структура популяций растений.

1звеспося €аморскоео
удк
научноао цен'пра Россасйской
акаёе:и'алш
наук, /п.
1 !
'
}:|е
| (6)
' 2009
574.2
монитоРинг уРБАни3иРовАнной сРЁдь1:
стРуктуРА попул яций РАствний
@ 2009 |.1). &1орозова
|1тлститут воднь1х и экологических про6лем
!БФ РАЁ,
(татья пол)д{ена 03.08'2009
{,а6аровск
}р6анизирван}1ая сРеда оценивается как стрессовь1й фактор в хи3ни растений и формировании
растительнь|х соо6тцеств. Анализир\:ются изменения попу.пяционной структурьт растений ур6анофлорь| и демонстрируется индикаторна'т ро.пь структурь[ популяший растений при оце''ке качества
природной средь] в городах. Ф6суждаются про6.пемьт фитоиндикации качества городской средь| в
целях оптимизации экологического состоянця.
(п:очевьте слова| ]ионитори]{[, .р6аниэироваттная сред& |тол-у'яц[ся растепий, фитоиндикация
3т<ологические и 6иологические исследования пока3ь[вают' что сохранение в городах
услоъий ттриродной средь]' 0птимапьнь1х для
жи3недеятельности человека' во3мокно путем
поддер)кания на вь1соком уровне ж}13недеятельности растений, находя1цихся ъ1а ур6анизирова]-}нь1х теРриториях' Аля оптими3ации
городской средь1 о6лцтания 11ео6ходимо ре1пить
немало 1{аучнь1х и организационньтх вопросов,
|[лощадь рекреационнь1х 3он города дол)кна в
5-10 раз пРевьт1]-тать ра3мер со6ственно селите6ной его территории. Ёео6ходимь1 городские
вР|дов комплекньтй урбанизированнь]й градиент умень1шает о6щую фитомассу (Ёогёеатл
}пБа|а:л) [20], у других увеличивает
(Бготпорэ|з 1тлегтп!э), а у третьих она остается
но вскрь1вающие наи6олее уя3вимь]е точки в
зеленой мантии городов и разра6атьтвающие
параметрь1 древеснь1х растет*ий. у
|1опуляция как элементар}{ая 6иосферная
ециница )ки3ни ока3ь1вается первь1м акцеттто-
роп{, восприниматощ1{м
ва, включающие оценку видового 6огатства,
устойнивости популя11ий, динамических процессов и др.
!р6анизация действует как стрессовьтй
фактор на растительньтй компонент ур6оэкосистем. &аптацт:и растений осуществляются
3а счет Бнутрц,",'вой лифферен1{1,1ации и 11ерестройки их популяц1.1онной струтстурьт (воз-
растной, онтогенетической, размерной, виталитетной, пространственной, генетическол; и др.)'
Реатсция на действие нарастающих стрессовь1х
факт'оров у растений 3аключается в последовательнь1х этапах: первоначаль}{о изменяется мета6олизм и 6иохимия расте}{ий, 3атем }1аблюдаются и3менени,| их индивидуального Ра3ви_
тия' по3]ке пРоисходит трансфорштаг1ия размерной и возрастной структур популяций. 3а-
вер!шается этот процесс сни)кением о6илия. вида и]т.и полньтм его вь1г!адением и3 раститель-
ного покрова.
й|орозова |асутпа !€рьевгта,
-{са['дР]дат б:|о.'то-гттчеся'ртх
наук, старптэтй гцттньт*| сотруднлк. Ё*:':а;'|: !по]о?ота@|ъ-ер.аз.*АБ.:тт
многоо6разие
7]ля растений ур6анофл0Рь] характернь1 вь1ражен}1ая пластичность и изменчивость' вь]ступающие механизмом вьтх{ивания в неста6и"гть-
ной природной среле городов.
}
некоторьтх
относительно ста6ильной [9]. 11од влиянием
ур6анизированной средь1 !13!1енятотся мг{огие
слуэтс6ьт 6отанического мониторинта, оператив-
рекомендации по охране Растительного покрова. !1,ля городов дол)кнь1 6ьтть разра6отаньт
с1'андарть1 на состояние растительного покро-
все
вне|шних воздействи;"т на растительньтй покров.
деревьев,
хотя и сохраняется о6щий ход о11тогене3а' 3аметно меняется жизненность |12). |ак, у видов
71/1а и Ргах|пт;з в городских усл0виях только
24-37 % деревьев сохраняли нормальную х!изненнос'гь [13-|. Анатог!{чнь{м о6разом действуют на ш|а и Бе|ц1а авт0транспоРт}{ь1е гор0дские 3агря3::1ег1ия. ! [,аг:х э!Б!г|са в первую
очередь страдает Репродуктивная сфера [2' 6]'
||о материалам мониторинга древеснь1х растений Б-ттадивост'ока отмече]1о о6щее ухуд!шение х{и3}{енного состоят:ртя 6ольтши1{ства дРевеснь]х растений} в озеленени!{ скверов и улиц
города [19]. |1ри изу1ении жизненного состояния древеснь1х растений, произ1':астающих на
6ульварах и в уличном о3е.,'1енен],1:т г. 8,абаров_
ска' деревья вь1сокой жиз}1енности составили
соответственно 34,32% и 44,79у;, в то время
как доля ослаблен]{ь]х растенитг? равнялась
\3,\1% и 44,93%'
Фтмечена определенная стратегия в повехвойнь!х пород
в ур6ошенозах. Б городской среде у Р!лаз зу1уе5[г15 в во3расте 60-80 лет теряется апикаль11ая домина}{т!{ость, приводяща5{ в Результате к
формированию плоских форм кронь1 деревьев'
уменьш]ен}{ю ![исла по6егов лсенской сексуал}13ации' снижению протяженност]4 х(енской генеративной 3онь1 с 60% (контроль) до 16-2('%
де11ии репродуктивнь]х органов
о6ъема всей крогтьл [14].
170
в
два ра3а сокрашается
14 о н остпоршн е окру эк ающе й ср
величина годового прироста у растений Р. з.у|тез[;|ц прои3растающих вдоль автомагистРалей [1] по сравнению с расте'1у[ям!4 пригород_
нь]х лесов. !ействие полл|отантов на растсния
в условиях города сокращает период их веге_
ё ьа
}стойчивость фитопоп у ляций определяется сопряженнь1м действием ценотических и
эколого-демографинеских аспектов и' в част_
ности' спосо6ность1о элементов к и3менени|о
хи3ненного состояния и сохранению 6ольтпого
генетического разноо6разия при сочетании
ра3нь1х вит:|.литетнь1х групп [4|. Биталитетн:шт
структура популяций, а также ее динамр1ка вшкнь1е показатели' име1ощие вь1сок)[ю корре_
]!яцию с устойнивостью популяцийи их статусом в растительном соо6ществе' в том числе и
искусственнь]х городских насшт(дениях.
Ёаи6олее вариа6ельнь1ми популяционнь]ми параметрами являк)тся возрастная 14 виталитетная структура. Биталитетньте спектрь]
чутко реагируют на флтоктуацию экологических условий и вьтступают индикаторами их
состояния, что позволяет исполь3овать их для
мониторинга окру}кающей средьт. ?ехногенное
защязнение отчетливо лифференшировало по|туляции растений двух и3учаемь1х видов
||]]а' 11есмотря на сходство во3Растного состава ур6ополуляцпй лип (виргинильное во3-
тации' смещает феноритмику' нару1шает водньтй ре:ким листьев. Бсе это приводит к утрате
устойнивости
раннему старению деревьев
Рора|шв п|3'га ь условиях промь11]]лен[18]'
у
е
и
ного 3ащя3не}!ия проявляются черть1 ксероморфности [16].
[елью ра6оты яв]тяется изучение жи3ненного состояния популяций древеснь:х растений
для мониторинга ур6анизированной средь1.
Б ра6оте исполь3ована методика популяционно-онтогенетического направ ления [3'\7 ],
морфометрического ана][и3а [5, 7' 3, 11]. €бор
материала проводили по щадиенту ур6оэкотопов в г. }а6аровск. |1олуленнь1е матеРи:}ль]
подвергнуть[ статистическому а11а!\и3у. Расчеть1 проведень1 на 1вм Рс/А? с использовани_
ем специаль1{ь|х программ в пределах пакета
5тАт15т1сА, вхсв[ и !11.
}л5гнтшение экологической ситуалии в гоРодах свя3ано с совер1шенствованием системь]
о3еленения, !!Ф/{ которой понимается научно
о6основаттное пространственное размещение
всех компонентов в соответствии с градостроительнь1ми 3онами, к-![иматическими' почве}|нь1ми и АРутими факторами с целью дости}кения оптим:ш|ьного санитарно-гигиенического' экологического и эстети1{еского эффек_
тов. 3елень:е насах(дения в городе при3вань|
оптими3ировать условия окру)кающей средьт и
при6лиэкать их к 3оне комфорта для гоРо'!(ан.
Фни долхсньт о6еспечивать во3дух к}1слородом,
очищать его от ль|ли и вРеднь1х газов' со3давать комфортньтй микроклимат' увеличивать
концентрацию отрицательно 3аряженнь1х ионов, о6ладать 6актерициднь1м действием, защищать от 1шума' лРедохранять ]1очвь] от эро3ии' а такхе о6еспечивать эстетичность городского пейза)|са и улуч1шать ви3уа",1ьньте свойства ур6анизированнь1х ланд:шафтов. ?акие охсидания оправдань1 в случае сохранег[ия вьлсокой
я{и3неспосо6ности гоРодских растений.
йорфометрические показатели роста и
развития растений, качество популят{ий дают
объективную картину жи3ненности видов в
городской среде, что по3воляет провести под6ор экологически пластичнь1х видов растений
для озеленения. }р6аностресс изменяет а6солютнь|е значения многих морфопараметров
растений, меняет амплитуду их изменчивости
и систему корреляционнь1х связей между
структурнь1ми частями осо6ей [15]. ||ри изучении фенотипинеской изменчивости 711!а
атпсагелз1т и 7!]|а тпатл4эАцг1са в условиях уличного о3еленения г. !,а6аровск показано' что
техногеннь1е 3агря3нения и3меняют у растений
3начения всех исследованнь1х параметров
растное состояние)
виталитетна'!
и
структура
их
и3менялась от равновесной до депрессивной. \4ногомерное ран)кирование по классам вита^]|итета пока3ало' что т1о6ьтла неодинакова
луляции неоднороднь1 по своему составу' и
степень этой гтеоднородности о6условлена ви_
доспецифически и экологически. 1ак, по натшим на6людениям, у ра3нь]х видов 7|/1а в условиях уличного о3еленения только 2&,6% деревьев сохраняли средние показатели )ки3ненности' Фсновная масса исследованнь1х деревьев сформировала низтлий класс вита_|1итета
(7 1,4%)' ! 7. атпцгет:э!з виталитетньтй тип популяции характеризовался как депрессивнь:й.
Более вь1сокие пока3атели жи3ненного состояния отмечень| в популяции 7] ;пал4з}апг|са, ее
виталитетное состояние характеризов:ш1ось как
равновесное. Фсновная доля растений 6ьтла
пРедставлена деРевьями проме){суточного класса вита-![итета _ 67,3%, с долей у!,астия расте-
ний низкого уровня )ки3ненного состояния -
3в,7%'
0дновозрастньте
посадки т
в сравнении с 7. агпп;елз!;, имели
6олее вьтсокое качество популяции, ит\декс качества популяции наход14лся в амплитуде от
0,143 до 0,307. 3то по3воляет рекомендовать
именно 7. тпал4зАц;!са для озеленения улиц
дальневосточнь1х городов с интенсивнь1м двитпал4з/лсц-1са,
)кением автотранспорта.
что осо6и растений и их попуна стрессовьте факторь: неодинаково' и интегральну[о оценку состояния
популяций того или иного вида растения
мо2кно дать только на основе комплексного
подхода. Фтмечено, что сами по се6е во3рас_
тнь]е спектрь1 популяций, уровень размно)кения и другие при3наки меня1отся нескоррели||{[звестно,
ляцр\и реагируют
морфоструктурь:.
рованно' стохастически и, взять1е сами по се6е,
\\7
1
|'1звесптася
€аи.арскоео
научноео цен,пра Россцйской ака0елацц наук'
каждьтй в отдельности, не по3воля]от исполь_
3овать их как индикаторь| состояния особей и
популяции. (омплексньтй подход применим и
при оценке состояния популяций растений
в
ус;'овиях урбанизированной природной средь1.
Ёами бьтл проведен а11ализ динампки вита"/[итетного состояния у основнь|х пород' ис-
пользуемь!х в о3еленении дальневосточнь|х го_
Родов. Бита:титет:*ь1е спектрь1 наи6олее распространеннь!х видов растений в о3еленении
гоРодов представленьт на рисунке' комплексньтй сопоставительньтй анализ в отно1пении
изу{аемь1х видов древеснь|х растений в городской среде 6ыл проведен на основании количественнь|х параметров' которь1е характери3овали состояние осо6ей растений (велияина
прироста' вь1сота растений, диаметр ствола'
размер кронь1, показатели фотосинтетической
активности растения) и ътаи6олее важнь1х популяц}1оннь1х г{аРаметРов (плотность популя!йй' }с;-1ов}1ое репРодуктивное давление попу-
п.
| !, ]Ф1(6),
2009
ляции на экотот1' индекс возрастности популяцииу1 качество популяции) [10].
6 унетом о6щих теоретических поло:кений
фактинеског0 изменения статуса осо6ей и
структурь1 популяций и3учаемь1х растений видьт 6ьтлуц подра3делень] на три группь]:
1. 9стойчивь1е к стрессам ур6анизат\ии и
повь11шающие статус осо6ей и популяций: {]/-
и
тпс:з рстпа!1а,
|гетпп]а.
Асег
тле9с;т:с|о,
Рорал|пз з!тпоп!|, Р.
2. Бидьт умеренной устойнивости,
имею_
щие оптимум для осо6ей и популяций на промежуточнь1х ступенях гРад}{епта р6анизации:
Ргах| л т з
3.
с
тп а л
с|зс А ц ;1 са, 71]|а ; п ал ёзА аг! с а.
\4алоустойвивь:е видь1' существенно
сни)кающие о6илие, качество осо6ей и популяций в ур6анизированной приролной среде:
Бе(п]а р1а(.урА'у/1а, 71$а атпттгепз!з, Р1лпз з-у]уез1л.гз. !анньте видь1 могут вь1ступать в качестве
индикаторов 3агря3нения окру)кающей средьт.
0,5
п,4в
п4п
0,44
Ф
@ с е.п ите бна я з0 на
в автпмагистрали
п бульвар
0,42
0,4
п парк
п,38
пзп
з4
вндь| ра*тении
Рис. 1. !\инамика качества ур6опопуляций (о) древеснь1х растений по градиенту
ур6анизированнь{х экотопов: 7 - Рорп/пз з|тпоп]1 2 - Бе|тт1а р!асурА-т1|а;
3 - 0/тпшз рпгп|/а; 4 - -Р;ах/лцз ллалёзсАс;г!са: 5 _ Асег пе3ппс/о.
Бьтводьт: реакция растенит?
на стрессь1 в
ур6анизированной природной среде индивидуальна. Ёекоторьте видь! растений по ур6анизированнь1м градиентам сохраняют постоянство
Ряда основнь1х параметров осо6ей и популя-
ций, у других на6людается компенсаторна'1
интенсификация мета6олизм-а, роста и формоо6разования' ведущие к усилени]о их [1озиции,
осуш]ествляется регрессивнь1е
у третьих
трансформации как на уровне осо6ей, так и на
уров1{е популяший. йорфометрический и виталитетньтй а|1али3ь| популяций видов на экологических градиентах показали вь1сокую сте11,72
:тень информативности методов популяцион|{ого анали3а при разлинной степе}1и а]{тропогенного ттрео6разования средь] и возможность
их исполь3ования для мониторинга окружа1ощей средьт.
сп}1сок литвРАтуРь!
1.
8асут.пьева, с. Фценка хизт{енного состояния
хвойнь:х деревьев в 5р6анизированной среле / Ё.
Баси.пьева, !|!9. Р7орозова
//
\1атер. т"ле)сдунщод|_..] 2007. [--] с.
ного симпо3иума Б!Р1-|, [о.пья'гти.
267-27о.
[+[онсспоршне окру2!сс'ю'цей среаь!
2.
3.
4.
|л]гтлков4 Б'&{. [зменчивость морфометрикеских
показателей Р|пцв з1/уез|л{з \. и &с(т:|а реп7п|а
Ро|А. в условиях 3агРя3нени'( среды вы6росами
автотранспорта / Б/|| [:уупов:ь Ё.8. €оловьсва,
ЁА Буъ:ттлта.// '.)1Фзнь популяций в гетерогенной
срле. (н.2. йошкар-0ла: |1ериоАика \[ари-эл' 1998. - с. 159-160.
.{иагнозь: и ключи возраствь|х состояний леснь|х
растений // Аеревъя и ч/старники. м.' 1989. - ч.
1. _ !02 с.
3лобин, !€'А. €труктура фитопопуляций // !спехи совр. 6иологци. - 1996. - т. 116' вьтп. 2. - 6.
133-146.
7.
9.
!1.8, 0атематуческие методФ1 и3г{ени'| Роста и пРодуктивности Растений. }1.: !т1ир,
1976' - 223 с.
/|1орозов4 ]||Ф' *таппз хизнеспосо6пости клоновь:х растений на основе морфометрического подхода (на примере €а1агпщгоз|!з 1ап6з6ог16|) //
8'урнал о6щей 6иологии. - 2000. - т.61, ]ц[э4. - €.
428-438.
/\,1орозова, г,|о. Растения
ур6анизированной
среде. 9че6пое посо6ие
хгту' 2003. - 104с.
0|орозова,
в
// \'а6аровск:
!,1зд-во
!@. !р6опот!у ляц!ау\ дРевеснь]х растений как о6ъе!(г пользовани'(, упРавления и мониторинга
г|о. [|[орозова, А.А. Баб;р:ан // 8естник 1(рас|А}. - 2008' .тчгр 6. - с.83-88.
11. /|,{орозова, |,[0' Растения
ур6анизированной
приролной среле: формирование ф.порьт, ценогене3
10.
||
/
в
и
12.
14.
стРуктура популяций
/
г.[о. А[орозова, Р.А.
3.то6уан, ?|[. Р7е.цьнэтк // ){(сурна:т о6щей 6иологии' - 2003. - т. 64,.[э 2. - с.166-180.
Разултовский, [Ф.8. Фсо6енности ра3вития липь1
11]|а сог6ай й!]1. в гоРоде // Биологэтзеские науки.
_
1991. - ш9 8.
* с.
прощктивна'| активность - признаки устойнивости хвойных в нару[шеннь|х лес11ых и ур6осистемах €и6ири. |0:ассификаш|1я и ди11амика лесов
.{альнего 8остока / и.!{. 7ретьякова, Ё,8. Бахина,
Б.А. Фсколков и дР' // !т1атериаль: между}'ар.
конференции. 8ладивосток .(апьнаул<а
_
2001.
298-300.
15. 71р6ина, А|.Р. Р.лцяние
//
\4зуз.' ощ:!на и
рац. использ. приР. ресуРсов. 9фа.
16.
\7.
1.
_ с.
119.
!/Разгтц.тьдгца,
Р.в.
-
1989'
Анатомо_морфологи_неские
Бин РАн. _
- с.83.
1998.
А.А. }(изненное состояние вида в Расти_
тельном соо6ществе // Бюлл. ш1оип. Фтд. 6иол.
5/ранов,
_ 1960. - т. 65' ]'{э3. _ 6. 77-91.
18. Фелорова, А.|[. Фценка морфо-физиологических
показате.пей листьев древеснь]х растений при индикационнь|х исследованиях в городских экоси_
стемах / А.и. ФедоРова, Б'8. /[!уне.тько, 8.8.
1!|естопатов4 [{.3. |Фверпна // |1ро6лемьт 6отаники на ру6еже хх_хх1 веков: 1ез. до!сп., пред-
ст:ш.пеннь1х
|! ([)съезлу Русского
6отанического
о6щества (26-29 мая 1998 г., €анкт-|1етербург).
1.2. (|[6: Бин РАн' - 1998. * с.318.
19. /!!ихова, |{.€. !еревья и цстарники гороАа 3ла_
дивостока / н.с. [[[ихова, Б.8. |7олякова // Бладивосток: Аальнаука,2006. _ 236 с.
20. [а*оу|еуа, !..{ !п[газрес|Ёс уа'!аБ!1!1у о[ п:0ега1
[урез о[ р1ап[з !п пгБап1ае! епт!гопгпеп! / ::1.|
[а*оу|еуа, 6.[ст. ]\{огоаота // \1а[ег|А,з о[ с}:е Р1Ё!
|п|егпа[!опа1 5с}:о1агз'
Ре6!оп €оцп[г1еэ.
Ро:тп о[
91а0!уоэ0о}<,
1есБп!са[ 1)п!тегэ|[у.
-
2003. _
Р.
с}ле Аз1а-Рас!!!с
&цэз|а. Раг Базс
462-463.
мош1тов!шс ог тнв шввАш|7Ё| 1}.[ЁА811А].{€!:
5твшстшвв ог Р1 Ашт РоР1'|Ат1ош5
2009
6.7ш. йогоаоуа
1пзс||ц{е о['Р'а[ег ап6 Бсо1о6!са1 РгоБ1егпз
АЁ1с1е
1з
РРБ РА5, 1(:аБагоуз[
гес.е|уе4 2009/08/о3
1}:е ттгБапйе0 !п}:аБ;ипсу |з еэ|!па0е6 аз [}те з[гезз[ш1 1'ассог 1п а 1|1ё о[ р1а:сэ ап6 [огп:ас|оп о[ те6еи||уе согпгпцп1[!ез. €}:ап3ез !п рорш1а[!оп 5[гцс0цге5 о{ стгБап 0ога р|ап|з аге апа!уае6 ап6 [}те 1п61са{|оп
го!е о[ р1аг:| рорш1а[|оп5 5[гцс!цге !з э}:оттп а| [}:е ез{'1гпаЁ!о:: о[ па{ц:а1 }:аБ|0ас чша11су |п с10|ез. РгоБ1етпэ о[ Рьу[о|па,саЁ1оп с}:е 9ша!![!еэ о[ ап ьтгБап епу!гопгпеп[ ту!|}: а йету о[ ор[!:п|аа{!оп [}:е есо1о6!са!
соп0!{'|оп аге 61зсцзэе6.
1(еу шог6з: тпол![от!л6, пг6ал1зе7 !лАаБ1|апсу р/ап| рора/а[!оп, РАуто!па!са[|ол
\113
- 8ып.
осо6енности листьев тополей в услови'|х 3агря3нения ([1редуралье) / Р.3. }/разг*т-тьл*та, ?1'Р. [{агар]\4анов' |{./| Ёухслева // [1ро6лемы 6отаяики па
ру6ехе хх-хх1 веков: ]ез. докп.' представле[{нь!х
|1 (х) съезлу Русского 6отанического о6щества
(26-29 мая 1998 г., €анкт-||етер6ург). 1.2. €||6:
151-160.
@
_ с.
промь11пленньлх вь:6расов
на морфосщукгуру растений
Ёарасева, &[.А. 3лиянце атмосферного 3агря3не_
ни'1 па семено1ше}{ие листвет*ниць| си6ирской //
[изнь популяший в гетероген1той среле. |&. 2.
йогшкар-0ла: !|ериодика йари-эл. _ 1998. - с.
160-161.
|{ар:тастова,
ясеня) как индикатор состояния городской среды
7оропова, 1{.8. Бер.тинсгсая // |(изнь ттопу.пяций в гетероге!'вой среде' 1{н' 2. йопткар-@ла:
||ериошака йари-эл' 1998. - с. 157-\58.
7ретьякова, 1.[{' \{орфостРуктура кронь] и ре_
/ н'А.
){{укова, ./1.А. [\рпншипьл устойнивости ценопопу-
ляций растений как элеме}|тов фитошенозов /'/
[1ро6лемы фтаники на рубехе )([_)(*] веков:
1ез. докл., представленньтх 11 ([)съезщ Русского
6отанического о6щества (26-29 мая 1998 г., €анкт|1етефург). 1.2.€|{6: Бин РАн. _ 1998. -с. 250.
6.
13. 7оролова, Ё,{. [изненность деревьев (липьп и