Structure of cenopopulations of Heracleum sosnowskyi and mechanisms for maintaining their stability in north conditions

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The growth and productivity, rhythm of development, ontogenetic and spatial structure of cenopopulations of Sosnowsky's hogweed (Heracleum sosnowskyi Manden.) on the territory of the Komi Republic were studied. The duration of the growing season of H. sosnowskyi was 180–190 days due to the early spring germination of seeds and the long autumn growing season of pregenerative individual plants. The studied H. sosnowskyi CPs were characterized by left-sided ontogenetic spectra and high recovery indices. These properties characterized them as young and self-renewing plants. The greatest and the lowest numbers per the unit area had the juvenile and the generative plants (710–1700 and 1–3 individuals/m2, respectively). The average density of immature and virginile individuals was 4–7 pcs/m2 and 12–16 pcs/m2, respectively. The absence of seedlings during the flowering period of plants was discovered, resulting from of the synchronous germination of mericarps and the rapid passage of the post-emergence development stage. Plants began to flower at the age of 2–6 full years, the maximum lifespan of individuals was 7 years. H. sosnowskyi plants were characterized by high productivity. They formed up to 15 kg/m2 of wet phytomass, half of which was produced by generative individuals. The main part of the leaf area of the generative individuals was located in the upper layers (like an “inverted pyramid”) and absorbed about 70% of the incoming PAR. The identified mechanisms of the CP self-maintenance mediate the spread and retention of occupied territories which are occupied by H. sosnowskyi plants on the northern border of the invaded range.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

I. Dalke

Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: dalke@ib.komisc.ru

Institute of Biology

Rússia, Syktyvkar, 167982

S. Maslova

Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dalke@ib.komisc.ru

Institute of Biology

Rússia, Syktyvkar, 167982

I. Zakhozhiy

Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dalke@ib.komisc.ru

Institute of Biology

Rússia, Syktyvkar, 167982

G. Golke

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Email: dalke@ib.komisc.ru
Rússia, Syktyvkar, 167001

Yu. Smotrina

Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Email: dalke@ib.komisc.ru

Institute of Biology

Rússia, Syktyvkar, 167982; Syktyvkar, 167001

Bibliografia

  1. Динамика ценопопуляций растений. М.: Наука, 1985. 205 с.
  2. Злобин Ю.А. Принципы и методы ценотических популяций растений. Казань: Казанский университет, 1989. 146 с.
  3. Османова Г.О., Животовский Л.А. Онтогенетический спектр как индикатор состояния ценопопуляций растений // Известия РАН. Серия биологич. 2020. № 2. С. 144–152. doi: 10.31857/S0002332920020058
  4. Pyšek P., Richardson D.M. Invasive species, environmental change and management, and health // Annual Review of Environment and Resources. 2010. V. 35. P. 25–55. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-environ-033009-095548
  5. Boardman L., Lockwood J., Angilletta M.J., Meyerson L. The future of invasion science needs physiology // BioScience. 2022. V. 72. № 12. P. 1204–1219. doi: 10.1093/biosci/biac080
  6. Ecology and management of Giant Hogweed (Heracleum mantegazzianum). CAB International / Eds. Pysek P., Cock M.J.W., Nentwig W., Ravn H.P. Gateshead, 2007. P. 352.
  7. Озерова Н.А., Кривошеина М.Г. Особенности формирования вторичных ареалов борщевиков Сосновского и Мантегацци (Heracleum sosnowskyi, H. mantegazzianum) на территории России // Росс. журн. биологич. инвазий. 2018. № 1. С. 78–87.
  8. Dalke I.V., Chadin I.F., Zakhozhiy I.G. et al. Traits of Heracleum sosnowskyi plants in monostand on invaded area // PLOS ONE. 2015. V. 10(11). Art. e0142833. doi: 10.1371/journal.pone.0142833
  9. Панасенко Н.Н. Некоторые вопросы биологии и экологии борщевика Cосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) // Росс. журн. биологич. инвазий. 2017. № 2. С. 95–106.
  10. Булохов А.Д., Семенищенков Ю.А., Панасенко Н.Н. Нитрофитные травяные сообщества класса Epilobietea angustifolii Tx. et Preising ex von Rochow 1951 в Сожско-Деснинском междуречье // Растительность России. 2018. № 33. С. 19–40.
  11. Chadin I., Dalke I., Tishin D. et al. A simple mechanistic model of the invasive species Heracleum sosnowskyi propagule dispersal by wind // Peer J. 2021. V. 9. Art. e11821. https://doi.org/10.7717/peerj.11821
  12. Лаптева Е.М., Захожий И.Г., Далькэ И.В. и др. Влияние инвазии борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) на плодородие постагрогенных почв Европейского Северо-Востока // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 3. С. 66–73. doi: 10.25750/1995-4301-2021-3-066-073
  13. Tappeiner U., Cernusca A. Model simulation of spatial distribution of photosynthesis in structurally differing plant communities in the Central Caucasus // Ecological Modelling. 1998. V. 113. № 1. P. 201–223. https://doi.org/10.1016/S0304-3800(98)00144-6
  14. Pergl J., Perglová I., Pyšek P., Dietz H. Population age structure and reproductive behaviour of the monocarpic perennial Heracleum mantegazzianum (Apiaceae) in its native and invaded distribution ranges // American Journal of Botany. 2006. V. 93. № 7. P. 1018–1028. https://bsapubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.3732/ajb.93.7.1018
  15. Baležentienė L., Bartkevičius E. Invasion of Heracleum sosnowskyi (Apiaceae) at habitat scale in Lithuania // Journal of Food, Agriculture & Environment. 2013. V. 11. № 2. P. 1370–1375.
  16. Абрамова Л.М., Голованов Я.М., Рогожникова Д.Р. Борщевик Сосновского (Неrасlеum sоsnоwsкyi Маndеn., Арiасеае) в Башкортостане // Росс. журн. биологич. инвазий. 2021. № 1. С. 2–12.
  17. Арепьева Л.А., Арепьев Е.И., Казаков С.Г. Распространение борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) на южной границе вторичного ареала в европейской части России // Росс. журн. биологич. инвазий. 2021. № 4. С. 2–15. doi: 10.35885/1996-1499-2021-14-2-2-15
  18. Захожий И.Г., Далькэ И.В., Чадин И.Ф., Канев В.А. Эколого-географический анализ распространения Heracleum persicum, H. mantegazzianum и H. sosnowskyi на северной границе вторичного ареала видов в Европе // Росс. журн. биологич. инвазий. 2022. № 1. С. 55–70. doi: 10.35885/1996-1499-15-1-55-70
  19. Далькэ И.В., Маслова С.П., Плюснина С.Н. и др. Новый метод определения календарного возраста растений Heracleum sosnowskyi и оценка на его основе возрастного состава в ценопопуляциях вида на Севере // Экология. 2023. № 3. С. 212–219. doi: 10.31857/S0367059723030022
  20. Кудинов М.М., Касач А.А., Чекалинская И.И. и др. Интродукция борщевиков в Белоруссии. Минск: Наука и техника, 1980. 200 c.
  21. Сацыперова И.Ф. Борщевики флоры СССР – новые кормовые растения. Л.: Наука, 1984. 223 с.
  22. Атлас Республики Коми по климату и гидрологии. Под ред. А.И. Таскаева. М.: ДиК, Дрофа, 1997. 116 с.
  23. Schneider C., Rasband W., Eliceiri K. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat Methods. 2012. V. 9. P. 671–675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
  24. Далькэ И.В., Малышев Р.В., Маслова С.П. Экофизиология дыхания растений Heracleum sosnowskyi в условиях Севера // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 2. С. 77–82. doi: 10.25750/1995-4301-2020-2-077-082
  25. Корнева И.Г. Некоторые эколого-биологические особенности развития борщевика Сосновского на Сахалине // Вестник Сахалинского музея. 2004. № 11. С. 390–397.
  26. Абрамова Л.М., Девятова Е.А., Штекер Л., Чернягина О.А. К характеристике ценопопуляций борщевика Cосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) в городе Петропавловске-Камчатском (Российский Дальний Восток) // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Серия: Естественные науки. 2014. Т. 26. № 3 (174). С. 5–8.
  27. Черняк Д.М. Изучение семенной продуктивности Heracleum sosnowskyi Manden. в условиях юга Приморского края // Международный научно-исслед. журн. 2018. № 8 (74). С. 92–95. doi: 10.23670/IRJ.2018.74.8.019
  28. Болотова Е.С. Продолжительность жизни борщевика Сосновского в условиях культуры в центральной зоне Коми АССР // Биологические исследования на Северо-Востоке европейской части СССР (Ежегодник). Сыктывкар, 1974. С. 54–59.
  29. Балмазов М.В., Чирков Ю.И., Огородников Б.И. Фитоклиматические особенности и архитектоника посевов борщевика Сосновского // Известия ТСХА. 1986. Вып. 6. С. 41–44.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Timing of phenophases for Heracleum sosnowskyi plants and the heat supply of the territory by the sum of active temperatures > 5 °C (CAT5, °C): 1 – emergence and vegetative growth of plants, 2 – budding, 3 – flowering, 4 – fruiting, 5 – dispersal of fruits and death of the above-ground parts of plants. The numbers in circles indicate the duration of phenophases in days. Data are presented for CPUs 1–6.

Baixar (199KB)
Metadados
3. Fig. 2. Dynamics of phytomass accumulation (a) and leaf surface index (b) in cenopopulations of Heracleum sosnowskyi during the growing season (N = 50 sites, 2021–2022). Data are presented for CPUs 1–6.

Baixar (224KB)
Metadados
4. Fig. 3. Distribution of the mass (a) and area (b) of leaves, the inclination of the plane of the leaf blade (c) and the entry of photosynthetically active radiation (PAR) at midday (d) into the CP of Heracleum sosnowskyi. The y-axis is presented on a logarithmic scale (N = 18 sites, June–July 2021 and 2022). Data are presented for CPUs 1–6.

Baixar (150KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024