Особенности сохранения флористического разнообразия в районах интенсивной угледобычи

Угроза глобального экологического кризиса на рубеже XX-ХХI столетий определяет необходимость формирования стратегии оптимальных взаимоотношений человека и природы. Принятие Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992) ряда важных решений в области экологии и подписание многими странами, в том числе Россией, Конвенции о биологическом разнообразии обозначила этот ключевой рубеж в истории человеческой цивилизации.

В результате строительства и эксплуатации угольных карьеров происходит полное или частичное разрушение экосистем. Прямыми угрозами для биологического разнообразия является уничтожение местообитаний под отвалами, карьерами, подъездными путями. В Конвенции сохранения биологического разнообразия основными методами сохранения биологического разнообразия является охрана in situ (в места природного обитания) и ex situ (вне мест природного обитания) [16].

Кемеровская область — Кузбасс является одним из наиболее промышленных регионов России. За период разработки угольных месторождений из недр Кузбасса добыто около 9 млрд т угля. Следует отметить, что 3,96 млрд т добыто за последние 20 лет. Площадь нарушенных земель в результате добычи угля составила более 150 тыс. га. Поэтому первоочередными экологическими задачами в Кузбассе является сохранение флористического разнообразия как in situ,  так и  ex situ [11].

Достаточно критическая ситуация сложилась вокруг Бачатского угольного разреза АО «УК «Кузбассразрезуголь», расположенного в Беловском городском округе Кемеровской области. На территории горного отвода находится участок степи («Баятские сопки») с чрезвычайно богатым флористическим составом (Куприянов, Манаков, 2006, 2009), который неизбежно попадает под угольные разработки. В качестве офсета за пределами угольного разреза был создан региональный ботанический заказник «Бачатские сопки» на площади 709 га [5].  Тем не менее остался степной участок около 200 га, на котором произрастает 11 видов растений, внесенных в Красную книгу Кузбасса [1]. Для сохранения этих видов принято решение – сохранение растений ex situ – перенос части популяций на территорию Кузбасского ботанического сада ФИЦ УУХ СО РАН.

Цель исследования — оценить состояние редких и исчезающих растений, перенесенных с территории Баятских сопок, на территорию Кузбасского ботанического сада.

Почвы склонов Баятских сопок неполноразвитые, щебнистые, представленные черноземом выщелоченным с высоким содержанием гумуса (12,69%), с глубины 20 см залегает коренная  порода в виде трещиноватых известняков [15]. Кузбасский ботанический сад расположен в пойме реки Томь, почвы ботанического сада представлены тяжело-глинистыми, луговыми черноземами. Участок полностью выровнен, имеет незначительный, равный на всем протяжении уклон не более 0,5 градуса [7]. Баятские сопки и Кузбасский ботанический сад относятся к лесостепной зоне Западной Сибири, но Баятские сопки относятся к, по образному выражению С.С. Трофимова, «степному ядру Кузнецкой котловины» [15], а Кузбасский ботанический сад расположен в северной лесостепи с более благоприятным уровнем увлажнения.

Поскольку наиболее редкие растения на территории Баятских сопок обитают  на карбонатных почвах и являются кальцефилами, то для их выращивания построена каменистая горка из пород, слагающих Баятские сопки. Камни укладывались слоями, в промежутки наносился чернозем выщелочный близкий по составу с почвами Баятских сопок [8].

С каменистых участков собирались семена растений, внесенные в Красную книгу РФ [6] и Кузбасса [1]: Achnatyerum confusum Litv.) Tzvel., Adonis villosa Ledeb., Allium vodopjanovae Friesen, Astragalus follicularis Pall., Gypsophila patrinii Ser., Hedysarum turczaninovii Peschkova, Linum perenne L., Phlox sibirica L., Stipa pennata L., Thymus marschallianus Willd., Ziziphora clinopodioides Lam.

Предварительно посев семян осуществлялся на специально подготовленных грядах 1×4 м. Посев осуществлялся осенью 2018 и весной 2019 годов. После появления всходов растения пересаживались на каменистую горку. Изучение биологии редких и исчезающих растений проводилось согласно методическим рекомендациям по интродукции  и восстановлению природных популяций редких и исчезающих видов растений.  У растений изучалась лабораторная и полевая всхожесть семян, фенологическое развитие, отмечались особенности онтогенеза в культуре [10], [14]. Особое внимание уделялось возможности образования искусственной самоподдерживающейся популяции (образование самосева и сложной возрастной структуры). Для оценки состояния растений в культуре использовалась оценка успешности интродукции [2].

Achnatyerum confusum Litv.) Tzvel. Растения посеяны 01.10.2018, полевая всхожесть 1%.  Высажены на горку весной 2020 года в фазу кущения. Не цветут. Оценка успешности интродукции - 60 (табл. 1).

Adonis villosa Ledeb. Высеяны семенами 18.06.2019, 14.06.2020. Всхожесть чрезвычайно низкая. Положительные результаты получены при посеве не совсем созревших семян, сразу после их сбора. Зацветают на третий год. Через четыре месяца семеня частично теряют всхожесть. В культуре растения долговечны. В коллекции ботанического сада растут более 10 лет. Оценка успешности интродукции 75 (табл. 1).

Allium vodopjanovae Friesen. Высеяны семенами 01.10. 2018, полевая всхожесть 80%.  На второй год высажены на горку, где быстро размножаются вегетативно, зацветает на третий год. Оценка успешности интродукции 85 (табл. 1).

Astragalus follicularis Pall. Растения посеяны 01.10.2018, всхожесть низкая. У растений формируется мощный стержневой корень, поэтому пересаживать рекомендуются в молодом возрасте. Растения в культуре не долговечны и требуют пересева через 3-4 года. Оценка успешности интродукции 55 (табл. 1).

Gypsophila patrinii Ser. Посеяны 01.10.2018, обильные всходы (полевая всхожесть составила 50%), появились 25,05. 2019 г. Растения зацвели на второй год, на четвертый год все растения перешли в сенильное состояние. В культуре рекомендуется поддерживать искусственную популяцию постоянным пересевом семян. Оценка успешности интродукции 80 (табл. 1).

Hedysarum turczaninovii Peschkova. Растения посеяны 01.10.2018, полевая всхожесть низкая.  Высажены на горку весной 2020 года в фазу кущения. Не цветут. Оценка успешности интродукции 60 (табл. 1).

Linum perenne L. Растения посеяны 01.10.2018, полевая всхожесть 10%.  Растения зацветают в год посева. Искусственная популяция поддерживается самосевом. Оценка успешности интродукции 85 (табл. 1).

Phlox sibirica L. Растения посажены молодыми растениями. В первые три года активно размножались вегетативно, цвели и плодоносили. В результате неблагоприятной перезимовки 2021-2022 гг.  большинство искусственной популяции погибло, в настоящее время популяция активно вегетативно размножается. Оценка успешности интродукции 90 (табл. 1).

Stipa pennata L. Посев 01.10.2018, всходы – 14.05.2019. Растения находятся в вегетативном состоянии. Пересаживать растения можно только в молодом возрасте. Пересадка взрослых растений как правило заканчивается неудачей, поскольку повреждается в большой степени корневая система. Оценка успешности интродукции 75 (табл. 1).

Thymus marschallianus Willd. Пересажен на горку молодыми растениями. Активно размножается вегетативно, в культуре устойчив. После осеннего посева всходя появляются в середине мая. В культуре в первый год некоторые особи достигают молодого генеративного состояния. Оценка успешности интродукции 80 (табл. 1).

Ziziphora clinopodioides Lam.  Размножается вегетативно, в культуре делением кустов. Всхожесть семян низкая, посеянные осенбю всходы появляются в мае, в первый год растения достигают виргинильного состояния. В культуре рекомендуется поддерживать искусственную популяцию постоянным обновлением за счет черенкования в теплице. Оценка успешности интродукции 50 (табл. 1).

Наблюдения за высаженными растениями на коллекционном участке и каменистой горке Кузбасского ботанического сада показали, что все они вполне зимостойки и в условиях культуры не подвержены болезням и вредителям. Исключением является Ziziphora clinopodioides, которая недостаточно морозоустойчива (табл. 1).

Единственное растение, превышающее в культуре размеры в природе Phlox sibirica, размеры большинства других растений не отличаются от природных. Меньшими размерами обладают Ziziphora clinopodioides и Achnatyerum confusum.

По способам размножения повторного привлечения требуют 6 видов, два вида можно поддерживать в культуре искусственным вегетативным размножением (Thymus marschallianus и Phlox sibirica).

По результатам интегральной оценки интродуцированных растений безусловно перспективным является Phlox sibirica, который может создавать искусственную популяцию и восстанавливаться после неблагоприятных условий. Большинство других видов вошло во второй класс – перспективные для дальнейшего изучения.  В третий класс растений требующих дополнительных работ по акклиматизации попали четыре  вида: Achnatyerum confusum, Astragalus follicularis, Hedisarum turczaninovii, Ziziphora clinopodioides.

Выращивание редких растений ex situ предполагает их дальнейшее использование для реконструкции нарушенных территорий [12]. И здесь возникает вопрос о долговечности растений в культуре, поскольку реконструкция утраченных популяций может потребоваться только после отработки угольных месторождений. В условиях культуры скорость прохождения возрастных состояний в значительной степени увеличивается по сравнению с естественными условиями [13], как это случилось с Gypsophila patrinii  при выращивании в условиях ботанического сада. Поэтому сохранение растений ex situ должно сопровождаться изучением биологии в условиях культуры и разработки технологий их содержания.

Наблюдения за высаженными растениями на коллекционном участке и каменистой горке Кузбасского ботанического сада показали, что все они вполне зимостойки и в условиях культуры не подвержены болезням и вредителям. Исключением является Ziziphora clinopodioides, которая недостаточно морозоустойчива (табл. 1).

Единственное растение, превышающее в культуре размеры в природе Phlox sibirica, размеры большинства других растений не отличаются от природных. Меньшими размерами обладают Ziziphora clinopodioides и Achnatyerum confusum.

По способам размножения повторного привлечения требуют 6 видов, два вида можно поддерживать в культуре искусственным вегетативным размножением (Thymus marschallianus и Phlox sibirica).

По результатам интегральной оценки интродуцированных растений безусловно перспективным  является Phloxsibirica, который может создавать искусственную популяцию и восстанавливаться после неблагоприятных условий. Большинство других видов вошло во второй класс – перспективные для дальнейшего изучения.  В третий класс растений требующих дополнительных работ по акклиматизации попали четыре  вида: Achnatyerumconfusum, Astragalusfollicularis, Hedisarumturczaninovii, Ziziphoraclinopodioides.