Status of Astragalus cornutus Pall. populations in the Samara Region

Full Text

Введение

Популяционно-онтогенетические исследования редких видов растений локальных флор часто используются при проведении комплексного мониторинга природных комплексов в различных целях, в том числе при определении современного состояния, выявлении структуры и динамики растительных сообществ. Данные методики актуальны при оценке запасов лекарственного сырья, определении потенциального и реального возобновления растительных ресурсов в природных условиях, эффективности интродукции и реинтродукции и решении разнообразных задач при сохранении биологического разнообразия [1–8]. В бассейне Средней Волги тщательного изучения требует значительное число представителей. Особую позицию занимают виды-ксерофиты как наиболее уязвимые в связи с антропогенной трансформацией и уничтожением степных местообитаний [5–9].

Цель нашего исследования заключается в определении состояния популяций редкого в Самарской области Astragalus cornutus Pall. (Fabaceae).

Объект и методика исследования

Астрагал рогоплодный (Astragalus cornutus Pall.) включен в первое издание Красной книги Самарской области (далее СО) со статусом редкости 4/Г – редкий вид со стабильной численностью [9; 10]. В СО его популяции находятся на северной границе ареала. Исследования популяций проводились нами в 2008–2014 гг. с использованием стандартных методик [11–19]. Определены онтогенетический состав популяций, основные демографические показатели (индексы восстановления, замещения и старения), типы популяций по критерию «дельта-омега» Л.А. Животовского [17], основные эколого-фитоценотические параметры местообитаний, дана оценка современного состояния популяций.

Территория исследования охватывает Самарское Заволжье, в том числе популяции изучены на территории памятников природы регионального значения «Гора Копейка» (Похвистневский район), «Верховой овраг», «Чубовская луговая степь» (Кинельский), «Гора Красная», «Гора Лысая» (Красноярский), «Гора Зеленая» (Елховский), «Мулин дол» (урочище Верхние Скрипали) (Большечерниговский район СО). Данные территории характеризуются высокой концентрацией редких и эндемичных видов растений, занесенных в федеральную и региональную Красные книги [10; 20].

Результаты исследования и их обсуждение

Некоторые результаты исследований популяций A. cornutus опубликованы нами ранее [6]. В обследованных местообитаниях отмечаются различные по численности и занимаемой площади популяции вида. В основном они состоят из нескольких локусов (ценопопуляций). Нами изучена структура 84 ценопопуляций A. cornutus в 8 пунктах. В связи с низкой численностью особей в ценопопуляциях для каждого пункта проведено их объединение по годам (далее анализируется 28 популяций). Для географических популяций базовым является одновершинный центрированный полночленный онтогенетический спектр с преобладанием зрелых генеративных растений (около 45%). Некоторым изученным ценопопуляциям A. cornutus свойственны отклонения от усредненных показателей.

Для анализа основных демографических показателей популяций A. cornutus использованы индексы замещения (I_з), восстановления (I_в) и старения (I_ст). Установлено, что замещение и восстановление особей в популяциях A. cornutus идет замедленными темпами, лишь в редких случаях превысило 30% в популяциях Верхового оврага (2009 г.), Чубовской луговой степи (2008 г.) и Красной горы (2010 г.). Самые низкие значения индексов замещения и восстановления выявлены нами в популяциях на горе Копейке (2009, 2013 гг.), на Шиланской горе (2010 г), на Лысой горе (2010 г.), в Верхних Скрипалях (2009 г.). Среднее значение в популяциях индексов замещения (I_з) – 0,22, восстановления (I_в) – 0,23 и старения (I_ст) – 0,05 (табл. 1).

Онтогенетическая структура популяций A. cornutus в СО имеет флуктуационную динамику, что также отмечается и другими исследователями [21; 22]. Численность особей в обследованных местообитаниях снижается, значительного накопления особей не происходит в связи с уязвимостью растений на ранних этапах онтогенеза, низкой реальной семенной продуктивностью, малым почвенным банком семян, стенобионтностью вида по отношению к почвенным условиям среды, негативным влиянием перевыпаса и степных пожаров. Популяциям многих редких видов растений, произрастающих в степях, свойственны подобные характеристики [4–8, 21–36].

Таблица 1 – Демографическая структура и типы популяций A. cornutus

Особи, находящиеся в разных онтогенетических состояниях, разными темпами потребляют ресурсы среды. В связи с этим в популяционной экологии и биологии используется понятие об энергетической эффективности. Оценка исследованных географических популяций по критерию эффективности «дельта-омега» Л.А. Животовского [17] показала, что все они являются зрелыми. Основу в них составляют генеративные длительно живущие особи. Некоторые ценопопуляции в составе географических популяций A. cornutus являлись стареющими (5%) и старыми (8%).

У особей отмечен невысокий уровень изменчивости и пластичности морфометрических признаков, что также указывает на стенобионтность астрагала. Таким образом, видовые популяции подвержены любым изменениям в среде обитания в связи с свойственной им низкой лабильностью. В основном особи имеют средний уровень жизненности (около 80%), высокий уровень – 4%, низкий уровень – 16%. Жизненное состояние популяций составляет 2–4 балла (по 8-балльной шкале) (табл. 2).

Таблица 2 – Пространственная и виталитетная структура популяций A. cornutus

Анализируя пространственное размещение особей в популяциях A. cornutus (табл. 2), следует отметить случайное размещение генеративных растений. В основном это связано с микрорельефом и проективным покрытием почвы травостоем. Около генеративных особей имеется небольшое количество молодых растений. Скопления особей небольшие, далеко отстоящие друг от друга. Промежутки между скоплениями и отдельно произрастающими особями от 0,5 до 10 м. Средняя плотность особей составляет около 3 шт./м². Наибольшая плотность отмечена в популяции на Зеленой горе в 2013 г. (5,3 шт./м²), наименьшая – в Верхних Скрипалях в 2009 г. (1,6 шт./м²). Средняя эффективная плотность составляет 2,4 шт./м², наибольшая – 4,1 шт./м², наименьшая – 1,3 шт./м² в тех же популяциях.

A. cornutus произрастает в перистоковыльно-полынковых, ковылково-типчаковых, коржинскоковыльно-петрофитноразнотравных сообществах на плато водоразделов малых рек и южных (а также близких экспозиций) в верхней и средней частях склонов увалов, сыртов, коренных берегов рек с крутизной 3–25° с общим проективным покрытием почвы травостоем от 30 до 90%.

Воздействие на сообщества с участием модельного вида астрагала заключается в выпасе крупного рогатого скота, сенокошении, степных палах, вблизи населенных пунктов – рекреации. Удовлетворительным считаем состояние популяций на Зеленой горе, Лысой горе, горе Копейке; неудовлетворительным – в Верховом овраге, Чубовских степях, Верхних Скрипалях, на Красной горе.

Выводы

По результатам исследований эколого-биологических особенностей астрагала рогоплодного впервые проведен анализ современного состояния их популяций на территории Самарского Заволжья. Преобладающим типом растительности, в составе которой произрастает вид, являются степи, в том числе настоящие, луговые и петрофитные. Изученные популяции A. cornutus относятся к нормальным полночленным и неполночленным, а максимум спектра приходится на группу зрелых генеративных особей. Все обследованные географические популяции (как совокупность локальных ценопопуляций) зрелые. Конкретные ценопопуляции A. cornutus стареющие и старые в 5% и 8% случаев соответственно, остальные – зрелые. Индексы восстановления, замещения и старения в изученных популяциях невысокие. В Самарской области состояние всех изученных популяций астрагала рогоплодного (даже находящихся в удовлетворительном состоянии) вызывает опасение. Для них свойственно низкое возобновление, связанное с недостаточным увлажнением и растрескиванием субстрата, губительно сказывающимися на развитии проростков, чувствительность к стрессовым факторам, например, к вытаптыванию и скусыванию при выпасе скота и уничтожению наземных частей растений при пожарах, низкой конкурентоспособности с другими видами растений (особенно степными дерновинными злаками). Вероятно, возобновление особей в популяциях происходит эффективнее в сезоны со сниженным суммарным действием неблагоприятных факторов среды, как климатических и эдафических, так и антропогенных. Без сомнения, наблюдение за состоянием популяций A. cornutus в Самарской области должно быть продолжено.

About the authors

Valentina Nikitichna Ilina

Author for correspondence.
Email: 5iva@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Biology, Ecology and Methods of Teaching Department

References

Supplementary files