Расселение золотарника канадского (Solidago canadensis L.) на территории Калининградской области



Эта статья была посвящена изучению масштабов и основных механизмов распространения золотарника канадского (Solidago canadensis L.) на территории Калининградской области, а также поиску способов борьбы с ним.

Ключевые слова: золотарник канадский, Solidago Canadensis L., инвазивные виды, Калининградская область, особенности, методы борьбы.

Важной проблемой современного мира является воздействие человека на природу: загрязнение водоёмов, воздуха, почвы, глобальное потепление, браконьерство, вырубка лесов. Появление инвазивных видов тоже туда входит. Обычно такие виды появляются в результате торговли, расселения, перемещения людей.

В таких странах как Австралия и Океания много лет правительства пытаются защитить уникальные экосистемы. В противоположность Австралии, в Европе не принимаются никакие способы борьбы с инвазивными видами. Так в Европе к 2008 г. было зарегистрировано около 5000 инвазивных видов растений [1, 2], их количество постоянно растёт.

На примере золотарника канадского были проведены исследования, анализ свойств и особенностей, касающихся характера распространения растений, а также поиск способов борьбы с ними.

Золотарник канадский (Solidago сanadensis L.) — многолетнее травянистое растение семейства Астровые. Является инвазивным видом в Европе, Калининградской области. Золотарник канадский произрастает на полях, лесах, где пагубно действует на экосистему. Однако обычно он предпочитает места, где экосистема уже была нарушена. На сельскохозяйственных угодьях является сорняком, потому что очень быстро и далеко распространяется семенами, которых, в свою очередь, образуется много, и эти семена имеют высокий шанс всхода. Растение способно размножаться вегетативно с помощью частей корня и ризомами, что делает золотарник канадский особенно назойливым. Цветёт растение c сентября по январь. Во время плодоношения в конце октябре золотарник меняет свой жёлтый цвет на серый, чёрный. На территориях, оккупированных золотарником канадским, очевидно было понижение видового биоразнообразия.

Цель работы состоит в изучении масштабов и механизмов распространения золотарника канадского в Калининградской области, методы борьбы с ним.

Чтобы достичь цели, решено было определить проективное покрытие, которое поможет показать масштабы проблемы, и процент прорастания семян, который способен объяснить быстрое распространение золотарника канадского, а анализ свойств и особенностей не только позволит оценить пользу растения для человека, но и поможет разобраться в успехе золотарника канадского, как инвазивного вида.

В конце работы будут предложены несколько способов решения этой проблемы, исходящие из анализа литературы.

Методы и материалы

Рис. 1

Исследование проводилось на заброшенных колхозных полях в округе посёлка «Веселовка» и лесу поблизости. Были сняты фотографии мест наиболее удобных для подсчёта. Никаких особенных приборов, нуждающихся в упоминании, не было использовано, кроме простой измерительной рулетки.

– Проективное покрытие показывает степень заселённости участка определённым видом растения. Подсчёт проективного покрытия делался на глаз и подкреплялся фотографиями.

Формула:

(1)

Где:

— проективное покрытие, %

— площадь, занятая данным растением, м ²

— площадь участка, м ²

Процент прорастания семян показывает процент проросших семян соответственно. Семена Золотарника Канадского были собраны и оставлены на достаточное время во влажной тряпке.

Формула:

(2)

Где:

процент прорастания семян, %

количество проросших семян

— количество семян, изначально взятых для эксперимента

Исследовательская работа по вредным и полезным свойствам Золотарника Канадского по отношению к аборигенным биоценозам и человеку, и способам борьбы с ним.

Были использованы надёжные и достоверные источники информации, такие как: springer.com, onlinelibrary.wiley.com, cyberleninka.ru, sciencedirect.com, researchgate.net и прочие.

По полезным и вредным свойствам была создана таблица, состоящая из двух колонок, в одной — полезные свойства Золотарника Канадского, в другой — вредные.

Результаты

Проективное покрытие на полях часто бывало в районе 60–70 %. На всех заброшенных полях, на которых проводилось исследование, проективное покрытие было примерно одинаково, очевидно было доминирование Золотарника Канадского. В редких, особенно запущенных, случаях экосистема поля могла состоять исключительно из Золотарника.

Кроме полей, городов и дорог, Золотарник Канадский может быть обнаружен и в лесах. К счастью, леса нашего региона имеют весьма стабильную экосистему, что отразилось на популяции Золотарника, а именно на 1км ² леса было найдено всего лишь 9–10 растений.

По прошествии дня проросло 400 из 500 семян. По формуле (2), процент прорастания семян — 80 %.

Взрослое растение может произвести примерно 20000 семян, которые могут распространяться по ветру, по воде, насекомыми, человеком или животными [6]. С помощью дополнительных вычислений можно прийти к выводу, что из всех семян прорастает 16000 на одно растение. Такое громадное количество семян не могло не служить успеху этого инвазивного вида.

Стоит заметить, что в некоторых источниках процент прорастания семян Золотарника Канадского не превышает 30 % [6]. В тех работах использовались условия гораздо более близкие к естественным, чем и можно объяснить такой маленький коэффициент. Однако, даже при таком проценте и при всей значительности разности, прорастает всё ещё совсем не малое количество семян — 6000 на растение.

Результаты исследовательской работы были сгруппированы по полезности свойств и занесены в таблицу 1.

Таблица 1

Свойства Золотарника Канадского, по отношению к человеку и экосистемам

Полезные Свойства

Вредные Свойства

1. Золотарник Канадский может быть использован как растение-индикатор содержания Цинка и Свинца на загрязнённых этими металлами территориях [7]. Что значит, что содержание этих металлов в растении зависит от содержания их в почве. 2. Является фитостабилизатором Цинка [7]. Цинк задерживается в растении и, соответственно, становится менее активным. Так как цинк в некоторых местах, например вокруг фабрик, заводов, содержится в больших количествах, это полезное свойство может быть использовано для их отчистки. 3. Производство красителей , разных экстрактов и масел , антиоксидантов , антигрибковых препаратов [8, 9]. 3.Анализ множества сайтов пасечников показывает, что Золотарник Канадский считается хорошим медоносом . Интерес в Золотарники касательно этих свойств, мог быть одной из причин занесения такого растения в Европу. 4. Средства для лечения опорно-двигательного аппарата, зависимостей, иммунитета, мочеполовой системы, ЖКТ, сердечно-сосудистой системы и т. д. [10]

1. Золотарник Канадский, будучи инвазивным видом, выделяет патогены/ингибиторы в почву , что и обеспечило его успех, как инвазивный вид. Это может быть объяснено эволюцией и соперничеством с другими растениями на родине, где условия были гораздо жёстче [11]. 2. Золотарник Канадский пагубно влияет на биоразнообразие опылителей [12]. Что легко объясняется тем же понижением в биоразнообразии аборигенных растений, так как некоторые опылители предпочитают определённые растения. 3. Обилие производимой растением пыльцы способно вызывать аллергические реакции . Из-за того, что Золотарник Канадский начинает цвести поздним летом, когда уже закончился период цветения почти у всех аборигенных Европейских видов [6], это значит, что люди, страдающие аллергией, будут подвергнуты опасности гораздо продолжительней, чем когда-либо.

Издавна, чтобы избавиться от сорняков, люди жгли поля, но, из-за большой опасности, нужно было найти гораздо более безопасные способы. Ниже приведены самые выдающиеся из них:

1. Нанесение Глифосата на стадии бутона понижает производство семян. Цветущие растения должны быть уничтожены с корнем [6], любая оставшаяся часть растения способна отрасти в новое.

Данный метод крайне неудобен, так как он только работает только на стадии бутона, уже цветущие растения приходится сжигать. Глифосат ядовит для человека и животных [15, 16, 17].

2. Покос и обработка грибным изолятом Sclerotium Rolfsii SC64 — самый многообещающий метод — убивает более 90 % растений, вместе с корнями, и полностью предотвращает отрастание. По отдельности скашивание и обработка грибом не приносят таких же результатов, только при их одновременном использовании можно этого добиться. [13, 14]

Это — возможно, самый лучший метод, который у нас есть на данный момент. Он позволяет избирательно уничтожать Золотарник Канадский без особого вреда для других растений. Единственный минус — чтобы метод работал на максимум, нужно сначала скосить каждый Золотарник, на что может потратиться много ресурсов.

Обсуждение

Судя по значению проективного покрытия на заброшенных полях, можно сделать выводы о том, что может произойти, если мы продолжим игнорировать проблему. Растения, размножаясь бесконтрольно, выделяя миллионы семян в воздух, воду, способны стать огромной угрозой агропромышленности. Глубоко заходящие корни золотарника канадского делают избавление от этого растение особенно сложным и дорогостоящим. До сих пор самым удобным и эффективным способом это сделать было сжигание, но это может вызвать пожары и вне территории поля. Поэтому в задачах общества должно стоять использование более экологичных способов, таких как приведённые раннее, для защиты против золотарника, создание новых экологических политик, по борьбе с инвазивными видами.

Золотарник канадский обладает разнообразными полезными свойствами, его контролируемое выращивание предоставляет интересную возможность, увы на данный момент много таких растений растёт на местах, на которых нельзя вести коммерческий сбор. Эти места, скорее всего, будут просто оставлены быть, и останутся рассадником сорняков.

Золотарник, имея много полезных свойств, полезен только для человека. Его вред для природы не стоит недооценивать, поэтому цель новых экологических политик должна состоять, в первую очередь, в защите природных экосистем, а не агрикультурных полей.

Вывод

Испокон веков Европа была центром торговли, что принесло с собой бессчётное количество инородных растений, которые часто оказываются инвазивными. Один из них — золотарник канадский — предположительно был завезён как декоративное или медоносное растение в Европу и с тех пор прижился.

Золотарник канадский — серьёзная угроза Европейским, Калининградским биоценозам, как и любой другой инвазивный вид. Полезные свойства его, однако не перевешивают опасности золотарника для экосистем. Поэтому использовать его в промышленности следует аккуратно и обдуманно.

Существующая проблема не должна быть игнорирована. Одно лишь аккуратное пользование этим ресурсом не поможет природным экосистемам, поэтому для решения этой проблемы возможны следующие действия:

– Поиск и использование новых более экологичных и безопасных способов борьбы с инвазивными видами. Такие как обработка бутонов золотарника Глифосатом, или кошение и обработка растений грибным изолятом Sclerotium Rolfsii SC64.

– Введение экологических политик, уменьшающих возможность появления новых инвазивных видов и защищающих экосистемы от уже существующих.

Литература:

1. DAISIE: Handbook of alien species in Europe. Dordrecht: Springer; 2009.
2. Lambdon PW, Pyšek P, Basnou C, Hejda M, Arianoutsou M, Essl F, Jarosik V, Pergl J, Winter M, Anastasiu P, Andriopoulos P, Bazos I, Brundu G, Celesti-Grapow L, Chassot P, Delipetrou P, Josefsson M, Kark S, Klotz S, Kokkoris Y, Kühn I, Marchante H, Perglova I, Pino J, Vilà M, Zikos A, Roy D, Hulme PE: Alien flora of Europe: species diversity, temporal trends, geographical patterns and research needs. Preslia 2008.
3. Lodge DM: Biological invasions: lessons for ecology. Trends Ecol Evol 1993, 8:133–137.
4. Sax DF, Stachowicz JJ, Brown JH, Bruno JF, Dawson MN, Gaines SD, Grosberg RK, Hastings A, Holt RD, Mayfield MM, O’Connor MI, Rice WR: Ecological and evolutionary insights from species invasions. Trends Ecol Evol 2007, 22:465–471.
5. Weber et al., 2008
6. Huang, H., Guo, S. & Chen, G. Reproductive biology in an invasive plant Solidago canadensis. Front. Biol. China 2, 196–204 (2007).
7. Bielecka, A., Królak, E. Solidago canadensis as a bioaccumulator and phytoremediator of Pb and Zn. Environ Sci Pollut Res 26, 36942–36951 (2019).
8. Lauma Zihare, Dagnija Blumberga, Insight into bioeconomy. Solidago canadensis as a valid resource. Brief review, Energy Procedia, 2017
9. Leitner P, Fitz-Binder C, Mahmud-Ali A, Bechtold T. Production of a concentrated natural dye from Canadian Goldenrod (Solidago canadensis) extracts. Dye Pigment 2012;93:1416–21.
10. Сулейманова Ф. Ш., Нестерова О. В., Матюшин А. А. Исторический опыт и перспективы использования травы золотарника канадского (Solidago сanadensis L.) в медицине // Здоровье и образование в XXI веке. 2017. № 4.
11. Abhilasha, D, Quintana, N, Vivanco, J and Joshi, J (2008) Do allelopathic compounds in invasive Solidago canadensis s. l. restrain the native European flora? Journal of Ecology 96, 993–1001.
12. Dawid Moroń, Magdalena Lenda, Piotr Skórka, Hajnalka Szentgyörgyi, Josef Settele, Michal Woyciechowski, Wild pollinator communities are negatively affected by invasion of alien goldenrods in grassland landscapes, 2009 Biological Conservation
13. Yu Zhang, Xianghong Yang, Yibing Zhu, Lingyan Li, Yali Zhang, Junping Li, Xiaoling Song, Sheng Qiang, Biological control of Solidago canadensis using a bioherbicide isolate of Sclerotium rolfsii SC64 increased the biodiversity in invaded habitats, Biological Control, 2019,
14. Wei Tang, Jing Kuan, Sheng Qiang, Biological control of the invasive alien weed Solidago canadensis: combining an indigenous fungal isolate of Sclerotium rolfsii SC64 with mechanical control, 2013
15. Gill, J. P. K., Sethi, N., Mohan, A. et al. Glyphosate toxicity for animals. Environ Chem Lett 16, 401–426 (2018).
16. Matt D Busse, Alice W Ratcliff, Carol J Shestak, Robert F Powers, Glyphosate toxicity and the effects of long-term vegetation control on soil microbial communities, Soil Biology and Biochemistry, 2001.
17. Tarazona, J.V., Court-Marques, D., Tiramani, M. et al. Glyphosate toxicity and carcinogenicity: a review of the scientific basis of the European Union assessment and its differences with IARC. Arch Toxicol 91, 2723–2743 (2017).