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 23-24-00645
НазваниеПроверка гипотезы о разрыве мутуалистических связей инвазивным Acer negundo
РуководительВеселкин Денис Васильевич, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук, Свердловская обл
| 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 словабиологические инвазии, механизмы инвазий, арбускулярная микориза, гипотеза деградирующего мутуализма, обратная связь растения-почва, функциональное разнообразие растений, обилие растений, травы, деревья, физико-химические свойства почв
Код ГРНТИ34.35.25
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект относится к области инвазивной экологии, к направлению анализа функционального разнообразия. Мы намерены проверить справедливость гипотезы "деградировавшего мутуализма" или "нарушения мутуализма", которая предполагает следующую цепь событий. Если вторгающиеся в аборигенные сообщества чужеродные растения менее зависят от микоризных грибов, чем местные растения, это может изменить местные грибные сообщества и облегчить проникновение неместных немикоризных растений, препятствуя восстановлению местных микоризных растений. Эта гипотеза проверена в отношении нескольких чужеродных растений. Однако в отношении чужеродного в Евразии клена ясенелистного (Acer negundo) эта гипотеза не проверялась.
Цель проекта - оценить, как изменяется успешность формирования арбускулярной микоризы у местных травянистых растений при трансформации реальных сообществ под влиянием инвазивного клена ясенелистного. Будут решаться две основные задачи. Задача 1. Выполнив большое число геоботанических описаний в сообществах с разной степенью доминирования Acer negundo, установить, меняется ли доля микоризных трав (по числу видов и по обилию), как характеристика функционального разнообразия в зависимости от степени доминирования Acer negundo. Задача 2. Определить интенсивность развития микоризы в корнях двух модельных видов трав в сообществах с разной степенью доминирования Acer negundo. Соответственно, будут проверены две рабочие гипотезы. Первая: если клен ясенелистный действительно способствует подавлению микоризообразования у местных растений, это может приводить к усилению позиций немикоризных видов. Вторая: если клен ясенелистный действительно способствует подавлению микоризообразования у местных растений, это может приводить к ослаблению развития микоризы у модельных видов.
Полевой этап работы будет проведен в двух регионах и будет заключаться в регистрации в сообществах с разной степенью доминирования Acer negundo: (1) таксономического и функционального разнообразия растений; (2) степени развития арбускулярной микоризы в корнях двух модельных видов трав; (3) химических свойств почв, освещенности и степени общей антропогенной преобразованности местообитаний.
Ожидаемые результаты
Результатом работы будет увеличение знаний о том, с помощью каких экологических механизмов североамериканский клен ясенелистный вторгается в аборигенные экосистемы. Этот вид представляет реальную биогенную угрозу, оказывая заметное трансформирующее влияние на растительность некоторых типов местообитаний в Евразии, в Российской Федерации, в том числе. Поэтому его изучение - оправданная задача. Приращение знаний об экологических особенностях клена ясенелистного может трансформироваться в предложения о путях контроля его распространения. Результаты позволят ответить на вопрос, в какой степени для объяснения экспансии клена ясенелистного справедлива гипотеза "деградировавшего мутуализма" или "нарушения мутуализма". Формально, результатом проекта будут заключения о том, изменяется ли в зарослях клена ясенелистного: (1) функциональное разнообразие растений по ряду признаков, прежде всего, по типу реализуемого микоризного симбиоза; (2) интенсивность формирования арбускулярной микоризы у двух модельных растений. При подтверждении рабочих предположений, т.е. при справедливости гипотезы "нарушения мутуализма", это будет означать, что клен ясенелистный оказывает на сообщества, в которые он вторгается, более глубокое и системное трансформирующее воздействие, чем обычно считалось.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В 2023 г. проведены полевые работы на Среднем Урале в Екатеринбурге и в Среднем Поволжье в Ульяновске. В Екатеринбурге подобраны пробные площади для отбора модельных видов растений для анализа микоризообразования; на основе предварительных регистраций на намеченных для работы пробных площадях определены модельные виды; собраны модельных виды растений; собраны пробы почвы; зарегистрирована освещенность на пробных площадях. В Ульяновске подобраны пробные площади для геоботанических описаний; выполнены геоботанические описания и собран гербарий; зарегистрирована освещенность на пробных площадях. В период камеральной обработки выполнены следующие виды работ: в отношении анализа микоризообразования у модельных видов – проводится микроскопическая регистрация встречаемости структур арбускулярной микоризы в корнях Taraxacum officinale и Poa angustifolia; в отношении разнообразия и встречаемости растений разного микоризного статуса в зарослях Acer negundo – определены растения, представленные гербарными сборами; сформирован массив геоботанических описаний из трех регионов (78 описаний, 467 видов растений). Для 349 видов трав из 365 определена способность к микоризообразованию. Для этого использовали глобальную базу данных о микоризах Fungal Root Database [Soudzilovskaia et al., 2020]. Для каждого вида определили частоту (долю от общего числа проверок на наличие микоризы) выявления структур, соответствующих микоризам разных типов: эктомикоризы, арбускулярной, эрикоидной, орхидной, других микоризоподобных структур. Каждый вид отнесли к одной из трех групп: немикоризные виды (noM), факультативно микоризные виды (fM) и микоризные виды (M). В соответствие с целью проекта, определили доли видов каждой категории (noM, fM, M) в общем видовом богатстве и в общем проективном покрытии травяно-кустарничкового яруса.
Опубликована статья [Dubrovin et al. // Forests. 2023] в которой гипотеза о разрыве мутуалистических связей привлечена как вероятное объяснение механизма другого феномена – сопряженной инвазии чужеродных видов в зарослях Acer negundo.
Путем сопоставления вкладов растений разного микоризного статуса в формирование проективного покрытия травяно-кустарничкового яруса, установлено, что в присутствии Acer negundo средняя функциональная структура сообществ по признаку способности к микоризообразованию изменялась. Направление установленных перестроек в целом соответствует тому, который предсказывает гипотеза "деградировавшего мутуализма" или "нарушения мутуализма", хотя не полностью соответствует формулировкам, с помощью которых мы описывали ожидаемые эффекты. Мы не наблюдали в зарослях клена значимого повышения участия немикоризных растений. Установленные перестройки описываются как «ослабление позиций облигатно микоризных видов». Т.е. при доминировании Acer negundo происходит перераспределение обилия от группы облигатно микоризных видов к факультативно микоризным. Дополнительно проанализировали свойства видов, проявляющих тенденцию избирательно исчезать (т.е. реже встречаться) в зарослях Acer negundo или тенденцию избирательно появляться (т.е. чаще всего встречаться) в зарослях Acer negundo. Установили, что тенденцию избирательно исчезать (т.е. реже встречаться) в зарослях Acer negundo проявляют достаточно много видов, у которых, микориза обычно регистрировалась часто. Тенденцию избирательно появляться (т.е. чаще встречаться) в зарослях Acer negundo показали небольшое число видов разного микоризного статуса: немикоризные, факультативно микоризные и облигатно микоризные. Таким образом, в результате выполнения «геоботанической» части проекта мы, вероятно, подтвердим гипотезу о разрыве, или, во всяком случае, об ослаблении мутуалистических связей инвазивным Acer negundo. Результаты работы первого года свидетельствуют, что задачи проекта решаемы, а цель достижима.
Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет, посвященные проекту: https://ipae.uran.ru/node/1382 «Последствия инвазии ясенелистного клена для растительных сообществ единообразны в географически отдаленных регионах» // Новостная лента ИЭРиЖ УрО РАН.
Публикации
1. Дубровин Д.И., Веселкин Д.В., Гусев А.П. Plants species richness and invasional meltdown in two different parts of Acer negundo secondary range Forests, Forests 2023, 14(11), 2118 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/f14112118