Популяційна структура та еколого-ценотична характеристика регіонально-рідкісних видів рослин Національного природного парку «Деснянсько-Старогутський»

Abstract

Проблема збереження біорізноманіття природних екосистем в цілому і популяцій рідкісних видів рослин зокрема особливо гостро постала в сучасному світі. Через стрімкий техногенез швидкість втрати біорізноманіття перевищує природну елімінацію видів. З 134400 видів Червоного списку МСОП 28% знаходяться на межі зникнення. До вирішення низки питань щодо збереження видового різноманіття лісових, лучних, водних екосистем залучені наукові установи, міжнародні природоохоронні організації, прогресивна світова спільнота. Від успіхів цієї важливої справи без перебільшення залежить майбутнє людства адже завдяки біорізноманіттю відбувається безперервність життя в часі і підтримується біосферний гомеостаз. Стратегія біорізноманіття ЄС до 2030 р. та Глобальна рамкова програма з охорони біорізноманіття, яку підписали 196 країн світу, в тому числі і Україна, передбачають збереження унікальних видів флори на природоохоронних територіях. Рідкісні види флори різних життєвих форм є носіями унікального генетичного різноманіття, а їх популяції виконують важливі функції підтримання екосистем. Збереження видів базується на вивченні їх природних умов існування, фітоценотичного оточення, популяційної структури. Комплексне вивчення популяцій рідкісних в Сумському регіоні видів рослин різних життєвих форм на території Національного природного парка «Деснянсько-Старогутський» має важливе наукове і практичне значення для розробки заходів що до їх охорони, що вельми актуальне для збереження цієї унікальної території. Через кліматичний та антропогенні впливи флористичне біорізноманіття парку постійно змінюється, трансформується і потребує інвентаризації з одного боку і системних досліджень на рівні популяцій – з іншого. У дисертаційній роботі вперше представлено результати комплексного аналізу структури та якості популяцій регіонально-рідкісних видів Salix rosmarinifolia, Andromeda polifolia, Vaccinium oxycoccоs, Viola riviniana в умовах Деснянсько-Старогутського національного природного парку. Надані еколого-ценотичні характеристики їх локалітетів та виявилені оптимальні екологічні умови для їх розвитку. Окрім того, проведено інвентаризацію раритетної складової флори парку на момент дослідження та надано екологічний аналіз регіонально-рідкісної флори. Встановлено: На момент дослідження раритетна складова флори НПП «Деснянсько-Старогутський» представлена 88 видами судинних рослин з 60 родів і 39 родин, які занесені до природоохоронних списків: Червоної книги України - 33 види з 21 роду і 16 родин, Додатку1 Бернської конвенції – 6 видів з 6 родин, Додатку 2b Директиви Європейського Союзу по охороні біотопів і видів – 3 види з 3х родин, списку Міжнародного союзу охорони природи – 45 видів з 33 родів і 25 родин, Червоного списку Сумської області – 50 видів з 40 родів 32 родин. Склад регіонально-рідкісної флори НППДС які входять до охоронного списку Сумської області, представлений 50 видами вищих судинних рослин. Найбільша кількість регіонально-рідкісних видів представлена родинами Ericaceae - 10%, Asteraceae, Cyperaceae, Violaceae - 18%, Nymphaeaceae, Ranunculaceae, Betulaceae, Caryophyllaceaе, Salicaceae, Crassulaceae, Campanulaceae – 28%, Серед біоморфотипів переважають трави (76%), які представлені переважно гемікриптофітами, частка яких становить 36%. Географічний аналіз показав, що більшість регіонально-рідкісних видів парку відносяться до Циркумбореального довготного ареалу (40%) та Бореально-температного широтного ареалу (34%). Основний спектр гігроморф регіонально-рідкісних видів флори формують: за умовами зволоження - мезофіти (22%), гігромезофіти (22%), гігрофіти (16%), мезогігрофіти та ксеромезофіти (по 12%); за умовами освітлення переважають геліофіти (52%), геліосциофіти (20%), за способом десимінації – анемохори (38%), барохори (30%), гідрохори (28%). На території НППДС виявлено 34 оселища, які входять до Європейського списку рідкісних оселищ Резолюції 4 Бернської конвенції і потребують спеціальних заходів охорони, з них – 17 типів водних оселищ (С1, С2, С3), 3 болотних оселища категорій (D1, D2, D5), 3 лучних (Е3), 2 чагарникових (F9), 7 лісових (G1, G3), 2 – оселищних комплекси (X, X0). Популяційні дослідження модельних рідкісних видів виявили, що площа їх популяційних полів варіює в залежності від еколого-ценотичних умов: у S. rosmarinifolia цей показник коливається в межах 5-100 м2, щільність популяцій становить 0,25–5,0 шт./10м2; у болотних видів А. polifolia та V. oxycoccos площа популяційного поля варіює від 0,02 га до 8,9 га, в той же час щільність популяції змінюється від 43-50 до 121-315 шт./м2 відповідно; у лісового виду V. riviniana площа популяційних полів в межах 50-400м2, щільність популяцій 2,0-4,9 шт./м2. За просторовою структурою розміщення рослин в популяціях досліджуваних видів групове і випадкове. У популяціях що вивчали, статистично достовірно змінюються значення метричних і алометричних морфологічних параметрів. Кожній популяції притаманна своєрідна розмірна структура. На градієнті фітоценотичних умов коефіцієнти варіації (Cv) морфологічних ознак S. rosmarinifolia змінювались в межах 10,53-55,6%, А. polifolia - 10,14-47,92%, V. oxycoccos - 15,73-53,85%, V. riviniana - 4,27- 44,37%, що характеризує рівень пластичності видів і здатність пристосовуватися до змін умов середовища. Значення репродуктивного зусилля на градієнті досліджуваних популяцій змінювалось: RE1 – від 3,57до 19,3%, RE2 – від 9,32 до 19,68%. Базуючись на коефіцієнтах парної кореляції морфологічних параметрів досліджуваних видів, визначили, що індекси морфологічної інтеграції (I) кожної популяції розрізнялись в залежності від екологічних умов та ценотичного оточення виду. Максимально морфологічно інтегрована популяція S. rosmarinifolia виявилася в умовах Betuleto (pubescens)-salicetum (repentis) (І = 51,4%), А. polifolia - в умовах Eriophoro (vaginati)-sphagnetum (recurvi) (І = 100%), V. oxycoccos в умовах Betuletum (pubescentis) - oxycoccoso (palustris) –sphagnosum (І = 94,9%), V. riviniana в умовах Querceto (roboris) - Pinetum (sylvestris) franguloso (alni) – convallariosum (majalis) (І= 66,7%). Аналіз віталітетної структури популяцій модельних видів показав, що індекси якості (Q) популяцій S. rosmarinifolia змінювались на градієнті фітоценотичних умов від 0,26 в умовах Betuletum (humilis)-sphagnosum до 0,49 в Betuleto (pubescens)-salicetum (repentis); А. polifolia - від 0,30 в умовах Pinetum (sylvestris)-vacciniosum (uliginosi) до 0,47 в угрупованні Eriophoro (vaginati)-sphagnetum (recurvi); V. oxycoccos – від 0,29 в умовах Pinetum (sylvestris)-ledoso (palustris)-oxycoccoso (palustris)-sphagnosum до 0,50 в Alnetum (glutinosae)-thelypteridosum (palustris); V. riviniana – від 0,33 в угрупованні Querceto (roboris)-Pinetum (sylvestris) franguloso (alni)–convallariosum (majalis) до 0,5 в Querceto (roboris)-Pinetum (sylvestris) sorboso (aucupari)-vacciniosum (myrtilli), Querceto (roboris) – Pinetum (sylvestris) coryloso (avellanae) – convallariosum (majalis), Aceretum (platanoidis) coryloso (avellanae) – stellariosum (holosteae). Аналіз онтогенезу популяцій досліджуваних видів підтвердив вплив екологічних та ценотичних умов на їх якісні характеристики: в S. rosmarinifolia онтогенетичні спектри неповні в П2-П5, лише в П1 - повночленний, в кожній популяції переважають стани G1 та G2, індекс відновлення варіює від 13,4% до 55,4%; індекс заміщення змінюється з 0,15 до 1,65, що вказує на різні рівні самопідтримання популяцій, індекс генеративності максимальний в Peucedano-pinetum – 72,1%, мінімальний в Betuletum (humilis) - sphagnosum – 44,6%. А. polifolia сформувала неповночленні зрілі популяції в П1, П2 з переважанням G3 стану і повночленну зріючу популяцію П3 з максимумом на G2; індекс відновлення змінюється від 14,5% до 30,4%, індекс заміщення від 0,17 до 0,42, шіндекс генеративності – від 67,6 в умовах Eriophoro (vaginati)-sphagnetum (recurvi) до 82,7% в умовах Pinetum (sylvestris)-vacciniosum (uliginosi). Популяції П2, П4, П5, П6 V. oxycoccos зріюча, перехідна та молоді повночленні популяції з переважанням станів G1 та G2, в П1, П3 – перехідна і зріла популяції з максимумом на G3, індекс відновлення на градієнті умов варіює від 23,0% до 52,5%, індекс заміщення 0,3-1,0, індекс генеративності максимальний в угрупованні Betuletum (pubescentis) - oxycoccoso (palustris) sphagnosum – 67,5%, мінімальний в інтродукованій популяції в угрупованні Alnetum (glutinosae)-thelypteridosum (palustris) – 47,5%. V. riviniana відрізняється переважанням повночленних онтогенетичних спектрів (П1, П2, П4, П5) та різноманіттям онтогенетичних типів популяцій – молоді, перехідні, зріючі, зрілі з переважанням рослин у генеративному та віргінільному станах, індекс відновлення популяцій в межах від 25,4% до 52,4%, індекс заміщення 0,34-0,81, індекс генеративності максимальний в умовах Aceretum (platanoidis) coryloso (avellanae) – stellariosum (holosteae) – 71,6%, мінімальний в в умовах Querceto (roboris) – Pinetum (sylvestris) coryloso (avellanae) – convallariosum (majalis) – 47,6%. Комплексна оцінка досліджуваних популяцій та виявлення еколого-ценотичних оптимумів для кожного виду показали, що оптимальні екологічні умови для S. rosmarinifolia склалися на заплавних луках р. Десна з достатнім рівнем освітлення (зімкнутість крон 5%) pH грунту 5,5-5,9 і омброрежимом 650 мм/рік, річною інсоляцією 4000 МДж˖м2/рік; в угрупованні Betuleto (pubescens)-salicetum (repentis); для А. polifolia - на оліготрофному болоті Eriophoro (vaginati)-sphagnetum (recurvi), де відсутній деревний ярус, pH грунту 3,7-4,0; для V. oxycoccos – на мезотрофному лісовому болоті в кв. 6 СЛМ в угрупованні Pinetum (sylvestris)- eriophoroso (vaginati)-oxycoccoso (palustris)-sphagnosum, де зімкнутість крон дерев становить 50%, pH грунту 4,0-4,5, кількість опадів 650 мм/рік. а також в інтродукованій популяції, екологічний режим якої регулюється штучно; для V. riviniana - в мішаному лісі Querceto (roboris) – Pinetum (sylvestris) coryloso (avellanae) – convallariosum (majalis) в кв.19 СЛМ, де зімкненість крон 25% , pH грунту 5,3-5,5. Отже, найбільш потужний абіотичний вплив на стан популяцій рідкісних рослин чинять такі фактори середовища як сонячна інсоляція, омброрежим і кислотність грунту. Додаткове вивчення впливу абсолютної висоти місцевості на якісні параметри популяцій на прикладі рідкісного виду N. оvatа на території НПП «Деснянсько-Старогутський» та ПЗ «Горгани» показало, що висота над рівнем моря - екологічний фактор, який чинить статистично достовірний вплив на якість популяцій виду: на абсолютній висоті 740 м склалися найбільш оптимальні, а на висоті 950 м – найменш сприятливі еколого-ценотичні умови для розвитку виду. Індекс якості популяцій залежно від висоти місцевості змінювався в ряду: 985 м (Q=0,32)→725 м (Q=0,39) →710 м (Q=0,41)→160 м (Q=0,43)→740 м (Q=0,47). На градієнті абсолютних висот еколого-ценотичний оптимум для N. ovatа виявився в угрупованні Junco-Molinietum (caeruleae) на висоті 725 м н.р.м., де річна кількість сонячної радіації становить 3800 МДж˖м2/рік, pH грунтового розчину 4,5, річна кількість опадів 850 мм, деревний ярус відсутній, в трав’яному ярусі домінують Betonica officinalis, Molinia caerulea, Juncus conglomerates. Дослідження антропогенних впливів на екосистеми НПП «Деснянсько-Старогутський» виявило порушення лісових фітоценозів в результаті рубок основного користування в господарській зоні парку та появі заносних видів. Східна частина парку, яка межує з державним кордоном, останніми роками потерпає від обстрілів та низових пожеж, в результаті чого пошкоджені популяції 9 рідкісних видів з Червоної книги України. За результатами проведених досліджень з опорою на результати комплексного популяційного аналізу модельних популяцій регіонально-рідкісних видів рослин різних життєвих форм сформовано перелік рекомендацій щодо відновлення порушених лісових екосистем і відродження популяцій рідкісних видів флори в НПП «Деснянсько-Старогутський», вдосконалення системи заходів моніторингу та охорони біорізноманіття на території парку. Практичне значення дисертаційної роботи полягає в тому, що на основі результатів дослідження підготовлені та надані керівництву НПП «Деснянсько-Старогутський» пропозиції щодо організації популяційного моніторингу та заходів збереження рідкісних видів рослин на території парку , а також пропозиція збільшити площу заповідної зони парку з метою посилення охорони популяцій A. polifolia L. та V. oxycoccоs L.(Довідка № 91 від 24.02.2025 р.). Згідно Довідки про впровадження результатів дисертаційного дослідження від Департамента захисту довкілля та природних ресурсів Сумської ОДА (№ 01-20/421 від 04.03.2025) результати роботи будуть використані при розробці проекту розширення земель «Деснянсько-Старогутського» НПП за рахунок Зноб-Новгородської громади, а також при наступному зонуванні території парку. Матеріали дисертаційної роботи використовуються в процесі викладання дисциплін «Заповідна справа», «Збалансоване природокористування», «Загальна екологія», «Охорона навколишнього середовища», «Оцінка впливу на довкілля» в Сумському НАУ при підготовці фахівців ОС «Бакалавр» та «Магістр» спеціальності «Екологія».