КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 22-24-20149

НазваниеРазнообразие и инвазибельность растительных сообществ больших и малых городов Среднего Урала

РуководительЗолотарева Наталья Валерьевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук, Свердловская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс).

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-107 - Экология биосистем

Ключевые словаинвазибельность сообществ и местообитаний, биологические инвазии, инвазивные растения, чужеродные растения, типы местообитаний, видовой пул, урбанизация, рекреация, загрязнение, разнообразие сообществ, южная тайга, EUNIS habitat classification

Код ГРНТИ34.35.25

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Цель проекта: определить ведущие факторы разнообразия и степени инвазибельности растительных сообществ нескольких больших и малых городов Среднего Урала. В отличие от многочисленных флористически ориентированных исследований, мы намерены исследовать характеристики сообществ растений – их таксономическое разнообразие и инвазибельность, т.е. степень устойчивости / неустойчивости к вторжению чужеродных растений. В фундаментальном отношении проект направлен на оценку справедливости двух гипотез, объясняющих изменчивость разнообразия и состава растительных сообществ при урбанизации: (1) о прямом влиянии урбанизации; (2) о влиянии размера видового пула. В практическом плане будут получены оценки реального распространения (активности) чужеродных видов в растительных сообществах, в окружении которых непосредственно происходит повседневная жизнь жителей городов. Идея проекта – новая для региона и России, а также новая фундаментально, поскольку ранее соотношение гипотез прямого антропогенного влияния и видового пула на инвазибельность растительных сообществ не тестировалось в регионах с несильным проявлением инвазий растений, каким Средний Урал является по сравнению с интенсивно и давно освоенными человеком регионами Европы и других частей света. Предполагается исследовать растительные сообщества двух малых (Туринск, Красноуфимск) и двух больших (Каменск-Уральский, Первоуральск) городов. Отсутствие в этом списке Екатеринбурга объясняется тем, что сообщества Екатеринбурга уже хорошо изучены нами в ходе выполнения проекта РФФИ-УРАЛ (2020–2021 гг.; остался еще один годовой этап 2022 г.); оценки по Екатеринбургу будут использованы для генерации выводов и при подготовке публикаций. Выбор городов для исследования обусловлен тем, что для трех из них известны базовые характеристики флор (Tretyakova et al., 2021), т.е. характеристики локальных видовых пулов. В каждом городе оценки разнообразия (альфа-разнообразия) и актуального уровня вторжения чужеродных растений будут получены для стандартизированного круга урбанизированных сообществ: 1) сообщества пойм внутригородских рек; 2) пустыри возле промышленных предприятий и на окраинах поселений; 3) селитебные территории, отдельно в зонах много- и одноэтажной застройки; 4) управляемые скверы и газоны центральной / исторической части городов. Мы будем проверять три рабочих предположения. 1. Средние уровни таксономического богатства растительных сообществ городов отражают уровень богатства локальных видовых пулов (урбанофлор) и возрастают в ряду: Туринск – Красноуфимск – Каменск-Уральский, Первоуральск – Екатеринбург. 2. Средние уровни инвазибельности сообществ городов отражают уровень богатства локальных видовых пулов (урбанофлор) чужеродными видами и общего антропогенного давления, характеризуемого размером города, располагаются в ряд по возрастанию: Туринск – Красноуфимск – Каменск-Уральский, Первоуральск – Екатеринбург. 3. В каждом городе, независимо от его размера и независимо от числа чужеродных видов в локальном видовом пуле, по возрастания инвазибельности сообщества расположены в ряд возрастания степени антропогенного давления: сообщества пойм – пустырей – селитебных территорий – скверы и газоны. В местообитаниях четырех городов Среднего Урала будут получены оценки альфа-разнообразия сообществ, участия в них чужеродных и инвазивных растений (числа и доли видов, обилия). Рабочие гипотезы будут проверены на основе анализа 420-470 описаний сообществ урбанизированных местообитаний городов (в том числе, Екатеринбурга, данные по которому уже имеются; и четырем городам, которые будут эмпирически изучены в ходе проекта). Результатом будет вывод о характере связи между степенью урбанизации и размером видового пула с одной стороны и характеристиками разнообразия урбанизированных сообществ с другой. Это позволит лучше понимать и обосновано прогнозировать ход инвазий растений на Среднем Урале. В практическом отношении результаты позволят дать формальный, т.е. не экспертный, прогноз о местах распространения в регионе чужеродных инвазивных растений.

Ожидаемые результаты
Основным научным результатом будет вывод о том, в какой степени справедливы две гипотезы, объясняющие изменчивость разнообразия и состава растительных сообществ в условиях урбанизации: (1) о прямом влиянии урбанизации; (2) о влиянии размера видового пула. Эти гипотезы на территории России в отношении урбанизированных сообществ совместно, т.е. как конкурирующие, на специально собранном материале не проверялись. Гипотеза видового пула в России проверялась в отношении неурбанизированных сообществ. Гипотеза о влиянии урбанизации, хотя негласно и подразумевается в исследованиях по изучению разнообразия городских сообществ, на материалах из России имеет намного меньшую частоту проверки, чем аналогичные исследования, выполненные в других странах в общей идеологии "urban–rural gradient" (Lippe, Kowarik, 2008; McKinney, 2008; Goddard et al., 2010; Larondelle, Haase, 2013; Radford, James, 2013; Aronson et al., 2015). Значимость ожидаемых результатов состоит в том, что они позволят лучше понимать региональные закономерности трансформации урбанизированных сообществ, надежнее прогнозировать их будущее состояние и оптимальные способы управления. Если окажется, что разнообразие и инвазибельность городских сообществ определяется исключительно или преимущественно уровнем урбанизации, т.е. текущими и историческими формами воздействий, это будет означать оптимистические перспективы для восстановления нарушенных участков прямыми методами – рекультивацией, посадками, реинтродукцией. Если окажется, что разнообразие и инвазибельность городских сообществ в значительной степени определяются размером видового пула, это будет означать необходимость первоочередного планирования таких форм охраны окружающей среды как заповедание участков, создание разнообразных зеленых коридоров и ужесточение контроля за распространением чужеродных организмов. В более практическом измерении результаты покажут степень различия локального разнообразия растительных сообществ, в окружении которых живут жители малых и больших городов. Будет впервые установлено, какие сообщества более разнообразны и за счет каких групп видов – аборигенных или чужеродных. По современным представлениям существует прямая взаимосвязь между разнообразием дикорастущих растений и подверженностью популяций человека иммунным расстройствам и воспалительным заболеваниям. Поэтому оценки разнообразия сообществ в градиенте "малые города – большие города" можно будет трактовать как показатели качества окружающей среды. Цитированные источники Aronson M.F.J., Handel S.N., La P., Inga P. Clemants S.E. Urbanization promotes non-native woody species and diverse plant assemblages in the New York metropolitan region // Urban Ecosystems. 2015.18 (1): 31–45. doi:10.1007/s11252-014-0382-z. Goddard M.A., Dougill A.J., Benton T.G. Scaling up from gardens: biodiversity conservation in urban environments // Trends in Ecology & Evolution. 2010. 25 (2): 90–98. doi:10.1016/j.tree.2009.07.016. Larondelle N., Haase D. Urban ecosystem services assessment along a rural–urban gradient: A cross-analysis of European cities // Ecological Indicators. 2013. 29: 179–190. doi:10.1016/j.ecolind.2012.12.022. Lippe M. von der, Kowarik I. Do cities export biodiversity? Traffic as dispersal vector across urban–rural gradients // Diversity and Distributions. 2008. 14 (1): 18–25. McKinney M.L. Effects of urbanization on species richness: A review of plants and animals // Urban Ecosystems. 2008. 11 (2): 161–176. doi:10.1007/s11252-007-0045-4. Radford K.G., James P. Changes in the value of ecosystem services along a rural–urban gradient: A case study of Greater Manchester, UK // Landscape and Urban Planning. 2013. 109 (1): 117–127. doi:10.1016/j.landurbplan.2012.10.007.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Все пункты годового плана выполнены в заявленном объеме. Состоялись три командировки. Выполнен подбор участков, местообитаний и пробных площадей в городах Туринск и Каменск-Уральский. В каждом городе выполнено по 80 описаний, по 20 в следующих типах местообитаний: сообщества селитебных территорий; газоны и скверы; бурьянистые травяные сообщества пустырей; пойменные сообщества с деревьями и травяные. Определены гербарные сборы и сформирован массив из 296 описаний (80 – Туринск, 80 – Каменск-Уральский, 136 – Екатеринбург; из ранее имевшегося задела). После включения в анализ сведений о богатстве ценофлор (списков видов, выявленных в сериях описаний, выполненных в относительно однородных условиях) трех городов влияние размера города на богатство ценофлор и на соотношение аборигенных и чужеродных видов в ценофлорах не установлено. Общее направление преобразования ценофлор состоит в том, что от малых городов к большим богатство ценофлор увеличивается. Но при этом Екатеринбург и Каменск-Уральский, численность населения которых различается почти на порядок, по богатству ценофлор исследованных местообитаний близки. Установлено, что в регионе Среднего Урала урбанизированные сообщества Екатеринбурга трансформированы вследствие присутствия чужеродных и инвазионных видов не более, чем в других городах. Средняя доля чужеродных растений в сообществах Екатеринбурга составляет около 1/4, а в сообществах Каменск-Уральского – в среднем до 1/3 от состава. В Каменск-Уральском на селитебных территориях средняя доля чужеродных растений составляет 41±8%. Доля инвазионных видов также высока в Каменск-Уральском (около 25% всех видов) и в сообществах дворов и пустырей во всех городах. Выполнена предварительная проверка основных предположений проекта. Предположение, что, чем крупнее город, тем богаче видами растительные сообщества, не удалось ни подтвердить, ни опровергнуть. Необходимо дальнейшее накопление данных. Предположение, что от малых городов к большим увеличивается богатство чужеродными видами конкретных растительных сообществ, на промежуточном массиве данных не подтвердилось. Помимо дальнейшего накопления данных, необходимо искать иные, чем размер города, объяснения наблюдаемого уровня инвазибельности сообществ. Предположение, что в каждом городе, независимо от его размера и независимо от числа чужеродных видов в актуальном видовом пуле, сообщества по степени возрастания инвазибельности расположены в ряд возрастания степени антропогенного давления: "сообщества пойм – пустырей – селитебных территорий – скверы и газоны", не подтвердилось. Во всех городах мы наблюдали иную последовательность местообитаний по возрастанию уровня инвазибельности: "сообщества пойм – скверы и газоны – (селитебные территории + пустыри)". Эта последовательность местообитаний по возрастанию инвазибельности логично отражает ряд увеличения антропогенного воздействия на сообщества. Для объяснения изменчивости всех признаков таксономического состава растительных сообществ необходимо обязательно учитывать тип местообитания. Размер города, не является лучшим предиктором для объяснения степени трансформированности растительных сообществ вследствие инвазий новых видов. Возможно, что плотность населения или плотность застройки лучше, чем общий размер города объясняют подобную трансформированность. Степень надежности заключений, полученных на промежуточном массиве данных, безусловно, не высока. Не исключено, что по итогам включения в анализ материалов по еще двум городам результаты придется корректировать. Однако материалы, имеющиеся на конец 2022 г., показывают обоснованность заявленного плана исследований. Поэтому план работы на 2023 г. не подвергся содержательной коррекции. Со ссылкой на поддержку проектом РНФ опубликовано две статьи и состоялось два соответствующих по тематике выступления на конференциях.

 

Публикации

1. Золотарева Н.В., Подгаевская Е.Н., Дубровин Д.И. Новые и редкие адвентивные виды сосудистых растений Turczaninowia, 25, 3: 79–82 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.14258/turczaninowia.25.3.9

2. Липихина Ю.А., Золотарева Н.В., Подгаевская Е.Н., Веселкин Д.В. The Thicket Structure Russian Journal of Ecology, Vol. 53, No. 6, pp. 456–463. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S106741362206008X

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Все задачи выполнены. Выполнен подбор участков, местообитаний и пробных площадей в городах Красноуфимск и Полевской; выполнено 160 геоботанических описаний урбанизированных растительных сообществ. Вместе с описаниями из Екатеринбурга общий массив составил 465 описаний. Среднее таксономическое богатство растительных сообществ городов Среднего Урала составляло 30–40 видов. Сообщества дворов, скверов и пустырей содержали 20–35% чужеродных видов, пойменные сообщества на территории городов – 10–15%. Пять изученных городов различались по уровням вторжения чужеродных видов – по среднему числу и по средней доле чужеродных видов. Средние доли чужеродных видов составляли от 17% в малом городе Туринске до 31% в большом городе Каменск-Уральский. В городе-миллионере Екатеринбурге сообщества не были максимально трансформированными. В целом, параметры таксономического богатства городских сообществ сильнее различались в зависимости от типов сообществ, чем в разных городах. Для решения задачи проекта в части оценки инвазибельности сообществ разработали способы количественной характеристики обобщенного показателя инвазибельности, который интегрирует оценки числа и долей чужеродных видов и позволяет характеризовать подверженность сообществ проникновению чужеродных растений безотносительно к окружающим условиям. Предположение, что, чем крупнее город, тем богаче видами его растительные сообщества, не подтвердилось. Мы не установили, что богатство сообществ коррелирует с богатством урбанофлор. Сообщества пяти изученных городов в среднем не различались по уровню таксономического богатства. Предположение, что от малых городов к большим увеличивается богатство видовых пулов чужеродными видами и поэтому увеличивается богатство чужеродными видами растительных сообществ в основе справедливо, хотя в полном виде не подтвердилась. От малых городов к большим увеличение богатства видовых пулов чужеродными видами не установлено. Но, чем больше пул чужеродных видов, тем выше инвазибельность сообществ. Предположение, что городские сообщества по возрастанию степени инвазибельности расположены в ряд: "сообщества пойм – пустыри – дворы – скверы и газоны" не подтвердилось. Типы местообитаний по возрастанию уровня инвазибельности образуют ряд "пойменные местообитания – скверы – дворы – пустыри". Со ссылкой на поддержку проектом РНФ в 2023 г. опубликовано две статьи, одна из них – в журнале Diversity; состоялось соответствующее по тематике выступление на конференции. Публикации: Веселкин Д.В., Дубровин Д.И., Коржиневская А.А., Подгаевская Е.Н., Пустовалова Л.А., Ивченко Т.Г., Золотарева Н.В. Уровни вторжения чужеродных растений в местообитаниях разных типов на Среднем Урале // Экология. 2023. № 4. С. 261–271. [Veselkin, D.V., Dubrovin, D.I., Korzhinevskaya, A.A. et al. Invasion Levels of Alien Plants in Various Habitat Types in the Middle Urals // Rus. J. Ecol. 2023. V. 54. P. 266–276. https://doi.org/10.1134/S1067413623040124] Veselkin D.V. Zolotareva N.V., Dubrovin D.I., Podgaevskaya E.N., Pustovalova L.A., Korzhinevskaya A.A. Invasibility of common plant community types of the Middle Urals // Diversity. 2023. V. 15. № 9. 955. https://doi.org/10.3390/d15090955 Публикации в Интернете https://ipae.uran.ru/node/1368 "Сотрудники ИЭРиЖ УРО РАН оценили, как часто в растительных сообществах Екатеринбурга встречаются чужеродные растения" http://уроран.рф/node/7525?ysclid=lpyzskaub4343137461 [«ЧУЖАКИ» НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ // Опубликовано 04.12.2023 - 14:29]

 

Публикации

1. Веселкин Д.В., Дубровин Д.И., Коржиневская А.А., Подгаевская Е.Н., Пустовалова Л.А., Ивченко Т.Г., Золотарева Н.В. Invasion Levels of Alien Plants in Various Habitat Types in the Middle Urals Russian Journal of Ecology, V. 54. P. 266–276. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S1067413623040124

2. Веселкин Д.В., Золотарева Н.В., Дубровин Д.И., Подгаевская Е.Н., Пустовалова Л.А., Коржиневская А.А. Invasibility of common plant community types of the Middle Urals DIVERSITY (DIVERSITY - BASEL), V. 15, N статьи 955 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/d15090955

3. - «Чужаки» на Среднем Урале "Наука Урала", декабрь 2023, № 23 (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Результаты потенциально могут быть использованы в социальной сфере для определения природоохранной и здоровьесберегающей функции городских растительных сообществ и для рекомендаций мероприятий по управлению городскими зелеными пространствами. Мы не разработали и не планировали разрабатывать такие рекомендаций, но рано или поздно потребность в них возникнет. Из результатов проекта вытекает, что из изученных городов особенно актуальна задача по контролю распространения чужеродных видов в Каменск-Уральском.