Статья

Название статьи ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДАТЫ МАССОВОГО ЦВЕТЕНИЯ BULBOCODIUM VERSICOLOR (MELANTHIACEAE) НА ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ГРАНИЦЕ АРЕАЛА
Авторы

Станислав Сергеевич Шинкаренко, к.с.-х.н., н.с. ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (400062, Россия, г. Волгоград, пр. Университетский, 97); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9269-4489; e-mail: shinkarenkos@vfanc.ru

Библиографическое описание статьи

Шинкаренко С.С. 2022. Влияние климатических факторов на даты массового цветения Bulbocodium versicolor (Melanthiaceae) на юго-восточной границе ареала // Nature Conservation Research. Заповедная наука. Т. 7(3). С. 26–45. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2022.028

Рубрика Оригинальные статьи
DOI https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2022.028
Аннотация

В условиях климатических изменений особенную важность имеют фенологические исследования растительности. Большая часть существующих работ выполняется на особо охраняемых природных территориях (ООПТ), сети фенологических станций, сельскохозяйственных землях, в питомниках и ботанических садах. Многочисленные фенологические исследования по данным дистанционного зондирования не учитывают видовое разнообразие растительного покрова. Целью данной работы является определение закономерностей наступления сроков массового цветения охраняемого вида Bulbocodium versicolor на крайнем юго-востоке ареала. Исследованная популяция расположена в окрестностях Волгограда, поэтому доступна для обследований, но в то же время находится под постоянным антропогенным прессингом. Понимание фенологических особенностей вида и закономерностей наступления даты массового цветения (периода наибольшей уязвимости) позволят организовать охрану популяции в этот период. Основой для исследования послужили данные о датах начала массового цветения, полученные в ходе обследований в 2007–2020 гг. с возможной ошибкой 2–7 дней, а также архив метеоданных по метеостанции Волгоград. Средняя дата начала массового цветения 24 марта ± 12 дней. Диапазон самой ранней и самой поздней дат превышает месяц. Установлена устойчивая статистически значимая корреляционная связь даты начала массового цветения и даты разрушения снежного покрова, дат устойчивого перехода максимальной температуры воздуха через 0°C и среднесуточной температуры через 0°C и 3°C. В период 2007–2020 гг. не выявлено статистически значимых трендов ни дат массового цветения, ни дат основных метеорологических явлений. Практически ежегодно после начала массового цветения случаются заморозки на почве и в воздухе, а также регулярно бывают снегопады. Это может быть одним из факторов меньшего семенного возобновления данной популяции по сравнению с более северными, поскольку понижение температуры во время цветения способствует депрессивному состоянию растений.

Ключевые слова

Colchicum bulbocodium subsp. versicolor, брандушка разноцветная, Волгоградская область, изменение климата, Нижнее Поволжье, фенология

Информация о статье

Поступила: 27.03.2022. Исправлена: 10.07.2022. Принята к опубликованию: 12.07.2022.

Полный текст статьи
Список цитируемой литературы

Агафонов В.А., Кузнецов Б.И., Негробов В.В. 2009. К характеристике растительного покрова степных местообитаний брандушки разноцветной (Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng.) в Воронежской области // Поволжский экологический журнал. №3. С. 258–262.
Баранова О.Г., Сагалаев В.А. (ред.). 2017. Красная книга Волгоградской области. Книга в двух томах. 2-е изд., перераб. и доп. Т. 2. Растения и другие организмы. Воронеж: Издат-Принт. 268 с.
Баранова Т.Ю., Иванисова Н.В. 2016. К вопросу фенологии Convallaria majalis L. В условиях свежих дубрав Среднего Дона // Научный журнал КубГАУ. Т. 122(8). С. 109–118. DOI: 10.21515/1990-4665-122-010
Бейдеман И.Н. 1974. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука. 155 с.
Богослов А.В., Кашин А.С., Пархоменко А.С., Куликова Л.В., Шилова И.В., Князева А.К. 2021. Виталитетная структура популяций Colchicum bulbocodium subsp. versicolor (Colchicaceae, Liliopsida) в условиях Нижнего Поволжья // Поволжский экологический журнал. №2. С. 127–145. DOI: 10.35885/1684-7318-2021-2-127-145
Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Александрова Т.М. 2004. Описание массива данных суточной температуры воздуха и количества осадков на метеорологических станциях России и бывшего СССР (TTTR). Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2014620942. Доступно через http://meteo.ru/data/162-temperature-precipitation#описание-массива-данных
Герасимович Л.В. 2019. Tulipa tshimganica Botschantz. в коллекции Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН // Самарский научный вестник. Т. 8(4). С. 38–43.
Глотов Н.В. 1998. Об оценке параметров возрастной структуры популяций растений // Жизнь популяций в гетерогенной среде. Ч. 1. Йошкар-Ола: Периодика Марий Эл. С. 146–149.
Гусев А.В. 2014. Виды Красной книги Российской Федерации во флоре Белгородской области (Материалы к новому изданию Красной книги Белгородской области) // Научные ведомости БелГУ. Сер. Естественные науки. Т. 3(174). С. 27–38.
Димитриев А.В., Рахматуллин М.М. 2020. Материалы к фенологии и экологии батыревской популяции ириса безлистного (Iris aphilla L.) (Чувашия) // Самарский научный вестник. Т. 9(3). С. 44–48. DOI: 10.17816/snv202093107
Зорина А.А., Шуйская Е.А., Куракина И.В., Волков В.П., Огурцов С.С., Степанов С.Н. 2020. Климатические причины смещения сроков цветения растений в Центрально-Лесном заповеднике // Поволжский экологический журнал. №1. С. 52–65. DOI: 10.35885/1684-7318-2020-1-52-65
Зубцова Т.В., Остапенко В.М., Муленкова Е.Г. 2002. Влияние метеорологических условий на динамику фенологического развития Anemonoides ranunculoides (L.) Holub. // Промышленная ботаника. №2. С. 157–161.
Кашин А.С., Куликова Л.В., Петрова Н.А., Шилова И.В., Пархоменко А.С., Лаврентьев М.В. 2020. Онтогенетическая структура ценопопуляций Bulbocodium versicolor (Melanthiaceae) в Нижнем Поволжье // Ботанический журнал. Т. 105(5). С. 479–496. DOI: 10.31857/S000681362005004X
Кокорин А.О., Кожаринов А.В., Минин А.А. 2001. Влияние изменения климата на экосистемы. Охраняемые природные территории России: анализ многолетних наблюдений. М.: Русский университет. 184 с.
Кузнецов Б.И., Моисеева Е.В., Глазнева О.С. 2011. Семенная продуктивность ранневесенних степных эфемероидов на примере Bulbocodium versicolor (Ker-Gavel.) Spreng. и Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronov в природных условиях и культуре // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. №2. С. 104–106.
Кузнецова В.В., Минин А.А., Голубева Е.И. 2014. Фенологические явления в системе биоиндикации климатических трендов // Проблемы региональной экологии. №5. С. 66–71.
Куликова Л.В. 2020. Эколого-биологическая характеристика Bulbocodium versicolor (Ker-gawler) Spreng. в Нижнем Поволжье. Автореферат дисс. канд. биол. наук. Пенза. 22 с.
Куликова Л.В., Кашин А.С. 2019. К вопросу охраны Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng. (Melanthiaceae) в Саратовской области // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. Т. 18(1). С. 653–657. DOI: 10.14258/pbssm.2019138
Куликова Л.В., Кашин А.С., Петрова Н.А. 2017. Биологическое разнообразие растительных сообществ с участием Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng. // Научные труды Национального парка «Хвалынский». Т. 9. С. 13–17.
Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Кашницкий А.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Константинова А.М., Кобец Д.А., Мазуров А.А., Марченков В.В., Матвеев А.М., Радченко М.В., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. 2019. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 16(3). С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170
Мельник В.И., Гриценко В.В., Шевченко Д.Ю. 2006. Bulbocodium versicolor (Melanthiaceae) в Украине // Ботанический журнал. Т. 91(10). С. 1528–1537.
Мельник В.И., Гриценко В.В., Шевченко Д.Ю., Диденко С.Я. 2007. Bulbocodium versicolor (Melanthiaceae) – редкий вид флоры Европы (географическое распространение, условия обитания и структура популяций). Киев: Фитосоциоцентр. 44 с.
Миклашевич Т.С., Барталев С.А. 2016. Метод определения фенологических характеристик растительного покрова на основе временных рядов спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 13(1). С. 9–24. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-1-9-24
Минин А.А., Ранькова Э.Я., Буйволов Ю.А., Сапельникова И.И., Филатова Т.Д. 2018. Фенологические тренды в природе центральной части Русской равнины в условиях современного потепления // Жизнь Земли. Т. 40(2). С. 162–174.
Минин А.А., Ананин А.А., Буйволов Ю.А., Ларин Е.Г., Лебедев П.А., Поликарпова Н.В., Прокошева И.В., Руденко М.И., Сапельникова И.И., Федотова В.Г., Шуйская Е.А., Яковлева М.В., Янцер О.В. 2020. Рекомендации по унификации фенологических наблюдений в России // Nature Conservation Research. Заповедная наука. Т. 5(4). С. 89–110. DOI: 10.24189/ncr.2020.060
Переведенцев Ю.П., Шерстюков Б.Г., Наумов Э.П., Верещагин М.А., Хабутдинов Ю.Г., Исмагилов Н.В., Тудрий В.Д. 2008. Основные особенности климата последних десятилетий на территории Татарстана // Ученые записки Казанского государственного университета. Естественные науки. Т. 150(4). С. 21–33.
Петрова Н.А., Шилова И.В., Кашин А.С., Березуцкий М.А., Серова Л.А., Решетникова Т.Б. 2015. О распространении брандушки разноцветной в Саратовской области // Бюллетень ботанического сада Саратовского государственного университета. Т. 13. С. 25–31.
Солнышкина Е.Н. 2018. Брандушка разноцветная Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng. На участке «Ямская степь» государственного природного заповедника «Белогорье» // Региональные ботанические исследования как основа сохранения биоразнообразия. Воронеж: Научная книга. С. 152–155.
Ушаков М.В., Недосекина Т.В. 2019. Особенности фенологии и температурных норм развития двух видов Clematis L. (Ranunculaceae) в условиях заповедника «Галичья гора» (Липецкая область) // Журнал общей биологии. Т. 80(2). С. 135–144. DOI: 10.1134/S0044459619020076
Цвелев Н.Н. 2008. Брандушка разноцветная – Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng. // Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 339–340.
Шинкаренко С.С. 2019. Пожарный режим ландшафтов Северного Прикаспия по данным очагов активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 16(1). С. 121–133. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-1-121-133
Шинкаренко С.С., Берденгалиева А.Н. 2019. Анализ многолетней динамики степных пожаров в Волгоградской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 16(2). С. 98–110. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-98-110
Шинкаренко С.С., Барталев С.А. 2020. Сезонная динамика NDVI пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 17(4). С. 179–194. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-179-194
Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю., Гордиенко О.А., Дубачева А.А., Омаров Р.С. 2020. Анализ влияния запечатанности почвенного покрова и озеленения на поле температур Волгоградской агломерации по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 17(5). С. 125–141. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-125-141
Шихова Т.Г., Соловьев А.Н. 2021. Динамика границ фенологических сезонов на востоке Русской равнины (г. Киров) // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. Т. 163(2). С. 289–301. DOI: 10.26907/2542-064X.2021.2.289-301
Álvarez-Yépiz J.C., Búrquez A., Martínez-Yrízar A., Dovciak M. 2019. A trait-based approach to the conservation of threatened plant species // Oryx. Vol. 53(3). P. 429–435. DOI: 10.1017/S003060531800087X
An S., Zhang X., Ren S. 2022. Spatial Difference between Temperature and Snowfall Driven Spring Phenology of Alpine Grassland Land Surface Based on Process-Based Modeling on the Qinghai–Tibet Plateau // Remote Sensing. Vol. 14(5). Article: 1273. DOI: 10.3390/rs14051273
Arnold C.Y. 1959. The determination and significance of the base temperature in a linear heat unit system // Proceedings of the American Society for Horticultural Science. Vol. 74(4). P. 430–445.
Badarau A.S., Groza Gh., Oncu M., Pestina C. 1997. Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng., element silvostepic sarmatic, in flora campiei Transilvaniei // Studia universitatis Babes-Bolyai, Geographia. Vol. 42(1–2). P. 147–149.
Bai L., Lv S., Qu Z., Ren H., Wu Q., Han G., Li Z. 2022. Effects of a warming gradient on reproductive phenology of Stipa breviflora in a desert steppe // Ecological Indicators. Vol. 136. Article: 108590. DOI: 10.1016/j.ecolind.2022.108590
Biederman L.A., Beckman J., Prekker J., Anderson D.S., Sather N., Dahle R. 2014. Phenological Monitoring Aids Habitat Management of Threatened Plant // Natural Areas Journal. Vol. 34(1). P. 105–110. DOI: 10.3375/043.034.0112
Blunk M. 1923. Die Entwicklung von Dytiscus marginalis L. vom. Ei bis zur Imago. 2. Die Metamorphose // Zeitschrift für Wissenschaftliche Zoologie. Vol. 121. P. 121–171.
Conti F., Manzi A., Pedrotti F. 1997. Liste Rosse Regionalli delle Piante d'Italia. Camerino: Università degli Studi. 139 p.
Csapody I. 1982. Védett növényeink. Budapest. 349 p.
Ettinger A.K., Chamerlain C.J., Wolkovich E.M. 2022. The increasing relevance of phenology to conservation // Nature Climate Change. Vol. 12(4). P. 305–307. DOI: 10.1038/s41558-022-01330-8
Huang S., Tang L., Hupy J.P., Wang Y., Shao G. 2021. A commentary review on the use of normalized difference vegetation index (NDVI) in the era of popular remote sensing // Journal of Forestry Research. Vol. 32(1). P. 1–6. DOI: 10.1007/s11676-020-01155-1
Ihouye D.W. 2022. Climate change and phenology // Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. Vol. 13(3). Article: e764. DOI: 10.1002/wcc.764
Kashin A.S., Parkhomenko A.S., Kulikova L.V., Petrova N.A., Shilova I.V., Lavrentiev M.V. 2020. Potential range of Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng. (Colchicaceae, Liliopsida) in Russia // Povolzhskiy Journal of Ecology. №2. Р. 241–247. DOI: 10.35885/1684-7318-2020-2-241-247
Kirillova I.A., Kirillov D.V. 2020. Impact of weather conditions on seasonal development, population structure and reproductive success on Dactylorhiza traunsteineri (Orchidaceae) in the Komi Republic (Russia) // Nature Conservation Research. Vol. 5(Suppl.1). P. 77–89. DOI: 10.24189/ncr.2020.016
Kulikova L.V., Kashin A.S., Petrova N.A., Shilova I.V. 2019. Some ecological peculiarities of Bulbocodium versicolor (Ker-Gawl.) Spreng. (Colchicaceae, Magnoliophyta) in the Lower Volga region // Biology Bulletin. Vol. 46(10). P. 1294–1301. DOI: 10.1134/S1062359019100182
Loupian E., Burtsev M., Proshin A., Kashnitskii A., Balashov I., Bartalev S., Konstantinova A., Kobets D., Radchenko M., Tolpin V., Uvarov I. 2022. Usage Experience and Capabilities of the VEGA-Science System // Remote Sensing. Vol. 14(1). Article: 77. DOI: 10.3390/rs14010077
Magoon C.A., Culpepper C.W. 1932. Response of sweet corn to varying temperatures from time of planting to canning maturity. Technical Bulletins. №312. Washington D.C.: US Department of Agriculture. 40 p.
Melnik V., Gritsenko V., Shevchenko D. 2006. Areal, ecological and coenotical conditions of habitats and structure of populations Bulbocodium versicolor (Ker.-Gawl.) Spreng. (Melanthiaceae) // Plant Introduction. Vol. 29. P. 23–35. DOI: 10.5281/zenodo.2567195
Menghini A., Bencivenga M. 1974. Nuova stazione italiana di Bulbocodium vernum Spreng. // Informatore Botanico Italiano. Vol. 6. P. 150–153.
Menghini A., Mincigrucci G. 1975. Nuove stazioni di Bulbocodium vernum L. subsp. versicolor (Ker-Gawler) Richter in Umbria // Informatore Botanico Italiano. Vol. 8. P. 59–61.
Morellato L.P.C., Alberton B., Alvarado S.T., Borges B., Buisson E., Camargo M.G.G., Cancian L.F., Carstensen D.W., Escobar D.E.F., Leite P.T.P., Mendoza I., Rocha N.M.W.B., Soares N.C., Silva T.S.F., Staggemeier V.G., Streher A.S., Vargas B.C., Peres C.A. 2016. Linking plant phenology to conservation biology // Biological Conservation. Vol. 195. P. 60–72. DOI: 10.1016/j.biocon.2015.12.033
Musolin D.L., Saulich A.K. 2012. Responses of insects to the current climate changes: from physiology and behavior to range shifts // Entomological Review. Vol. 92(7). P. 715–740. DOI: 10.1134/S0013873812070019
Nuttonson M.Y. 1958. Wheat-climate relationships and the use of phenology in ascertaining the phenothermal requirements of wheat. Washington D.C.: American Institute of Crop Ecology. 388 p.
Oltean M., Negreanu G., Popescu A., Roman N., Dihoru G., Sanda V., Mihăilescu S. 1994. Lista roşie a plantelor superioare din România // Studii, Sinteze, Documentaţii de Ecologie. Vol. 1. Bucureşti. P. 1–52.
Oskay D. 2020. Conservation Essays and Phenology of Critically Endangered Endemic Plant Erodium somanum // Celal Bayar University Journal of Science. Vol. 16(2). P. 237–243. DOI: 10.18466/cbayarfbe.690831
Pereira H.M., Ferrier S., Walters M., Geller G.N., Jongman R.H.G., Scholes R.J., Bruford M.W., Brummitt N., Butchart S.H.M., Cardoso A.C., Coops N.C., Dulloo E., Faith D.P., Freyhof J., Gregory R.D., Heip C., Höft R., Hurtt G., Jetz W., Karp D.S., McGeoch M.A., Obura D., Onoda Y., Pettorelli N., Reyers B., Sayre R., Scharlemann J.P.W., Stuart S.N., Turak E., Walpole M., Wegmann M. 2013. Essential biodiversity variables // Science. Vol. 339(6117). P. 277–278. DOI: 10.1126/science.1229931
Razanajatovo M., Föhr C., van Kleunen M., Fischer M. 2018. Phenological shifts and flower visitation of 185 lowland and alpine species in a lowland botanical garden // Alpine Botany. Vol. 128(1). P. 23–33. DOI: 10.1007/s00035-018-0201-x
Reed B.C., Brown J.F., VanderZee D., Loveland T.R., Merchant J.W., Ohlen D.O. 1994. Measuring phenological variability from satellite imagery // Journal of Vegetation Science. Vol. 5(5). P. 703–714. DOI: 10.2307/3235884
Ren S., Chen X., Pan C. 2022. Temperature-precipitation background affects spatial heterogeneity of spring phenology responses to climate change in northern grasslands (30°N-55°N) // Agricultural and Forest Meteorology. Vol. 315. Article: 108816. DOI: 10.1016/j.agrformet.2022.108816
Sanderson E.D., Pears M.L. 1913. The relation of temperature to insect life // New Hampshire College Agricultural Experiment Station Technical Bulletin. №7. P. 1–125.
Shinkarenko S.S., Kosheleva O.Yu., Gordienko O.A., Dubacheva A.A., Omarov R.S. 2021. The Relationship between the Seasonal Dynamics of Surface Temperature and NDVI in Urbanized Areas of an Arid Zone. The Case of the Volgograd Agglomeration // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. Vol. 57(12). P. 1562–1571. DOI: 10.1134/S0001433821120197
Ushakov M.V., Nedosekina T.V. 2017. Method for the evaluation of thermal requirements for development based on phenological observations // Russian Journal of Ecology. Vol. 48(5). P. 409–416. DOI: 10.1134/S1067413617050137
Wetschnig V.W. 1992. Chromosomenzahlen Kärntner Gefäbpflanzen (Teil 4): Karyotypmorphologie von Bulbocodium vernum L. (Colchicaceae) // Jahrgang. Klagenfurt. Carinthia. Vol. 182(102). P. 535–544.
Willis C.G., Ellwood E.R., Primack R.B., Davis C.C., Pearson K.D., Gallinat A.S., Yost J.M., Nelson G., Mazer S.J., Rossington N.L., Sparks T.H., Soltis P.S. 2017. Old Plants, New Tricks: Phenological Research Using Herbarium Specimens // Trends in Ecology and Evolution. Vol. 32(7). P. 531–546. DOI: 10.1016/j.tree.2017.03.015
Wu W., Sun Y., Xiao K., Xin Q. 2021. Development of a global annual land surface phenology dataset for 1982–2018 from the AVHRR data by implementing multiple phenology retrieving methods // International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation. Vol. 103. Article: 102487. DOI: 10.1016/j.jag.2021.102487
Yang S., Logan J., Coffey D.L. 1995. Mathematical formulae for calculating the base temperature for growing degree days // Agricultural and Forest Meteorology. Vol. 74(1–2). P. 61–74. DOI: 10.1016/0168-1923(94)02185-M
Zhang H., Yuan W., Liu Sh., Dong W., Fu Y. 2015. Sensitivity of flowering phenology to changing temperature in China // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. Vol. 120(8). P. 1658–1665. DOI: 10.1002/2015JG003112
Zhu G., Wang X., Xiao J., Zhang K., Wang Y., He H., Li W., Chen H. 2022. Daytime and nighttime warming has no opposite effects on vegetation phenology and productivity in the northern hemisphere // Science of the Total Environment. Vol. 822. Article: 153386. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.153386