Assessment of arboreal and shrubby plants widely used in greening of Orenburg by methods of ecological and phenological monitoring

Full Text

Введение

Ввиду высоких темпов урбанизации, связанных с развитием промышленности и автотранспортной нагрузки, в атмосфере городов стремительно увеличивается концентрация поллютантов [1]. В последние несколько десятков лет экологи отмечают постоянно меняющиеся условия окружающей среды, объясняемые вышеуказанными абиотическими процессами. Растения первыми подвергаются пагубному воздействию, реагируя на меняющиеся условия среды различными морфофизиологическими изменениями. Оценить эти воздействия позволяют фенологические наблюдения за растениями, которые произрастают в урбосреде [2].

Город Оренбург не является исключением среди городов, наращивающих темпы промышленного производства и автотранспортной нагрузки. На территории города постоянно увеличивается число новостроек, поэтому появляется необходимость в создании новых зеленых насаждений (групповые или одиночные посадки, скверы, парки, аллеи). В озеленении города используются как хвойные, так и лиственные древесно-кустарниковые растения. Главная роль насаждений — с оздание благоприятного микроклимата, так как растения —  живой фильтр, очищающий воздушные массы от загрязняющих веществ. Нельзя забывать и о их рекреационной и эстетической функции в городской среде. Поэтому в составе растений, рекомендуемых для озеленения города, предпочтение целесообразно отдавать тем таксонам, которые обладают высокими декоративными свойствами и устойчивы к загазованной среде [2].

С целью оценки адаптивных способностей растений в городской среде, а также для расширения ассортимента пород, которые могут использоваться в конкретном регионе для озеленения, создаются ботанические сады. Эти учреждения имеют богатые коллекционные фонды и, соответственно, научную базу для проведения подобных исследований [3].

На территории Оренбургской области ботанический сад, созданный на базе ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» (ОГУ), функционирует с 2006 г. Основное направление его деятельности — и нтродукция и акклиматизация растений [4]. Большинство растений в озеленении городов Оренбургской области являются интродуцентами [5], поэтому изучение вопросов их адаптивных возможностей на территории нашего региона вполне оправданно.

Золотым стандартом в определении экологической пластичности растений считается регистрация фаз их вегетативного развития в конкретном регионе [6, 7]. Фенологические наблюдения в парковом и лесопарковом хозяйстве городов, знание динамики сезонного развития древесных растений определяют подбор видов для целей озеленения территории. По полученным данным с учетом эстетической и санитарно-гигиенической оценок проводятся мероприятия по повышению устойчивости городских зеленых насаждений [8].

По итогам регистрации фенологических фаз растений составляют фенологические спектры —  графические изображения сезонного развития, как отдельных видов растений, так и их сообществ [9]. Построение фенологического спектра —  один из широко распространенных методов геоботанических исследований, позволяющих оценить состояние растений при изменении условий их произрастания [10].

Цель исследования — и зучение особенностей сезонного развития некоторых активно используемых в озеленении Оренбурга растений с применением методов эколого-фенологического мониторинга для комплексной оценки состояния зеленых насаждений в урбосреде.

Задачи исследования:

1. Изучить сезонное развитие древесно-кустарниковых растений г. Оренбурга по срокам наступления и продолжительности фенологических фаз.
2. Оценить степень цветения и уровень плодоношения как показателей стабильности развития видов в условиях городской среды.

Объекты исследования: 5 видов, принадлежащих родам Syringa L. (S. vulgaris L., S. josikaea J. Jacq. ex Rchb.), Sorbus L. (Sorbus aucuparia L.), Aronia Medik. (Aronia mitschurinii A.K. Skvortsov & Maitul.), Crataegus Tourn. Ex L. (Crataegus sanguinea Pall.).

Материалы и методы исследования

Исследования проведены на базе ботанического сада ОГУ согласно описательному методу фенологических наблюдений [11]. За учетную единицу принимался куст (экземпляр) растения. Регистрация наблюдений проведена в группах растений каждого вида, включавших от 5 до 10 одновозрастных экземпляров [12]. Отражением хода фенологического развития исследуемых видов являются фенологические спектры вегетативного и генеративного циклов сезонного развития растений [9]. Оценка интенсивности цветения [13] и плодоношения [14] проведены глазомерным методом.

Климатогеографическая характеристика района исследования. Климат Оренбургской области резко-континентальный. Для него характерна морозная и малоснежная зима и засушливое жаркое лето. За последние полвека климат Оренбургской области изменился в сторону значительного повышения среднегодовой температуры воздуха с 4,5 до 6,2 °C и значительного снижения годового количества осадков —  с 380 до 320 мм. Высокая засушливость климата ухудшает условия для произрастания различных культур [15, 16].

Результаты исследования и обсуждение

Все виды растений — о бъектов настоящего исследования — о тличаются между собой по происхождению и являются истинными интродуцентами для Оренбуржья. Ареал распространения Aronia mitschurinii — С еверная Америка, Sorbus aucuparia и Crataegus sanguinea —  Европа, Syringa vulgaris и Syringa josikaea —  эндемики Балкан и Карпат.

Исследуемые растения произрастают на территории ботанического сада ОГУ, который расположен в центральной части города Оренбурга. Это позволило изучить фенологические фазы пяти видов растений, активно используемых в озеленении городов области, в одинаковых условиях.

Регистрация фенологических наблюдений проведена по основным периодам вегетации: листоношение, цветение, плодоношение. Полученные среднемноголетние данные о ходе фенологического развития исследуемых видов позволили составить фенологические спектры вегетативного и генеративного циклов развития растений на территории Оренбуржья.

Раньше всех видов вегетация (набухание почек) отмечается у Aronia mitschurinii и Syringa vulgaris (в первых числах апреля) (рис. 1).

Рис. 1. Феноспектр исследуемых видов по данным среднемноголетних наблюдений в условиях г. Оренбурга (вегетативный цикл)

Fig. 1. Phenological spectrum of the studied species according to the data of average long-term observations in the conditions of Orenburg (vegetative cycle)

Наименее продолжительный период от набухания до раскрытия почечных чешуй наблюдается у Sorbus aucuparia — в сего 3 дня по данным среднемноголетних наблюдений. Наиболее продолжителен данный период у Syringa josikaea —  6 дней.

Первые настоящие листья раньше других видов появляются у Syringa vulgaris и Aronia mitschurinii —  9 апреля, позже всех —  у Syringa josikaea —  15 апреля.

Раньше всех видов начало роста побегов отмечается у Syringa vulgaris — 14 апреля. Продолжительность роста побегов значительно отличается у рассматриваемых видов. Раньше всех рост побегов заканчивается у Crataegus sanguinea, позже всех —  у Syringa josikaea.

За окончание вегетации мы принимаем фазу наступления листопада. По характеру фенологического развития среди всех изученных видов наиболее благоприятный тип отмечается у Aronia mitschurinii — р ано начинает и рано заканчивает вегетацию (I группа). Ко II группе (рано начинают и поздно заканчивают вегетацию) относится Syringa vulgaris. К III группе (поздно начинают и рано заканчивают вегетацию) относится Crataegus sanguinea. Два вида (Sorbus aucuparia и Syringa josikaea) обладают наиболее неблагоприятным типом вегетативного развития (поздно начинают и поздно заканчивают вегетацию) и относятся к IV группе по характеру фенологического развития в условиях Оренбургской области.

Генеративный цикл развития, включающий фазы цветения и плодоношения, важен для изучения хода фенологического развития видов растений, в особенности тех, которые используются в озеленении городской среды. С одной стороны интенсивность цветения является отражением степени декоративности конкретного таксона, а с другой —  по уровню плодоношения (т. е. способности к образованию полноценных семян) мы можем судить о благополучном развитии конкретного таксона в условиях городской среды.

Раньше, чем у всех исследуемых видов, цветение начинается у Syringa vulgaris, позже всех у Syringa josikaea (рис. 2). Эти же виды цветут наиболее продолжительно среди всех, изученных нами (порядка 20–22 дней).

Наименьшая продолжительность цветения по данным среднемноголетних наблюдений отмечена у Sorbus aucuparia и Crataegus sanguinea —  по 7 и 8 дней соответственно. Продолжительность периода от окончания цветения до образования завязи у видов достаточно короткий и составляет от 1 (у Sorbus aucuparia) до 6 дней (у Syringa josikaea).

Плоды рано достигают зрелости у Crataegus sanguinea —  в начале августа. К середине августа зрелость плодов регистрируется у Aronia mitschurinii, через месяц —  у Sorbus aucuparia и Syringa vulgaris. Позже всех созревают семянки Syringa josikaea —  в начале октября.

Оценив цветение и плодоношение исследуемых видов, установили, что подавляющее большинство из них обладают наивысшими баллами и характеризуются обильным цветением и высоким уровнем плодоношения —  плоды образуются по всей кроне в большом количестве (табл.).

Таблица
Оценка цветения и плодоношения исследуемых таксонов

Вид	Интенсивность цветения, балл	Степень плодоношения, балл
Aronia mitschurinii	5 (очень большое)	5 (очень большое)
Sorbus aucuparia
Crataegus sanguinea
Syringa vulgaris
Syringa josikaea	4 (среднее)	2 (малое)

Table
Assessment of flowering and fruiting of the studied taxa

Species	Flowering intensity, grade	Degree of fruiting, grade
Aronia mitschurinii	5 (very large)	5 (very large)
Sorbus aucuparia
Crataegus sanguinea
Syringa vulgaris
Syringa josikaea	4 (average)	2 (small)

 

Рис. 2. Фенологический спектр сезонного развития исследуемых видов по данным среднемноголетних наблюдений в условиях г. Оренбурга (генеративный цикл)

Fig. 2. Phenological spectrum of seasonal development of the studied species according to the data of average long-term observations in Orenburg (generative cycle)

Только один вид Syringa josikaea характеризуется средними показателями по интенсивности цветения и низкими по уровню плодоношения. На немногих ветвях кустов образуется незначительное количество плодов, преимущественно в верхней части кроны.

Выводы

1. Все исследуемые виды растений успевают завершить все фазы фенологического развития в климатогеографических условиях Оренбуржья. Лучшим типом вегетативного развития обладает только один из исследуемых видов — Aronia mitschurinii. По данным многолетних наблюдений, происходит смещение фаз вегетации в сторону более раннего их наступления для всех таксонов.
2. Подавляющее большинство исследуемых видов, которые активно используются в озеленении городской среды Оренбургской области, обладают обильным цветением и высоким уровнем плодоношения, что свидетельствует об их высокой экологической пластичности в условиях урбосреды.

About the authors

Natalia Mikhailovna Nazarova

Orenburg State University

Email: nazarova-1989@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7449-0378

Junior researcher, scientific group of the Botanical Garden

13 Pobedy ave., Orenburg, Orenburg region, 460018, Russian Federation

Darya Gennadievna Fedorova

Orenburg State University

Author for correspondence.
Email: daryaorlova24@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5323-4965

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, scientific group of the Botanical Garden

13 Pobedy ave., Orenburg, Orenburg region, 460018, Russian Federation

References

Supplementary files