КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 23-24-00233

НазваниеТрансформация растительных сообществ в Европейской Арктике под влиянием климатических и антропогенных факторов

РуководительСтепанчикова Ирина Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-107 - Экология биосистем

Ключевые словаМониторинг, изменение климата, Арктика, полярные пустыни, тундры, растительность, лишайники, мохообразные, сосудистые растения, антропогенное влияние

Код ГРНТИ34.29.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение одной из актуальных задач современного исследования высокоширотной Арктики в условиях меняющегося климата и повышения антропогенной нагрузки – поиск методов и объектов для выявления возможных изменений в растительном покрове полярных пустынь и тундровых сообществ европейской части Российской Арктики, а также направленности и оценки этих изменений. В рамках заявленной научной проблемы планируется геоботаническое изучение в таких районах, как архипелаги Земля Франца-Иосифа и Новая Земля, а также о. Колгуев (в том числе повторное изучение растительных сообществ в районах, где в конце ХХ - начале ХХI века было проведено масштабное изучение растительного покрова). В качестве метода для выявления возможных изменений в растительном покрове Европейской Арктики, а также направленности и оценки этих изменений будет рассмотрено изучение отдельных компонентов растительного покрова, главным образом, криптогамных организмов, а также сравнение современных геоботанических описаний с описаниями, выполненными в конце ХХ - начале ХХI вв. При детальном анализе имеющихся геоботанических описаний будут выявлены возможные изменения проективного покрытия, видового состава и др. параметров для отдельных видов мохообразных и лишайников. Это позволит нам разобраться, являются ли растительные сообщества полярных пустынь и тундр хорошим объектом для мониторинга трансформации растительных сообществ вследствие климатических и антропогенных изменений. Положительный ответ на этот вопрос дополнит существующую систему мониторинговых исследований Арктики методом, позволяющим в деталях отслеживать и прогнозировать изменения растительного покрова. Актуальность заявленной тематики обусловлена тем, что в настоящее время существуют данные об изменениях, происходящих с почвенным покровом, животным миром и растительностью в полярных регионах, однако сведений об отдельных группах первичных продуцентов (мохообразные, лишайники) и влиянии на них происходящих климатических процессов недостаточно из-за сложности объектов для определения, их медленного роста, и, соответственно, медленного реагирования на происходящие изменения. Между тем, лишайники и мохообразные являются основными компонентами растительного покрова в Арктике, и выявление возможных изменений в их составе, площади проективного покрытия и других характеристиках позволит в будущем, опираясь на полученные данные, широко использовать их в мониторинговых исследованиях. Еще одна важная проблема, на решение которой направлен проект – выявление экологических факторов, оказывающих наибольшее влияние на лишайники. Лишайники в экстремальных условиях являются практически единственными продуцентами, и знание их экологических особенностей и механизмов адаптации к экстремальным значениям факторов среды поможет прогнозировать изменения в таких экосистемах, что, несомненно, будет востребовано при дальнейших экологических и мониторинговых исследованиях. При составлении аннотированных списков криптогамных организмов, выявленных при выполнении геоботанических описаний, с большой долей вероятности будут дополнены списки видов лишайников и мохообразных архипелагов Земля Франца-Иосифа и Новая Земля, острова Колгуев, а также Европейской Арктики, а, возможно и более крупных географических выделов. Свежим материалом из труднодоступных районов будут пополнены ведущие российские и зарубежные гербарии – LE, LECB, H, KPABG. Полученные результаты будут опубликованы в ведущих журналах и доложены на российских и международных конференциях.

Ожидаемые результаты
В результате работы по проекту будут проанализированы литературные данные о геоботанических исследованиях на территории архипелагов Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, а также о. Колгуев, определены места, где ранее проводились геоботанические описания, выполнено их картирование. Будут проведены геоботанические описания на архипелагах Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и о. Колгуев, заложены пробные площади (4х4 м), либо сделаны повторные геоботанические описания на ранее заложенных пробных площадях, собран гербарий споровых (мхи, лишайники, печеночники) и сосудистых растений. Всего за период выполнения проекта планируется заложить около 150 геоботанических пробных площадей. С помощью GPS/ГЛОНАСС-навигаторов будут определены координаты и абсолютные высоты в местах заложения пробных площадей, проведено их картирование в программах MapInfo и QGIS. В камеральных условиях будут определены образцы собранного гербария, будет проведена типология растительных сообществ по признаку местообитания, а также предварительная классификация растительных сообществ по признаку флористического состава в программе TURBOVEG. В результате работы будет создана типологическая схема местообитаний и предварительная схема классификации растительности для архипелага Земля Франца-Иосифа. Будет дана флористическая и экологическая характеристика типологических единиц. Для выполнения этой работы будут привлечены характеристики местообитания, а также использован метод характерных и дифференцирующих видов. В результате обработки гербарного материала с архипелагов Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и о. Колгуев будет выявлен флористический состав сообществ по разным типологическим группам: сосудистые, мхи, лишайники, печеночники. Особое внимание будет уделено лишайникам. Будет составлен аннотированный список лишайников, собранных на пробных площадях геоботанических описаний, будет дана предварительная классификация лихеноценофлор по типам местообитаний. Отдельно будут рассмотрены экологические особенности лишайников, входящих в состав тех или иных растительных сообществ, будет дана подробная экологическая аннотация всех видов, входящих в состав сообществ, будут выявлены зависимости числа видов и их проективного покрытия от ряда абиотических параметров: абсолютной высоты, гранулометрического состава, увлажнения грунтов, степени заснеженности, экспозиции по отношению к странам света (т. е. теплообеспеченности). Будут построены экологические шкалы, на которых будет отражено положение отдельных видов и групп лишайников в пространстве того или иного экологического фактора. Сопоставление выявленных закономерностей на архипелагах Земля Франца- Иосифа, Новая Земля и о. Колгуев с таковыми для других территорий Арктики (на основе литературных данных) позволит сделать выводы об изменениях в растительных сообществах или их отсутствии. Собранные образцы сосудистых растений, лишайников и мохообразных будут инсерированы в гербарии KPABG, LECB, LE, Н и занесены в электронные базы данных. Всего за период выполнения проекта планируется инсерировать в разные гербарии около 700 образцов разных групп организмов. Результаты будут доложены на конференциях и научных совещаниях институтов, опубликованы в статьях в ведущих научных журналах, а также будет подготовлен отчет по итогам выполнения проекта. Благодаря тому, что лишайники и мохообразные являются основными компонентами растительного покрова в Арктике, выявление возможных изменений в их составе, площади проективного покрытия и других параметрах позволит в будущем, опираясь на полученные данные, широко использовать эти организмы в мониторинговых исследованиях. Еще одним важным вопросом, который может быть решен в ходе выполнения проекта, является получение актуальных данных о распространении отдельных видов сосудистых растений, мохообразных и лишайников, их экологических особенностях и изменении ареалов в связи с происходящими климатическими и антропогенными процессами. Поиск новых методов и использование наиболее широко представленных в полярных пустынях и тундрах криптогамных организмов для оценки влияния климатических и антропогенных факторов на растительный покров в Арктике позволит в целом оценивать динамику растительного покрова более точно, а также даст возможность прогнозировать вероятные изменения и использовать наиболее действенные методы для сохранения уязвимых растительных сообществ Арктики. Результаты проекта могут быть использованы в дальнейших мониторинговых исследованиях растительного покрова полярных пустынь и тундр, для научного обоснования формирования сети ООПТ в арктических районах, а также научного обоснования природопользования в уязвимых природных сообществах в Арктике. Планируемые результаты полностью соответствуют мировому уровню изучения растительного покрова, а ряд данных (типологические схемы растительности для архипелага Земля Франца-Иосифа, экологические шкалы, на которых будет отражено положение отдельных видов и групп лишайников в пространстве того или иного экологического фактора) будут принципиально новыми в мировой геоботанике.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Обобщены имеющиеся сведения о геоботанических исследованиях на арх. Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и о. Колгуев, подготовлены карты, на которых отмечены места описаний (Рис. 1–3 Приложения (здесь и далее: раздел 1.6 Отчета). В июле 2023 г. проведены полевые исследования в центральной части о. Колгуев (Ненецкий АО), всего было описано 63 геоботанических пробных площади 4 х 4 м, из них 37, заложенных еще в 2011 и 2013 годах, были обследованы повторно; дополнительно заложено 26 новых пробных площадей для мониторинга, собрано около 800 образцов лишайников и 500 образцов мохообразных. Проведена камеральная обработка коллекций, собранных во время экспедиции, а также материалов собственных сборов, сделанных авторами на арх. ЗФИ в 2019 г. и на о. Колгуев в 2010, 2011 и 2013 гг. Всего было определено более 3100 образцов, все они внесены в базу данных. Для таксономической обработки отобраны образцы лишайников из родов Aspicilia, Lepraria и Umbilicaria. Определение лишайников, собранных в экспедиции в 2023 г., позволило выявить 72 новых вида для о. Колгуев, среди которых Buellia insularis, Lasiosphaeriopsis lecanorae и Polyblastia cataractae оказались новыми для России, Rhizocarpon infernulum – новым для Европейской России, и 34 вида - новыми для Ненецкого АО. Всего к настоящему времени предварительный список лишайников для о. Колгуев насчитывает 159 видов. Выявлено, что ивняки способствуют проникновению на север лишайников, характерных для бореальной зоны, а именно: Biatora albohyalina, Naetrocymbe punctiformis, Scytinium subtile, Stictis radiata. Еще одним субстратом, который «помогает» продвижению бореальных видов на север, являются остатки деревянных построек. На обработанной древесине домов были найдены: Alectoria sarmentosa, Melanohalea olivacea, Parmelia sulcata, Platismatia glauca, некоторые виды из родов Bryoria и Usnea. В результате обработки бриологических коллекций для о. Колгуев выявлено 56 видов мхов, из видов обычных и массовых в таежных экосистемах отмечены: Amblystegium serpens, Climacium dendroides, Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi, Brachythecium salebrosum, Plagiomnium ellipticum, Pseudobryum cinclidioides. Впервые для острова обнаружен Rhytidium rugosum. Выявлено 24 вида лишайников и семь видов лихенофильных грибов, новых для архипелага Земля Франца-Иосифа. Amandinea pelidna, Didymocyrtis bryonthae и Sclerococcum parasiticum являются новыми видами для Европейской России, а еще 12 видов – новыми для Архангельской области. Обобщены имеющиеся данные о лишайниках ЗФИ, к настоящему времени для архипелага известен 301 вид лишайников и 50 видов лихенофильных грибов. Проанализированы экологические предпочтения отдельных редких видов лишайников, а также особенности их распространения. В результате обобщения полученных данных подготовлена предварительная классификационная схема для арх. Земля Франца-Иосифа. Выявлены типологические единицы растительности, дана их флористическая и экологическая характеристика. Предложена сукцессионно-динамическая реконструкция растительности, опирающаяся на основной процесс в современном ландшафте архипелага Земля Франца-Иосифа – дегляциацию территории. В результате было получено 8 синтаксонов разного объема. Для всех синтаксонов даны предварительные названия, составленные из названий двух видов, имеющих наиболее высокие величины постоянства: Ochrolechia frigida–Papaver polare (табл. 1, 2); Stereodon revolutus–Syntrichia ruralis (табл. 2, 3); Cetrariella delisei–Phippsia algida (табл. 2, 4) (в пределах этого типа выделяется 3 варианта: typical (табл. 4: оп. 1–27), Pohlia cruda (табл. 4: оп. 28–37), Alectoria nigricans (табл. 4: оп. 38–45)); Cephaloziella varians–Gymnomitrion concinnatum (табл. 2, 5); Orthothecium chryseon–Bryum cryophilum (табл. 2, 6); Aulacomnium palustre–Ranunculus sulphureus (табл. 2, 7); Alopecurus alpinus–Bryum pseudotriquetrum (табл. 2, 8); Luzula confusa–Peltigera canina (табл. 2, 9). Все типы сообществ предварительно отнесены к классу Drabo corymbosae–Papaveretea dahliani Daniëls, Elvebakk et Matveyeva, порядку Papaveretalia dahliani Daniëls, Elvebakk et Matveyeva и союзу Papaverion dahliani Hofmann ex Daniëls, Elvebakk et Matveyeva (Daniëls et a., 2016). Проведенная классификация растительности подтвердила существующее в литературе положение о перетасовке одного и того же набора видов по разным местообитаниям в зоне полярных пустынь. В ходе геоботанического обследования архипелага Земля Франца-Иосифа также выявлено 111 видов лишайников, которые были отнесены к 3 группам по жизненным формам: накипные, листоватые, кустистые. Важность орографических факторов в распределении лишайников оценивалась с помощью анализа главных компонент (РСА) и множественного регрессионного анализа. Установлено, что для накипных лишайников наибольшее значение имеют абсолютная высота и расстояние до ледника, кустистых – экспозиция и крутизна склона. На градиенте высоты над уровнем моря число видов уменьшается (от 90 до 25), такой же тренд характерен для проективного покрытия листоватых лишайников (от 45% до 18%), противоположный – для кустистых (45% – 68%). На градиенте расстояния до края ледника наибольшее число видов – 93 – в диапазоне 0.1–1.0 км, что объясняется неустойчивым видовым составом участков, недавно освободившихся из-под ледника. При увеличении крутизны склона число видов во всех группах в целом уменьшается (от 82 до 52), проективное покрытие кустистых лишайников увеличивается (до 59%) при крутизне склона более 20º, а листоватых – уменьшается (до 20%). При усилении теплообеспеченности склонов (на градиенте от северных к южным) число видов неуклонно увеличивается во всех группах (общее число – от 39 до 78), также увеличивается проективное покрытие листоватых (от 14% до 53%), а кустистых – уменьшается (от 71% до 36%). Малая суммарная величина собственных значений первых двух компонент PCA (21%) характеризует особенности природной среды полярных пустынь, где отсутствует ведущий фактор среды. Выявленные закономерности сравнивались с данными, полученными для архипелага Новая Земля (Kholod, Konoreva, 2022) (рис. 7). Проведенное сопоставление варьирования величин числа видов и проективного покрытия лишайников в зависимости от ряда факторов показало близкие по характеру зависимости между территориями полярных пустынь архипелага Земля Франца-Иосифа и Новая Земля. При интенсивной перетасовке видов по разным местообитаниям типологические границы между выделенными типами сообществ – неотчетливые. По-видимому, имеет место наложение в пространстве нескольких градиентов: так, на градиент высоты над уровнем моря накладывается градиент расстояния до края ледника, экспозиция склона может коррелировать с крутизной поверхности. Параметры числа видов и проективного покрытия во многом определяются чисто локальными факторами, действующими на уровне микрорельефа. В гербарии LE, ALTB, MSK инсерировано 542 образца c Земли Франца Иосифа; около 250 образцов подготовлены для инсерации в гербарий KPABG. Продолжено ведение базы данных по лишайникам Архангельской области. Данные для арх. Земля Франца-Иосифа были дополнены 31 видом. Начато ведение базы данных по лишайникам и мохообразным Европейской Арктики. Для архипелага ЗФИ в базу внесено 2100 записей об определенных таксонах, для о. Колгуев – 1006 записей с определениями и 114 записей с указаниями видов по литературным данным. Опубликована одна статья (Scopus), а также тезисы; 3 статьи приняты в печать: 1 – WoS, 2 – РИНЦ. Подготовлена рукопись статьи: Kholod S.S., Konoreva L.A., Chesnokov S.V. «The lichens of the Franz Josef Land archipelago on gradients of orographic factors» для журнала Plants (WoS Q1, Scopus Q1) (см. раздел 1.6). Статья прошла рецензирование, получено 3 положительных рецензии. Сделано 2 устных доклада на конференции, посвященной 150-летию открытия ЗФИ (Архангельск, 3-4.10.2023).

Публикации

1. Конорева Л.А., Чесноков С.В., Зуева А.С., Холод С.С. Три новых вида для лихенобиоты России с о. Колгуев (Российская Арктика) Turczaninowia, - (год публикации - 2024)

2. Конорева Л.А., Чесноков С.В., Холод С.С., Степанчикова И.С. Лишайники архипелага Земля Франца-Иосифа: история изучения и современное состояние лихенобиоты, особенности экологии и распространения отдельных видов Земля Франца-Иосифа: 150 лет исследований. Сборник трудов юбилейной конференции, - (год публикации - 2024)

3. Холод С.С. Растительные сообщества архипелага Земля Франца-Иосифа в условиях деградации оледенения Земля Франца-Иосифа:150 лет исследований. Сборник трудов юбилейной конференции, - (год публикации - 2024)

4. Холод С.С., Конорева Л.А., Чесноков С.В. The lichens of the Franz Josef Land archipelago on gradients of orographic factors Plants, 12: ХХ-ХХ. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/xxxxx

5. Чесноков С.В., Конорева Л.А. New records of lichenized and lichenicolous fungi from the Franz Josef Land (Russian Arctic) Новости систематики низших растений, 57(2): L39–L48. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.31111/nsnr/2023.57.2.L39

6. Конорева Л.А., Чесноков С.В., Холод С.С. Лихенологические исследования на архипелаге Земля Франца-Иосифа: история изучения и современное состояние Научно-практическая конференция с международным участием «Земля Франца-Иосифа: 150 лет исследований». Сборник тезисов. г. Архангельск, 2023., С. 17-18. (год публикации - 2023)