Стан і динаміка популяцій рідкісних видів рослин Деснянського біосферного резервату

Abstract

В умовах посилення глобальних екологічних змін, що супроводжуються трансформацією природних екосистем, фрагментацією середовищ існування, кліматичними зрушеннями та зростанням антропогенного навантаження, проблема збереження біорізноманіття набуває особливої актуальності. Найбільш уразливими компонентами флори є рідкісні види рослин, існування яких пов'язане з обмеженими ареалами, невеликою чисельністю популяцій і високою залежністю від умов середовища. Одним із ключових осередків збереження раритетного фіторізноманіття Українського Полісся є Деснянський біосферний резерват, природні комплекси якого зазнають впливу природних, антропогенних і воєнно зумовлених чинників, що ускладнює збереження рідкісних видів рослин. У дисертаційній роботі наведено результати комплексного популяційного аналізу Dactylorhiza incarnata (L.) Soó, Lilium martagon L. та Pulsatilla patens (L.) Mill., виконаного в межах Деснянського біосферного резервату. Дослідження ґрунтується на інтегрованому використанні демографічного, морфометричного, онтогенетичного та віталітетного аналізів у поєднанні з довготривалим популяційним моніторингом. Це дозволило оцінити сучасний стан популяцій, виявити закономірності їх функціонування, встановити особливості реалізації життєвих стратегій, простежити довготривалі зміни популяційних параметрів і обґрунтувати наукові засади їх ефективного збереження. Встановлено еколого-ценотичну приуроченість, просторову організацію та демографічні особливості популяцій D. incarnata, L. martagon і P. patens у різних типах оселищ Деснянського біосферного резервату. Для D. incarnata найсприятливіші умови сформувалися у лучно-болотних екотопах зі стабільним гідрологічним режимом, де площа популяційного поля досягала 3716 м², а щільність – 3,6 особ./м², тоді як сукцесійне заростання супроводжувалося їх різким скороченням. Для L. martagon визначальними чинниками є світловий режим і сукцесійний стан лісових фітоценозів: в екотонних умовах популяції характеризувалися найбільшою чисельністю та щільністю, тоді як у зімкнутих деревостанах спостерігалося скорочення площі й чисельності. Популяції P. patens виявили найвищу чутливість до змін умов середовища; після пожежі, спричиненої воєнними діями, у 2025 році під час польових обстежень на одній з дослідних ділянок рослини виду не зареєстровано, що потребує подальшого моніторингу для оцінювання можливостей відновлення популяції. Для всіх досліджуваних видів встановлено контагіозний тип просторової організації популяцій. Показано, що оптимальні умови їх функціонування забезпечуються збереженням відкритих або напіввідкритих екотопів, стабільного гідрологічного режиму та помірної ценотичної конкуренції. Морфометричний аналіз популяцій D. incarnata, L. martagon і P. patens, виконаний із застосуванням неушкоджуючої морфометрії, виявив різний рівень їх морфологічної диференціації. Популяції D. incarnata характеризувалися відносною морфологічною вирівняністю, тоді як у L. martagon і P. patens встановлено статистично достовірні міжпопуляційні відмінності за вегетативними та генеративними ознаками. Рівень морфологічної інтеграції варіював у межах 28,9–86,1 % і відображав функціональний стан популяцій. Встановлено, що для D. incarnata характерна відносна стабільність морфометричних параметрів, тоді як у L. martagon і P. patens адаптація до локальних умов реалізується переважно через зміни асиміляційного апарату та генеративної сфери, що підтверджує високу інформативність морфометричних показників для оцінювання стану популяцій. Аналіз онтогенетичної структури популяцій показав, що їх сучасний стан визначається поєднанням біологічних особливостей видів і специфіки екологічних умов місцезростання. Для D. incarnata встановлено градієнт стану популяцій від інвазійного до регресивного типу, для L. martagon характерні повночленні онтогенетичні спектри з переважанням прегенеративних особин, тоді як популяції P. patens варіюють від прогресивних до критично порушених. Встановлено, що відкриті або напіввідкриті екотопи зі сприятливим світловим і гідрологічним режимом забезпечують підтримання стабільної онтогенетичної структури, тоді як посилення затінення, сукцесійні зміни й антропогенні порушення супроводжуються ослабленням відновлювальних процесів і переходом популяцій до регресивного стану. Комплексне використання онтогенетичних спектрів, індексів та Δ–ω-характеристики забезпечило об'єктивне оцінювання функціонального стану популяцій. Віталітетний аналіз засвідчив суттєві міжвидові відмінності у життєздатності популяцій. Популяції D. incarnata і L. martagon переважно належать до процвітаючого типу, тоді як для P. patens встановлено повний градієнт станів – від процвітаючих до депресивних. Показано, що високі значення індексу якості не завжди супроводжуються ефективним природним поновленням, тому оцінювання життєздатності потребує комплексного врахування віталітетних, онтогенетичних і демографічних показників. На основі узагальнення результатів обґрунтовано модель функціонування популяцій досліджуваних видів, відповідно до якої D. incarnata реалізує стрес-толерантно-рудеральну (S–R), L. martagon – стрес-толерантно-конкурентну (S–C), а P. patens – переважно стрес-толерантну (S) життєву стратегію. Встановлено, що життєві стратегії визначають особливості популяційної динаміки, інтенсивність відновлення та стійкість видів до природних і антропогенних порушень. Довготривалий популяційний моніторинг (понад 10 років) дозволив виявити стійкі напрями трансформації популяцій. Для L. martagon встановлено скорочення площі популяційного поля майже удвічі, зменшення щільності та різке послаблення природного поновлення (індекс відновлення – 77,8 → 8,01 %). У P. patens зафіксовано скорочення площі й щільності популяцій, зниження індексу відновлення (67,6 → 0,75 %), перебудову онтогенетичної структури у напрямі старіння та втрату наземного прояву однієї з популяцій після пожежі. Показано, що довготривалий моніторинг є необхідною умовою об'єктивного оцінювання життєздатності популяцій і прогнозування їх подальшої динаміки. На основі комплексного популяційного аналізу та довготривалого моніторингу розроблено диференційовані рекомендації щодо збереження популяцій D. incarnata, L. martagon і P. patens. Обґрунтовано необхідність збереження природного гідрологічного режиму місцезростань D. incarnata, підтримання оптимального світлового режиму для L. martagon, контролю сукцесійного заростання та післяпожежного моніторингу популяцій P. patens. Доведено доцільність удосконалення системи управління біосферними резерватами України, ефективність якої визначається не лише природоохоронним статусом території, а й функціонуванням дієвої системи довготривалого моніторингу, науково обґрунтованого планування природоохоронних заходів і використання результатів досліджень під час прийняття управлінських рішень. Запропоновані підходи можуть бути використані для вдосконалення управління територіями природно-заповідного фонду та гармонізації національної системи охорони біорізноманіття із сучасними європейськими принципами адаптивного управління. Отримані результати розширюють сучасні уявлення про закономірності функціонування популяцій рідкісних видів рослин в умовах природних, антропогенних та воєнно зумовлених трансформацій середовища, формують наукове підґрунтя для вдосконалення їх моніторингу, охорони та управління і можуть бути використані під час розроблення природоохоронних програм та стратегій збереження біорізноманіття. Матеріали дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі кафедри екології та ботаніки Сумського національного аграрного університету при викладанні профільних дисциплін екологічного спрямування. Результати роботи включені до «Літопису природи» Національного природного парку «Деснянсько-Старогутський» (2023–2025 рр., розділ «Рослинний світ»).