Fabaceae) на Южном Урале // Растительные ресурсы. 2005. Т. 41, № 4. С. 41-49.
  24. Карнаухова Н.А., Селютина И.Ю., Казановский C.Г., Черкасова Е.С. Онтогенез и структура популяций Hedysarum zundukii (Fabaceae) - эндемика западного побережья озера Байкал // Ботанический журнал. 2008. Т. 93, № 5. С. 744-755.
  25. Абрамова Л.М., Мустафина А.Н., Андреева И.З. Современное состояние и структура природных популяций Dictamnus gymnostilis Stev. на Южном Урале // Бюл. МОИП. Отд. Биол. 2011. Т. 116, № 5. С. 32-38.
  26. Ильина В.Н., Горлов С.Е. К вопросу об онтогенезе и онтогенетической структуре ценопопуляций Jurinea arachnoidea Bunge // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13, № 5. С. 71-74.
  27. Пузырькина Е.В., Силаева Т.Б., Лабутин Д.С. Состояние ценопопуляций льна украинского (Linum ucranicum Czern., Linaceae) на северной границе ареала // Бюл. МОИП. Отд. биологич. 2012. Т. 117, № 5. С. 78-83.
  28. Каримова О.А., Жигунов О.Ю., Голованов Я.М., Абрамова Л.М. Характеристика ценопопуляций редких горно-скальных видов в Зауралье Республики Башкортостан // Вестник Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 2 (22). С. 70-83.
  29. Мулдашев А.А., Маслова Н.В., Галеева А.Х., Елизарьева О.А. К охране остролодочника Ипполита (Oxytropis hippolyti Boriss.) на восточной границе распространения в Башкирском Предуралье // Труды Южно-Уральского государственного природного заповедника. 2014. Вып. 2. С. 193-201.
  30. Асадулаев З.М., Маллалиев М.М. Экологическая характеристика условий произрастаний и структура популяций Artemisia salsoloides Willd. в Дагестане // Ботанический вестник Северного Кавказа. 2015. № 1. С. 18-29.
  31. Каримова О.А., Мустафина А.Н., Абрамова Л.М. Особенности организации популяций редкого вида Cephalaria uralensis (Murr.) Schrad. ex Roem. et Schult. на Южном Урале // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2015. Т. 120, № 5. С. 76-84.
  32. Колегова Е.Б., Черемушкина В.А. Онтогенетическая структура и оценка состояния ценопопуляций Thymus mongolicus (Lamiaceae) на юге Сибири // Сиб. экол. журн. 2015. Т. 8, № 2. С. 155-161.
  33. Алиева З.М., Зубаирова Ш.М., Мартемьянова В.К., Юсуфов А.Г. Особенности естественного воспроизведения и реализации процессов регенерации у популяций Hedysarum daghestanicum // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Ест. науки. 2016. № 4 (192). С. 40-44.
  34. Каримова О.А., Мустафина А.Н., Абрамова Л.М. Современное состояние природных популяций редкого вида Medicago cancellata Bieb. в Республике Башкортостан // Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2016. № 3 (35). С. 43-59.
  35. Полякова Л.В., Зенкина Т.Е., Сагалаев В.А. Эколого-биологические особенности полыни солянковидной (Artemisia salsoloides Willd.) // Вестник научных конференций. 2016. № 11-6 (15). С. 145-147.
  36. Каримова О.А., Абрамова Л.М., Голованов Я.М. Анализ современного состояния популяций редких видов растений памятника природы Троицкие меловые горы (Оренбургская область) // Аридные экосистемы. 2017. Т. 23, № 1 (70). С. 51-59.

Copyright (c) 2018 Ilina V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies