, ,
Государственный Океанографический Институт им. (ГОИН), Москва; e-mail: *****@***ru
Инвазивные виды растений как индикаторы антропогенной нагрузки на территории водоохранных зон рек г. Москвы.
Введение
В соответствии со статьей 65 Водного кодекса РФ водоохранные зоны водных объектов (далее – ВЗ) определены как прибрежные территории, на которых устанавливается специальный режим осуществления хозяйственной и иной деятельности в целях предотвращения загрязнения, охраны биотопов и т. д. [1]. В связи с этим проводится регулярный мониторинг ВЗ, включающий анализ динамики фитоценозов.
В черту ВЗ попадают долины рек, являющиеся динамичными биотопами, т. к. на этих территориях постоянно идут естественные процессы аккумуляции/денудации и даже в естественных условиях встречается много растений-рудералов [2]. В то же время, ВЗ большинства рек в таких крупных мегаполисах, как Москва, подвергаются интенсивному антропогенному воздействию (искусственной трансформации, вытаптыванию, захламлению и т. д.). Растительный покров специфически трансформируется под влиянием различного рода антропогенной деятельности. Экосистемы долин рек, включая ВЗ, особенно подвержены вселению чужеродных (инвазивных) видов. Поэтому фитоценозы ВЗ рек можно рассматривать как индикаторы их состояния и интенсивности антропогенной нагрузки.
В рамках работы проведена оценка видового состава растений ВЗ рек г. Москвы с точки зрения соотношения разных экологических групп в сообществах ВЗ и определены особо опасные для территории Москвы инвазивные виды, распространение которых представляет угрозу для естественных экосистем и их восстановления.
Материалы и методика
Работы по мониторингу ВЗ рек г. Москвы были проведены ФГБУ «ГОИН» в 2012-2016 гг. [5]. В рамках мониторинга ежегодно выполняются полевые маршрутные обследования и геоботанические описания сообществ ВЗ для 25 рек г. Москвы в пределах Московской кольцевой автодороги (МКАД) и на присоединенных в 2012 г. территориях.
Результаты
Наиболее резкие различия в характере растительности были выявлены при сравнительном анализе фитоценозов в пределах МКАД и за пределами МКАД. Так, внутри МКАД в разные годы доминантами и субдоминантами фитоценозов были 139-143 вида. Из них – 17-19% адвентивных видов, в т. ч. 6-10% - инвазивных. Вне МКАД из 167-175 видов отмечено всего 7-12% адвентивных видов, в т. ч. 3-5% инвазивных. Представленность рудеральных фитоценозов в пределах МКАД также существенно выше, чем вне МКАД. Это связано с антропогенным прессом, который существенно выше в черте МКАД. Наличие рудералов в составе сообществ, и особенно наличие инвазивных видов, всегда говорит о нарушенности коренного фитоценоза, а степень участия таких видов в составе этого фитоценоза свидетельствует о степени его нарушенности.
В случае существенной антропогенной трансформации ВЗ, приводящей к полному уничтожению растительного покрова, на территории ВЗ часто вселяются инвазивные виды растений. На таких участках ВЗ инвазивные виды активно возобновляются и захватывают новые (нарушенные) территории, тогда как возобновление эдификаторов-аборигенов и коренных видов-субдоминантов (в первую очередь, деревьев), отсутствует, а сами эдификаторы находятся в неудовлетворительном состоянии. Рудеральные виды из-за очень слабо выраженных связей с другими компонентами фитоценозов не способны задерновывать почвы и удерживать берега и склоны долин в стабильном состоянии. На это способны только здоровые аборигенные фитоценозы, практически не включающие видов-рудералов.
В результате проведенных исследований было показано, что основным фактором, влияющим на динамику растительности и вселение инвазивных видов в ВЗ рек г. Москвы, является антропогенное воздействие различного характера, что обычно для крупных мегаполисов и прилегающих к ним территорий. Разрушение или нарушение растительного покрова человеком на обследованной территории ВЗ провоцирует ускорение эрозионных и оползневых процессов (особенно на участках с выраженным естественным рельефом), которые могут представлять опасность для различных сооружений.
В то же время отмечено, что многие инвазивные виды встречаются достаточно редко или мало влияют на функционирование экосистем на исследуемой территории. По этой причине из видовых списков для ежегодного мониторинга ВЗ рек были выбраны несколько инвазивных видов, включенных в черную книгу Средней России [3], активно распространяющихся на территории Москвы, особенно, в черте МКАД [4].
Изучение экологии этих инвазивных видов в черте ВЗ рек г. Москвы показало, что они являются индикаторами антропогенного воздействия, причиной серьезных изменений в функционировании экосистем и их естественном восстановлении после нарушений, а также могут нести прямую или косвенную угрозу человеку и его деятельности [5]. Выбранные виды были разделены на 5 хорошо идентифицируемых групп:
1. «Борщевик Сосновского» - группа видов, включающая Heracleum Sosnowskiy Manden., а также близкий вид H. mantegazzianum Sommier & Levier, который в последние годы также распространяется на территории Москвы и Московской области). Представляют собой 1-2 летние травянистые растения до 4,5м высотой. Занимают, как правило, опустошенные за счет строительных работ или вытаптывания территории. Размножаются семенами. Являются ядовитыми растениями, содержащими фотосенсибилизаторы.
2. Клен американский Acer negundo L. Небольшие, как правило, недолго живущие, быстрорастущие (до 3-4 м в год) деревья. Вид в массе занимает территории, преимущественно полностью свободные от растительного покрова в результате строительных работ или очень интенсивного вытаптывания. Размножается семенами или прикорневыми отпрысками (от пней). Формирует сообщества на опустошенных территориях и доминирует прежде всего в черте полностью трансформированных ВЗ. Нижний ярус таких сообществ либо отсутствует, либо имеет низкое проективное покрытие (чаще всего, не более 15%). Этот вид имеет непрочную древесину, поэтому деревья или их части, особенно при размыве берегов, сильных ветрах или оледенении ветвей, часто падают в русло реки, вызывая заломы, а также могут представлять непосредственную опасность для человека и его деятельности.
3. «Золотарник канадский» - группа морфологически, генетически и экологически близких видов рода Solidago, интродуцированных с территории Северной Америки и натурализовавшихся в Европе – S. canadensis L. и S. gigantea Aiton. Это многолетние травянистые растения, размножающися при помощи корневищ или семенами. Занимают территории, где коренной растительный покров в разной степени поврежден. В основном это гари, которые, как правило, очень обширны на исследуемой территории за счет весенних поджогов сухих побегов, а также места, подверженные интенсивному вытаптыванию;
4. «Рейнутрия сахалинская» - группа морфологически и экологически близких видов, включающая виды: Reynoutria sachalinensis (F. Schmidt.) Nakai, R. japonica Houtt. и их гибриды R. х bohemica Chrtek & Chrtkovб). Представляют собой многолетние травянистые растения. Размножаются вегетативно, при помощи корневищ (семена в климатических условиях Московского региона не образуются). Занимают преимущественно опустошенные территории, но могут внедряться и в сильно нарушенные коренные фитоценозы, или сообщества искусственного происхождения (например, парки).
5. Недотрога железистая Impatiens glandulifera Royle. Однолетнее травянистое растение, достигающее высоты 2-2,5м. Занимает захламленные или опустошенные, и при этом достаточно влажные территории.
Указанные виды, в отсутствие конкуренции, быстро захватывают территории благодаря высоким скоростям роста и при этом вызывают затенение, делая практически невозможным развитие других видов в тех же сообществах. Все сообщества, в которых доминируют эти виды, не способны сдерживать эрозионные процессы на территориях ВЗ. Кроме того, они не позволяют формироваться сообществам растений, способным к задерновыванию почв. Мониторинг распространения борщевика Сосновского крайне важен еще и потому, что в состав вторичных метаболитов данного вида входят вещества, являющиеся фотосенсибилизаторами. Они способны нанести серьезный вред человеку, контактирующему с ними. Такие виды способны существенно затруднять прохождение естественной восстановительной сукцессии в околоводных растительных сообществах ВЗ и, следовательно, длительно поддерживать нестабильность прибрежных территорий, препятствуя задерновыванию почв и создавая повышенный риск активного развития эрозионных процессов.
Выводы
Исследования, выполненные в рамках регулярного мониторинга ВЗ рек г. Москвы, показали, что инвазивные виды являются индикаторами антропогенного воздействия и причиной серьезных нарушений в функционировании экосистем ВЗ, а также могут нести прямую или косвенную угрозу человеку и его деятельности. Внутри МКАД выявлено больше инвазивных видов, а встречаемость рудеральных сообществ значительно выше, чем вне границ МКАД. Растительные группировки, состоящие из инвазивных видов, часто формируются на трансформированных человеком территориях. Такие сообщества, захватывая лишенные или почти лишенные растительности участки территорий ВЗ, препятствуют естественным восстановительным сукцессиям (восстановлению коренных фитоценозов), что повышает риск эрозионных и оползневых процессов в черте ВЗ. Важной проблемой является активное расселение ряда инвазивных рудеральных видов на территориях, лишенных растительного покрова б. ч. в результате строительных работ и низовых весенних пожаров антропогенного происхождения: клена американского, борщевика Сосновского, группы американских золотарников, группы рейнутрий, а также недотроги железистой.Литература
Водный кодекс Российской Федерации от 01.01.2001 N 74-ФЗ (ред. от 01.01.2001) // www. consultant. ru Grime J. P. Evidence for the existence of three primary strategies in plants and its relevance to ecological and evolutionary theory. – American Naturalist, 1977, 111, p. 1169–1194. Черная книга флоры Средней России. http://www. bookblack. ru/ Майоров В. Д., , Щербаков флора Москвы и Московской области. М.: КМК. 2012. 412+120(цв) с. Отчеты по ГК, между ФГБУ «ГОИН» и ГПБУ «Мосэкомониторинг» на выполнение работ по теме «Мониторинг водоохранных зон, дна и берегов водных объектов» в 2012-2014 и 2016гг.