СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦІЙ ЛУЧНИХ РОСЛИН НА ЗАПЛАВНИХ ЛУКАХ ЛІСОСТЕПОВОЇ ЗОНИ ЗА УМОВ ВИПАСАННЯ ТА СІНОКОСІННЯ
Анотація
У статті наведено результати досліджень зміни онтогенетичної та віталітетної структур популяцій злаків: Dactylis glomerata L., Festuca pratensis Huds., Phleum pratense L., Deschampsia cespitosa (L.) P. Beauv., Alopecurus pratensis L., Elytrigia repens (L.) Nevski., Bromopsis inermis (Leyss.) Holub. та бобових: Trifolium pratense L., Trifolium repens L., Medicago falcata L., Medicago lupulina L., Lotus corniculatus L., Vicia cracca L, а також динаміки надземної фітомаси, які відбуваються під впливом випасу і сінокосінь різної інтенсивності за умов заплавних луків річок Псел та Сула (Сумська область). Онтогенетичний аналіз показав, що злаки зберігають повночленні або неповночленні популяції нормального типу у 70% випадків і перетворюються на інвазійні та регресивні лише на останніх ступенях градієнтів. Бобові виявились менш стійкими, нормальний тип популяцій зареєстрований лише у 50% випадків. Генеративність популяцій злаків відрізняється стійкістю до випасання і знижується до 23–53% тільки на останніх ступенях, а сінокосіння взагалі суттєво не змінюють цей показник. За значенням індексу віковості досліджувані популяції розділились на три групи: перша – без суттєвих змін (A. pratensis, E. repens), друга – омолодження популяцій (D. glomerata, F. pratensis, D. cespitosa, M. falcata), третя – старіння популяцій (всі інші досліджувані види). Індивідуалізована також реакція видів на сінокосіння – різке збільшення віковості популяцій A. pratensis і V. cracca. За пасквальним і фенісиціальним градієнтами у всіх (за виключенням D. cespitosa) досліджуваних видів рослин зареєстровано закономірне, статистично достовірне зниження віталітетної якості популяцій Q. У порядку зниження стійкості до випасу досліджувані злаки склали ряд: F. pratensis → P. pratense → B. inermis → A. pratensis → E. repens → D. glomerata. Реакція бобових була подібною. Найстійкішими виявились T. repens і M. lupulina, малостійкими – T. pratense, M. falcata і L. corniculatus, дуже вразливим – V. сracca. Бобові, як і злаки, краще переносили сінокосіння. Аналіз динаміки накопичення надземної фітомаси показав, що на останніх ступенях пасовищного градієнту із травостою випадають E. repens і V. cracca. D. glomerata, P. pratense, T. pratense і L. corniculatus (7–15%). У D. cespitosa, T. repens і M. lupulina запас фітомаси збільшується у 3–9 разів. За умов безсистемних сінокосінь у злаків зберігалось 390,0 г/м2, а у бобових 48,5 г/м2 фітомаси. Загальний аналіз онтогенетичної та віталітетної структури та динаміки надземної фітомаси популяцій демонструє, що найбільші зміни у популяціях злаків і бобових відбувається на останніх ступенях пасквального градієнта, коли кількість тварин, що випасаються, перевищує 7–10 голів великої рогатої худоби на 1 га, а також за умов безсистемних сінокосінь.
Посилання
2. Beltman, B., van den Broek, T., Martin, W., Cate, M. & Gusewell, S. (2003). Impact of mowing regime on species richness and biomass of a limestone hay meadow in Ireland. Bulletin of the Geobotanical Institute, ETH 69, 17–30.
3. Bondarieva, L.M. & Bjelan, S.S. (2010). Porivnyalniy analiz vitalitetnoyi strukturi populyatsiy tsenozoutvoryuyuchih zlakiv na teritoriyah zakaznikiv zaplavi richki Suly ta na dilyankah iz antropogennim vikoristannyam [Comparative analysis of vital population structure of coenogenerate species of grasses in territory of reserves and in areas with anthropogenic use on the meadow-lands of river Sula]. Visnyk Sumskogo Nacionalnogo agrarnogo universitetu, 4(19), 15–21 (in Ukrainian).
4. Bondarieva, L.M., Kyrylchuk, K.S., Skliar, V.H., Tikhonova, O.M., Zhatova, H.O. & Bashtovyi, M.G. (2019). Population dynamics of the typical meadow species in the conditions of pasture digression in flooded meadows. Ukrainian Journal of Ecology, 9(2), 204–211.
5. Bomanowska, A., Adamowski, W., Kwiecień, K. & Rewicz, A. (2019). The effects of different mowing regimes on diversity of grasses in lowland meadows. Turkish Journal of Botany, 43, 80–89.
6. Biró, M. (2014). Floodplain hay meadows along the river Tisza in Hungary. Grasslands in Europe, 238–245. doi: 10.1163/9789004278103_027
7. Close, J., Jantunen, K., Saarinen, A. & Valtonen S. Saarnio (2007). Flowering and seed production success along roads with different mowing regimes. Applied. Vegetation. Science, 10, 285–292.
8. Didukh, Ya. P. (2018). Biotope as a system: structure, dynamics, and ecosystem services. Ukr. Bot. J., 2018, 75(5), 405–420 (in Ukrainian). doi: 10.15407/ukrbotj75.05.405
9. Gaujour, E, Amiaud, B., Mignolet, C. & Plantureux, S. (2012). Factors and processes affecting plant biodiversity in permanent grasslands. A review. Agronomy for Sustainable Development, 32, 133–160.
10. Gorchakovskiy, P.L. & Abramchuk, A.V. (1983). Pastbischnaya digressiya poymennyih lugov i ee otsenka po dole uchastiya sinantropnyih vidov [Pasture digression of flood meadows and its assessment by the proportion of synanthropic species]. Ekologiya, 5, 3–10 (in Russian).
11. Grime, J.P. (1979). Plant strategies and vegetation processes. N.Y., 222.
12. Hautier, Y., Isbell, F., Borer, E.T., Seabloom, E.W., Harpole, W.S., Lind, E.M., MacDougall, A.S., Stevens, C.J., Adler, P.B., Alberti, J., Bakker, J.D., Brudvig, L.A., Buckley, Y.M., Cadotte, M., Caldeira, M.C., Chaneton, E.J., Chu, C., Daleo, P., Dickman, C.R., Dwyer, J.M., Eskelinen, A., Fay, P.A., Firn, J., Hagenah, N., Hillebrand, H., Iribarne, O., Kirkman, K.P., Knops, J.M.H., La Pierre, K.J., McCulley, R.L., Morgan, J.W., Pärtel, M., Pascual, J., Price, J.N., Prober, S.M., Risch, A.C., Sankaran, M., Schuetz, M., Standish, R.J., Virtanen, R., Wardle, G.M., Yahdjian, L. & Hector, A. (2018). Local loss and spatial homogenization of plant diversity reduce ecosystem multifunctionality. Nature Ecology and Evolution, 2, 50–56.
13. Klimek, S., Marini, L., Hofmann, M. & Isselstein, J. (2008). Additive partitioning of plant diversity with respect to grassland management regime, fertilization and abiotic factors. Basic and Applied Ecology, 9, 626–634. doi: 10.3389/ fenvs.2018.00033.
14. Kohler, B., Gigon, A., Edwards, P.J., Krusi, B., Langenauer, R., Luscher, A. & Ryser, P. (2005). Changes in the species composition and conservation value of limestone grasslands in Northern Switzerland after 22 years of contrasting managements. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 7, 51–67.
15. Kovalenko, I.M. (2005). Struktura populyatsIy domInantIv trav’yano-chagarnichkovogo yarusu v lisovih fitotsenozah Desnyansko-Starogutskogo natsIonalnogo prirodnogo parku. Ontohenetychna struktura. [The structure of the populations of the dominants of grass-shrub layer of forest plant communities in the National Natural Park “Desnansko-Starogutskiy”. Ontogenetic structure.] Ukrayinskiy botanichniy zhurnal, 62(5), 707–714 (in Ukranian).
16. Kovalenko, I.M. (2006). Struktura populyatsIy domInantIv trav’yano-chagarnichkovogo yarusu v lisovih fitotsenozah Desnyansko-Starogutskogo natsIonalnogo prirodnogo parku. Vitalitetna struktura [The structure of the populations of the dominants of grass-shrub layer of forest plant communities in the National Natural Park “Desnansko-Starogutskiy”. Vital structure.] Ukrayinskiy botanichniy zhurnal, 63(3), 376–386 (in Ukranian).
17. Krahulec, F., Skalova, H., Herben, T., Hadincova, V., Wildova, R. & Pecháčková, S. (2009). Vegetation changes following sheep grazing in abandoned moutain meadows. Applied Vegetation Science, 4, 97–102. doi: 10.1111/j.1654-109X.2001. tb00239.x.
18. Kuzemko, A.A. & Kozyr, M.S. (2011). Syntaxonomic changes of the meadow vegetation on the Seim River floodplain in Ukraine. Ukranian Botanical Journal, 68(2), 216–226 (in Ukrainian).
19. Kyrylchuk, K.S., Skliar, V.G., Tykhonova, O. & Kobzhev, O. (2021). Vitality dynamics of populations of some legume species on floodplain meadows of the Psel river basin under grazing and haymaking (Ukraine). Horticulture. Scientific Papers. Series B, LXV(1), 406–414.
20. Kyrylchuk, K.S. & Bashtovyi, M.H. (2018). Kompleksnyi analiz populiatsii Trifolium pratense L. na zaplavnykh lukakh lisostepovoi zony Ukrainy [Comprehensive analysis of populations of Trifolium pratense L. on the flood meadows of the Forest-Steppe zone of Ukraine]. Naukovyi visnyk Skhidnoievropeiskoho natsionalnoho universytetu imeni Lesi Ukrainky, 4(377), 5–15 (in Ukrainian).
21. Milberg, P., Tälle, M., Fogelfors, H. & Westerberg, L. (2017). The biodiversity cost of reducing management intensity in species-rich grasslands: mowing annually vs. every third year. Basic and Applied Ecology, 22, 61–74.
22. Mirkin, B.M. (1984). Antropogennaya dinamika rastitelnosti [Anthropogenic dynamics of vegetation]. Itogi nauki i tehniki. Botanika, 5, 139–232 (in Russian).
23. Mirkin, B.M. & Naumova, L.G. (1998). Nauka o rastitelnosti [Vegetation Science]. Gilem, Ufa, 413.
24. Li, W., Li, X., Zhao, Y., Zheng, S. & Bai, Y. (2018). Ecosystem structure, functioning and stability under climate change and grazing in grasslands: current status and future prospects. Current Opinion in Environmental Sustainability, 33, 124–135.
25. Rabotnov, T.A. (1950). Zhiznennyj cikl mnogoletnih travyanistyh rastenii v lugovyh cenozah [Life-cycle of perennial herbaceous plants in meadow coenoses]. Trudy Botanicheskogo Instituta Akademii Nauk SSSR. Seriya 3. Geobotanica [Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR], 3(6), 77–204 (in Russian).
26. Schmitz, A. & Isselstein, J. (2020). Effect of Grazing System on Grassland Plant Species Richness and Vegetation Characteristics: Comparing Horse and Cattle Grazing. Sustainability, MDPI, Open Access Journal, 12(8), 1–17. doi: 10.3390/ su12083300
27. Shushpannikova, G.S (2014). Formation and degradation of meadows under the impact of hay harvesting and grazing in the Vychegda and Pechora floodplains. Russian Journal of Ecology, 45(1), 33–37 (in Russian). doi: 10.7868/ S0367059714010120
28. Sizykh, A. P. (2016). Determination of the Degree of Pasture Factor Digression in the Communities of Environment Contact Sites (Some Methodological Approaches). Open Access Library Journal, 3(9), 1–4. doi: 10.4236/oalib.1103025.
29. Skliar, V., Kyrylchuk, K., Tykhonova, O., Bondarieva, L., Zhatova, H., Klymenko, A., Bashtovyi, M. & Zubtsova, I. (2020). Ontogenetic structure of populations of forest-forming species of the LeftBank Polissia of Ukraine. Baltic Forestry, 26(1): article id 441. doi: 10.46490/BF441.
30. Socher, S.A., Prati, D., Boch, S., Muller, J., Klaus, V.H., Holzel, N. & Fischer, M. (2012). Direct and productivitymediated indirect effects of fertilization, mowing and grazing on grassland species richness. Ecology, 100, 1391–1399.
31. Steinshamn, H., Grova, L., Adler, S.A., Brunberg, E., Lande, U.S. (2018). Effects of grazing abandoned grassland on herbage production and utilization, and sheep preference and performance Frontiers in Environmental Science, 6, 33. doi: 10.3389/fenvs.2018.00033.
32. Ternovaya, Y.V., Rusev, I.T. (2012). Problemyi antropogennoy transformatsii poymennyih lugov ustevoy zonyi reki Dnestr. [Problems of anthropogenic transformation of meadows in mouth of the Dniester river] VIsnik Odeskogo derzhavnogo ekologIchnogo unIversitetu. [Bulletin of Odessa State Environmental University], 14, 170–178 (in Russian).
33. Wang, C. & Tang, Y. (2019). A global meta-analyses of the response of multi-taxa diversity to grazing intensity in grasslands. Environmental Research Letters, 4(11), doi: 10.5061/dryad.2fqz612k0
34. Wehn, S., Taugourdeau, S., Johansen, L. & Hovstad K.A. (2017). Effects of abandonment on plant diversity in seminatural grasslands along soil and climate gradients. Journal of Vegetation Science, 28, 838–847. doi: 10.1111/jvs.12543.
35. Zaugolnova, L.B. (1993). Monitoring fitopopulyatsiy [Phytopopulations monitoring]. Uspehi sovr. biologii, 113(4), 402–413 (in Russian).
36. Zhivotovsky, L.A. (2001). Ontogeneticheskie sostoyaniya, effektivnaya plotnost i klassifikatsiya populyatsiy rasteniy [Ontogenetic states, effective density, and classification of plant populations]. Russkiy zhurnal ekologiii [Russian Journal of Ecology], 32, 1–5. doi: 10.1023/A:1009536128912 (in Russian).
37. Zhukova, L.A. (1995). Populyatsionnaya zhizn lugovyih rasteniy [Population life of meadow plants]. Lanar, Yoshkar- Ola, 224 (in Russian).
38. Zhukova, L.A. (2001). Mnogoobrazie putey ontogeneza v populyatsiyah rasteniy [Diversity of ontogenetic pathways in plant populations]. Russkiy zhurnal ekologiii [Russian Journal of Ecology], 32(3), 151–158 (in Russian). doi: 10.1023/A:1011301909245.
39. Zlobin, Yu. A. (1980). O neravnotsennosti osobey v populyatsiyah rasteniy [On the unequal value of individuals in plant populations]. Botan. zhurn., 65(3), 311–322 (in Russian).
40. Zlobin, Yu.A. (1989). Teoriya i praktika otsenki vitalitetnogo sostava populyatsiy rasteniy [Theory and practice of assessing the vitality composition of plant populations]. Bot. zhurn., 74(6), 769–781 (in Russian).
41. Zlobin, Yu.A. (1992). Populyatsiya – edinitsa realnoy zhizni rasteniy [Population is a unit of real plant life]. Priroda, 8, 47–59 (in Russian).
42. Zlobin, Yu.A. (2009). Populyatsionnaya ekologiya rasteniy: sovremennoe sostoyanie, tochki rosta [Population ecology of plants: the current state, terms of growth] Sumy: Universitetskaya kniga: [Sumy: University Book], 263 (in Russian)
43. Zlobin, Yu.A. (2018). Alhorytm otsinky vitalitetu osobyn roslyn i vitalitetnoi struktury fitopopuliatsii [An algorithm for assessing the vitality of plant individuals and the vitality structure of phytopopulations]. Chornomorskyi botanichnyi zhurnal [Chornomors’k. Botanical Journal], 14(3), 213–226. doi: 10.14255/2308-9628/18.143/2 (in Ukranian).
44. Zlobin, Yu., Kovalenko, I., Klymenko, H., Kyrylchuk, K., Bondarieva, L., Tykhonova, O. & Zubtsova, I. (2021). Vitality Analysis Algorithm in the Study of Plant Individuals and Populations. The Open Agriculture Journal, 15, 119–129. doi: 10.2 174/1874331502115010119
45. Zlobin, Yu. A., Skliar, V. G. & Klymenko, G. O. (2022). Biologiia ta ekologiia fitopopuliatsii [Biology and ecology of phytopopulations]. Universytetska knyga, Sumy, 512 (in Ukrainian).