Relations of the species wealth of adventive and aboriginal fractions of floras with the characteristics of climate and relief in the Middle Volga region

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Overall, 34 local floras of vascular plants were analyzed at testing sites in the Middle Volga region with an area of 400 km2. Noticeable differences were revealed in the nature of correlations between the number of species of adventitious and native flora fractions and environmental factors: climate and relief. In the region, the number of native species is negatively related to air temperature, evaporation rates, and water deficit, while adventive species show a positive relationship with these characteristics. Adventive species are more often found in gently sloping lowlands in polygons characterized by increased elevation differences and drainage area. In general, adventitious species are more associated with semi-arid conditions in sites with relatively high ranges of environmental factors and standard deviation. Multiple regression showed that adventive species are more closely related to environmental factors than native species. In the region, adventive species are distributed predominantly in places (ecotopes) with increased environmental heterogeneity. An analysis of the relationships with environmental factors of the studied fractions may indicate that their distribution on the test sites is consistent, as a result of which they do not show opposition, which is also confirmed by the weak positive relationship between the richness of their species.

About the authors

L. S. Sharaya

All-Russian Research Institute of Agrochemistry

Email: l_sharaya@mail.ru
Russian Federation, Moscow

А. V. Ivanova

Institute of Ecology of the Volga Basin, Russian Academy of Sciences

Email: l_sharaya@mail.ru
Russian Federation, Samara region, Tolyatti

P. А. Shariy

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science, Russian Academy of Sciences

Email: l_sharaya@mail.ru
Russian Federation, Moscow region, Pushchino

R. S. Kuznetsova

Institute of Ecology of the Volga Basin, Russian Academy of Sciences

Email: l_sharaya@mail.ru
Russian Federation, Samara region, Tolyatti

N. V. Kostina

Institute of Ecology of the Volga Basin, Russian Academy of Sciences

Email: l_sharaya@mail.ru
Russian Federation, Samara region, Tolyatti

G. S. Rosenberg

Institute of Ecology of the Volga Basin, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: l_sharaya@mail.ru
Russian Federation, Samara region, Tolyatti

References

  1. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Современное состоя- ние основных концепций науки о растительности. Уфа: “Гилем”, 2012. 488 с.
  2. Морозова О.В. Натурализовавшиеся чужеродные виды во флорах средней полосы Европейской России: гомогенизация или дифференциация? // Росс. журн. биологич. инвазий. 2018. Т. 11. № 3. С. 88–98.
  3. Lonsdale W.M. Global patterns of plant invasions and the concept of invasibility // Ecology. 1999. V.80. № 5. P. 1522–1536.
  4. Kornaś J. Remarks on the analysis of a synanthropic flora // Acta Bot. Slovaca. Ser. A. Taxonomica, geobotanica. 1978. V. 3. P. 385–393.
  5. Туганаев В.В., Пузырев А.Н. Гемерофиты Вятско-Камского междуречья. Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1988. 124 с.
  6. Абрамова Л.М. Экспансия чужеродных видов растений на Южном Урале (Республика Башкорстостан): анализ причин и экологических угроз // Экология. 2012. № 5. С. 324–330.
  7. Drake J.M., Lodge D.M. Global hot spots of biological invasions: evaluating options for ballast-water management // Proceedings of the Royal Society of London. 2004. Ser. B. V. 271. P. 575–580. https://doi.org/10.31857/S0006813620120133
  8. O’Donnell J., Gallagher R.V., Wilson et al. Invasion hotspots for non-native plants in Australia under current and future climates // Global Change Biology. 2012. V. 18. P. 617–629. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02537.x
  9. Duursma D.E., Gallagher R.V., Roger E. et al. Next-generation invaders? Hotspots for naturalised sleeper weeds in Australia under future climates // PLoS One. 2013. V. 8. Art. e84222.
  10. Dullinger I., Wessely J., Bossdorf O. et al. Climate change will increase the naturalization risk from garden plants in Europe // Global Ecology and Biogeography. 2017. V. 26. P. 43–53. https://doi.org/10.1111/geb.12512
  11. Lamsal P., Kumar L., Aryal A., Atreya K. Invasive alien plant species dynamics in the Himalayan region under climate change // Ambio. 2018. V. 47. P. 697–710.
  12. Adhikari D., Tiwary R., Barik S.K. Modelling hotspots for invasive alien plants in India // PLoS One. 2015. V. 10. Art. e0134665. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0134665
  13. Adhikari P., Jeon J.-Y., Kim H.W. et al. Potential impact of climate change on plant invasion in the Republic of Korea // Journal of Ecology and Environment. 2019. V. 43. Art. 36. https://doi.org/10.1186/s41610-019-0134-3
  14. Shrestha U.B., Shrestha B.B. Climate change amplifies plant invasion hotspots in Nepal // Diversity and Distributions. 2019. V. 25. P. 1599–1612. https://doi.org/10.1111/ddi.12963
  15. Allen J.M., Bradley B.A. Out of the weeds? Reduced plant invasion risk with climate change in the continental United States // Biological Conservation. 2016. V. 203. P. 306–312. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2016.09.015
  16. Bezeng B.S., Morales-Castilla I., van der Bank M. et al. Climate change may reduce the spread of non-native species // Ecosphere. 2017. V. 8. Art. e01694. https://doi.org/10.1002/ecs2.1694
  17. Pyšek P., Pergl J., Essl F. et al. Naturalized alien flora of the world: species diversity, taxonomic and phylogenetic patterns, geographic distribution and global hotspots of plant invasion // Preslia. 2017. V. 89. P. 203–274. https://doi.org/10.23855/preslia.2020.353
  18. Pyšek P., Kučera T., Jarošic V. Plant species richness of nature reserves: the interplay of area, climate and habitat in a central European landscape // Global Ecology and Biogeography. 2002. V. 11. P. 279–289. https://doi.org/10.1046/j.1466-822X.2002.00288.x
  19. Catford J.A., Vesk P.A., White M.D., Wintle B.A. Hotspots of plant invasion predicted by propagule pressure and ecosystem characteristics // Diversity and Distributions. 2011. V. 17. P. 1099–1110. https://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2011.00794.x
  20. Petitpierre B., McDougall K., Seipel T. et al. Will climate change increase the risk of plant invasions into mountains? // Ecological Applications. 2016. V. 26. P. 530–544. https://doi.org/10.1890/14-1871
  21. Акатов В.В., Акатова Т.В., Чефранов С.Г., Шадже Е.А. Уровень полночленности и потенциал инвазибельности растительных сообществ: гипотеза соотношения видовых фондов // Журн. общ. биол. 2009. Т. 70. № 4. С. 328–340.
  22. Толмачев А.И. Введение в географию растений. Л.: ЛГУ, 1974. 244 с.
  23. Иванова А.В., Костина Н.В. Выявление площади минимум-ареала конкретной флоры с учетом антропогенной трансформации территории // Изв. Самарского научного центра РАН. 2015. Т. 17. № 4. С. 77–80.
  24. Юрцев Б.А. Элементарные естественные флоры и опорные единицы сравнительной флористики // Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики: Мат-лы II рабочего совещания по сравнительной флористике. Л.: Наука, 1987. С. 47–66.
  25. Камелин Р.В. География растений. Учеб. пос. СПб.: Изд-во ВВМ, 2018. 306 с.
  26. Иванова А.В., Сенатор С.А., Саксонов С.В., Раков Н.С. Материалы к флоре урочища Байтуган Камышлинского района Самарской области // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2011. № 9. С. 187–217.
  27. Раков Н.С. Флора села Большое Нагаткино (Ульяновское Предволжье) // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2015. Т. 24. № 2. С. 125–154.
  28. Савенко О.В., Саксонов С.В., Сенатор С.А. Материалы для флоры Узюковского лесного массива // Исследования в области естественных наук и образования. Самара, 2011. Вып. 2. С. 48–53.
  29. Саксонов С.В., Савенко О.В., Иванова А.В., Конева Н.В. Флора Сусканского заказника в Самарской области (Низменное Заволжье, Мелекесско-Ставропольский флористический район) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2007. № 2. С. 125–156.
  30. Сенатор С.А., Саксонов С.В., Раков Н.С. и др. Сосудистые растения Тольятти и окрестностей (Самарская область) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2015. Т. 9. № 1. С. 32–101.
  31. Варгот Е.В., Хапугин А.А., Чугунов Г.Г., Гришуткин О.Г. Сосудистые растения Мордовского заповедника (аннотированный список видов). Изд. 2-е, переработанное и дополненное. Под ред. Силаевой Т.Б. М.: Комиссия РАН по сохранению биол. разнообразия, ИПЭЭ РАН, 2016. 68 с.
  32. Силаева Т.Б., Чугунов Г.Г., Кирюхин И.В. и др. Флора национального парка “Смольный”. Мхи и сосудистые растения: аннотированный список видов / Под ред. Новикова В.С. и Силаевой Т.Б. М.: Комиссия РАН по сохранению биол. разнообразия. 2011. 128 с.
  33. Список сосудистых растений Раифского леса, составленный Л.Н. Васильевой и А.Д. Плетневой-Соколовой (по материалам исследований 1925 г.), дополненный данными А.П. Ильинского (1943 г.) // Труды Волжско-Камского государственного заповедника. Казань, 1968. Вып. 1. С. 40–59.
  34. Гафурова М.М. Флора национального парка “Чаваш вармане”. Сосудистые растения: аннотированный список видов // Научные труды национального парка “Чаваш вармане”. Чебоксары, 2012. Т. 4. 162 с.
  35. Прохоров В.Е., Рогова Т.В. Дополнение к флоре Саралинского участка Волжско-Камского заповедника // Труды Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника. Казань: Фолиант, 2016. Вып. 7. С. 173–175.
  36. Сенатор С.А., Васюков В.М. Конспект чужеродных растений Среднего Поволжья // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2019. Т. 13. № 4. С. 353–396. https://doi.org/10.24411/2072-8816-2019-10057
  37. Hijmans R.J., Cameron S.E., Parra J.L. et al. Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas // International Journal of Climatology. 2005. V. 25. P. 1965–1978. https://doi.org/10.1002/joc.1276
  38. Шарый П.А., Шарая Л.С., Сидякина Л.В. Связь NDVI лесов и характеристик климата Волжского бассейна // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 154–163. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-4-154-163.
  39. Wood J. Overview of software packages used in geomorphometry / Eds. Hengl Т., Reuter H.I. Geomorphometry: Concepts, software, applications. Amsterdam: Elsevier, 2009. V. 33. P. 257–267. https://doi.org/10.1016/SO166-2381(08)00010-x
  40. Шарый П.А., Пинский Д.Л. Статистическая оценка связи пространственной изменчивости содержания органического углерода в серой лесной почве с плотностью, концентрацией металлов и рельефом // Почвоведение. 2013. № 11. С. 1344–1356. doi: 10.7868/S0032180X13090104 [Shary P.A., Pinskii D.L. Statistical evaluation of the relationships between spatial variability in the organic carbon content in gray forest soils, soil density, concentrations of heavy metals, and topography // Eurasian Soil Science. 2013. V. 46. P. 1076–1087. doi: 10.1134/S1064229313090044]
  41. Montgomery D.C., Peck E.A. Introduction to linear regression analysis. New York: John Wiley & Sons, 1982. 504 p.
  42. Currie D.J. Energy and large-scale patterns of animal- and plant- species richness // The American Naturalist. 1991. V. 137. P. 27–49.
  43. Lutz J.A., van Wagtendonk J.W., Franklin J.F. Climatic water deficit, tree species ranges, and climate change in Yosemite National Park // Journal of Biogeo- graphy. 2010. V. 37. P. 936–950. https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2009.02268.x
  44. Hoylman Z.H., Jencso K.G., Hu J. et al. The topographic signature of ecosystem climate sensitivity in the western United States // Geophysical Research Letters. 2019. V. 46. P. 14508–14520. https://doi.org/10.1029/2019GL085546
  45. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат, 1956. 256 с.
  46. Шарая Л.С. Прогнозное картографирование лесных экосистем (ландшафтно-экологический подход) // Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 3. С. 38–47.
  47. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год. М.: Росгидромет, 2020. 97 с.
  48. Шарый П.А., Шарая Л.С., Сидякина Л.В., Саксонов С.В. Влияние факторов среды на разнообразие жизненных форм травянистой растительности юга лесостепи // Экология. 2020. № 1. С. 16–24. doi: 10.31857/S0367059720010126 [Shary P.A., Sharaya L.S., Sidyakina L.V., Saksonov S.V. Impact of environmental factors on the life-form diversity of grassland vegetation in the southern forest-steppe // Russ. J. of Ecology. 2020. V. 51. P. 13–21. doi: 10.1134/S1067413620010129]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences