Adventitious coastal-aquatic and aquatic plants – indicators of global climate warming

Full Text

Введение

В настоящее время практически все экосистемы нашей планеты в той или иной степени затронуты прямым или косвенным антропогенным воздействием. Среди многих глобальных экологических изменений последних десятилетий проблема унификации растительного покрова за счет адвентизации и синантропизации флоры особенно актуальна. Одной из важнейших составляющих этого процесса является формирование адвентивного субэлемента в составе региональных флор, т.е. занос адвентивных растений в новые районы и внедрение их в растительные сообщества [1–5].

Волга с давних времен связывала северные и южные земли европейской части России и выступала в качестве основной транспортной магистрали, объединяющей территории от Балтийского до Черного и Каспийского морей. Еще в начале XVIII в. (1703–1709 гг.) была создана Вышневолоцкая водная система, соединившая Волгу с Балтийским морем через р. Тверцу, р. Мету, озера Ильмень и Ладожское [1]. Зарегулирование реки Волги благодаря созданию судоходных каналов и крупных водохранилищ превратило реку в крупнейшую трансконтинентальную магистраль России. Территория Самарской области, расположенная в бассейне Среднего Поволжья, служит центральным транзитным звеном в воднотранспортной системе Волжского бассейна, что создает благоприятные условия для расширения ареала водных и прибрежно-водных растений [1–4].

Виды, расширяющие свой ареал, проникая из одной зоны в смежную, являются межзональными мигрантами. Этот процесс – явление, весьма распространенное в природе. Таким образом, мы согласны с мнением В.Г. Папченкова [1] и А.Я. Григорьевской и др. [6; 7], которые, рассматривая адвентивный компонент региональной флоры (в нашем случае административной области), при формировании понятийного аппарата используют биогеографический подход. При этом понятие «адвентивная флора» мы используем в трактовке, принятой воронежскими ботаниками, как «гетерогенная по происхождению и гетерохронная по времени проникновения группа видов в составе региональной флоры, которая формируется в результате трансконтинентальных, трансзональных и межзональных миграций, осуществляющихся благодаря прямому и косвенному воздействию человека» [6, с. 26]. Существующие классификации адвентивных видов основываются на историко-географических системах антропофитов A. Thellung [8; 9] и J. Kornaś [10].

Растения-вселенцы бассейна Волги, связанные с водными и водно-болотными экотопами, разделяются на три группы [1]:

1. Растения, аборигенные в бассейне реки и расширяющие свой ареал путем естественного или связанного с деятельностью человека продвижения по Волге, ее притокам, водораздельным и пойменным водоемам бассейна с юга на север или с севера на юг.
2. Мигранты, адвентики и интродуценты из географически близких к бассейну регионов.
3. Растения интродуцированные и случайно занесенные из далеких от волжского бассейна регионов Евразии и с других континентов.

В последние годы на территории Самарской области были встречены такие адвентивные прибрежно-водные и водные растения, как бальзамин Ройля (Impatiens glandulifera Royle), писция телорезовидная (Pistia stratiotes L.) и валлиснерия спиральная (Vallisnеria spirаlis L.).

Целью настоящей работы явилось изучение истории распространения и экологических особенностей мест обитания бальзамина Ройля, писции телорезовидной и валлиснерии спиральной на территории Самарской области.

В задачи исследования входило:

1) ознакомиться с историей распространения прибрежно-водных и водных адвентивных растений в водоемах и водотоках России и Волжского бассейна по литературным данным;

2) изучить биоэкологические особенности адвентивных растений и дать характеристику мест обитания в условиях Самарской области;

3) дать экологическую оценку изучаемым адвентивным растениям как возможным индикаторам глобального потепления климата.

Материалы и методы исследований

Сбор материалов проводился в период 2004–2021 гг.

Нами использовались теоретические методы (обзор и анализ статей, посвященных ареалу распространения изучаемых адвентивных видов растений; обобщение литературных данных) и эмпирические методы (полевые исследования по изучению экологических условий, фотографирование и гербаризация растений).

Результаты исследования и их обсуждение

Impatiens glandulifera Royle (недотрога железконосная, или бальзамин Ройля) – однолетний гигрофит (рис. 1). Согласно классификации адвентивных растений, является кенофитом – эргазиофигофитом – эпеко-агриофитом [6]. Впервые для флоры Самарской области этот вид растения зарегистрирован 23 августа 2004 г. В природных условиях обитает в тропических и субтропических районах Азии, Африки и на прилегающих к ним островах. Это – выходец из культуры, в естественных условиях растение дичает, в западных областях оно натурализуется и распространяется по берегам лесных ручьев и вдоль канализационных стоков. С 1980-х гг. это растение успешно поддается интродукции в ботанических садах России. В Самарском регионе отмечен среди местных прибрежных растений на одном из малых искусственных водоемов г. Самары (пруд на ул. Мирной) [2–4; 11]. Растение проникло на водоем с прилегающих садовых участков частного сектора. Скорее всего, это произошло случайно, вместе с сухой травой с огородов были занесены семена этого популярного декоративного растения. Мониторинг популяции бальзамина Ройля в урбанизированных условиях лесостепной зоны (г. Самара) в 2004–2021 гг. показал, что обильно произрастающие на сыром побережье городского пруда растения отличаются декоративностью, имеют крупные размеры (высота растения до 140 см), высокую жизненность, активно цветут и плодоносят. Для контроля за инвазией вида необходимо изучение особенностей экологии растения. Это имеет научно-практический интерес для оценки конкурентоспособности. Кроме того, благодаря декоративному внешнему облику растения, необходимо изучение его агробиологических особенностей с целью оценки перспективности его использования в ландшафтном дизайне для декоративного оформления искусственных водоемов [7].

Рисунок 1 – Бальзамин Ройля на берегу пруда на ул. Мирной г. Самары (23.08.2004)

Pistia stratiotes L. (писция телорезовидная) – это плавающий на поверхности воды гидрофит, разводится как аквариумное растение (рис. 2). Впервые для флоры Самарской области этот вид растения зарегистрирован 17 сентября 2006 г. Согласно классификации адвентивных растений, является кенофитом – эргазиофигофитом – эфемерофитом-агриофитом [6]. Родиной его являются тропические области Африки. В настоящее время широко используется не только аквариумистами, но и выращивается в декоративных прудах, являющихся элементами ландшафтного дизайна [7]. Известны многие факты обитания этого вида в Европе: во второй половине ХХ века писция была встречена в водоемах Нидерландов, Германии и Дании. В 1989 г. более 70 экземпляров обнаружено в сплавине тростника на одном из внутренних водоемов г. Астрахани (ерик Казачий). Летом 1991 г. писция отмечена во всех внутренних водоемах Астрахани [7]. Известно местонахождение этого вида в затонах р. Усмани (Воронежская обл.), где в жаркое лето 2002 года наблюдалось быстрое его размножение и расселение по реке [7]. Во флоре изучаемого региона писция найдена в Солнечном микрорайоне (городской пруд около школы № 154 г. Самары). Сопутствующими видами были преимущественно Elodea canadensis Michx. и Typha latifolia L., произрастающие на глубине до 50 см. Растение не образовывало плотных зарослей, это были всего лишь небольшие скопления розеток писции, насчитывающие 32 особи. Самые крупные экземпляры формировали по 7 листьев и не превышали 5 см в диаметре. Возможно, что растение занесено в водоем из аквакультуры [12]. Не исключены новые находки писции в связи с тем, что она стала более широко использоваться в культуре. Требуется пристальное внимание к этому виду, поскольку в литературе уже известны факты его натурализации в водоемах Московской и Астраханской областей [13; 14]. Перечисленные выше факты позволяют предположить, что писция вполне могла акклиматизироваться в мелководном, хорошо прогреваемом городском водоеме г. Самары. Дальнейшее распространение этого вида растения может вызвать изменения в структуре местных прибрежно-водных фитоценозов.

Рисунок 2 – Писция телорезовидная на одном из водоемов в Солнечном микрорайоне г. Самары (17.09.2006)

Vallisneria spiralis L. (валлиснерия спиральная) – полностью погруженный в воду гидрофит. Впервые для флоры Самарской области вид зарегистрирован 28 сентября 2020 г. Согласно классификации адвентивных растений, является кенофитом – эргазиофигофитом – эпекофитом [7]. Растение имеет укороченный, около 2 см длины стебель с многочисленными тонкими корнями (рис. 3). Листья собраны в прикорневую розетку, лентообразные, ярко-зеленые, иногда с красновато-коричневым оттенком, до 80 см в длину и шириной 0,5–1,5 см, с 3–5 продольными жилками. Растение двудомное. Предпочитает неглубокие водоемы со стоячей или проточной водой. На глубине до 1 м иногда образует густые заросли. Встречается в Европейской части России, на Кавказе, в Западной Сибири и на Дальнем Востоке [15]. Как заносный вид встречается в водоемах-охладителях и сбросных каналах тепловых электростанций Ярославской, Тверской, Нижегородской, Московской, Рязанской, Тульской областях, Удмуртии [16–19]. В естественном состоянии произрастает также в Волгоградской (Волго-Ахтубинская пойма) и Астраханской областях (дельта Волги) [20].

Рисунок 3 – Местообитание валлиснерии спиральной в старом русле реки Сок, 24.08.2021

Валлиснерия спиральная – термофильный средиземноморско-азиатский вид. Общий ареал: Средиземноморье, Азия. Отмечен в акватории р. Дон, ниже г. Воронежа (1910 г. – сбор неизвестного коллектора), в р. Воронеж в пределах Липецкой области [21]. Натурализация валлиснерии спиральной в этих водоемах не происходила. В 1998 г. она была обнаружена в пруде-охладителе пятого блока Нововоронежской АЭС. Наблюдения за этим водоемом проводятся регулярно с 1986 года. Однако ранее валлиснерия спиральная там не встречалась. В последующие годы она образовала сплошные заросли [7]. Впервые данное растение (в сильно фрагментированном виде) было обнаружено студентом Самарского государственного социально-педагогического университета (профиль «Экология») И.Н. Романовым при сборе материалов для дипломного проекта 28.09.2020. Известно, что это водное растение ранее не встречалось на территории Самарской области и в Среднем Поволжье [22]. Это растение теплолюбивое и предпочитает относительно подвижную воду с температурой в интервале +23…+25°C для успешного развития генеративных и вегетативных побегов женских и мужских особей. 04.11.2020 года студент И.Н. Романов вновь обнаружил фрагменты данного вида растения на том же месте, что и в предыдущий раз, и обратился за помощью в определении растения к автору статьи. После чего было решено провести совместное изучение местообитания в летний период 2021 г.

24.08.2021 г. валлиснерия спиральная вновь была зарегистрирована нами среди зарослей водных макрофитов в акватории старицы реки Сок (рис. 3). Были взяты образцы для гербаризации. Растение обитало в основном на песчаном грунте, местами илистом, на глубине около 80 см, в стоячей воде, не образовывало сплошных зарослей, а встречалось в виде единичных особей. Растение в среднем имело размер до 35 см, в розетке отмечено до 15 листьев, длина корневой системы до 3 см (рис. 4). Отмечены только вегетативные особи. Сопутствующими высокотравными воздушно-водными видами растений были Typha angustifolia L., Butomus umbellatus L., Carex acuta L., а также Sagittaria sagittifolia L. Из погруженных и плавающих водных макрофитов в месте обитания валлиснерии были встречены Caulinia minor (All.) Coss. et Germ., Najas major All., Salvinia natans (L.) All., Nuphar lutea (L.) Smith., Nymphaea candida C. Presl., Ceratophyllum demersum L., Potamogeton perfoliatus L., Potamogeton obtusifolius Mert. et Koch., Lemna minor L., Spirodela polyrhiza (L.) Schleid.

Рисунок 4 – Валлиснерия спиральная, произрастающая в акватории старицы р. Сок (Самарская область, 24.08.2021)

На основе имеющихся многолетних наблюдений за тремя изучаемыми видами адвентивных растений можно сделать следующие выводы:

1. Заросли бальзамина Ройля, писции телорезовидной и валлиснерии спиральной имеют довольно локальный, ограниченный ареал в исследуемом районе.
2. Возможно, некоторые адвентивные растения (писция и валлиснерия) ещё не натурализовались и не закрепились на исследуемых участках водного биогеоценоза, т.к. нами были зафиксированы лишь единичные представители.
3. Допустимо предположить, что занесенная, например, валлиснерия, не успевает за летние циклы сформировать большие заросли с генеративными особями – для полноценного роста ей нужна температура не менее +23…+25°C. Такая температура (и выше) держится большую часть лета в низовьях Волги, но не в Среднем Поволжье. Однако в старице р. Сок, протекающей у пос. Красная Глинка, вода слабопроточная, по сравнению с основным руслом р. Волги, что способствует прогреванию воды, это даёт ответ на вопрос, почему именно здесь прижилось теплолюбивое растение с Нижнего Поволжья.
4. Нельзя исключать вероятность того, что развитию бальзамина Ройля, писции телорезовидной и валлиснерии спиральной в местных водоемах способствовал человек. Нередко аквариумисты выпускают своих «питомцев» в ближайшие водоёмы. Здесь имеет значение и тот факт, что из-за последних относительно теплых зим и благоприятных локальных условий местных экотопов данные виды смогли прижиться и дать некоторое потомство.
5. Факт наличия постоянных популяций валлиснерии спиральной в 2020 и 2021 годах подтвердился, в дальнейшем можно будет приступить к более детальным наблюдениям и изучением расширения ареала этого вида на территории Самарской области.

Длительный мониторинг распространения прибрежно-водных и водных макрофитов-мигрантов в бассейне Средней Волги позволит с большей уверенностью отнести их к одному из индикаторов глобального и локального потепления климата и одним из примеров, когда водные виды растений перемещаются с юга на север в пределах Волжского бассейна.

About the authors

Vera Valentinovna Solovieva

Author for correspondence.
Email: solversam@mail.ru

doctor of biological sciences, professor of Biology, Ecology and Methods of Teaching Department

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1

Download (213KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2

Download (183KB)

Indexing metadata

4. Fig. 3

Download (22KB)

Indexing metadata

5. Fig. 4

Download (14KB)

Indexing metadata