Представлена версия документа, предназначенная для печати
Вы можете загрузить эту страницу на сайте

Оценка потенциальной опасности адвентивных растений для ландшафтов

Москаленко Г.П.
(ООО СПХ «Русские газоны»)

Наиболее значимый путь заноса адвентивных растений в новые регионы – антропогенный. Он включает перевозки засоренной растительной продукции и целенаправленную интродукцию новых видов растений.

Основными этапами внедрения адвентивных растений в ландшафты на новой территории являются: занос, поселение на вторичных местообитаниях, акклиматизация и натурализация. Процессы акклиматизации и расселения растений в новом ареале проходят под влиянием комплекса условий местообитания: климатических, эдафических, фитоценотических.

Поведение адвентивного вида на новом месте обитания в первую очередь определяется экологическими условиями (рис.1). Если они не соответствуют его требованиям, то растение не сможет пройти полный цикл развития и образовать семена.

Рис. 1. Модель формирования популяций адвентивных сорных растений в зависимости от экологических условий.

На месте заноса семян в течение 1-3-х лет могут появляться всходы растения. В зависимости от климатических и эдафических условий возможно развитие вида до фазы цветения. После того как запас занесенных семян будет исчерпан, вид элиминирует. Именно так образуются в Московской, Рязанской и Нижегородской областях многочисленные первичные очаги амброзии полыннолистной. Однако сорняк здесь всюду заканчивал развитие в фазу начала плодообразования.

В благоприятных экологических условиях адвентивное растение будет способно образовать семена новой генерации. По мере экоклиматической адаптации ежегодно будет увеличиваться и популяция вида. В конце концов, вид начнет самостоятельно расселяться (или расселяться с помощью природных факторов) и внедряться в фитоценозы. Судьба вновь образующихся популяций будет зависеть как от экологических условий нового местообитания, так и от биологических особенностей адвентивного вида.

Чтобы ответить на вопрос, способен ли то или иное адвентивное растение в случае его интродукции на новую территорию превратиться в злостный сорняк, необходимо решить биологическое уравнение:
ПАВ = ПЭА х БР;
где ПАВ – потенциальный ареал вредоносности сорного растения;
ПЭА – потенциальный экологический ареал адвентивного растения;
БР – биологические особенности адвентивного растения.

В случае, если одна из величин уравнения будет близка или равна 0, то, соответственно, и потенциальный ареал вредоносности сорняка будет очень мал, или вид вообще не сможет акклиматизироваться.

Условность приведенного уравнения очевидна; оно не решается математическим путем, но выражает взаимосвязь факторов и причин, в итоге определяющих поведение адвентивного растения в новом ареале.

Следует заметить, что понятия “потенциальные и фактические ареалы растений” были введены Т. А. Работновым (1983). Определение экологического и фитоценотического ареалов дал А. П. Шенников (1942). В его понимании зкологический ареал – это ареал вида в отсутствии конкуренции с другими видами; фитоценотический ареал – ареал в условиях конкуренции с другими видами.

Под потенциальным экологическим ареалом адвентивного растения мы подразумеваем ареал, в пределах которого экологические условия будут благоприятны для произрастания данного вида.

Поскольку климатический фактор является определяющим в возможности акклиматизации видов, то понятно, что вероятность акклиматизации будет высокой при сходстве климатических условий в фактических и прогнозируемых ареалах сорняков.

Согласно теории климатических аналогов Майра (Mayr, 1909; цит. по: Некрасов, 1980) успешная интродукция видов возможна при непременном сходстве климатических условий. Поэтому, зная, в каких странах распространен тот или иной вид сорняка, и располагая данными по агроклиматическим аналогам территорий земного шара, можно с большой долей вероятности прогнозировать регионы его успешной акклиматизации. При этом заметим, что в природе никогда не наблюдается идеальных экологических аналогий и можно говорить лишь о реальном допустимом сходстве условий.

Основным принципом прогноза потенциального экологического ареала адвентивного сорного растения должен быть системный подход. Он базируется на анализе данных по распространению вида, наличию сходных агроклиматических зон в существующем и прогнозируемом потенциальном ареале и данных по особым климатическим требованиям вида. Прогнозирование потенциального экологического ареала адвентивного растения на наш взгляд должно включать четыре сопряженных этапа:

1 этап (аналитический). Сбор литературных данных о распространении адвентивного сорного растения по странам мира. При этом широкое географическое распространение будет свидетельствовать о высокой адаптивной способности вида к различным почвенно-климатическим условиям.

2 этап (аналитический). На основе использования карт агроклиматических аналогов территорий земного шара, разработанных J. Papadakis (1975), определяются и выписываются индексы агроклиматических зон, где распространен сорняк.

3 этап (аналитический). Сравнение индексов агроклиматических зон существующего и потенциального ареалов адвентивного сорного растения. Если на территории РФ имеются агроклиматические зоны, индексы которых близки к зонам, где распространен сорняк, то вероятность акклиматизации вида в них будет высокой. Соответственно, и потенциальный ареал адвентивного сорняка будет охватывать эти зоны.

4 этап (синтетический). Полученный предварительный прогноз дополняется анализом всех имеющихся сведений об особых климатических требованиях вида (температура, количество осадков, приуроченность к почвам, продолжительность светового дня и т.п.) и результатами специальных опытов (если они проводились) по выращиванию вида в некоторых точках потенциального ареала.

Граница потенциального ареала будет определяться на основе принципа лимитирующего фактора (Одум, 1975). Суть его состоит в том, что любой из факторов, величина которого выходит за пределы возможности существования вида, определяет границу ареала этого вида.

После обобщения всей научной информации делается окончательное заключение о потенциальном ареале адвентивного сорного растения на территории РФ.

Однако ответ на вопрос о потенциальном экологическом ареале вида будет лишь говорить о том, что в этом ареале адвентивное растение сможет существовать как вид. Но станет ли оно вредоносным сорняком?

В формуле, определяющей потенциальный ареал вредоносности, которая приведена ранее, содержится еще одна не менее важная составляющая – биологические особенности адвентивного растения. Именно от них будет зависеть, станет ли вредоносным вид в новом ареале. Для того, чтобы это произошло, адвентивное растение в фитоценозе должно обладать рядом преимуществ перед другими видами. Иными словами, оно должно оказаться конкурентоспособным. Одно преимущество ему обеспечивает уже само по себе переселение в новый ареал без сопутствующих на родине обычных вредителей и болезней.

Анализ литературы показал, что исследований по изучению данного вопроса проведено очень немного. Это же отмечает и Т. Н. Ульянова (1998).

Одним из первых ученых, изучавших причины вытеснения одних видов другими, был Н. Ф. Леваковский (1871, 1872; цит. по: Работнов, 1987). К числу таких причин он относил: 1) способность семян сохранять всхожесть; 2) количество впитываемой ими воды; 3) скорость прорастания семян; 4) способы распространения семян. В опытах с подсевом семян им было обнаружено, что наибольшей конкурентоспособностью обладали растения, выросшие из вегетативных зачатков, имевшихся в почве; затем растения, выросшие из семенного запаса в почве, и менее всего – растения, выросшие из подсеянных семян (они оказались наименее конкурентоспособны).

Следовательно, многолетники являются наиболее конкурентоспособными видами.

В монографии Lawes et al. (1883: цит. по: Работнов, 1987) среди свойств, определяющих конкурентоспособность растений, отмечены: устойчивость к засухе; устойчивость к низким температурам; сроки начала вегетации; особенности корневых систем; характер олиствения; возможность обсеменения.

Изучая миграции растений, Е. П. Коровин (1934) пришел к выводу, что их жизнестойкость в новом ареале (кроме экологических условий) определяют следующие особенности: характер размножения; способ вегетативного развития; приспособленность семян и плодов к распространению и другие биологические особенности, влияющие на быстроту расселения.

Анализируя биологические особенности адвентивных сорных растений Украины, В. Протопопова (1966) отмечала, что основная их часть (76 видов), являясь однолетниками, размножается семенами, два вида – вегетативно, несколько видов – семенами и вегетативно.

Большинству видов адвентивных растений свойственна высокая семенная продуктивность. Чем больше семян попадает на занимаемую площадь, тем успешнее расселяется вид. Большое значение имеет растянутый период созревания и прорастания семян, длительное сохранение их всхожести. В основном это виды – антропохоры. Но в расселении по территории вокруг мест заноса немалое значение имеют также естественные факторы распространения.

W. Lacey (1957), изучавший распространение двух видов Galinsoga в Великобритании, установил, что распространение G. ciliata в первые 10 лет от начала инвазии носило линейный характер (r > 0,95), а в дальнейшем скорость распространения была логарифмической. Иными словами, вначале шло постепенное нарастание площади распространения, а затем она резко увеличивалась.

Аналогичные данные были получены в исследованиях B. Auld с коллегами (1982/1983), изучавших расселение опунции и партениума в Австралии. В первые годы после обнаружения площадь распространения каждого из сорняков плавно возрастала, а спустя 20 лет резко увеличивалась.

Изучение взаимосвязи между распространением различных видов растений и скоростью роста их популяций на основе математической модели показало, что колебания скорости роста популяции имеют тенденцию к форме экспоненциальной кривой, а скорости расселения – к линейной (Auld, Coote, 1980). Было также отмечено, что адвентивные виды, интродуцированные во многие места, способны распространяться с большей скоростью, чем те, которые интродуцированы в меньшее количество точек.

По данным F. Forcella и J. Wood (1984) вероятность заноса видов сорных растений, имеющих широкий фактический ареал, намного больше, чем видов с ограниченным природным ареалом. Самыми «проблемными» сорняками обычно становятся виды с высокой начальной скоростью распространения внутри нового региона (Forcella, 1985).

Стратегия размножения вида очень важна с точки зрения конкурентоспособности адвентивных растений. Виды, сочетающие вегетативный и семенной способ размножения, более конкурентоспособны (Considine, 1986; Рябова, 1989).

В исследованиях F. Forcella с коллегами (1986) было установлено, что виды рода Echium с относительно высокой скоростью прорастания семян в широком диапазоне температур имеют больший ареал. Узко распространенные виды прорастают медленнее. По мнению этих авторов, те виды растений, статус которых как сорняков неизвестен, но которые широко распространены на родине и семена которых имеют высокую скорость прорастания, должны рассматриваться в качестве потенциально опасных в первую очередь.

По аргументированному заключению Т. Н. Ульяновой (1998), поведение адвентивных видов в новом ареале определяется наличием у них такого биологического свойства, как произрастание в виде «зарослевых» или «диффузных» популяций. И только те сорняки, которые произрастают в виде «зарослевых» популяций у себя на родине «…становятся злостными сорно-полевыми растениями, способными преобладать в посевах над культурными растениями в любом новом регионе» (Ульянова, 1998, с. 90).

Таким образом, совершенно очевидно, что потенциально опасные виды растений должны характеризоваться совокупностью определенных биологических показателей.

Анализ литературных данных и собственных исследований позволил нам определить биологические особенности, которыми должны обладать потенциально опасные виды растений, и которые позволят им стать доминирующими в агрофитоценозах и будут способствовать их быстрому расселению от мест заноса (форма 1). Экспертная оценка каждого из адвентивных видов, вероятность заноса которых существует, по совокупности этих свойств позволит сделать вывод о потенциале его конкурентоспособности и возможностях расселения на новой территории.

На основе экспериментальных данных отмечаются и оцениваются в баллах те биологические особенности, которые присущи данному адвентивному растению. Затем подсчитывается общее количество баллов. Потенциал конкурентоспособности вида и возможности его распространения в новом регионе будут высокими при наличии у вида половины и более из перечисленных особенностей (сумма баллов 6 и более), средними – при сумме баллов 4-5,5 и низкими – при 1-3,5 баллах.

Форма 1. Оценка потенциала конкурентоспособности и возможностей
распространения адвентивного сорного растения

Примечание: при сумме 6 и более баллов – высокий потенциал; при 4-5,5 балла – средний; при 1-3,5 балла – низкий.

Для экспертной оценки потенциальной совокупной вредоносности от заноса и распространения данного вида предлагается использовать аналогичный принцип. В соответствии с ним после определения основных показателей возможного вреда проводится их оценка в баллах (форма 2). Для этого анализируются литературные и экспериментальные данные о вредоносности вида в первичном и вторичных ареалах.

Если потенциальный ущерб от сорняка будет обусловлен более чем половиной показателей (сумма баллов 4 и более), то он оценивается как высокий; при сумме баллов от 2,5 до 3,5 – как средний; при сумме 1-2 балла – как незначительный.

Следует заметить, что под совокупной вредоносностью мы понимаем суммарный вред, наносимый адвентивным растением природно-антропогенному комплексу.

Форма 2. Оценка потенциальной совокупной вредоносности от заноса адвентивного сорного растения

Примечание: при сумме 4 и более баллов – высокий уровень; при 2,5-3,5 балла – средний; при 1-2 баллах – низкий.

Таким образом, концептуальная схема экспертной оценки потенциальной опасности адвентивного вида (рис. 2) включает: оценку потенциала конкурентоспособности вида и возможностей его распространения (в баллах) по предлагаемой 6-и бальной шкале (форма 1); оценку потенциальной совокупной вредоносности по комплексу предлагаемых параметров (в баллах) по 4-х балльной шкале (форма 2); определение потенциального экологического ареала на основе прикладного использования принципа агроклиматических аналогов территорий по J. Papadakis (1975).

Окончательное заключение о потенциальной опасности адвентивного сорного растения предлагается проводить по форме 3.

Форма 3. Заключение о потенциальной опасности адвентивного сорного растения

Виды адвентивных сорных растений, которые будут иметь высокие и средние показатели по потенциалу конкурентоспособности и потенциальной совокупной вредоносности, и потенциальный ареал которых будет охватывать основные зоны возделывания сельскохозяйственных культур на территории РФ, и будут являться потенциально опасными.

Литература

1. Коровин Е.П. Типы миграций в растительном мире – Тр.Среднеаз.гос. ун-та, 1934, сер.8-б, бот., вып.16. 15 с.
2. Одум Ю. Основы экологии. М.:Мир, 1975 – 740 с.
3. Протопопова В.В. Адвентивные растения лесостепи и степи Украины.: Автореф. дис. канд. биол. наук. Киев, 1966. 24 с.
4. Работнов Т.А. Фитоценология. Изд. 2-е. – Изд-во МГУ, 1983. 292 с.
5. Работнов Т.А. Экспериментальная фитоценология. Учеб.-методич. пособие. М: Изд-во МГУ, 1987. 160 с.
6. Рябова Н.В. Интродуцированные растения и проблема новых сорняков. – В сб.: Проблемы изучения синантропной флоры СССР. М, 1989, с.6-8.
7. Ульянова Т.Н. Сорные растения во флоре России и других стран СНГ. СПб.: ВИР, 1998. 233 с.
8. Шенников А.П. Природные факторы распределения растений в экспериментальном освещении // Журн.общ.биол., 1942, т.3, №5-6, с.331-361.
9. Auld B.A., Coote B.G. A model of spreading plant population // Oikos, 1980, v.34, p. 287-292.
10. Auld B.A., Hosking I., McFadyen R.E. Analysis of the spread of tiger pear and parthenium weed in Australia // Australian weeds, summer 1982/83, vol.2, №2, p.56-60.
11. Considine M.L. Finding a pattern to plant invasions // Ecos., 1986, 46, p.30-31.
12. Forcella F. Final distribution is related to rate of spread in alien weed // Weed Res., 1985, vol.25, p.181-191.
13. Forcella F., Wood J.T. Colonization potentials of alien weeds are related to their native distribution: Implications for plant quarantine // J. of the Australian Institute of Agricultural Science, 1984, vol.50, p.35-40.
14. Forcella F., Wood J.T., Dillon S.P. Characteristics distinguishing invasive weeds within Echium (Bugloss) // Weed Res., 1986, vol.26, p.351-364.
15. Lacey W.S. A comparison of the spread of Galinsoga parviflora and G.ciliata in Britain. – Progress in the study of the British Flora (ed.J.E.Lousley). Botanical Society of the British Isles Conference Report 5, Abroath., 1957, p.109-115.
16. Papadakis J. Climates of the world and their potentialities. – Buenos Aires, Argentina, 1975. – 200 pp.

Наверх     Документ создан: 12.12.2005.     Документ изменен: 11.02.2012
Web-портал Чужеродные виды на территории России разработан и поддерживается кабинетом «Биоинформатики и моделирования биологических процессов» ИПЭЭ РАН.
© 2004-. Кабинет "Биоинформатики и моделирования биологических процессов" ИПЭЭ РАН