Двірна Тетяна Сергіївна. Адвентивна фракція флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу та її інвазійний потенціал

Краткое описание

Двірна Тетяна Сергіївна. Адвентивна фракція флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу та її інвазійний потенціал.- Дисертація канд. біол. наук: 03.00.05, НАН України, Ін-т ботаніки ім. М. Г. Холодного. - Київ, 2015.- 614 с.

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ БОТАНІКИ імені М. Г. ХОЛОДНОГО

На правах рукопису

УДК 581.9:581.524.2(477.52/.53)

Двірна Тетяна Сергіївна

Адвентивна фракція флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу та її інвазійний потенціал

03.00.05 – ботаніка

Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук

Науковий керівник
Шевера Мирослав Васильович,
кандидат біологічних наук,
cтарший науковий співробітник

КИЇВ – 2015
ЗМІСТ

ВСТУП 4
РОЗДІЛ 1. ІСТОРІЯ СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНОГО РОЗВИТКУ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ 9
РОЗДІЛ 2. ФІЗИКО-ГЕОГРАФІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА
РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ 16
РОЗДІЛ 3. ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ РОСЛИННОГО ПОКРИВУ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ 28
РОЗДІЛ 4. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ 37
РОЗДІЛ 5. СТРУКТУРА АДВЕНТИВНОЇ ФРАКЦІЇ ФЛОРИ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ 46
5.1. Систематичний аналіз 46
5.2. Флорогенетичний аналіз 55
5.3. Географічна структура 64
5.4. Біоморфологічна структура 75
5.5. Еколого-ценотичний аналіз 81
5.6. Аналіз видів адвентивної фракції флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу за часом занесення, способом занесення та ступенем натуралізації 90
РОЗДІЛ 6. ІНВАЗІЙНІ ВИДИ РОСЛИН РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ ТА ЇХ ІНВАЗІЙНИЙ ПОТЕНЦІАЛ 99
РОЗДІЛ 7. ОЦІНКА ВПЛИВУ ВИДІВ АДВЕНТИВНОЇ ФРАКЦІЇ ФЛОРИ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ НА ДОВКІЛЛЯ ТА ЇХНІЙ РЕСУРНИЙ ПОТЕНЦІАЛ 155
7.1. Оцінка впливу видів адвентивних рослин на довкілля 155
7.2. Ресурсний потенціал видів адвентивної фракції флори регіону 161
ВИСНОВКИ 165
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 168
ДОДАТОК А. ІНФОРМАЦІЯ ПРО СЕРЕДНЬОРІЧНУ ТЕМПЕРАТУРУ ПОВІТРЯ, ВІДНОСНУ ВОЛОГІСТЬ ПОВІТРЯ ТА КІЛЬКІСТЬ ОПАДІВ ЗА 2008–2012 рр. ПО МЕТЕОСТАНЦІЯХ ПРИЛУКИ, РОМНИ, ПОЛТАВА ТА КРАСНОГРАД 200
ДОДАТОК Б. АКТИ ПЕРЕДАЧІ ГЕРБАРНИХ МАТЕРІАЛІВ 201
ДОДАТОК В. АНОТОВАНИЙ КОНСПЕКТ АДВЕНТИВНОЇ ФРАКЦІЇ ФЛОРИ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ 207
ДОДАТОК Г. АНОТОВАНИЙ КОНСПЕКТ АДВЕНТИВНОЇ ФРАКЦІЇ ФЛОРИ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ ЗГІДНО ФІЛОГЕНЕТИЧНИЇ СИСТЕМИ 265
ДОДАТОК Д. КАРТИ ПОШИРЕННЯ ВИДІВ АДВЕНТИВНИХ РОСЛИН НА ТЕРИТОРІЇ РОМЕНСЬКО-ПОЛТАВСЬКОГО ГЕОБОТАНІЧНОГО ОКРУГУ 279

ВСТУП
Актуальність теми.
З кожним роком процес адвентизації флори України зростає, що виявляється у збільшенні видового складу її адвентивної фракції, розширенні спектра місцезростань, темпів занесення та ступеня натуралізації видів тощо [200, 201]. У зв’язку з цим одним із актуальних напрямків сучасної флористики є дослідження адвентивної фракції флори, що спрямоване на встановлення її сучасного видового складу, з’ясування шляхів та способів занесення видів адвентивних рослин, особливостей натуралізації, проведення моніторингу та є необхідною умовою виконання Україною положень Конвенції з біологічного різноманіття (1992), Глобальної стратегії щодо інвазійних адвентивних видів (2001) та інших міжнародних і вітчизняних документів. Відповідно до положень Європейської стратегії щодо інвазійних видів особливого значення набуває вивчення адвентивних фракцій регіональних флор. Отримані дані дозволяють скласти всебічну характеристику особливостей поширення, натуралізації і з’ясувати роль окремих видів адвентивних рослин, особливо інвазійних, у рослинних угрупованнях у різних умовах існування і є науковою основою для розробки заходів їхнього контролю. Рослинний покрив території Роменсько-Полтавського геоботанічного округу надзвичайно трансформований, оскільки регіон здавна перебував під пресом господарського освоєння (розвиток сільського господарства, промисловості, транспорту, урбанізації тощо), що призвело до антропогенної трансформації території і синантропізації флори та рослинності, зокрема адвентизації. У регіоні майже всі природні флористичні комплекси великою мірою синантропізовані.
До початку наших досліджень спеціального вивчення адвентивної фракції флори регіону не проводилося, а наявні дані були фрагментарними.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація пов’язана з науково-дослідною тематикою відділу систематики та флористики судинних рослин Інституту ботаніки імені М. Г. Холодного НАН України («Таксономічний і морфологічний аналіз Liliopsida та розид (Fabaceae та Brassicaceae) України для узагальнюючого флористико-таксономічного зведення Флора України» (0107U000188), «Таксономічний і морфологічний аналіз комеліноїдних однодольних, мальвід та фабід України та створення інформаційних ресурсів для флористико-таксономічного зведення Флора України» (0112U000255).
Мета і завдання дослідження. Мета роботи – дослідити видовий склад адвентивної фракції флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу, з’ясувати його особливості.
Для досягнення мети були поставлені такі завдання:
 визначити видовий склад та скласти анотований конспект адвентивної фракції флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу;
 здійснити систематичний, біоморфологічний, флорогенетичний, географічний, еколого-ценотичний аналізи досліджуваної фракції флори;
 скласти карти поширення видів адвентивної фракції флори регіону на основі системи MapInfo;
 виділити види з високим інвазійним потенціалом та оцінити їх вплив на рослинний покрив у регіоні, скласти карти, які відображають інтенсивність їх поширення;
 провести комплексне дослідження потенційно інвазійного виду Asclepias syriaca L.;
 узагальнити ресурсний потенціал досліджуваних видів рослин та наявні заходи їхнього контролю.
Об’єкт дослідження – адвентивна фракція флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу.
Предмет дослідження – структура адвентивної фракції флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу.
Методи дослідження. В основу роботи покладено методи порівняльної флористики.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше проведено комплексне дослідження адвентивної фракції флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу. Установлено її видовий склад та складено анотований конспект, який налічує 345 видів судинних рослин, зокрема Amarantus powellii S. Watson, Apocynum cannabinum L., Chenopodium × thellungii J. Murr., Echinochloa microstachya (Wieg.) Rydb., Eragrostis pectinacea (Michx.) Nees, Setaria pycnocoma (Steud.) Henrard ex Nakai, Thladiantha dubia Bunge, Turgenia latifolia (L.) Hoffm., Rеynoutria japonica Houtt., Ulmus pumila L. та інші (загалом понад 50 видів нових для досліджуваного регіону) [76, 77, 79].
У результаті структурного аналізу з’ясовано, що досліджена фракція флори має спільні риси з локальними флорами Давнього Середземномор’я; переважна більшість чужорідних видів є широкоареальними, з широкою екологічною амплітудою і високим ступенем натуралізації. Складено 345 карт поширення видів адвентивних рослин у регіоні. Аналізуючи ступінь натуралізації видів, виділено 8 інвазійних та 2 потенційно інвазійних види, з’ясовано їхню участь у рослинному покриві та інтенсивність поширення. У ході дослідження Asclepias syriaca L. встановлено, що в життєвому циклі тривалість генеративного періоду перевищує в декілька разів тривалість пре- та постгенеративного періодів; вид належить до неявнополіцентричних біоморф; відповідно до Invasive Species Assessment Protocol оцінено ступінь інвазійності виду (I-Rank = 95), що свідчить про загрозу його впливу на місцеві види рослин та угруповання.
Практичне значення отриманих результатів. Створено наукову базу для проведення моніторингових досліджень щодо поширення та натуралізації видів адвентивних рослин. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації стану довкілля, розробки заходів контролю інвазійних та потенційно інвазійних видів рослин на регіональному рівні, при підготовці багатотомного видання «Екофлора України», «Флора України», «Визначників», складанні флористичних конспектів, а також методичних посібників та лекційних курсів.
Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійним дослідженням автора, виконаним упродовж 2010–2014 років. Експедиційними обстеженнями було охоплено всю територію регіону. Узагальнено архівні та літературні матеріали, критично опрацьовано колекції Гербаріїв KW, KWHU, CWU, PW, PWU. Зібрано 1156 гербарних зразків. Установлено видовий склад адвентивної фракції флори досліджуваного регіону, складено анотований конспект. Проведено комплексний аналіз адвентивної фракції флори. Складено карти поширення видів рослин. Створено базу даних «Адвентивна фракція флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу». Результати досліджень та висновки відображені в публікаціях і дисертації.
Апробація результатів дисертації. Результати дослідження, викладені в дисертації, доповідалися та обговорювалися на засіданнях відділу систематики та флористики судинних рослин Інституту ботаніки імені М. Г. Холодного НАН України (2010–2014), а також були представлені на Міжнародній науково-практичній конференції «Методика викладання природничих дисциплін у вищій і середній школі. XVIII Каришинські читання» (Полтава, 2011), Міжнародних конференціях молодих учених «Актуальні проблеми ботаніки та екології» (Ужгород, 2012; Щолкіне, 2013), ІІ Всеукраїнській науковій конференції «Синантропізація рослинного покриву України» (Переяслав-Хмельницький, 2012), Міжнародній науковій конференції «Роль ботанічних садів і дендропарків у збереженні та збагаченні біологічного різноманіття урбанізованих територій» (Київ, 2013), Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» (Ялта, 2014), Робочій нараді «Инвазионная биология: современное состояние и перспективы» (Москва, 2014), 11th International conference «Synanthropization of flora and vegetation» (Poznań & Obrzycko, Poland, 2014).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 наукових робіт, серед яких 8 статей у фахових виданнях і 8 – матеріали та тези доповідей.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних джерел і 5 додатків. Загальний обсяг роботи – 370 машинописного тексту, основний текст займає – 172 сторінки. Робота ілюстрована 13 таблицями, 42 рисунками та 345 картосхемами. Бібліографія нараховує 334 джерел, з них 259 – українською та російською, 75 – іноземними мовами.

Список литературы

ВИСНОВКИ
У дисертації наведені результати комплексного дослідження адвентивної фракції флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу, встановлено видовий склад, здійснено структурний аналіз, виявлено особливості, проаналізовані інвазійні види.
1. Встановлено, що адвентивна фракція флори Роменсько-Полтавського геоботанічного округу нараховує 345 видів судинних рослин, що належать до 208 родів, 62 родини, 37 порядків, 2 класів, з них вперше для регіону нами наводиться понад 50 видів.
2. Систематична структура адвентивної фракції флори регіону загалом подібна до такої інших регіонів України і виявляє риси локальних флор Давньосередземноморської області. За родовим коефіцієнтом (1,6) адвентивна флора суттєво відрізняється від такої України (4,1), що пояснюється збільшенням видової різноманітності сучасної адвентивної фракції флори України, у т.ч. регіональних.
3. Результати флорогенетичного аналізу свідчать про збільшення кіькості видів, які походять із напівпустельних регіонів Давнього Середземномор’я.
4. Результати географічного аналізу сучасного поширення видів адвентивних рослин регіону вказують на переважання широкоареальних (космополітного, голарктичного та гемікосмополітного типів ареалів), що є типовим для флори антропогенно трансформованих територій з розвинутим сільським господарством та промисловістю; така тенденція є характерною і для адвентивної фракції флори України.
5. Виявлено, що у біоморфологічній структурі досліджуваної фракції флори регіону переважають трав’яні монокарпіки; терофіти; домінують рослини з літньозеленим типом вегетації, стрижневою кореневою системою, безрозетковими надземними пагонами; подібні співвідношення характерні й для інших регіональних адвентивних фракцій флор та України у цілому.
6. З’ясовано, більшість досліджуваних видів характеризуються широкою екологічною амплітудою, а адвентивна фракція флори регіону має мезофільний характер; у спектрі геліоморф провідна роль належить геліофітам, що пов’язане із наявністю екотопів із високим рівнем освітленості; у спектрі гігроморф переважають мезотрофи, що пояснюється наявністю у регіоні помірно родючих ґрунтів; у спектрі термоморф домінують мезотермофіти, відповідно до природно-кліматичних особливостей території.
7. Встановлено, що в адвентивній фракції флори регіону за часом занесення переважають кенофіти, що свідчить про активний процес модернізації флори; за способом занесення – ксенофіти; за ступенем натуралізації – епекофіти, що відповідає складу екотопів надзвичайно антропогенно трансфомованої території; сумарна частка епекофітів, агріофітів, агріо-епекофітів та колонофітів складає стабільний компонент.
8. На території регіону виявлено вісім інвазійних (Acer negundo, Amaranthus retroflexus, Ambrosia artemisiifolia, Conyza canadensis, Iva xantifolia, Portulaca oleracea, Setaria glauca, Solidago canadensis) та два (Asclepias syriaca та Parthenocissus quinquefolia) потенційно інвазійні види (приблизно 3 % від загального числа видів адвентивної фракції флори регіону). Основними шляхами занесення і поширення видів в регіоні є транспортна мережа, особливо автомагістраль Київ – Харків, залізниці та береги річок, а центрами концентрації чужорідних видів – міста й залізничні вузли (Полтава, Гребінка, Ромни, Красноград), а також Дослідна станція лікарських рослин та Прилуцька дослідна станція.
9. На підставі пополяційних досліджень одного з потенційно інвазійних видів в регіоні Asclepias syriaca L. встановлено, що у життєвому циклі тривалість генеративного періоду перевищує в декілька разів тривалість пре- та постгенеративного періодів; вид належить до неявнополіцентричних біоморф; лабораторна схожість насіння низька (20 %); насіннєва продуктивність рослин висока (до 50 тис. насінин з облікової ділянки). Вид формує флористично бідні угруповання та входить до складу асоціацій Rudbeckio laciniatae-Solidaginetum canadensis Tüxen et Raabe ex Anioł-Kwiatkowska 1974 та Asclepiadetum syriacae Láníková in Chytrý 2009. Відповідно до Invasive Species Assessment Protocol оцінено ступінь інвазійності виду (I-Rank = 95), що дає підставу передбачити значний рівень загрози виду на регіональне фіторізноманіття.
10. Отримані показники ступеня впливу видів адвенивних рослин на рослинні угруповання свідчать, що найбільш відчутний вплив на фіторізноманіття в регіоні інвазійних та потенційно інвазійних видів (I-Rank від 78 у Acer negundo до 100 у Ambrosia artemisiifolia, Cyclachaena xantifolia та Solidago canadensis; середній виявляється у групі епекофітів, низький – у ефемерофітів та ергазіофігофітів. Узагальнено відомості про ресурсне значення видів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Абдулоєва О. С. Обґрунтування критеріїв інвазійного потенціалу чужинних видів рослин в Україні / О. С. Абдулоєва, Н. І. Карпенко // Чорномор. бот. журнал. – 2012. – Т.8, № 3. – С. 252–256.
2. Абдулоєва О. С. Показники інвазійного потенціалу чужинних рослин як основа процедури оцінки ризику / О. С. Абдулоєва, Н. І. Карпенко Вісн. Київськ. нац. ун-ту. Сер. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. – 2013. – Вип. 16. – С. 51–53.
3. Августинович О. М. О дикорастущих врачебных растениях Полтавской губернии / О. М. Августинович. – К., 1852. – 98 с.
4. Андрієнко Т. Л. Заповідна краса Полтавщини / Т. Л. Андрієнко, О. М. Байрак, М. І. Залудяк та ін. – Полтава : Астрея, 1996. – 188 с.
5. Арендаренко Н.И. Записки о Полтавской губернии, составленные в 1846 / Н.И. Арендаренко. – Полтава, 1978. – 57 с.
6. Артохин К.С. Сорные растения: справочное и учебно-методическое пособие / К.С. Артохин. – М.: Печатный город, 2010. – 272 с.
7. Бiлик Г. I. Змiни рослинного покриву степу Михайлiвська цiлина на Сумщинi залежно вiд режиму заповiдностi / Г.I. Бiлик, В.С. Ткаченко // Укр. ботан. журн. – 1973. – Т. 30, № 1. – С. 89–95.
8. Бабко І.А. Диференціація рослинного покриву степів південної частини Лівобережного Лісостепу України: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. біол. наук: спец. 03.00.05 «Ботаніка» / І.А. Бабко – К., 1999. – 19 с.
9. Базинер Ф. Превосходное медоносное многолетнее растение / Ф. Базинер // Земледельчая Газета. – 1855– 23. – С. 90–91.
10. Байрак О. М. Атлас рідкісних і зникаючих рослин Полтавщини / О.М. Байрак, Н.О. Стецюк – Полтава: Верстка, 2005. – 248 с.