Адвентивна флора залізниць Луганської області (загальний аналіз та проблеми натуралізації)

Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ЦЕНТРАЛЬНИЙ БОТАНІЧНИЙ САД ім. М.М.ГРИШКА

03.00.05 - Ботаніка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Адвентивна флора залізниць Луганської області

( загальний аналіз та проблеми натуралізації)

Дрель Віктор Федорович

Київ-1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Луганському державному педагогічному

університеті ім. Тараса Шевченка Міністерства освіти України

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор

Конопля Микола Іванович зав. кафедри біології

Луганського державного педагогічного

університету ім. Тараса Шевченка

Офіційні опоненти - доктор біологічних наук, старший науковий

співробітник Протопопова Віра Вікторівна,

провідний науковий співробітник Інституту

ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України

- кандидат біологічних наук, старший науковий

співробітник Марюшкіна Валентина Яківна,

старший науковий співробітник Центрального

ботанічного саду ім. М.М.Гришка НАН України

Провідна установа - Національний аграрний університет Кабінету

Міністрів України, кафедра ботаніки, м. Київ.

Захист відбудеться 19 березня 1999р. о 10-00 годині на
засіданні спеціалізованої вченої ради К.26.215.01 для захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук при Центральному ботанічному саду ім. М.М.Гришка НАН України за адресою: 252014 м. Київ, вул Тимірязєвська,1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Центрального ботанічного саду ім.М.М. Гришка НАН України за адресою: 252014

м. Київ, вул Тимірязєвська,1.

Автореферат розісланий 12 лютого 1999р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук Г.М.Музичук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Найважливішою стороною процесу трансформації флори, що швидко протікає в Луганській області є збагачення її заносними (адвентивними) видами рослин. Вони проникають у природні фітоценози та рослинні угруповання антропогенних місцезростань і нерідко визначають їх склад та структуру.

Одним з основних джерел появи й розповсюдження адвентивних рослин тут є залізничні шляхи, довжина яких перевищує 3,5 тис. км. На них, як в особливих екотопах, складаються своєрідні рослинні угруповання з переважно адвентивними видами рослин, звідки останні мігрують у прилеглі фітоценози і збагачують аборигенну флору. Серед заносних рослин немало як злісних і карантинних бур'янів, небезпечних, отруйних і алергенних видів, так і рослин, які можуть бути корисними в господарському й науковому відношеннях, резервом мікро- і макроеволюційних змін у природному середовищі (С.С.Харкевич, 1966; В.В.Протопопова, 1973; А.К.Скворцов, І.І.Русанова, 1973; В.Г.Малишева,1980; В.І.Парфенау та ін., 1981; М.Г.Агаєв, 1989; А.К.Скворцов, Ю.К.Майтуліна, 1989 та ін.). Тому вивчення часу, шляхів та осередків появи нових видів, інтенсивності міграцій, можливостей до закріплення та проникнення у природні та порушені фітоценози, господарського значення адвентивних рослин, що потрапляють в область залізничними шляхами, має сьогодні для незалежної України надзвичайно актуальне значення.

Мета й завдання дослідження. Метою й завданням дослідження було пізнання характеру розподілу адвентивних рослин по території Луганської області та відновлення історії їх розселення; виявлення місця адвентивного субелемента в загальній флорі регіону та Луганської області; складання анотованих конспектів адвентивного субелемента флори залізниць Луганської області й загального списку рослин залізничних місцезростань; оцінка стану популяцій нових адвентивних рослин та прогноз їх розвитку на залізницях і в прилеглих територіях; виявлення ступеня входження адвентивних видів до складу різних рослинних угруповань Луганської області, їх систематичної, географічної, флорогенетичної, екологічної природи та особливостей; розподіл видів адвентивних рослин за господарськими якостями та оцінка їх за цими показниками.

Наукова новизна. Уперше складений анотований конспект флори залізниць та адвентивного субелемента Луганської області, виявлено і всебічно охарактеризовано 20 нових для області адвентивних рослин; дана характеристика стану популяцій адвентивних рослин у залізничних та прилеглих рослинних угрупованнях; розроблена комплексна оцінка характеру натуралізації адвентивних видів; проведений аналіз натуралізації адвентивного комплексу залізниць у залізничних та прилеглих екотопах; виявлені нові шляхи та осередки формування адвентивного комплексу залізниць.

Практичне значення. Матеріали наукових досліджень були використані в роботі карантинної інспекції, управління залізничних доріг, сільськогосподарськими підприємствами, у навчальному процесі, що підтверджується висновками карантинної інспекції, управління залізничних доріг Головного управління агропромислового виробництва, Головного управління освіти. Матеріали досліджень використовуються при складанні визначника рослин Луганської області, науково обгрунтованої системи розвитку агропромислового комплексу Луганської області (Луганськ, 1997); карантинних прогнозів тощо.

Особистий внесок здобувача - запропонована ідея, виконані польові обстеження, вимірювання, обліки, визначення, складений гербарій, анотований список, конспект флори, написані роботи або окремі розділи робіт за темою досліджень.

Основні положення, що виносяться на захист:

- природничо-географічні та історичні передумови формування адвентивної флори залізниць;

- загальна характеристика, видовий склад, систематична структура флори залізниць;

- таксономічна, біоморфологічна, екологоценологічна, карпологічна характеристики й господарська оцінка адвентивного субелемента флори залізниць Сходу України;

- стан популяцій адвентивного субелемента залізниць і ступінь його натуралізації. адвентивна флора залізниця популяція

Апробація роботи. Матеріали дисертації апробовані на засіданнях кафедри ботаніки Московського ДПУ ім. Леніна (1989-1992рр.); кафедри біології Луганського ДПУ (1989-1998рр.); нараді Московського товариства дослідників природи (1989р.); науково-практичній конференції МДПУ (1991р.); науковій конференції “Проблеми сучасної ботаніки” (Мелітополь, 1992р.); сьомому з'їзді Географічного товариства (Київ, 1995р.); науковій конференції Луганського державного агроуніверситету (1997р.); щорічних виробничих нарадах обласної карантинної інспекції, управлінь залізничних доріг, сільського господарства, освіти.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 10 наукових праць.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку літератури (227 найменувань) і додатків. Загальний обсяг її - 249 стор. Вона ілюстрована 22 рисунками та 24 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

РОЗДІЛ I. ПРИРОДНИЧО-ГЕОГРАФІЧНІ ТА ІСТОРИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ФОРМУВАННЯ АДВЕНТИВНОЇ ФЛОРИ ЗАЛІЗНИЦЬ СХОДУ УКРАЇНИ

1.1. Короткий нарис вивчення флори залізниць та їх адвентивного субелемента. Історія вивчення флори залізниць складається з декількох етапів. Перший етап пов'язаний з появою залізниць як особливих прив'язок до місцевостей, в яких виявляли нові рослини (I.Ruprecht, 1860). Другий - із складанням залежностей між кількістю адвентивних видів та характером і частотою перевезень вантажів (E.Lehmann, 1895, І.Ф.Шмальгаузен, 1897 та ін.). Третій - із вивченням закономірностей розвитку й формування залізничної флори, виділенням адвентивних рослин в окрему групу з друкуванням перших оглядових робіт адвентивної флори (М.І.Котов, 1921, 1923, 1926, 1927; М.І.Назаров, 1925, 1927; Д.І.Літвінов, 1926; А.І.Мальцев, 1931 І.М.Доброхліб, 1939). Четвертий - подальшим вивченням біоморфологічних особливостей адвентивних видів, напрямків міграцій, господарським використанням тощо (І.К.Ларионов,1951, 1958; С.А.Котт, 1953; М.І.Котов, 1958, 1961; Р.Є.Левіна, 1956). П'ятий - остаточно викладені погляди на напрямки заносу й розповсюдження рослин залізничним транспортом, склад і походження нових видів (В.В.Протопопова, 1966, 1973, 1991; Є.В.Дорогостайська, 1972; та ін.). Шостий - характеризується всебічним, широкомасштабним і комплексним вивченням флори залізниць (С.Л.Мосякін, 1991, 1992; В.К. Тохтар, Р.І.Бурда, 1992; В.К.Тохтар, 1993 та ін.). Проте відомостей про натуралізацію адвентивних рослин недостатньо. Аспекти закріплення адвентивних видів розглядаються на основі недовготривалих (1-2 роки) і візуальних спостережень, на дослідженнях , проведених на обмежених майданчиках чи територіях з використанням суб'єктивних оцінок стану рослин. До того ж одержані ці дані в умовах, що відрізняються від умов Сходу України.Тому ці матеріали вимагають доповнень, уточнень та доопрацювань.

1.2 Природничо-географічні умови формування флори залізниць. Флора залізниць Сходу України складалась на фоні регіональної флори як антропогенне включення. Досліджувана територія розташована на крайньому Сході України й складає майже 30 тис. км 2. Рельєф її хвилястий з висотою над рівнем моря 100-150 м. Найбільш зниженою частиною території є долина р.Сіверський Донець(30-50 м), яка перетинає область з південного заходу на південний схід. На північ від Сіверського Дінця висота території над рівнем моря складає 100-150 м, на водорозподілах до 200-250 м; на південь - знаходиться Донецький кряж з висотою території 200-300 м, а в окремих місцях - 350-370 м. На крайньому півдні області висота території знову знижується до 50-70 м. Своєрідність антропогенного рельєфу Луганської області виявляється в численних териконах, кар'єрах, іригаційних спорудах, густій сітці автомобільних та залізничних доріг. Гідрографічна сітка включає біля 300 річок і озер. Грунтовий покрив досліджуваної території надзвичайно строкатий (170 відмінностей) з перевагою чорноземів звичайних, різною мірою змитих. Клімат континентальний із нерівномірним розподілом опадів за роками й протягом вегетаційного періоду, жарким посушливим літом, холодною зимою з нестійким сніговим покривом та чітко виявленими ожеледями, посухами та суховіями. Середня річна температура повітря на території області сягає 7-9С. Максимальна середньомісячна температура 21-24С спостерігається в липні, а мінімальна -7,0 - -8,5С - у січні. Загальна тривалість безморозного періоду - 210-240 днів, а сума активних температур перевищує 3000С. Середня багаторічна сума опадів складає 400-450 мм, зі значними коливаннями за роками (від 250 до 800 мм) і по території області (50-400 мм за вегетаційний період). Часто бувають посухи й суховії. Таким чином, гідротермічні умови визначають в області ксероморфний тип рослинності.

1.3 Характеристика стану та специфічного екотопу залізниць Луганської області. Перша залізнична дорога була збудована в 1877р., а до кінця 19 ст. вся територія області була вкрита густою мережею залізниць, довжина яких сьогодні більше 3.5 тис. км. Вони перетинають річки, гори, ліси, тобто ті перешкоди, які рослини не можуть подолати самостійно. Залізничні насипи, не зайняті місцевими видами, стали місцезростанням багатьох адвентивних видів. Основним баластним матеріалом доріг є щебінь, гравій, пісок, рідше-ракушкові матеріали, шлак та азбест. Земляне полотно, як правило, представлене грунтами того району, де прокладена залізниця. Ці грунти хоч дещо й бідніші за вмістом поживних речовин, але відповідають аналогам природного середовища. Значного коливання зазнають і кліматопи залізниць. Різниця середніх температур між вершинами або виїмками та рівнинною земляною поверхнею складала від 0,7-2,8С до 2,0-3,3С, У пізній осінній та ранньовесняний періоди, коли ще нижня частина будови залізниці мала негативну температуру, то верхня - позитивну. У літній період баластна поверхня та рейки нагрівалися до 50-60С і більше, земляні схили крутизною 35-42 - до 35-39С, а підошва - лише до 27-28С. У весняний та осінній періоди земляні схили залізниць завжди на 2-4С тепліші, ніж рівна поверхня. Різниця температури грунту між південними та північними схилами досягала ще більших величин. Значного коливання на всьому профілю залізничної споруди зазнавали й умови зволоження. Низинні частини споруд завжди більш насичені вологою, а кількість її тут більш-менш стала, ніж у верхніх. У 0-30 см шарі грунту в цілому вологи було більше, ніж у нижніх, але й випаровування з цього шару було сильнішим.

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Дисертаційна робота виконана протягом 1989-1998рр. за матеріалами польових, камеральних та лабораторних досліджень. Польові обстеження проводились в усіх адміністративних районах Луганської області маршрутним методом. Залізниці були розподілені на десятикілометрові ділянки, які обстежувались від 2-3 до 5-6 разів за сезон зі складанням загального флористичного переліку виявлених рослин. Знайдені адвентивні види рослин фіксувались гербарієм з описом місцезростань, поширення, кількісної характеристики, фенофаз розвитку і т.д. Усього зібрано більше 3,5 тис. листків гербарію, який зберігається у Московському та Луганському державних педагогічних університетах. При обробці зібраного матеріалу користувались загальноприйнятими методиками й визначниками. Популяційні дослідження проводились за методиками МДПУ для одних і тих же видів не менш як на 100 пробних ділянках. У деяких випадках шляхи формування адвентивної флори залізниць області здійснювалось за матеріалами обласної карантинної інспекції та обласного управління сільського господарства. Математичну обробку даних проводили за методиками В.С.Горя (1978) та Б.О.Доспєхова (1980).Показники фізичного й хімічного стану грунтів та метеорологічні фактори місць зростання адвентивних рослин визначали за методиками М.Д.Павлової (1979), Ф.О.Юдина (1980), О.Ф.Вадюніна, З.О.Корчагіної (1986).

РОЗДІЛ 3. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ФЛОРИ ЗАЛІЗНИЦЬ І ПРИЛЕГЛИХ ТЕРИТОРІЙ ТА ЇХ АДВЕНТИВНОГО СУБЕЛЕМЕНТА

3.1. Видовий склад. У складі флори залізниць і прилеглої смуги території, що тягнеться уздовж полотна залізниць, нами було виявлено 497 видів рослин , що складало 27,4% від загальної кількості рослин у регіональній флорі, та 33,1% у флорі області. Незважаючи на значно меншу кількість видів рослин на території, прилеглій до залізниць, ніж у цілому по території області та в регіоні, загальний видовий склад їх був дуже схожим. Найбільшою ця подібність була в південній та центральній частинах області. Максимальним числом видів представлені ідіохорофіти - 394, антропохори - 103 видами, у тому числі культурні рослини - 31 видом. Адвентивні рослини були представлені 98 видами, або 19,7% від загальної кількості знайдених нами видів. Питома вага їх у видовому складі адвентивної флори України досягала майже 49,0%, а в регіональній - 97,0%. З усієї кількості адвентивних рослин 19 видів (19,4%) зустрічалися тільки на полотні й схилах залізничних колій і не входили до складу флори не тільки прилеглих територій, а й області. Це такі види, як Astrodaucus littoralis (М.В.) Drude., Amaranthus hipochondriacus L., Salsola tragus L., Chenopodium Berlandieri Mog, Chenopodium probstii Aellen., Chenopodium pratericola Rydb., Cenchrus pauciflorus Benth. та ін.Ще 19 видів або 19,4% від загальної кількості їх знаходили ми на схилах залізничного полотна та місцях, що прилягають до нього. Зустрічаємість цих видів класифікувалася нами як незначна. У більш віддалених від залізниці місцях ця група рослин нами знайдена не була. Інші 60 видів адвентивних рослин (61,2%) були знайдені нами майже на всій території області. Видовий склад адвентивних рослин, залізниць і прилеглих територій був близьким, але не тотожним. Коефіцієнти подібності складали 0,50-0,67. (табл.1). Це пояснюється взаємопроникненням видів і постійним занесенням нових видів залізничним транспортом. Тотожність у складі адвентивних рослин залізниць і прилеглих територій зростає при рухові з півночі на південь.

Таблиця 1

Коефіцієнти подібності адвентивних фракцій флор залізниць і прилеглих територій у різних районах Луганської області

3.2. Систематична структура. У флористичному комплексі залізниць Луганської області нами виявлено 497 видів вищих судинних рослин, які відносяться до 4 відділів, 5 класів, 41 порядку, 51 родини та 231 роду. Покритонасінні рослини включали 490 видів (98,6%). Трьома видами представлений відділ хвощеподібні, двома - папоротеподібні та голонасінні. Дводольні складали 392 види, або 80,1%, з перевагою Asteraceae (Compositae) - 17,8%, Brassicaceae (Cruciferae) - 13,2% та Fabaceae (Papilonaceae) - 12,2%. З однодольних найбільш представлена родина Poaceae (Gramineae) - 67 видів, або 13,5% від загальної кількості видів і 68,4% від всього класу однодольних, та Liliaceae - 9 видів, або 1,8% і 14,3% відповідно. Відношення чисельності видів однодольних до дводольних квіткових рослин. На одну родину припадало 9,8 видів, у загальній флорі області - 17,2, а в регіональній - 14,4 виду. Найбільш багатими в залізничній флорі області на види виявилися родини Asteraceae, Poaceae, Brassicaceae, Chenopodiaceae, Fabaceae та ін. На долю перших 10 родин загального родинного спектра припадало 349 видів, або 70,2%, у той час як у регіональній флорі лише 58,8%. У трьох родинах, а саме Asteraceae, Poaceae, Brassicaceae, число видів перевищувало 50 , ще трьох - 20 шт. і більше, у 5 родинах - від 10 до 19 видів, у 9 - від 5 до 9, ще в 9 - 3-4 види і в 26-1-2 види. Видові коефіцієнти різноманіття окремих родин були близькими до регіональних. При просуванні з півдня на північ зменшувалося видове різноманіття таких родин, як Asteraceae та Brassicaceae, і зростало в родин Fabaceae, Poaceae i Chenopodiaceae. Родовий коефіцієнт різноманіття видів був 2.2 проти 3.1 у регіональній флорі.

РОЗДІЛ 4. ДОСЛІДЖЕННЯ АДВЕНТИВНОГО СУБЕЛЕМЕНТА ФЛОРИ ЗАЛІЗНИЦЬ СХОДУ УКРАЇНИ

4.1 Формування адвентивного субелементу. У комплексі адвентивної фракції флори залізниць області нами виділені тимчасові та постійні групи адвентивних видів рослин. До тимчасових відносяться культурні рослини та види, що існують не більш 1-2 вегетаційних періодів і не натуралізувалися. Суттєвого впливу на формування місцевої флори і флори залізниць вони не виявляють. Постійні види являють собою рослини, що натуралізувалися на залізницях та прилеглих територіях і спричиняють до значних змін природної рослинності регіону. Усього таких видів 35 у тому числі 20 уперше для області. Найбільш пристосованими, поширеними й небезпечними в області є Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen., Amaranthus retroflexus L., Ambrosia artemisiifolia L., Erigeron canadensis L., Xanthium strumarium L., Sisymbrium wolgense Bieb.ex Fourn. та ін. Ряд адвентивних рослин, виявлених раніше, зникли й нами знайдені не були. Таким чином, схема занесення, натуралізації та поширення адвентивних рослин розподіляється на такі етапи:

1. Занесення поодиноких або декількох особин адвентивних видів рослин на територію області. 2. Подальше розселення рослин у місцях занесення та природне чи антропохорне рознесення рослин із місць занесення. 3. Натуралізація рослин у місцях занесення та розселення. 4. Утворення колоній або заростей рослин у місцях первинного занесення та розселення. 5. Утворення мікровогнищ внаслідок злиття колоній та окремих локалітетів. 6. Формування макровогнищ. 7. Ущільнення ареалу та радіальне активне поширення виду. Із адвентивних рослин, що натуралізувалися на залізницях, 45% проникли на територію області з південно-східного напрямку, 38% - з південного заходу, 10% - із західного напрямку, 8% - з півночі та північного заходу. Інтенсивність занесення адвентивних видів у різні роки була неоднаковою. Із загальної кількості рослин, що натуралізувалися на залізницях області, 3 види були занесені в період з 1907 по 1926 рр., 1 вид - з 1927 по 1945рр., 6 - з 1946 по 1959 рр., 2 - з 1960 по 1992 рр., 13 видів - з 1993 по 1997рр. Усі адвентивні види рослин, що натуралізувалися в межах основного ареалу, призвичаєні до кам'янистих, щебнистих або піщаних місць зростання або є бур'янами з високим ступенем насіннєвого чи вегетативного розмноження. Схема занесення, натуралізації і розповсюдження та виявлені напрямки занесення цих рослин можуть бути основою для розробки системи запобігання й появи в області нових небажаних рослин.

4.2. Систематична структура. Виділені нами 98 видів адвентивного субелемента флори залізниць об'єднані в 1 відділ, 2 класи, 17 порядків, 21 родину та 57 родів.

Уперше для флори області наведено 20 нових видів рослин:

Astrodaucus littoralis Drude., Amaranthus hypochondriacus L., Amaranthus spinosus L., Amaranthus tuberculatus (Moq). Sauer, Amaranthus powellii S.Wats, Ambrosia psilostachya DC., Artemisia canadensis Michx., Artemisia mongolica (Bess.). Fisch ex Na Kai., Artemisia sieversiana Willd., Artemisia umbrosa Bess.) Turch ex Pamp., Chenopodium berlandieri Moq., Chenopodium probstii Aellen., Chenopodium pratericola Kydb., Salsola laricina Pall., Salsola tragus L., Salsola collina Pall., Convolvulus hirsutus Bieb., Heliotropium suaveolens Bieb., Oxybaphus nyctagineum (Michx). Sweet., Xanthium brasilicum Velloso.

Видів родин Asteraceae, Brassicaceae, Poaceae, Chenopodiaceae, Amaranthaceae - 61,8 % від усього видового складу адвентивного субелемента флори. Загальний родинний коефіцієнт порівняно невисокий і складає 4,5. У той же час 9 родин включають лише один вид, 3 родини по два види, ще 3 родини - по 3-4 види, більше 5 видів мають 6 родин. Найбільшими за кількістю родів були родини Asteraceae і Poaceae - по 9 родів, Brassicaceae ( 7 ), Fabaceae ( 6 ) та Apiaceae ( 5 ). П'ять родин мали від 2 до 4 родів, а інші - по одному роду. У середньому на одну родину налічувалося всього 26 родів. Ще меншим був родовий коефіцієнт - 1,66. Роди, що включали по одному виду, складали 65 %, по два види - 21 % , три - чотири - 21 % , а роди Chenopodium, Artemisia, Xanthium, Amaranthus - по п'ять і більше видів. Максимальна кількість видів - 8 була притаманна роду Amaranthus. Зниження кількості видів, що припадає на один рід, свідчить про поповнення складу залізничної флори за рахунок іміграції.

4.3 Життєві форми. Сукупність видового складу виділеного нами адвентивного субелемента розподілена між 9 життєвими формами. Найбільш поширеними були трав'янисті рослини - 92 % від загальної кількості. Домінуюче положення займали монокарпічні форми з пагонами несукулентного типу, що не потребували опори - 64 види (68,8%), з них 60 видів (64 %) були однорічними, 4 види (5 %) - дворічними. До групи трав'янистих полікарпиків віднесено 26 видів, або 26,5% рослин. Із них стрижнекореневі - 9, короткокореневищні - 11 видів, цибулинні - 2 види, довгокореневищні - 4 види. Група вегетативно рухомих рослин налічувала 15 видів. Група деревинно-кущових рослин у вигляді підросту складалась із 7 видів. Єдиний водний адвентивний вид, який ми виявили, - це Elodea canadensis Michx. У біологічному спектрі життєвих форм за Раункієром (1916) більшу частину рослин складали терофіти - 63,2%, тоді як у флорі області питома вага їх 15%. Частка гемікриптофітів складала відповідно 10,4% проти 20%. Ще більшою була різниця в групі рослин, що відносяться до криптофітів та фанерофітів. Хаметофіти серед адвентивних видів не виявлені.

4.4. Екологоценотична характеристика. Піщані й кам'янисті насипи та сухі схили залізниць спричиняють до формування головним чином ксерофітних рослинних угруповань. По відношенню до водного режиму з усіх виявлених нами адвентивних видів залізничних місць зростання 69,8% мали ксероморфні ознаки. Типових ксерофітів було 3%, ксеромезофітів - 36%, мезоксерофітів - 25% та еуксерофітів - 7,3%. З родини Asteraceae 17 видів із 19 знайдених були ксеромезофітами, Brassicaceae - 12 видів із 12, Apiaceae та Fabaceae - по 4 види з 36. Рослин вологих місць зростання було - 25 видів (25%) із 9 родин. Найбільша кількість їх, 7 із 13, відзначалася в родині Poaceae. З групи гідрофільних рослин виявлено всього один вид Elodea canadensis Michx. За фітоцінотичними показниками половина видів відносилась до рудеральних бур'янів. Типовими й постійними рудерантами були всі види родин Amarantaceae, Brassicaceae, Chenopodiaceae, а також види амброзії, чорнощиру, нетреби, кураю і т.д. Значну питому вагу в загальному комплексі адвентивного субелемента мали культурні рослини - соняшник, просо, пшениця, люцерна, кріп, петрушка та ін. (28%). Сильванти, гемісильванти, протанти і акванти займали біля 8% видів, власне степанти - 5%, рослини, що зростали на кам'янистих відслоненнях, - 8%.

4.5 Карпологічний аналіз. Той чи іншій спосіб поширення визначає здатність рослин до занесення та розселення. Із 98 знайдених нами на залізницях Луганської області адвентивних видів лише один (Elodea canadensis Michx.) розмножувався виключно вегетативно й поширювався водою і за допомогою людини та птахів. Ще два види (Zea majs L. та Panicum miliaceaum L.) розповсюджувалися виключно людиною і є типовими антропохорами. Для всіх інших видів природні засоби поширення мають не менше значення, ніж антропохорний. Так 34 види виявилися типовими монохорами. З них до рослин-анемохорів належали 8 видів, балістів - 7, епізоохорів - 4 види. Інші адвентивні види виявили досить складні й різноманітні поєднання способів поширення з 1-2 превалюючими. Найбільш складними поєднаннями способів поширення діаспор були в різних видів роду Amaranthus, де поєднувалися барохорія й агестохорія, анемохорія й спейрохорія, агестохорія, барохорія, ендозоохорія. У роді Xanthium епізоохорія поєднувалися з агестохорією. У роді Chenopodium - барохорія супроводжувалась агестохорією, у роді Salsola, - анемохорія супроводжувалась барохорією і т.д. За принципом розповсюдження насіння адвентивні рослини згруповані таким чином: антропохори - балісти - 11%, антропохори - барохори - 9%, зоохори - агестохори - 9%, анемохори - балісти - 6%, антропохори - автохори - 7,5%.

4.6. Господарська оцінка. Адвентивні рослини мають дуже різноманітну господарську цінність. Більшість рослин адвентивного субелемента флори залізничних шляхів Луганської області - 64 види, або 66% від загальної їх кількості, є рудеральними (60 видів) та сегетальними (4 види) бур'янами, у тому числі 2 види (Ambrosia artemisiifolia та Ambrosia psilostachia) карантинними. Найбільш поширеними та шкідливими бур'янами порушених місць зростання є представники роду Chenopodium та Amaranthus, зокрема Amarantus albus L., Amarantus lividus L., Amarantus retroflexus L., Amarantus blitoides S. Wats. та ін., щільність яких коливалася в межах від декількох особин до декількох сот або тисяч особин на 1м2. Як рудеральні бур'яни поширені Chenopodium ambrosoides L., Chenopodium aristatum L., Chenopodium schraderanum Schult. та ін. Усе більшого розповсюдження набувають Cyclachaena xanthifolia (Watt.) Fresen. - злісний бур'ян та сильний алергент; усі види родів Ambrosia й Artemisia, що спричиняють до появи ринокон'юктивальних синдромів, бронхіальної астми, атолітичного дерматиту та інших захворювань; у посівах зернових культур - Conyza canadensis L., Sіsymbrium wolgense M.B. ex Ldb., Raphanus raphanistrum L., Camelina pilosa (DC.) N. Zing. та ін.; одним із найбільш злісних засмічувачів лісів, садів, парків та лісосмуг є Acer negundo L. В окремих лісосмугах, що тягнуться вздовж залізничних шляхів, щільність популяцій цього дерева досягає 3-9 особин на 1м2, а кількість сходів - до 20-30 шт/м2 і більше. Дуже шкідливими для тварин є всі види роду Xanthium, Cenchrus, плоди яких пошкоджують слизисту оболонку шлунково-кишкового тракту великої рогатої худоби та овець, спричиняють до ураження та поранення шкіри, псують і погіршують якість вовни. Крім того, ще 15 видів, виявлених нами залізничних адвентивних рослин, є отруйними для тварин. Немало з них є важливими компонентами флори техногенних екотопів (кар'єрів, відвалів, промислових ділянок тощо) і піонерами заселення площ, позбавлених рослинності та родючого шару грунту внаслідок проведення господарських розробок. На кам'яних та піщаних кар'єрах с.Волнухине та Георгіївка, кам'яновугільних териконів м.Молодогвардійська та Красного Луча виявлено 11 адвентивних видів рослин, що добре зростають тут. За екологічним спектром це переважно ксеромезофіти. За ценотичною групою - майже всі вони (10 видів) рудеральні бур'яни. Серед виявлених нами адвентивних рослин 29 видів можна використовувати в їжу, 25% є лікарськими рослинами. Крім названих напрямків використання, 8 видів є добрими медоносами, 22 види - кормовими, 13 - ефіроолійними, 20 - технічними культурами, 14 - меліорантами тощо.

РОЗДІЛ 5. СТАН ПОПУЛЯЦІЙ АДВЕНТИВНОГО СУБЕЛЕМЕНТУ І ПРОБЛЕМИ ЙОГО НАТУРАЛІЗАЦІЇ

5.1. Популяційний аналіз. На залізничних шляхах в однакових умовах існування особини адвентивних рослин у популяціях різних видів, а також одного і того ж виду в різних умовах існування, суттєво відрізнялись за віковим спектром. Наприклад, у Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen. було виявлено 5 типів популяцій. На залізницях зустрічалися винятково толерантні, інвазійно-толерантні й дещо менше - толерантно-регресивні популяції. У популяціях першого типу були рослини будь якого віку, з найбільшою кількістю віргінільних та генеративних середньовікових особин. Група молодих особин переважала над старими та відмираючими -30% проти 10%, генеративних рослин було біля третини від загальної кількості. В інших двох типах популяцій молоді генеративні або віргінільні рослини досягали 55-65%, частка імматурних рослин - від 20 до 30%, молодих чи віргінільних особин не більше 10%. Рослин іншого віку в цих популяціях не знаходили. У природних ценозах, не пов'язаних із залізницею, були виявлені лише інвазійні або регресивні популяції. Основу інвазійних популяцій складали молоді ювенільні, імматурні рослини та сходи, а в регресивних - старі генеративні та синильні й субсенильні рослини. Вікова структура Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen. пов'язана з частотою занесення і надходження насіння. Толерантні популяції були можливими лише за умов постійного й значного надходження насіння протягом всього існування її. При недостатньому або неперіодичному надходженні насіння популяції ставали інвазійно-толерантними або толерантно-регресивними, а далі, при занесенні поодиноких насінин, - інвазійними або регресивними. Коефіцієнт кореляції між ступенем надходження насіння та стійкістю популяцій чорнощиру нетреболистого досягав 0,9. При недостаньому й непостійному занесенні насіння рослини в популяціях розміщувались окремими одно-трьохвіковими групами, а при достатньому й постійному - різновіковими рослинами з дифузним розміщенням. При показниках коефіцієнта дисперсії 0,01-0,1 популяції чорнощиру нетреболистого толерантні, 0,11 - 0,16 - інвазійно-толерантні, 0,17 - 0,6 - толерантно-регресивні, 0,7 - 0,9 - регресивно-толерантні, 1,0 і більше - популяції регресивні. Висота віргінільних рослин у популяціях, знайдених на околицях ст. Кремінна була 8 см, ст. Сватове - 40 см, ст. Лантратівка - 80 см, площа листків відповідно 8, 120 та 75 см2, маса надземної частини 73, 2400 та 2000г. Кількість суцвіть та квіток на рослинах змінювалась у незначній мірі. Разом із тим життєвість особин у неповночленних популяціях із нерегулярним занесенням насіння була вищою, ніж у популяціях по типу й оцінювалася нами 3 - 4 балами за 4 бальною системою.

5.2. Натуралізація адвентивного субелемента. У залежності від адаптивних можливостей занесеного виду, екологічних умов та стримуючих факторів, частоти, регулярності й величини занесення діаспор кожен адвентивний вид досягав певного ступеню натуралізації, тобто такого стану, який притаманний дикоростучим видам у природних біогеоценозах. Наявність особин при цьому спостерігається протягом декількох років. Якщо популяції адвентивних рослин у рослинних угрупованнях не могли підтримувати себе при відсутності регулярного й достатнього занесення насіння в місця занесення й розселення, то вони були інвазійними або регресивними, а ті види, що були здатні до самопідтримки при відсутності занесення діаспор, мали толерантні популяції. При цьому не мало значення, яким чином досягалася толерантність - за рахунок насіннєвих чи вегетативних особин. Регресивні популяції рано чи пізно випадали з рослинних угруповань і закріплення адвентивного виду в рослинні угруповання в місцях занесення не відбувалось. Прикладом видів, що проникли в залізничні фітоценози, слід вважати Astrodaucus littoralis Drude., Oxybaphus nictagineus (Michx.) Sweet. та ін., а випадаючими з фітоценозів - Salsola laricina Pall., Artemisia mongolica (Bess.) Fisch ex Na Kai., Cenchrus pauciflorus Benth., Amaranthus spinosus L. та ін. Усі знайдені нами адвентивні види були розподілені за групами так (рис. 1). Із 98 видів адвентивного субелемента флори залізниць натуралізувалися в залізничних фітоценозах 32 види рослин. З них із стійкими популяціями тільки в залізничних ценозах 6 видів рослин: Astrodaucus littoralis Drude.,Amaranthus hypochondriacus L., Amaranthus tuberculatus (Moq.) Sauer., Artemisia umbrosa (Bess.) Turcz. ex Pamp., Artemisia siversiana Willd., Chenopodiumprobstii Aellen. Проникнення цих видів у природні фітоценози поки що не спостерігалося. Переважаючими групами серед адвентивних рослин, що натуралізувались і пов'язані своїм поширенням з роботою залізничного транспорту, були рудеральні (17 видів) та сегетальні (6 ) бур'яни, рослини індигенофіти (9) та ергазиофіти (5 видів). Із занесених рослин зустрічалися повсюдно 22 види, 11 видів знаходили ми тільки в місцях первинного занесення, причому 3 види тільки в місцях строго первинного занесення, а 3 види в місцях 15-ти кілометрової зони від місця первинного занесення, 5 видів були типовими полістеноцентрофітами. Найбільша кількість адвентивних рослин зустрічалася в порушених та культурних ценозах одного типу (14 видів), різного типу (12 видів), у непорушених природних фітоценозах одного типу (6 видів), у природних непорушених ценозах різних типів зустрічалося 37 видів.

ВИСНОВКИ

1. Складні природно-кліматичні умови Сходу України та велике антропогенне навантаження на навколишнє середовище спричиняють до значного різноманіття та постійної трансформації флори регіону з постійним збільшенням в ній адвентивних видів.

2. Найважливішим джерелом та осередком заносних видів в Луганській області є залізниця, довжина якої перевищує тут 3,5 тис. км.

3. У залізничних екотопах виявлено 497 вищих судиннирослин, які відносяться до 4 відділів, 5 класів, 41 порядку, 51 родини, 231 роду, що складає 27,4% видів, 39,2% родів та 40,5% родин регіональної флори і 33,2%, 59,2% та 46,4% флори області.

4. Адвентивний субелемент флори залізниць включає 98 видів об'єднаних у 1 відділ, 2 класи, 17 порядків, 21 родину та 57 родів. Питома вага занесених рослин у залізничній флорі області складає 19,7, у адвентивній флорі України - 49,0%, регіону - 89,1%. Уперше для флори області виділено 20 нових видів рослин, 38 видів зустрічається лише на залізничних коліях і територіях, що прилягають до них. Основними напрямками проникнення адвентивних рослин на територію області є південно - східний (45%) та південно - західний (38%) з найвищою інтенсивністю занесення в період з 1927 по 1945 рр. - 6 видів та з 1993 по 1998 рр. - 13 видів.

5. За біоморфами адвентивний субелемент залізничної флори суттєво відрізняється від загальної залізничної та регіональної флор. Склад його представлений головним чином монокарпічними трав'янистими формами з пагонами несукулентного типу, що не потребують опори (68,8%), та стриженевокореневими трав'янистими полікарпіками (31,0%). Терофіти складають 63,2%, гемікріптофіти- 10,4%.

6. Щодо екологічних факторів переважна більшість адвентивних рослин має ксероморфні ознаки з переважанням ксеромезофітних (36%) та мезоксерофітних (25%) груп; за фітоценотичними показниками - половина рудеральні бур'яни, третина - рослини, що введені в культуру, і біля 13% - всі інші фітоценотичні групи; за способами поширення і розповсюдження насіння - переважно поліхори. У господарському відношенні виявлено, що 22 види можуть бути використані як кормові, 34 - технічні й ефіроолійні, 14 - меліоранти, 8 - медоноси і т. д.

7. Адвентивні рослини на залізничних шляхах відрізняються в популяціях за віковою структурою, життєвістю та просторовим розміщенням. У толерантних популяціях молоді рослини переважають над старими із значною частотою генеративних особин або таких, що добре відновляються вегетативно, а просторове розміщення рослин рівномірне із включенням різновікових особин.

8. Натуралізація адвентивних рослин визначається не частотою зустрічаємості і тривалістю існування виду в рослинних угрупованнях, а станом його популяцій, зокрема віковим, та здатністю до самопідтримки. Видами, що натуралізувались, вважаються тільки ті, що мають толерантні популяції. Усього в Луганській області налічується 37 видів залізничних адвентивних рослин, що натуралізувались, ще 9 видів мають тенденцію до натуралізації.

9. З метою проведення ефективного карантину та запобігання подальшого розповсюдження й натуралізації небажаних та карантинних рослин, а також широкого залучення до господарського використання та з метою збереження різноманітності й виснаження генофонду аборигенної флори необхідно проводити систематичне флористичне обстеження залізниць та ботанічний моніторинг залізничних екотопів.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Конопля М.І., Дрель В.Ф. Адвентивна флора залізниць Луганської області. - Луганськ: Шлях, 1998. - 159с.

2. Ботаника. Анатомия и морфология растений / Н.И.Конопля, С.В.Петренко, В.Ф.Дрель, Л.И.Лесняк; Под ред. Н.И.Конопля. - Луганск: Шлях, 1998. - 175с.

3. Лесняк Л.И., Дрель В.Ф., Конопля Н.И., Петренко С.В. Методическое пособие по изучению популяций травянистых растений на полевой практике по ботанике. - Луганск: ПКФ Знание, 1996. - 71с.

4. Конопля Н.И., Петренко С.В., Дрель В.Ф., Лесняк Л.И. Рабочая тетрадь по курсу “Основы сельского хозяйства”. - Луганск: ПКФ Знание, 1997. - 103с.

5. Конопля Н.И., Дрель В.Ф. Хозяйственная характеристика адвентивного субелемента флоры железных дорог Луганской области // Вісник Луганського держ. пед. інституту. - № 3. -Луганськ: ЛГПІ, 1997. - С.49-51.

6. Дрель В.Ф., Конопля Н.И. Проблема развития адвентивной флоры железных дорог Луганской области // Зб. наук. праць. - Біологічні науки.- Луганськ: ЛСГІ, 1998. - С.35-38.

7. Дрель В.Ф. Флора железных дорог Луганской области // Вісник Луганського держ. пед. інституту. - № 1. - Луганськ: ЛГПІ, 1997. - С.78-81.

8. Дрель В.Ф., Конопля Н.И., Лесняк Л.И. О натурализации адвентивных растений железнодорожных мест обитания// Инф. листок, №32-95. - ЦНТЭИ. - Луганск, 1995. - 4с.

9. Дрель В.Ф., Конопля Н.И., Лесняк Л.И. Новые адвентивные виды растений в Луганской области // Инф. листок, №26-96. - ЦНТЭИ. - Луганск, 1996. -6с.

10. Дрель В.Ф., Лесняк Л.И., Конопля Н.И. Новые адвентивные виды марей (Chenopodium) и полыней (Artemisia) в Луганской области// Инф. листок, №27-96. - ЦНТЭИ. - Луганск, 1996. - 6с.

АНОТАЦІЇ

Дрель В.Ф. Адвентивна флора залізниць Луганської області (загальний аналіз та проблеми натуралізації). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальністю 03.00.05 - ботаніка - Центральний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, м. Київ, 1999.

Дисертація присвячена питанням трансформації флори Луганської області, закономірностям її формування під впливом адвентивного субелементу залізниць, тенденціям розвитку та виявлення місця адвентивного субелемента в загальній флорі регіону та Луганської області. Уперше складений флористичний список рослин залізниць та прилеглих до них територій який налічує 497 видів, які відносяться до 4 відділів, 5 класів, 41 порядку, 51 родини, 231 роду. Виділені нами 98 видів адвентивного субелементу флори залізниць об'єднані у 1 відділ, 2 класи, 17 порядків, 21 родину та 57 родів. Вперше для області наведено 20 нових видів рослин. Виконані систематичний, географічний, біоморфологічний, екологоценотичний, карпологічний аналіз флори та зроблена господарська оцінка адвентивного субелементу флори. Визначена ступінь натуралізації адвентивних рослин та розроблена класифікація по ступеню натуралізації.

Ключові слова: флора, екотопи залізниць, адвентивний субелемент, натуралізація, Луганська область.

Дрель В.Ф. Адвентивная флора железных дорог Луганской области ( анализ и проблемы натурализации ). - Рукопись .

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05 - ботаника- Центральный ботанический сад им. Н.Н. Гришко НАН Украины, г.Киев, 1999.

Диссертация посвящена вопросам трансформации флоры Луганской области, закономерностям ее формирования под влиянием адвентивного субэлемента железных дорог, тенденциям развития и выявлению места адвентивного субэлемента во флоре региона и области.

Составлен флористический список растений железных дорог и прилегающих территорий, насчитывающий 497 видов, относящихся к 4 отделам, 5 классам, 41 порядку, 51 семейству, 231 роду. Выделенные нами 98 видов адвентивного субэлемента флоры железных дорог объединены в 1 отдел, 2 класса, 17 порядков, 21 семейство, 57 родов. Впервые для флоры области приводится 20 новых видов растений. Удельная масса занесенных растений в железнодорожной флоре области достигает 19,7%, адвентивной флоре Украины - 49%, региона - 89,1%. Основными направлениями проникновения адвентивных растений на территорию области являются юго-восточное и юго-западное с максимальной интенсивностью заноса в период с 1927 по 1945гг. (6 видов) и с 1993 по 1998 гг. (13 видов).

По биоморфам состав адвентивного субэлемента представлен, главным образом, монокарпическими травянистыми формами с побегами несуккулентного типа, которые не требуют опоры (68,8%), и стержнекорневыми травянистыми поликарпиками (31,0%). Терофиты составляли 63,2%, гемикриптофиты - 10,4%, другие формы -26,4%.

По отношению к экологическим факторам преобладали ксеромезофиты (36%) и мезоксерофиты (25%); по фитоценотическим признакам - рудеральные сорняки (50%) и культурные растения (13%); по способу распространения - полихоры. В хозяйственном отношении 22 вида - кормовые растения, 34 - технические и эфиромасличные, 14- мелиоранты, 8- медоносные .

В толерантных популяциях молодые адвентивные растения со значительным количеством генеративных особей или особей, хорошо восстанавливающихся вегетативно, преобладают над старыми, пространственное размещение растений равномерное (диффузное) с включением разновозрастных особей.

Натурализация адвентивных растений определялась не частотой встречаемости и продолжительностью существования вида в растительных сообществах, а состоянием его популяций, в частности возрастным, а также способностью к самоподдержанию. Видами, которые натурализовались, считались только те, которые имели толерантные популяции. Всего в Луганской области было обнаружено 37 видов железнодорожных адвентивных растений, которые натурализовались, и 9 видов растений имеющих тенденцию к натурализации.

Ключевые слова: флора, железнодорожные экотопы, адвентивный субэлемент, натурализация, Луганская область.

Drel V.F. Adventive flora of Lugansk region railways (analysis and problems of naturalization). - The thesis is a manuscript.

The thesis for conferring the scientific degree of the candidate of biological sciences in speciality 03.00.05 - botanic - Central Botanical Garden named after N.N. Grishko the National Academy of Science of Ukraine, 1999.

The thesis deal with the problems of Lugansk region flora transformation, regularities of its formation under the influence of the adventive subelement of the railways. The research has also been made into the tendencies of development and the role of the adventive subelement in the flora of the region. The floristic list of plants of railways and adjacent territories amounting to 497 species belonging to 4 departments, 5 classes, 41 orders, 51 families, 232 genera has been made up. 98 species adventive subelement of railway flora which we have identified are united into 1 department, 2 classes, 17 orders, 21 families and 57 genera. 20 new species of plants have been specified for the regional flora for the first time. The systematic, geographic, biomorphological, ecologicocenotic, carpological analyses of flora have been carried out, and the significance for the economy of the adventive element of flora has been substantiated. The degree of naturalization of adventive plants has been defined and the classification according to the degree of naturalization has been worked out.

Key words: flora, railways echotops, adventive subelement, naturalization, Lugansk region.

Размещено на Allbest.ru