Анотація до роботи:

Мар’юшкіна В.Я. Демекологія інвазійних рослин в агроекосистемах та шляхи оптимізації антропізованих екосистем – Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології і біотехнології УААН, Київ – Київ, 2003.

В дисертації досліджено питання формування й функціонування популяцій інвазійних рослин в антропізованих екосистемах, так чи інакше пов’язаних з агросферою. Шляхом детального аналізу автотрофної ланки степових екосистем по градієнту деградації – від природоохоронних (заповідники) до повністю трансформованих (агроекосистеми) досліджено синекологію цих угруповань. Показано, що з посиленням порушеності рослинного покриву знижується кількість еколого-ценотичних груп видів, видова різноманітність, маса рослинних решток у грунті та вологість останнього.

Дослідження демекології інвазійних видів-експлерентів показало, що за нових умов останні набувають рис віолентності, що дозволяє їм витісняти місцеві види й на 1-3 роки затримувати прогресивну сукцесію в антропізованих екосистемах, котрі є частиною агроландшафту. Агресивність інвазійних видів зумовлена взаємодією таких факторів як відсутність консументів, висока алелопатична активність, менша чутливість до загущення і впливу фітофагів. Крім того, вявлено два типи субстратегії експлерентів – детермінантні (Д) й індетермінантні (ІД) види, наведено їх характеристику. Показано, що завдяки цим субстратегіям інвазійні рослини мають додаткові переваги в заміщенні менш шкодочинних аборигенних видів.

Виявлено значну внутрішньовидову різноманітність карантинного бур’яну Ambrosia artemisiifolia L. На прикладі цьому виду показано, як наявність гетерокарпії та континуума форм дозволяє йому займати гіперпростір ніш в місцезростаннях і формувати досить стійкі угруповання.

Грунтуючись на результатах синекологічних та демекологічних досліджень, розроблено метод фітоценотичного контролю адвентивних видів у двох основних варіантах: 1) підбір і створення на вогнищах заносних бур’янів штучних фітоценозів із багаторічних трав та стійких до до вторгнення адвентивних видів однорічних культур, 2) для Д-видів бур’янів – пізнє скошування травостою останніх (в період бутонізації). Цей прийом сприяє швидкому відновленню місцевих видів, котрі самі витісняють чужинні види. Застосування фітоценотичного контролю в плодових садах, в агрофітоценозах польових культур та на закрайках полів сприяє підвищенню буферних властивостей агроекосистем, очищенню грунту від насіннєвих зачатків бур’янів, зниженню враження плодових культур хворобами та шкідниками й захисту чистих від заносних видів полів, при створенні на закрайках останніх екологічного каркасу з багаторічних травосумішок, від вторгнення чужинних видів.

1. Наведено загальну характеристику автотрофної ланки степових антропізованих екосистем по градієнту деградації – від природоохоронних (заповідних) до різного ступеня антропогенно трансформованих (агроекосистеми). Встановлено зниження кількості еколого-ценотичних груп видів (від 7 в природоохоронних екосистемах до 3 у трансформованих ), видового багатства – в 3 рази, вологості грунту – більш , ніж у 2 рази, маси рослинних решток – більш ніж на порядок, що призводить до домінування інвазійних широкоареальних видів.

2. Встановлено: появу нових діагностичних видів із числа інвазійних, погіршення асоційованості рослинності, появу інвазійних популяцій, заміщення менш агресивних аборигенних видів-експлерентів адвентивними в антропізованих екосистемах, що свідчить про такі фітоценотичні показники екологічного неблагополуччя, як криза та екологічне лихо.

3. Встановлено, що в нових для себе умовах деякі адвентивні види-експлеренти набувають рис K-стратегії, тому для них характерний RK тип стратегії. Це дозволяє їм на 1-3 роки затримувати перелогову сукцесію і довше утримувати за собою місцезростання.

4. Виявлено два типи субстратегій експлерентів – детермінантні (Д) та індетермінантні (ІД-види). Д-види домінують як на сухих так і на вологих місцезростаннях (Ambrosia artemisiifolia); ІД-види надають перевагу вологим місцезростанням (Galinsoga parviflora), причому ІД-види пристосовані до швидкого використання вологи на випадок посухи – високий кореневий індекс та швидке настання генеративної фази, що є додатковими факторами пристосування адвентивних видів у нових умовах.

5. Доведено, що висока алелопатична активність адвентивних видів відіграє певну роль в зниженні урожаїв (зокрема пшениці) та заміщенні аборигенних видів адвентивними.

6. Показано, що алелопатична активність Ambrosia artemisiifolia змінюється при пошкодженні її фітофагом: при незначному (1-й бал) – різко підвищується, при сильному (4-5-й бали) спадає, що знімає ценотичний “тиск” популяцій даного виду і сприяє відновленню нативної рослинності.

7. Встановлено, що інвазійні рослини Ambrosia artemisiifolia та Galinsoga parviflora менш чутливі до загущення і впливу консументів, що надає переваги популяціям цих видів у захопленні антропізованих місцезростань і витіснені місцевих видів.

8. Дослідження демекології інвазійних видів виявило негативний комплексний вплив їх високої алелопатичної активності, відсутності консументів та деяких біоморфологічних особливостей на культурні та аборигенні дикоростучі види.

9. Виявлено значний внутрішньовидовий поліморфізм у Ambrosia artemisiifolia: гетерокарпія, наявність континууму форм – останнє свідчить про неповне домінування ознак у даного виду, так званий Zea-тип наслідування.; підтверджено на прикладі гінодіецичного виду A. artemisiifolia концепцію В.А. Геодакяна про появу жіночих форм на обжитих, “старих” місцезростаннях. Більше того, виявлено декілька жіночих форм цього виду.

10. Встановлено, що форми A. artemisiifolia диференційовані по просторових і часових нішах у гіперпросторі місцезростань – це надає стійкості і деякої “закритості” угрупованням, які заміщують нативну рослинність антропізованих екосистем і певний час утримують її на найнижчому, першому рівні, біологічної різноманітності (відсутність різноманітності фітоценозів і на порядок збіднениий видовий склад).

11. Розроблено концепцію фітоценотичного контролю адвентивних видів, основою якої стала схема демутації перелогів К.М. Залеського, а також положення про фундаментальну та реалізовану ніші згідно з якою багаторічні види, більш просунуті в плані прогресивної сукцесії, краще диференційовані за нішами і їх угруповання закриті для інвазійних видів. Підбір і висів ценотично сильніших видів – однорічних та багаторічних на угіддях, засмічених інвазійними видами, та зміцнення позицій місцевих дикоростучих видів шляхом пізнього скошування лягли в основу методу.

12. За результатами досліджень нами запропоновано дві групи варіантів фітоценотичного контролю: 1. а) сторення штучних злаково-бобових фітоценозів на неорних землях і краях полів; б) застосування злаково-бобових травосумішок під покрив ячменю та одноразове пізнє скошування адвентивних видів у плодових садах; в) застосування однорічних культур, здатних пригнічувати адвентивні бур’яни в агрофітоценозах (Helianthus annuus, Pisum sativum, Triticum aestivum, Secale cereale); 2. Одноразове пізнє скошування адвентивних видів (Ambrosia artemisiifolia, Solidago canadensis);

13. В польових експериментах доведено, що результатом фітоценотичного контролю адвентивних видів на неорних угіддях і в плодових садах є прискорення сукцесії та збільшення чисельності місцевих видів, що сприяє оптимізації антропізованих екосистем.

14. Застосування фітоценотичного контролю Ambrosia artemisiifolia в плодових садах сприяло підвищенню врожайності сливи порівняно з засміченими садами в 4,6 рази, а також оздоровленню дерев – зникнення в дослідних варіантах попелиці, борошнистої роси, парші, моніліозу, особливо на яблунях сорту “Слава Переможцям”.

15. Запропоновано в умовах виробництва екологічний каркас навколо полів, чистих від інвазійних видів, із багаторічних злаково-бобових травосумішей. Це дозволяє захистити агрофітоценози від вторгнення адвентивних видів та допомагає збереженню аборигенних рідкісних та зникаючих видів в агрофітоценозах та штучно змодельованих природних, відновити консортивні зв’язки і тим самим послужить елементом біогеоценомеліорації.

16. Впровадження методу фітоценотичного контролю амброзії полинолистої проведено в 10 областях України на площі 7185 га та в Росії (Ростовська область, Краснодарський, Ставропольський і Приморський краї) на площі 1,85 млн га. Економічний ефект – 78,5 -80,7 руб./га. Економефект від впровадження 145,36 млн руб.(з них в Україні 0,56 млн руб.)

Публікації автора:

Монографія

1. Марьюшкина В.Я. Амброзия полыннолистная и основы биологической борьбы с ней.- Киев: Наук. думка.- 1986.– 117 с. (тираж 1500 экз.)

Довідник

2. Марьюшкина В.Я., Дидык Л.Г., Козеко В.Г. Каюткина Т.М. Справочник по карантинным сорнякам.- Киев: Урожай.- 1990.- 94 с.(тираж 7000 экз.).

Брошури:

3. Марьюшкина В.Я. Биологический метод борьбы с амброзией полыннолистной на непахотных угодиях УССР. // Экспресс-информация УКРНИИНТИ.- 1984.- 11с. (тираж 3840 экз.)

4. Марьюшкина В.Я., Дерибон Т.В. Возможности использования аллелопатии для борьбы с сорной растительностью (зарубежный опыт). // Экспресс-информация Укр НИИНТИ.- 1985.- 7 с. (тираж 1120 экз.).

5. Марьюшкина В.Я., Дерибон Т.В. Использование аллелопатии в растениеводстве (отечественный опыт). // Экспресс-информация Укр НИИНТИ.- 1985.- 6с. (тираж 1400 экз.).

6. Марьюшкина В.Я. Рекомендации по применению метода фитоценотического контроля амброзии полыннолистной на непахотных угодьях УССР.- Киев: ЦРБС АН УССР.- 1989.- 9 с. (тираж 500 экз.).

Статті у фахових виданнях

7. Марьюшкина В.Я., Гродзинский А.М. Локальное и диффузное почвоутомление в естественных степных фитоценозах // Доповіді АН УССР, серія “Б”.- 1983.- №2.- С.65-68.

8. Марьюшкина В.Я., Гродзинский А.М.Аллелопатическая активность мирабилис ночецветной (Mirabilis oxybaphus) // Доповіді АН УССР, серія “Б”.- 1984.- №1.- С. 60-62.

9. Марьюшкина В.Я., Дидык Л.Г. Гетерокарпия у амброзии полыннолистной и ее связь с биологическим покоем семян // Доповіді АН УССР, серія “Б”.- 1984.- №5.- С.65-67.

10. Мар’юшкіна В.Я., Гродзінський А.М., Міркін Б.М. Модифікація аналізу ценотичного режиму в травосумішах // Укр. ботан. журн.- 1984.- т.41, №4.- С.72-78.

11. Мар’юшкіна В.Я., Гродзінський А.М., Головко Є.А. Антропогенний вплив і грунтовтома в степових фітоценозах //Укр.ботан.журн.- 1985.- т.42, №1.- С.34-38.

12. .Мар’юшкіна В.Я., Фітосфера та ії охорона // Укр.ботан.журн.- 1985.- т.42, №2.- С.68-69.

13. Мар'юшкіна В.Я., Міркін Б.М., Хазіахметов Р.М. Оцінка стратегії Ambrosia artemisiifolia методом статистичного аналізу ценоклину // Укр.ботан.журн.- 1987.- т.44, №2.- С.24-26.

14. Марьюшкина В.Я., Дидык Л.Г., Козеко В.Г. Фитоценотический метод контроля амброзии полыннолистной на непахотных угодьях // Защита растений.- 1987.- .№10.- С.34-36.

15. Марьюшкина В.Я., Козеко В.Г., Каюткина Т.М. Влияние многолетних травосмесей на запас семян амброзии полыннолистной в почве // Биологические науки.- 1988.- №4.- С.80-85.

16. Марьюшкина В.Я., Ковалев О.В., Каюткина Т.М., Козеко В.Г. Моделирование влияния Zygogramma suturalis F. на скорость прохождения залежной сукцессии в зоне сплошного распространения Ambrosia artemisiifolia // Доповіді АН УССР, серія “Б”.- 1989.- №9.- С.69-71.

17. Марьюшкина В.Я., Дидык Л.Г. Гетерокарпия и активность формообразования у амброзии полыннолистной // Доповіді АН УССР, серія “Б”.- 1990.- №2.- С.39-62.

18. Марьюшкина В.Я. Экологический подход к содержанию почвы в плодовых садах: проблемы и перспективы.- Москва, 1990.- 13с.- Деп. ВИНИТИ 15.11.90, №5800-В90.

19. Марьюшкина В.Я., Головко Э.А. Роль аллелопатического фактора во взаимоотношениях амброзии полыннолистной с горохом посевным // Доповіді НАН УССР, серія “Б”.- 1991.- №6.- С.148-151.

20. Марьюшкина В.Я. Влияние Ambrosia artemisiifolia на скорость демутации залежи // Бот.журн.- 1991.- т.76, №8.- С.1135-1143.

21. Марьюшкина В.Я., Каюткина Т.М. Характер взаимоотнощений индигенных и адвентивных видов растений // Доповіді АН Украины.- 1992.- №6.- С.145-147.

22. Мар'юшкіна В.Я. Нотатки про деякі ботанічні терміни // Інтродукція рослин.- 1999.- №2.- С.22-24.

23. Мар’юшкіна В.Я. Варіанти фітоценотичного контролю амброзії полинолистої.1 //Питання біоіндикації та екології.- 2001.- Вип.6, №3. - С. 3-18.

24. Мар'юшкіна В.Я. Адвентизація рослинності як наслідок спонтанної та цілеспрямованої інтродукції // Інтродукція рослин.- 2002.- №1.- С.49-60.

25. Мар’юшкіна В.Я., Гриценко В.В., Дідик Н.П. Статистичний аналіз ценотичних відносин видів на ділянці “Степи України” НБС НАНУ // Доповіді НАН України. - 2002. - №6. - С. 166-170.

26. Мар’юшкіна В.Я., Гриценко В.В. Перспективи фітоценотичного контролю Solidago canadensis L. // Доповіді НАН України.- 2002. - № 8. - С.158-162.

27. Мар’юшкіна В.Я. Варіанти фітоценотичного контролю амброзії полинолистої. 2 // Питання біоіндикації та екології.- 2002.- Вип.7, №1.- С.10-21.

28. Мар’юшкіна В.Я. Варіанти фітоценотичного контролю амброзії полинолистої. 3 // Питання біоіндикації та екології.- 2002.- Вип.7, №2-3.- С.39-56.

Статті в наукових виданнях

29. Марьюшкина В.Я., Соломаха В.А. Ассоциации сегетальной растительности с Ambrosia artemisiifolia в северном степном Приднепровье // Фитоценология антропогенной растительности: Сб. науч. тр.- Уфа: Изд-во Башкирского госуниверситета, 1985.- С.84-90.

30. Марьюшкина В.Я., Гродзинский А.И., Хазиахметов Р.М., Онищенко Л.И. Опыт статистического анализа ценотических отношений Ambrosia artemisiifoliaс другими сорными компонентами в некоторых сообществах. // Фитоценология антропогенной растительности, Уфа: Сб. науч. тр.- Уфа: Изд-во Башкирского госуниверситета, 1985.- С.40-48.

31. Марьюшкина В.Я., Соломаха В.А. Рудеральные сообщества с участием Ambrosia artemisiifolia северного степного Приднепровья. //Вопросы динамики и синтаксономии антропогенной растительности: Сб. науч. тр.- Уфа: Изд-во Башкирского госуниверситета, 1986.- С.49-55.

32. Марьюшкина В.Я. К вопросу о потенциальной засоренности почвы амброзией полыннолистной // Биолого-экологические особенности интродуцированных растений: Сб. науч. тр.- Киев: ЦРБС НАНУ, Ротапринт.- 1985.- С.21-23.

33. Марьюшкина В.Я., Резник С.Я., Ковалев О.В., Калинин О.М., Ильина Е.Г., Барт А.Г. Конфигурация распределения амброзиевого полосатого листоеда (Zygogramma suturalis Chevr,Coleoptera, Chryzomelidae) в зоне высокой плотности популяции Ambrosia artemisiifolia //Энтомологическое обозрение.- 1986.- т.65, вып.2.- С.244-250.

34. Марьюшкина В.Я., Ковалев О.В. Влияние амброзиевого полосатого листоеда на аллелопатическую активность амброзии полыннолистной // Теоретические основы биологической борьбы с амброзией: Тр. Зоол. ин-та.- т.189.- Ленинград: Наука, 1989.- С.76-80.

35. Марьюшкина В.Я. Ковалев О.В. Аллелопатическая активность видов представителей кореневищной стадии залежной сукцессии. // Теоретические основы биологической борьбы с амброзией. Тр. Зоол. ин-та., т. 189.- Ленинград: Наука, 1989.- С.221-223.

36. Марьюшкина В.Я. Красная книга гербологии. // Химия и жизнь.- 1989.- № 10.- С. 32-34.

37. Марьюшкина В.Я. Рецензия: Туганаев В.В., Пузырев А.Н. Гемерофиты Вятско-Камского междуречья. Свердловск:изд-во Урал. ун-та, 1988.- 128 с. // Укр. ботан журн.- 1989.- т.16, № 6.- С.108.

38. Марьюшкина В.Я. Некоторые методологические аспекты аллелопатических исследований. //Аллелопатия и продуктивность растений: Сб. науч. тр.- Киев: Наук. думка, 1990.- С.133-138

39. Марьюшкина В.Я. Пища богов? // Химия и жизнь.- 1991.- № 8.- С.47-48.

40. Maryushkina V.Ya. Peculiarities of common ragweed (Ambrosia artemizifolia) strategy // Agriculture, ecosystems and environment.- 1991.- V. 36.- Р.207 216.

41. Марьюшкина В.Я. Динамика аллелопатической активности некоторых сорных видов // Круговорот аллелопатически активных веществ в биогеоценозах: Сб. науч. тр.- Киев: Наук. думка, 1992.- С.73-91.

42. Мар’юшкіна В.Я. Фітоценотичний контроль спонтанно інтродукованих видів як один із шляхів. оптимізації екосистем плодових садів // Інтродукція і акліматизація: Зб. наук. пр.- Київ: Наук. думка, 1995.- С.7-10.

43. Мар’юшкіна В.Я., Дідик Н.П., Гриценко В.В. Ценотичні взаємовідносини Galinsoga parviflora Cav.,в посівах культурних рослин // Наук. вісник Чернівецького ун-ту. Біологія. Зб. наук. пр.- Чернівці: Рута, 2002.- вип. 145.- С.20-24.

Тези доповідей з матеріалів дисертації.

44. Марьюшкина В.Я. Оптимизация экологических условий рудеральных местообитаний и некоторых агрофитоценозов. // Тез. докл. совещ. “Агрофитоценозы и эколог. пути повышения их стабильности и продуктивности”.- Ижевск.- 1988.- С. 142-143.

45. Maryushkina V.Ya. Phytoenotic control of Ambrosia artemisiifolia. – Symposium synantropic Flora and Vegetation V 22-27.08.1988, Martin (Slovakia), 1988.- P.343-345.

46. Марьюшкина В.Я., Козеко В.Г., Каюткина Т.М. Аллелопатический фактор во взаимоотношениях амброзии полыннолистной с многолетними злаками. // Фитонциды. Бактериальные болезни растений: Cб. Матер. конфер. -ч.1.- Львов.- 1990.- С.87.

47. Марьюшкина В.Я., Козеко В.Г., Грахов В.П., Бречко В.Л. Появление в почве специфических веществ при моделировании различной плотности прорастания бодяка полевого. // Фитонциды. Бактериальные болезни растений: Cб. Матер. конфер.- ч.1.- Львов.- 1990.- С.90.

48. Марьюшкина В.Я., Лебедев В.П. Фитоценотический метод подавления сорных растений. // Тез. конф. “Экол. проблемы охраны живой природы”.- Москва.- 1990.- С.208.

49. Марьюшкина В.Я. Проблема определения потенциально опасных для СССР сорных растений. //Тез. докл. XIV рабочего совещания руководителей служб защиты растений ботанических садов СССР: “Вопросы теории и практики защиты интродуцированных растений от вредителей, болезней и сорняков”.- Киев.- 1991.- С.71-72.

50. Марьюшкина В.Я. Детерминантность и индетерминантность роста однолетних синантропных видов. // Тез. конф. “Популяции растений:принципы организации и пробл. охраны природы”.- Йошкар-Ола.- 1991.- С.85-86.

51. Марьюшкина В.Я. Интродукция и биологическое разнообразие – совместимо ли это? //Тез. докл. сессии Совета ботан. садов Украины.- Ялта.- 1995.- С.138-139.

52. Мар'юшкіна В.Я. Онтогенез лободи білої в залежності від впливу незабутниці дрібноквіткової. // Матер. 10 міжнар. наук.конф. “Вивчення онтогенезу рослин природних та культурних флор в ботанічних закладах Євразії”.- Умань.- 1998.- С. 96-97.

53. Мар’юшкіна В.Я. Формообразование у Ambrosia artemisiifolia в разных частях ареала. // Тез. 11 наук. конф. Біла Церква, 1999.- С. 182-185.

54. Мар’юшкіна В.Я. Стратегія онтогенезу Sinapis arvensis L. в залежності від фітоценотичного оточення // Матеріали 12 міжнародної наук. конф. “Вивчення онтогенезу рослин природних і культурних флор у ботанічних закладах і дендропарках Євразії”.- 2000.- Полтава- С.206-208.

55. Maryushkina V.Y., Gritsenko V.V., Didyk N.P. Ecologo-coenotic factors in restoration of steppe vegetation in “M.M.Gryshko” National botanical garden. // 3^rd European Conference on Restoration Ecology “Challenges of the new millenium – our joint responsibility”.- Budapest (Hungary).- 2002.- P. 137.

56. Maryushkina V.Y., Gritsenko V.V. The role of invasive element in steppe vegetation of Kyiv suburbs // Abstracts of V international conference “Anthropization and Environment of Rural Settlements, Uzhgorod & Kostrino.- Kyiv.- 2002.- P. 53-54.

57. Maryushkina V.Y., Didyk N.P. Allelopathic study of the quackgrass coenopopulation of steppe and forest-steppe zone of Ukraine // Abstracts of V international conference “Anthropization and Environment of Rural Settlements”.- Uzhgorod & Kostrino.- Kyiv.- 2002.- P.22-23.

58. Maryushkina V.Y., Gritsenko V.V. Methods of density control of invasive species Solidago canadensis L.in Ukraine // 12-th International EWRS Symposium. proceedings.- Wageningen (the Netherlands).- 2000.- P.288-289.

59. Maryushkina V.Y., Didyk N.P. Experimental study of the interference between Ambrosia artemisiifolia L. and Elytrigia repens (L.) Nevsky. // 12-th International EWRS Symposium. proceedings.- Wageningen (the Netherlands).- 2000.- P.322-323.

60. Мар’юшкіна В.Я.,Мельник В.І., Шумик М.І., Гриценко В.В.Перспективи використання барвистих газонів та куртин степових видів у зеленому будівництві // Матеріали міжнародної конференції “Роль ботанічних садів в зеленому будівництві міст, курортних та рекреаційних зон”.- Ч. 2.- Одеса.- 2002.- С.33-36.

61. Maryushkina V.Y., Didyk N.P., Gritsenko V.V., Perspectives of using of allelochemicals of cultivated and wild plant species to control quack-grass (Elytrigia repens (L.)Nevski) in agrocenoses // Abstr.of the Rep. “ESNA-XXXII Annual Meeting”.- Warshaw (Poland).- 2002.– P.177.

62. Maryushkina V.Y., Didyk N.P., Gritsenko V.V., Perspectives of using allelopathic properties of dominants of meadou and steppe communities for the restoration of natural phytocenoses // Тез.доп. І Міжнар. конфер. “Відновлення порушених екосистем”.- Донецьк: ТОВ “Лебідь”.- 2000.- С. 132-134.

63. Мар’юшкіна В.Я., Дідик Н.П., Гриценко В.В. Аналіз ценотичних взаємовідносин в фітоценозах з різним характером антропогенного навантаження // Матеріали читань, присвячених 100-річчю з дня народження Ю.Д. Клеопова “Ю.Д. Клеопов та сучасна ботанічна наука”.- Київ: Укр.фітосоціоцентр.- 2002.- С.259-263.