Сегетальные растения Свердловской области: биологическое разнообразие и агрофитоценотическая приуроченность : диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук : 03.02.02

Земледелие возникло около 20 тысяч лет назад в горных долинах и плато субтропического пояса – Египет, Палестина, Иранское нагорье, Ирак, южная часть Средней Азии. В V тысячелетии до н. э. эта форма хозяйственной деятельности получила распространение в предгорных районах Западной Азии, Индии и Китая, а примерно 4000 – 3000 лет до н. э. земледелие появляется и в Европе. Самые первые посевы состояли исключительно из дикорастущих растений и лишь позднее в результате длительной практики были выведены культурные сорта растений, которые специально выращиваются человеком и для которых он создаёт максимально благоприятные условия. Растения же, не возделываемые и не используемые человеком, но произрастающие на полях, стали рассматриваться как сегетальные.
За прошедшие тысячи лет сегетальные растения приспособились к условиям существования в посевах. Они имеют ряд адаптаций, например, короткий жизненный цикл и быстрое прохождение этапов онтогенеза, наличие интенсивного вегетативного размножения, высокая семенная продуктивность, способствующих их широкому распространению. Традиционно сегетальные растения рассматриваются в качестве нежелательного компонента агрофитоценозов. Они увеличивают затраты на производство сельскохозяйственной продукции, оказывают негативное влияние на развитие культурных растений, конкурируют с ними за существующие ресурсы, снижают их урожайность, затрудняют уборку.
На современном этапе наблюдается переход к экологическому земледелию, одним из принципов которого является разумное использование гербицидов. В этом случае эффективность мероприятий по борьбе с сегетальными растениями зависит от наличия полных данных об их биологическом разнообразии, распространении и эколого-биологических особенностях. Кроме того, изучение биологического разнообразия
5
сегетальных растений имеет фундаментальное значение для понимания процессов расселения растений под влиянием человека и формирования антропогенных вариантов растительных сообществ.
Флору сегетальных растений следует рассматривать как особый экологический вариант флоры, исторически сложившуюся совокупность видов, произрастающих на обрабатываемых почвах (Туганаев, 1971). Б. А. Юрцев и Р. В. Камелин (1991) парциальные флоры посевов обозначают термином «сегетальная флора». В России выполнен большой объём исследований, посвящённых изучению сегетальных флор различных регионов страны. Следует отметить цикл работ Е. В. Шляковой, Н. Н. Луневой и Т. А. Палкиной выполненных в европейской части России. Большой цикл исследований проведён в районах Дальнего Востока Т.Н.Ульяновой и Т. А. Терехиной. В Уральском регионе исследования сегетальной флоры проведены в Башкирии под руководством Б. М. Миркина (Миркин и др., 1985; Слепцова, Рудаков, 1985; Хасанова и др., 2014; Хасанова и др., 2016 и др.). Значительный объем работ проведён также в Республиках Удмуртия и Татарстане В. В. Туганаевым с коллегами (Туганаев, 1971, 1984; Казанцева, 1971; Баранова, 2011).
В Свердловской области изучение видового состава сегетальных растений выполнено в период с 1997 по 2003 годы А. С. Третьяковой (Третьякова, 2005, 2006). В настоящее время в сельском хозяйстве области произошли серьёзные изменения. Существенно сократились площади посевов. Если на начало XX века посевные площади в регионе составляли около 900 тыс. га, во второй половине XX века площадь посевов увеличилась до 1500 тыс. га (Мамяченков, 2016), то в настоящее время площадь сельскохозяйственных угодий вновь уменьшилась до 870 тыс. га. Одновременно изменилась и структура посевных площадей. Значительно уменьшились посевные площади, занятые зерновыми и зернобобовыми культурами, картофелем и овощами. В то же время наблюдается увеличение посевных площадей, занятых кормовыми и техническими культурами

6
(Сагитова, 2012). Из ассортимента возделываемых культур практически исчезли рожь, гречиха, просо. В то же время в области появились посевы рапса, белой горчицы, подсолнечника и льна. В связи с этим возникла необходимость в проведении повторной инвентаризации видового состава сегетальной флоры Свердловской области.
Кроме того, многие аспекты остаются малоизученными. В частности, не рассматривались широтные и долготные вариации биоразнообразия сегетальных растений, а также многолетние изменения их видового состава. Этим определяется актуальность проведения всестороннего изучения сегетальных растений Свердловской области на современном этапе.
Цель и задачи исследования. Цель работы – на основании инвентаризации сегетальной флоры Свердловской области изучить закономерности её структуры и динамики. Для решения были поставлены следующие задачи:
1. выявить видовой состав сорных растений, охарактеризовать систематическую и типологическую структуру сорной флоры.
2. охарактеризовать аборигенную и адвентивную фракции в составе сорной флоры, выявить их отличительные черты;
3. выяснить агрофитоценотическую приуроченность и закономерности географического распространения сорных растений на территории Свердловской области, оценить их активность;
4. определить основные тенденции многолетних изменений видового состава сорных растений области.
Положения, выносимые на защиту.
1. Сегетальная флора Свердловской области представлена 258 видами. Основу сегетальной флоры образуют аборигенные виды. Высокое участие в её сложении принимают адвентивные растения, доля которых достигает 42 %. Аборигенная и адвентивная фракции различаются по составу ведущих семейств, жизненных форм и ценотических элементов.

7
2. Сегетальная флора Свердловской области представлена несколькими географическими вариантами, соответствующими природным зонам – северной лесостепи, южной тайги и средней тайги, которые различаются видовым богатством и не обнаруживают полного сходства видового состава.
3. Видовой состав сегетальной флоры области достаточно стабилен, за последние 100 лет большая часть как аборигенных (70 %), так и адвентивных (62 %) видов сохранились в составе сегетальных растений области.
Научная новизна. Впервые выявлено таксономическое разнообразие сегетальной флоры Свердловской области на современном этапе – 258 видов. Показано её высокое сходство с сегетальной флорой других регионов России по составу 10 ведущих семейств, равному соотношению поликарпических и монокарпических жизненных форм, высокой доле адвентивных растений. Дана подробная характеристика аборигенной и адвентивной фракций. Впервые рассмотрена встречаемость и обилие сегетальных растений в агрофитоценозах Свердловской области и выявлены наиболее активные виды. Впервые обозначены многолетние изменения видового состава и установлено, что две трети как аборигенных, так и адвентивных видов сохранились среди сегетальных растений области. Показано, что изменения видового состава и обилия сегетальных растений в Свердловской области совпадают с динамическими тенденциями во флоре средней полосы европейской части России. Впервые изучено географическое распространение сегетальных растений на территории области. Установлено, что географические варианты сегетальной флоры Свердловской области различаются видовым составом и соответствуют природным зонам – северной лесостепи, южной тайги и средней тайги.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость исследования заключается в выявлении биологического разнообразия сегетальных растений, закономерностей их распространения и важнейших биоэкологических особенностей; анализе многолетних изменений видового состава сегетальной флоры Свердловской области. Это

8
позволило расширить существующие представления о закономерностях антропогенной динамики растительности, биологическом разнообразии антропогенных фитоценозов, их структурно-функциональной организации.
Данные об активности сегетальных растений могут быть востребованы аграрными предприятиями области и необходимы для решения вопросов, связанных с разработкой эффективных мероприятий контроля численности сорных растений в агрофитоценозах. Собранный гербарий (около 300 листов) пополнил основные фонды гербария Уральского федерального университета (UFU). Материалы диссертации используются в учебных курсах Уральского федерального университета: «Экология растений», «География растений», «Биологическое ресурсоведение», «Фитоценология», а также при проведении летних учебных и производственных практик по ботанике.
Личный вклад соискателя. Автором диссертации совместно с научным руководителем определены тема, цель, задачи и план исследования. Автор лично проанализировал литературу, осуществил сбор материала, камеральную и статистическую обработку данных. Анализ собранных данных выполнен автором совместно с научным руководителем. Доля личного участия автора в подготовке и написании совместных публикаций составляет более 70 %.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на следующих конференциях: на XIV Всероссийской научно- практической конференции «Зыряновские чтения» (Курган, 2016), на 5-й Международной конференции «Изучение адвентивной и синантропной флор России и стран ближнего зарубежья: итоги, проблемы, перспективы» (Ижевск, 2017), на Международной научной конференции, посвящённой 100- летию профессора А. В. Положий (Томск, 2017), на IV Международной научной конференции «Экология и география растений и растительных сообществ» (Екатеринбург, 2018), на Международной конференции «Систематические и флористические исследования Северной Евразии» (к 90- летию со дня рождения проф. А. Г. Еленевского) (Москва, 2018), на I

9
Международной научной конференции Камелинские чтения (Пермь, 2019), на Всероссийской научной конференции с международным участием «Инновации и традиции в современной ботанике» (Санкт-Петербург, 2019).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 15 научных публикациях, в том числе 4 статьи в изданиях из Перечня ВАК Минобрнауки РФ.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, включающего 285 наименований (в том числе 49 на английском языке). Работа изложена на 182 страницах, содержит 7 рисунков и 21 таблицу, в том числе одну в приложении. В приложения вынесены конспект сегетальной флоры Свердловской области и сравнение видового состава исторической и современной сегетальной флоры Свердловской области.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору биологических наук, профессору кафедры биоразнообразия и биоэкологии Уральского федерального университета Третьяковой Алёне Сергеевне и Заслуженному деятелю науки РФ, доктору биологических наук, профессору Виктору Андреевичу Мухину и за всестороннюю помощь при подготовке диссертационной работы.