Synanthropic flora of the western lowlands of the Altai mountains
The aim of the research was to study the composition and the characteristics of the synanthropic flora of the western lowlands of the Altai mountains. The territory is located in the north-west of the Altai mountains (See Fig. 1). It is represented by the Kolyvan Ridge and a part of the adjacent Pre-Altai Plain with low stony arrays along the Alei river, the Loktevka river, the Belaya river and the Charysh River (within geographical coordinates 50°45'-51°45'N, 81°35'-82°46'E). About 300 years ago, on this territory there were discovered deposits of non-ferrous metals and ornamental stones. The start of mining originated from the beginning of deforestation and plowing of the adjacent steppe territories. Besides agricultural use, touristic and recreational use of the territory is being intensively developed nowadays. However, the western lowlands of the Altai mountains are the main areas for keeping the biological diversity of the Altai-Sayan region, especially the steppe biome. Therefore, synanthropic plants of this region need to be studied due to the anthropogenic pressure on natural ecosystems that creates a problem today. We have been studying the synanthropic flora of the western lowlands of the Altai mountains since 1996. This research includes the results of our field studies published earlier [Maslova OM, 2003] and recently (the herbarium is kept at ALTB and KUZ), as well as data of other researchers [Ebel AL, 2012; Silant'eva MM, 2013; Kopitina TM, Terehina TA and Nekrasova NV, 2003; Kleshcheva E, Korolyuk A and Lashchinsky N, 2005; Usik NA, 2014]. In the synanthropic flora, we included species which are adventive on the studied area and apophytes encountered in disturbed habitats. We analyzed systematic and typological structure of the synanthropic flora to identify its characteristics. The flora of the western lowlands was tested according to hemerobility [Kunick W, 1974; Klotz S, 1984; Frank D and Klotz S, 1990; Pestryakov BN, Cherosov MM and Ishbirdin AR, 2011] and hemeroby [Zverev AA, Sheremetova SA and Sheremetov RT, 2018] scales in the app IBIS (version 7.2). We established that the flora of the western lowlands of the Altai mountains is represented by 1105 species, 455 genera and 109 families of vascular plants. The synanthropic fraction of the flora embraces 272 species, 173 genera and 41 families. Families Asteraceae, Brassicaceae, Poaceae, Chenopodiaceae, Lamiaceae are prevalent while Fabaceae, Rosaceae, Cyperaceae are losing their leading positions, traditional for the natural flora (See Table 1). Such genera as Chenopodium (8 species); Potentilla (7); Centaurea, Artemisia, Cirsium, Rumex (6 species each); Cuscuta, Plantago and Trifolium (including Amoria) (5 species each) are equally represented. The arealological analysis was carried out on the basis of the modern settlement of species; 11 types of areas were identified in the synanthropic fraction (See Table 2). Among alien species, Holarctic species hold the first place while Palearctic species prevail among apophytes. Ecological analysis was executed for the synanthropic fraction as a whole and its individual parts (apophytes and alien species) for two factors: the relation of plants to the conditions of moistening (See Table 3) and the stony substrate. In the synanthropic flora, xeromesophytes and mesophytes are prevalent. According to the stony factor of the substrate, two ecological groups were revealed: optional petrophytes (29.4%) and non-petrophytes (70.6%). There were 6 floristic complexes identified in the eco-coenotic structure of the synanthropic flora: ruderal, steppe, meadow, valley, shrub and forest. 105 adventive species and 44 apophytes are attributed to the ruderal complex. These are plants that are widespread in the anthropogenic habitats. Among them are apophytes, such as Amaranthus retroflexus L., Arctium lappa L., Carduus crispus L., Chelidonium majus L., Chenopodium album L., Convolvulus arvensis L., Cynoglossum officinale L., Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl, Dracocephalum thymiflorum L., Lactuca serriola L., Polygonum aviculare L., Psammophiliella muralis (L.) Ikonn., Setaria pumila (Poir.) Roem. et Schult., Sisymbrium loeselii L., and Spergularia rubra (L.) J. Presl et C. Presl. Some apophytes (123) are also found in natural (or intact) communities. The steppe complex includes 34 species encountered in common (Lappula consanguinea (Fisch. et C.A. Mey.) Guerke, Orobanche cumana Wallr., Sisymbrium polymorphum (Murray) Roth) and stony steppes (Artemisia frigida Willd., Erysimum cheiranthoides L., Potentilla bifurca L., Teloxys aristata (L.) Moq.). The meadow complex comprises 22 species from dry (Achillea millefolium L., Amoria repens (L.) C. Presl, Bromopsis inermis (Leyss.) Holub, Calamagrostis epigeios (L.) Roth, Medicago falcata L., Trifolium pratense L.) and saline (Cirsium esculentum (Siev.) C.A. Mey., Melilotus dentatus (Waldst. et Kit.) Pers., Polygonum patulum M. Bieb.) meadows. The valley complex contains 23 species (Calystegia sepium (L.) R. Br., Cirsium setosum (Willd.) Besser, Lycopus europaeus L., Potentilla anserina L.). The shrub complex (34 species) is extremely heterogeneous (Cuscuta lupuliformis Krock., Fallopia convolvulus (L.) A. Love, Galium vaillantii DC. et DC., Sonchus arvensis L., Artemisia glauca Pall. ex Willd.). The forest complex (10 species) is represented by the plants of forest meadows and forest edges (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop., Dactylis glomerata L., Leucanthemum vulgare Lam., Prunella vulgaris L., Rumex acetosella L.). From the synanthropic flora of the western lowlands of the Altai mountains, 31 species are included in the Black Book of Siberian flora. On the whole, the adventive species in the flora of the western lowlands of the Altai mountains rise up to 11.6%. To compare, the part of the alien species in the flora of Altai Region is 13.7%, in the Altai Republic - 10.6%, in Kemerovo Region - 11% and in the Baikal Siberia - 13%. In regional floras of Eastern Europe the part of alien species reaches 2025%. The low level of urbanization and the absence of large transport routes restrains the spread of synanthropic plants. On the contrary, the increasing use of the territory for recreational and touristic purposes leads to the intensification of the anthropogenic flora transformation. We found out that to analyze the flora of the western lowlands of the Altai mountains, any scale of hemerobility and hemeroby is not suitable, specifically the scales of hemerobility developed for East Germany (DHEM), the Northern Volga region (IHEM) and the Yakutia (YA_HEM). This fact arises from a low compliance of these scales (IHEM - 58.5%; YA_HEM - 46.6%; DHEM - 47.2%) to the floristic list of the area being subject of studies. A high compliance was proved by using the hemeroby scale developed for the south of Siberia whose data amount to 91.9% of the studied flora. The integral disturbance index was calculated using the IBIS program. For the flora of the western lowlands of the Altai mountains, it is equal to 3.5 (9 grades in the scale); its apophytic fraction is 3.3. In the composition of the synanthropic fraction of the flora of the western lowlands of the Altai mountains, the proportion of highly tolerant species (gradations 8-9) significantly increases (See Table 4). We can conclude that the modern composition of the synanthropic flora includes 105 alien species and 167 apophyte species. In the spectrum of the leading families of the synanthropic flora, we revealed significant modifications as compared with the data of the overall flora complex. The analysis of typological elements established that synanthropic plants are mainly species widespread in large areas (Holarctic, Palearctic, West Palaearctic, cosmopolites); most of them are xeromesophytes and mesophytes; two thirds of them are non-petrophytes. Eco-cenotic analysis data show that 55% of aboriginal apophytes that migrate to anthropogenic habitats belong to the steppe and shrub complexes. The part of alien species (11.6%), as well as the results of the analysis on the hemeroby scale, indicate a low degree of transformation of the flora of the western lowlands of the Altai mountains. The paper contains 1 Figure, 4 Tables and 62 References.
Keywords
высшие сосудистые растения,
адвентивные виды,
инвазионные растения,
антропогенное воздействие,
higher vascular plants,
alien species,
invasive plants,
anthropogenic influenceAuthors
Maslova Olga M. | Altai State University | maslova@geo.asu.ru |
Khrustaleva Irina A. | Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | atriplex@rambler.ru |
Strelnikova Tatiana O. | Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | strelnikova21@yandex.ru |
Всего: 3
References
Falinski J.B. Synanthropization of plant cover : synantropic flora and vegetation of towns connected with their natural condition history and function // Materialy Zakladu Fitosocjologii Stosowanej Univ. Warszawa. 1971. Т. 2. S. 21-37.
Чопик В.И. Флора и технический прогресс // Ботанический журнал. 1972. Т. 57, № 3. С. 281-289.
Горчаковский П.Л. Тенденции антропогенных изменений растительного покрова Земли // Ботанический журнал. 1979. Т. 64, № 12. С. 1697-1714.
Малышев Л.И. Изменение флор земного шара под влиянием антропогенного давления // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1981. № 3. С. 5-20.
Вульф Е.В. Введение в историческую географию растений. М. ; Л. : Сельхозгиз, 1933. 415 с.
Туганаев В.В., Пузырев А.Н. Гемерофиты Волжско-Камского междуречья. Свердловск : Изд-во Уральского ун-та, 1988. 128 с.
Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. М. : Наука, 1989. 223 с.
Дорогостайская Е.В. Сорные растения Крайнего Севера СССР // Растительность Крайнего Севера СССР и ее освоение / под ред. Б.А. Тихомирова. Л. : Наука, 1972. Вып. 13. 172 с.
Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В. Черная книга Средней России (Чужеродные виды растений в экосистемах Средней России). М. : ГЕОС, 2009. 494 с.
Третьякова А.С., Мухин В.А. Синантропная флора Среднего Урала. Екатеринбург, 2001. 148 с
Sukopp H. On the early history of urban ecology in Europe // Preslia. 2002. Vol. 74. PP. 373-393
Лысенко Д.С. Синантропная флора Магаданской области. Магадан : СВНЦ ДВО РАН, 2012. 111 с
Thellung A. Zur Terminologie der Adventiv- und Ruderal floristic // Allgemeine Botanische Zeitschrift. 1922 (1918-1919). Bd. 24-25. S. 36-42.
Вынаев Г.В., Третьяков Д.И. Классификации антропофитов и новых для флоры БССР интродуцированных видов растений // Ботаника: (Исследования). 1979. Вып. 21. С. 62-72.
Ключевые ботанические территории Алтае-Саянского экорегиона: опыт выделения / под ред. И.Э. Смелянского, Г.А. Пронькиной. Новосибирск : Гео, 2009. 260 с.
Смелянский И., Егорова А., Королюк А. Предгорья Рудного Алтая - ключевой степной регион международного значения // Степной бюллетень. 2005. № 19. С. 4-11.
Энциклопедия Алтайского края / под ред. В.Т. Мищенко. Барнаул : Алтайское книжное изд-во, 1996. Т. 2. С. 67-213.
Алтай : путеводитель / под ред. С. Чесновицкой. М. : Авангард, 1999. С. 122-124.
Силантьева М.М. Этапы антропогенной трансформации растительного покрова, использования растительных ресурсов и динамика формирования адвентивного элемента флоры на территории Алтайского края // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии : материалы V Международной научно-практической конференции, 21-23 ноября 2006 г. Барнаул : АзБука, 2006. С. 218-252.
Красная книга Алтайского края : Особо охраняемые природные территории. 2-е изд. / И.В. Андреева, В.А. Балашова, О.Н. Барышникова и др. Барнаул, 2009. Т. 3. С. 218-223.
Романов А.Н., Харламов С.В. Колыванский хребет : путеводитель. Барнаул : РЭМ, 2002. 78 с.
Харламов С.В., Корчагин П.А. Туризм и отдых в юго-западной части Алтайского края. Барнаул : Азбука, 2005. 124 с.
Алтай туристический / под ред. М.П. Щетинина. Барнаул : Красный угол, 2011. 223 с.
Шошина Н.А., Хомякова О.В. Туристско-рекреационные ресурсы Горной Колывани // Вестник алтайской науки. 2008. № 3. С. 95-101.
Гармс О.Я. Приоритеты национального парка «Горная Колывань» // География -теория и практика, современные проблемы и перспективы : материалы Всероссийской научно-практической конференции с участием иностранных ученых, 15-18 апреля 2009 г. Барнаул : Изд-во Алтайского гос. ун-та, 2009. С. 71-73.
Занин Г.В. Геоморфология Алтайского края (без Горно-Алтайской АО) // Природное районирование Алтайского края. М. : Изд-во АН СССР, 1958. Т. 1. С. 62-98.
Атлас. Алтайский край / отв. ред. И.П. Заруцкая. Москва ; Барнаул : ГУГК, 1978. Т. 1. 222 с.
Огуреева Г.Н. Ботаническая география Алтая. М. : Наука, 1980. 188 с.
Сляднев А.П., Фельдман Я.И. Важнейшие черты климата Алтайского края // Природное районирование Алтайского края. М. : Изд-во АН СССР, 1958. С. 9-61.
Бочарников М.В. Ценотическое разнообразие и разномасштабное картографирование растительности Западного Алтая // Растительный мир Азиатской России. 2017. № 1 (25). С. 86-97. doi :10.21782/RMAR1995-2449-2017-1(86-97)
Куминова А.В. Растительный покров Алтая. Новосибирск : Наука, 1960. 450 с.
Крылов Г.В., Салатова Н.Г. История ботанических и лесных исследований в Сибири и на Дальнем Востоке. Новосибирск : Наука, 1969. 276 с.
Крылов Г.В., Завалишин В.В., Козакова Н.Ф. Исследователи Западной Сибири. Новосибирск : Новосибирское книжное изд-во, 1988. 352 с.
Эбель А.Л. Конспект флоры северо-западной части Алтае-Саянской провинции. Кемерово : КРЭОО «Ирбис», 2012. 568 с.
Силантьева М.М. Конспект флоры Алтайского края. Барнаул : Изд-во Алтайского унта, 2013. 518 с.
Маслова О.М. Конспект флоры западных низкогорий Алтая // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. Барнаул, 2003. Вып. 9. С. 3-50.
Копытина Т.М., Терехина Т.А., Некрасова Н.В. Конспект флоры города Змеиногорска Алтайского края и его окрестностей // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. Барнаул, 2003. Вып. 9. С. 74-87.
Клещева Е.А., Королюк А.Ю., Лащинский Н.Н. Флористические находки в Новосибирской области и на юге Алтайского края // Turczaninowia. 2005. Т. 8 (2). С. 30-34.
Усик Н.А. Новые сведения о местонахождениях редких видов флоры Алтайского края // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: сборник научных статей по материалам XIII Международной научно-практической конференции, 20-23 октября 2014 г. Барнаул : Концепт, 2014. С. 247-250.
Ульянова Т.Н. Сорные растения во флоре России и сопредельных государств. Барнаул : Изд-во Алтайского ун-та, 2005. 294 с.
Никитин В.В. Сорные растения флоры СССР. Л. : Наука, 1983. 452 с.
Терехина Т.А. Антропогенные фитосистемы. Барнаул : Изд-во Алтайского ун-та, 2000. С. 179-216.
Пяк А.И., Мерзлякова И.Е. Сосудистые растения г. Томска. Томск : Изд-во Том. ун-та, 2000. 80 с.
Зверев А.А. Использование шкал гемеробиальности и урбанитета для оценки антропогенной трансформации флоры и растительности // Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов: материалы II Российской научной конференции с международным участием, 24-25 ноября 2009 г. Кемерово : КРЭОО Ирбис, 2009. С. 52-59.
Эбель А.Л., Куприянов А.Н., Стрельникова Т.О. Анкипович Е.С., Антипова Е.М., Антипова С.В., Буко Т.Е., Верхозина А.В., Доронькин В.М., Ефремов А.Н., Зыкова Е.Ю., Кирина А.О., Ковригина Л.Н., Ламанова Т.Г., Михайлова С.И., Ножинков А.Е., Пликина Н.В., Силантьева М.М., Степанов Н.В., Тарасова И.В., Терехина Т.А., Филипова А.В., Хрусталева И.А., Шауло Д.В., Шереметова С.А. Черная книга флоры Сибири / науч. ред. Ю.К. Виноградова ; отв. ред. А.Н. Куприянов. Новосибирск : Гео, 2016. 440 с.
Горышина Т.К. Экология растений. М. : Высш. шк., 1979. 365 с.
Kunick W. Veranderungen vof Flora und Vegetation einer GroBderstadt, dargestellt am Beispiel von Berlin (West) : Diss. Berlin : Technische Universitat Berlin, 1974.
Klotz S. Phytookologische Beitrage zur Charakterisierung und Gliederung urbaner Okosysteme, dargestellt am Beispiel der Stadte Halle und Halle-Neustadt: Diss. Halle : MartinLuter-Universitat, 1984.
Frank D., Klotz S. Biologisch-okologische Daten zur Flora der DDR. Halle-Wittenberg: MartinLuter-Universitat, 1990. 167 S.
Пестряков Б.Н., Черосов М.М., Ишбирдин А.Р. Гемеробиальность растений Якутии // Научные ведомости Белгородского университета. Серия Естественные науки. 2011. Т. 15, № 9-1 (104). С. 131-135.
Зверев А.А., Шереметова С.А., Шереметов Р.Т. Шкала гемероботолерантности растений как инструмент для анализа флористических данных в рамках бассейнового подхода // Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов: материалы V Международной конференции, 2-3 октября 2018 г. Кемерово : ФИЦ УУХ СО РАН, 2018. С. 20-26.
Зверев А.А. Информационные технологии в исследованиях растительного покрова : учеб. пособие. Томск : ТМЛ-Пресс, 2007. 304 с.
Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). Русское издание. СПб. : Мир и семья-95, 1995. 991 c.
Силантьева М.М. Адвентивные виды растений во флоре Алтайского края // Флора и растительность антропогенно нарушенных территорий. Кемерово, 2010. Вып. 6. С. 45-48.
Определитель растений Республики Алтай / отв. ред. И.М. Красноборов, И.А. Артемов. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2012. 701 с.
Зыкова Е.Ю. Адвентивная флора Республики Алтай // Растительный мир Азиатской России. 2015. № 3 (19). С. 72-87.
Манаков Ю.А., Стрельникова Т.О., Куприянов А.Н. Формирование растительного покрова в техногенных ландшафтах Кузбасса. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2011. 167 с.
Верхозина А.В. Антропогенная трансформация флоры Байкальской Сибири // Синантропизация растений и животных: материалы Всероссийской конференции с международным участием, 21-25 мая 2007 г. Иркутск : Изд-во Института географии СО РАН, 2007. С. 13-15.
Морозова О.В. Участие адвентивных видов в разнообразии и структуре флор Восточной Европы // Известия РАН. Серия географическая. 2003. № 3. C. 63-71.
Игнатов М.С., Макаров В.В., Чичев А.В. Конспект флоры адвентивных растений Московской области // Флористические исследования в Московской области / отв. ред. А.К. Скворцов. М. : Наука, 1990. С. 5-105.
Pysek P., Pergl J., Essl F. and etc. Naturalized alien flora of the world: species diversity, taxonomic and phylogenetic patterns, geographic distribution and global hotspots of plant invasion // Preslia. 2017. Vol. 89, № 3. PP. 203-274. doi: 10.23855/preslia.2017.203
Wagner V., Chytry M., Jimenez-Alfaro B. and etc. Alien plant invasions in European woodlands // Diversity and Distributions. 2017. № 23. PP. 969-981. doi: 10.1111/ddi.12592