Межпопуляционная изменчивость и оценка конкурентоспособности Erigeron canadensis L. в различных биотопах вторичного ареала

Инвазионные виды растений являются очень хорошей моделью для изучения быстрых микроэволюционных изменений, происходящих во вторичном ареале. Модельный вид – Erigeron canadensis L. (Asteraceae) стал активно дичать в России с начала ХIХ столетия, и в настоящее время входит в тройку наиболее распространенных инвазионных видов. Целью данного исследования является оценка межпопуляционной изменчивости E. canadensis в широком диапазоне почвенноклиматических условий и выявление факторов, объясняющих быструю эволюцию конкурентных способностей этого вида в течение, по меньшей мере, двухсот смен поколений. В разных типах местообитаний в Москве, Московской области, Тульской, Курской, Орловской, Белгородской, Владимирской, Нижегородской, Амурской областях, Пермском и Ставропольском краях заложено 46 пробных площадок площадью 1 × 1 м. Для каждой площадки составляли список встреченных на ней видов и выбирали самый высокий экземпляр E. сanadensis, у которого определяли длину вегетативной и генеративной части побега и число корзинок. Затем на учетной площадке размером 0,5 × 0,5 м вокруг самого высокого экземпляра срезали надземную часть всех растений и оценивали воздушно-сухую биомассу: самого высокого экземпляра E. canadensis, всех остальных экземпляров E. canadensis и всех сопутствующих видов, произраставших на площадке. Отмечена очень высокая межпопуляционная изменчивость фенотипических признаков: коэффициент вариации сухой надземной биомассы превышает 94 %, а коэффициент вариации числа корзинок – 95 %, что указывает на высокий адаптивный потенциал вида. Выявлена высокая положительная корреляция между числом корзинок и надземной биомассой растения. Сделан вывод, что во вторичном ареале E. canadensis испытал сильный движущий отбор и способен произрастать в разнообразных экотопах, что и объясняет его высокую фенотипическую изменчивость. Erigeron canadensis является эксплерентом с низкой конкурентной способностью, и его присутствие влияет на естественные фитоценозы лишь в незначительной степени: некоторый эффект конкуренции наблюдался только на 13 % площадок, на которых биомасса E. canadensis была выше, чем биомасса всех остальных сопутствующих видов. Устойчивых растительных группировок E. canadensis с другими видами ни в одном из освоенных им экотопов не выявлено. Большинство произраставших совместно с E. canadensis видов встречены единично, что противоречит гипотезам «Global competition» и «Invasional meltdown», согласно которым первоначально внедрившиеся в фитоценоз чужеродные виды «облегчают» инвазию в него другим чужеродным видам. Сделано общее заключение, что глобальному успеху инвазии E. canadensis способствовали высокая семенная продуктивность в сочетании с фенотипической пластичностью и высокой скоростью микроэволюции во вторичном ареале.

1. Abhilasha D., Joshi J. 2009. Enhanced fitness due to higher fecundity, increased defence against a specialist and tolerance towards a generalist herbivore in an invasive annual plant. Journal of Plant Ecology. 2(2): 77-86. DOI: 10.1093/jpe/rtp008

2. Aschehoug E.T., Brooker R., Atwater D.Z., Maron J.L., Callaway R.M. 2016. The mechanisms and consequences of interspecific competition among plants. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 47(1): 263-281. DOI: 10.11146/annurev-ecolsys-121415-032123

3. Colautti R.I., Grigorovich I.A., MacIsaac H.J. 2006. Propagule pressure: A null model for biological invasions. Biological Invasions. 8: 1023–1037. DOI: 10.1007/s1053-0-005-3735-y

4. Галкина М.А., Зеленкова В.Н., Курской А.Ю., Третьяков М.Ю., Тохтарь В.К., Виноградова Ю.К. 2022. Полиморфизм Erigeron canadensis L. на протяжении Транссибирской магистрали. Трансформация экосистем. 5(3): 76-83. DOI:10.23859/estr-220222

5. Global Biodiversity Information Facility (GBIF). Erigeron canadensis. [online] Available at: https://www.gbif.org/species/3146791. (Аccessed on: 05.01.2024).

6. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. 2001. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontologia Electronica 4(1): 9.

7. Har-Edom O.L., Sternberg M. 2010. Invasive species and climate change: Conyza canadensis (L.) Cronquist as a tool for assessing the invasibility of natural plant communities along an aridity gradient. Biological Invasions. 12: 1953-1960. DOI: 10.1007/s10530-009-9640-z

8. Hegi G. 1979. Illustrierte Flora von Mittel-Europa. Compositae 1. Band VI. Teil 3. Berlin-Hamburg: Paul Parey. 366 s.

9. Lambdon P.W., Pyšek P., Basnou C., Hejda M., Arianoutsou M., Essl F., Jarošík V. et al. 2008. Alien flora of Europe: species diversity, temporal trends, geographical patterns and research needs. Preslia. 80 (2): 101–149.

10. Levine J.M. 2001. Local interactions, dispersal, and native and exotic plant diversity along a California stream. Oikos. 95 (3): 397-408. DOI: 10.1034/j.1600-0706.200.950304.x

11. Levine J.M., D’Antonio C.M. 1999. Elton revisited: a review of evidence linking diversity and invisibility. Oikos. 87(1): 15-26. DOI: 10.2307/3546992

12. Lucas M.S., Hensen I., Barratt C.D., Callaway R.M., Durka W., Lekberg Y., Nagy D.U., Onstein R.E., Shah M.A., van Dam N.M., Thoma A.E., Rosche C. 2024. Re-focusing sampling, design and experimental methods to assess rapid evolution by non-native plant species. Biological Invasions. 26: 1327-1343. DOI: 10.1007/s10530-024-03249-x

13. Майоров С.Р., Виноградова Ю.К. 2024. Введение в инвазионную биологию растений. М.: Товарищество науч. изд. КМК. 165 с.

14. Морозова О.В., Виноградова Ю.К. 2018. 21. Erigeron canadensis L., 1753 Мелколепестник канадский (Canadian fleabane). Самые опасные инвазионные виды России (Топ-100) / Ред. Дгебуадзе Ю.Ю., Петросян В.Г., Хляп Л.А. М.: Товарищество науч. изд. КМК. С. 137-141.

15. Ricciardi A., Maclsaac H.J. 2000. Recent mass invasion of the North American Great Lakes by PontoCaspian species. Trends in Ecology and Evolution. 15 (2): 62-65.

16. Rosche C., Hensen I., Schaar A., Zehra U., Jasieniuk M., Callaway R.M., Khasa D.P., et al. 2019. Climate outweighs native vs. nonnative range-effects for genetics and common garden performance of a cosmopolitan weed. Ecological Monographs. 89(4): e01386. DOI: 0.1002/ecm.1386

17. Сенатор С.А., Виноградова Ю.К. 2023. Инвазионные растения России: результаты инвентаризации, особенности распространения и вопросы управления. Успехи современной биологии. 143(4): 1–10. DOI: 10.31857/S0042132423040099

18. Simberloff D., Holle B.V. 1999. Positive interactions of nonindigenous species: Invasional meltdown? Biological Invasions. 1, 21–32.

19. Виноградова Ю.К. 2005. Экспериментальное изучение инвазионных популяций мелколепестника канадского Сonyza canadensis (L.) Cronquist. Бюллетень Главного ботанического сада. 189: 53-76