жизненная форма борщевика сосновского
Борщевик Сосновского
| Царство: | Растения |
| Отдел: | Покрытосеменные |
| Класс: | Двудольные |
| Порядок: | Зонтикоцветные |
| Семейство: | Зонтичные |
| Род: | Борщевик |
| Секция: | Pubescentia Manden. |
| Вид: | Борщевик Сосновского |
Heracleum persicum auct. non Desv. ex Fisch., p.p.
В середине XX века культивировался как силосное растение. Впоследствии выяснилось, что он легко дичает и проникает в естественные экосистемы. Листья и плоды его богаты эфирными маслами, содержащими фуранокумарины — фотосенсибилизирующие вещества, которые при попадании на кожу могут вызвать фотохимический ожог. Эти обстоятельства побудили к отказу от попыток промышленного культивирования. Назван в честь исследователя флоры Кавказа Д. И. Сосновского (1885—1952).
Содержание
Ботаническое описание
Соцветие — крупный (до 50—80 см в диаметре) сложный зонтик, состоящий из 30—75 лучей. Цветки белые или розовые; наружные лепестки краевых цветков в каждом зонтичке сильно увеличены. Каждое соцветие имеет от 30 до 150 цветков. На одном растении, таким образом, может быть более 80 000 цветков.
Цветёт с июля по август, плоды созревают с июля по сентябрь.
Распространение
Естественные места произрастания борщевика Сосновского — Центральный и Восточный Кавказ, Закавказье и Турция, где он растёт в горных лесах и на субальпийских лугах.
Биологические особенности и экология
Борщевик Сосновского размножается только семенным путем и не способен к вегетативному размножению.
Двудомные цветки, собранные в соцветия, опыляются насекомыми. Обычно появление семян является результатом перекрёстного опыления, но возможно также и самооплодотворение. В последнем случае семена также жизнеспособны, более половины из них прорастает и даёт нормальные проростки. Таким образом, одно изолированное растение может дать целую популяцию. В среднем одно растение даёт около 20 000 семян (почти половина из них в центральном соцветии), но отдельные экземпляры могут продуцировать более 100 000 семян.
Семена борщевика способны распространяться на большие расстояния, но большая часть семян находится вблизи материнских растений. Распространение семян происходит как естественным путём, так и с помощью человека.
Плоды борщевика состоят из двух частей, каждая из которых содержит одно семя. Почти все семена, появившиеся в конце лета, находятся в состоянии покоя и не прорастают осенью. Прорастанию предшествует период роста эмбриона и выход из состояния покоя. Обязательным условием прорастания является воздействие в течение одного-двух месяцев низких среднесуточных температур 2-4 °C в период пребывания их во влажном состоянии.
По окончании периода покоя семена легко прорастают (около 90 % прорастает в лабораторных условиях при температуре 8-10 °C). В полевых условиях при прогревании почвы до 1—2°C семена прорастают очень густо — несколько тысяч на кв. метр. Хотя в естественных условиях большинство проростков погибает, выжившие растения на следующий год обеспечивают семена для новой популяции. Благодаря быстрому развитию популяций, гигантские борщевики вытесняют другие растения и сохраняют доминирующую позицию на захваченных территориях. В среднем в популяции 10 % растений цветут и завершают жизненный цикл, в то время как прочие сохраняются в вегетирующем состоянии до следующего года.
Зацветает борщевик на 2—7 год жизни в зависимости от степени развития. Не плодоносившие на второй и последующие годы растения к осени формируют розетку из 9—15 листьев. У неплодоносящих экземпляров накопление массы в середине лета практически прекращается и они в вегетативном состоянии остаются до глубокой осени, хорошо перезимовывают и на следующий год отрастают сразу же после схода снега.
Весной растения переносят заморозки до −7…-9°C, а осенью — до −3…-5°C. Через 40—45 дней после начала весеннего отрастания их высота достигает 1,5—1,7 м. Примерно через месяц (конец июня — начало июля) наиболее развитые растения зацветают. Продолжительность цветения 30—40 дней. На центральных зонтиках семена созревают через 40—45 дней, на боковых на 7—10 дней позже.
После плодоношения растение отмирает. Если нет условий для цветения (из-за недостаточного количества питательных веществ, затенённости, засухи или регулярного скашивания), оно задерживается. В таких случаях растения могут жить до 12 лет.
Особо высоким уровнем содержания токсичных веществ отличаются взрослые растения в стадии цветения и созревания семян.
Применение
При кормлении животных силосом из борщевика Сосновского их молоко становится горьким, непригодным для кормления потомства и питья человеком.
Фототоксичность
Листья, корни и плоды борщевика богаты эфирными маслами, которые ослабляют устойчивость кожи против ультрафиолетового излучения. После контакта с растением, особенно в солнечные дни, на коже может появиться сильный ожог 1 — 3 степени. Особая опасность заключается в том, что прикосновение к растению первое время не вызывает никаких неприятных ощущений.
При попадании сока на кожу её нужно промыть водой с мылом и исключить воздействие солнечных лучей не менее чем в течение 2 сут.
Генотоксичность
Информация о борщевике
Борщевик и его удивительные метаморфозы
НА ЗАМЕТКУ
Еще несколько веков назад борщ варили из молодых побегов борщевика обыкновенного – ценного питательного растения. Наваристый бульон из листьев и стеблей ничем не уступал мясному как по вкусу, так и по способности насыщать организм. Из его корней варили крепкий самогон. Он рос повсеместно на лугах и служил отличным кормом для домашнего скота и подспорьем для крестьянского хозяйства.
Борщевик Сосновского
Как выглядит
Как размножается
Борщевик размножается только семенами. Способность к вегетативному размножению у него отсутствует. Зато семена невероятно живучие и сохраняют свою всхожесть на протяжении пяти лет. Одно единственное жизнеспособное семечко способно дать потомство, которое захватит огромную территорию, вытесняя с нее другие травы и растения.
Где произрастает
Борщевик обитает преимущественно в восточном полушарии. Повсеместно встречается в Европейской части России, в Крыму, на Кавказе и в Предкавказье, в Казахстане и Западной Сибири. Один из видов произрастает в Северной Америке.
ФАКТ
Борщевик Сосновского, который культивировался с целью получения силоса, распространён повсеместно. В Германии, Чехии, странах Скандинавии, Беларуси и Эстонии даже существуют национальные программы по борьбе с опасным сорняком.
Чем опасен борщевик
Борщевик буквально пропитан фотосенсибилизирующим веществом фуранокумарином, которое вызывает гиперчувствительность по отношению к ультрафиолетовым лучам, что оборачивается сильными ожогами. Есть прямая связь между погодой в момент контакта с борщевиком и степенью ожога. Чем яснее и солнечнее день, тем сильнее поражение кожи. Сок данного растения настолько токсичен, что при контакте со слизистой оболочкой глаз может вызвать слепоту.
ФАКТ
Ожоги, полученные от борщевика медики классифицируют как ожоги 2-й степени – кожа отёчна, гиперемирована, позже образуются пузыри с прозрачной жидкостью. Поражения на коже могут проявиться не сразу – иногда через несколько часов после контакта с борщевиком, а иногда спустя несколько суток.
Ожоги от борщевика, поразившие более 80% кожи на теле, могут стать причиной смерти человека. Особенно сильно токсины борщевика воздействуют на детей, людей пожилого возраста, аллергиков, а также людей с нежной и тонкой кожей.
Кроме ожогов опасный сорняк вызывает дыхательную аллергию. Его резкий запах, напоминающий запах керосина, ощущается в радиусе нескольких метров. Так что для аллергиков борщевик несет в себе угрозу даже без непосредственного контакта с ним.
Первая помощь при ожоге борщевиком
ВНИМАНИЕ
Если ожог произошел вдали от цивилизации при отсутствии аптечки и возможности оказать пострадавшему первую помощь, то пораженный участок следует закрыть плотной тканью, сложенной в несколько слоев, чтобы полностью исключить воздействие ультрафиолетового излучения. Ожог от борщевика проявляется только при взаимодействии сока и солнечных лучей! Повязку снять только при возможности смыть едкое вещество.
Как бороться с борщевиком
В сети Интернет можно найти достаточно много методов борьбы с борщевиком. Однако большинство из них имеет больше недостатков чем достоинств. Низкая эффективность по сравнению с трудозатратами очевидна уже на стадии теоретической подготовки к процессу.
Агротехнические мероприятия тоже не дадут мгновенного результата. Вспашка земли не уничтожит за один раз все корни и семена злостного сорняка.
Выжигание территории, на которой растет борщевик опасно. Этот процесс трудно контролировать. Сам по себе борщевик гореть не будет – его придется полить горючей смесью, а это уже чревато неприятными неожиданностями, особенно если территория большая. Даже слабый порыв ветра может перебросить пламя в нежелательном направлении.
Химический способ борьбы более эффективен. С целью уничтожения борщевика можно воспользоваться гербицидами. Есть несколько достаточно действенных препаратов.
Однако избавиться от сорняка можно еще проще! Ранней весной, задолго до того, как прогретая земля родит первые всходы, территорию, на которой прошлым летом рос борщевик, надо накрыть черной пленкой. Плотная, часто двойная пленка продается в рулонах на метраж во всех хозяйственных магазинах – найти ее не сложно. Без солнечного света не способен вырасти даже борщевик.
И, наконец, самый простой способ, не требующий никаких телодвижений – вызов специальной бригады профессионалов для обработки от борщевика, которые быстро и качественно сделают всю работу за вас. Борщевик опасен, а поэтому любая работа по его уничтожению – это определенный риск, снизить который может грамотная спецодежда, средства личной защиты и специальное оборудование.
Биологические особенности борщевика Сосновского
Контроль численности любого вида растений требуется знаний его биологии (жизненный цикл, размножение, способы и пути распространения) и особенностей территории, на которых он обитает (проникает). Сведений о борщевиках немало, некоторые из публикаций представлены в разделе Литература нашего сайта.
Биологические особенности растений борщевик Сосновского
Синонимы: борщевик Сосновского (RU), Sosnowski’s hogweed, Sosnowskyi’s hogweed (GB), Rundlobet bjørneklo (DK), Sosnovska latvānis (LV), Sosnovsky karuputk (EE), Sosnovskio barštis (LT), barszcz Sosnowskiego (PL), Баршчэўнiк Сасноўскага (BEL), Sosnovski karuputk (Estonian), Sosnowsky’s Barenklau (GER), bolsevnık Sosnowskeho (CZECH).
Известно, что 98 % особей в ценопопуляции борщевика Сосновского монокарпические (монокарпики), т.е. цветут один раз в жизни, а затем отмирают. Эту картину можно регулярно наблюдать в зарослях борщевика весной. Их почвы торчат прошлогодние генеративные побеги уже совершенно сухие и ломкие. Его легко вытащить из земли и на его месте останется пустое отверстие. С другой стороны в ценопопуляции сохраняется 1-2 % особей поликарпиков, которые все такие могут цвести более одного раза или партикулировать (Сацыперова, 1984, Далькэ и др., 2014). Обычно борщевик Сосновского зацветает на третий-пятый год. Если нет условий для цветения из-за недостаточного количества питательных веществ или света, засухи или регулярного скашивания, то оно задерживается. В таких случаях растения могут жить до 12 лет.
Цветки, собранные в соцветия, опыляются насекомыми. Растения борщевика Сосновского однодомные, то есть одно растение имеет и мужские и женские цветки. Обычно появление семян является результатом перекрестного опыления, но возможно также и самооплодотворение. В последнем случае семена также жизнеспособны, более половины из них прорастает и даёт нормальные проростки. Таким образом, одно изолированное растение борщевика может дать целую популяцию (Pergl, 2006).
Растения цветут с середины июня до конца июля (рис.1), а семена вызревают в конце августа — сентябре. Одно растение даёт в среднем от 10 до 15 тысяч плодов, в отдельных случаях число плодов достигает до 20 или даже до 35 тысяч плодов на растение. Плод у борщевиков – колонковый вислоплодник, распадающийся на два мерикарпия, которые собственно и являются семенами (рис. 2). Таким образом, одно монокарпическое растение может дать от 15 – 20 до 70 тысяч жизнеспособных семян.
Рис.1. Борщевик Сосновского в фазе цветения.
По данным Г.С. Антипиной и Е.А. Шуйской (2009) (скачать статью в PDF) синантропных экотопах Южной Карелии борщевик Сосновского сохраняет классический «арсенал агрессора», высокую семенную продуктивность (3.6 тысячи семян на одном генеративном побеге), мощный травостой (4 генеративных побега высотой до 2 м на квадратный метр), эксплерентность (образует монодоминантные заросли). На один квадратный метр группа растений дает около 14 тыс. семян. Семена прорастают весной после перида покоя и обязательной стратификации 4-5 месяцев.
Экологические шкалы, стратегии
Температура: 4-10
Континентальность = 8-12
Омброклиматич. = 5-10
Криоклиматич. = 7-10
УвлажнениеПочвы = 10-16
КислотностьПочвы = 0-0
Азотообеспеченность = 0-0
СолевоеБогатство = 4-9
Освещенность = 1-7
Примечание: Представлены минимальные и максимальные значения, 0 — данные отсутствуют.
Анализ структурно-функциональных и биохимических показателей растений с использованием адаптированной модели Дж. Грайма позволил определить тип жизненной стратегии борщевика Сосновского и сравнить его с видами травянистых растений бореальной зоны (Novakovskiy, Maslova, Dalke e.a., 2016). По нашим расчетам, борщевик характеризуется высоким баллом, описывающим его конкурентные свойства (С = 3.2), баллы, отражающие рудеральные (R = 0.8) и стресс-толерантные (S = — 4.1) свойства были существенно ниже. У других бореальных видов с конкурентными и конкурентно-рудеральными свойствами (Aconitum septentrionale, Filipendula ulmaria, Elytrigia repens, Arctium lappa, Urtica dioica, Chamaenerion angustifolium) балл конкурентных свойств был в 1.5 раза меньше, чем у борщевика Сосновского.
Монодоминантные заросли
Борщевик, влаголюбивое растение, но на сырых почвах, а также на заливаемых весенними паводками или с застоем воды после выпадения осадков участках погибает в первый год роста (Моисеев, Александрова, 1969).
Характеризуя растительные сообщества образованные видами-неофитами (неофиты — виды не входившие в состав естественной растительности региона, а попавшие туда за счет прямого или косвенного действия человека; неофиты — виды занесенные после 18 века., археофиты — до 18 века), отмечено, что в Брянской области борщевик Сосновского определяет специфический облик сообществ Heracleum sosnowskyi [порядок Artemisietalia vulgaris] (Булохов и др., 2013). Из-за больших размеров листьев борщевика травостой под их пологом очень редок или представлен единичными особями. Наиболее постоянные в этом сообществе виды: полынь обыкновенная, кострец безостый, крапива двудомная, лопух войлочный. Изредка встречаются луговые виды : ежа сборная, тысячелистник, щучка дернистая, тимофеевка луговая. Доля участия борщевика в общем проективном покрытии 75-100%. Флористическая насыщенность низкая — 7-14 видов на 100 кв. м (например, в луговых степях до 70-80 видов). Площади занятые этими сообществами варьируют от 300 кв. м до 1 га, протяженность вдоль дорог достигает 250-300 м при ширине полос 8-12 м.
Семена
В условиях таёжной зоны Европейского северо-востока России борщевик Сосновского продуцирует за сезон до 20 тыс. шт. семян на кв. м своих зарослей (Dalke et. al., 2015). Большая часть семян (до 98%) накапливается в верхних горизонтах почвы (на глубине от 0 до 10 см). Семена начинают прорастать лишь после завершения развития зародыша, когда его размер увеличивается до 4 ─ 5 мм, а вес ─ примерно в 17 раз. Для этого семенам необходимо пройти период стратификации — 60 ─ 90 дней при оптимальной влажности и температуре около 2 ─ 5° С. В естественных условиях при осыпании семян на поверхность почвы большинство из них приобретает способность к прорастанию только к весне будущего года. То же самое наблюдается при позднеосеннем посеве с заделкой их в почву. Если семена собрать, то для весеннего посева они нуждаются в искусственной стратификации. Продолжительность стратификации зависит от качества семян. Часть семян прорастает уже через 20 ─ 30 дней стратификации, 50 ─ 60% ─ только через 60 ─ 90 дней, а 12 ─ 15% ─ на второй-третий год после посева. Весной естественный «банк семян» расходуется из-за динамичного прорастания семян. В первый год прорастает основная масса (до 70%) семян. В целом, почвенный банк семян борщевика Сосновского можно охарактеризовать как коротокоживущий. См: Время жизни семян борщевика в почве.
Рис.2. Семена растений борщевика Сосновского
Анализ результатов проращивания семян борщевика Сосновского (семенная станция г. Боровичи)показал, что всхожесть семян составила 89%. Работа была проведена в 1991г. по заявке совхоза «Решающий». Семена были привезены из Саратовской области в количестве 10 центнеров. Назначение семян – кормовые посевы.
Кроме того, полевая всхожесть зависит от наличия благоприятных условий для роста и развития семян. На второй год прорастает от 30 до 60% не проросших в первый год семян. Некоторые плоды могут порасти лишь через 5-6, в отдельных случаях даже через 12-15 лет. Таким образом, меры контроля численности растений данного вида должны учитывать возможность длительного сохранения семян в почве. Так как достаточно одного семени, чтобы через несколько лет образовать устойчивую популяцию.
По данным А. Лазарева в условиях Северо-Западной зоны одно растение борщевика Сосновского производит до 60-100 г семян (вес 1000 семян 12-15 г), покрытых плотной кожурой. После цветения и плодоношения борщевик отмирает. Семена, заглубленные более чем на 3 см, дают изреженные всходы, поэтому на участках, где пытаются добиться искоренения этих плодоносящих растений агротехническим путем, качественно проводят глубокую вспашку. Следует учесть, что семена, пролежавшие в почве в набухшем состоянии 1-2 года, способны прорастать и потом давать всходы.
Семена борщевика имеют эфирномасличные каналы, как правило, два на вентральной (внутренней) и 4 на дорзальной (наружной) стороне плода. За зиму оболочки сгнивают, и эфирные масла, смолы, содержащиеся в них, истекают на поверхность почвы. Эти биологически активные вещества оказывают выраженное ингибирующее (тормозящее) действие на прорастание семян многих видов, тем самым обеспечивая чистую, не захваченную зону вокруг семени борщевика, и без конкурентное прорастание, с последующей захватом территории.
В полевых условиях семена прорастают очень густо – несколько тысяч на один квадратный метр. Хотя в естественных условиях большинство проростков погибает, выжившие растения на следующий год начнут давать новые семена. Благодаря своему быстрому развитию, борщевик Сосновского способен вытеснять другие виды растений и сохранять доминирующую позицию на захваченных территориях.
Прорастание семян начинается очень рано, сразу после схода снега. Фактически еще под снежным покровом семена уже «рвутся в бой «. В марте 2013 г. были собраны семена борщевика с поверхности почвы. Высота снежного покрова составляла около 1 метра. Температура воздуха около 11 С мороза. Семена при этом уже начали прорастать (Рис. 3).
Рис.3. Прорастание семени борщевика Сосновского под снежным покровом высотой около 1 м (13 марта 2013 г. г. Сыктывкар, фото Малышева Р.В.).
Рис.4. Проростки борщевика Сосновского ранней весной 2016 г. (фото Далькэ И.В.)
Популяции борщевика Сосновского способны переживать неблагоприятные для цветения и семенной продуктивности вегетационные сезоны за счет не одновременности цветения растений одной популяции. В среднем в одной популяции до 10% растений цветут и завершают жизненный цикл, в то время как прочие сохраняются в вегетирующем состоянии до следующего года.
Гибридизация, генетические эффекты
Виды рода Heracleum могут скрешиваться между собой и затруднять идентификацию при определении (Gavrilova, 2003; Anonymous 2009). Hybridisation with the native Heracleum sibiricum and H. spondyllium. В природе возможна гибридизация борщевика Сосновского с борщевиком сибирским (Heracleum sibiricum) и борщевиком обыкновенным (H. spondyllium) (Z. Gudžinskas, pers. comm.).
Пути распространения
Семена борщевика Сосновского по типу распространения классифицируются как баллисты-анемохоры. Большая часть из нихосыпается в непосредственной близости от материнского растения. При высоте растений более 2м от 60 до 90% семян осыпаются на землю в радиусе 4 м. На значительные расстояния переносятся единицы семян, но именно благодаря им происходит захват новых территорий (Nielsenet al., 2005).
Перенос семя на дальние расстояния во многом обусловлен деятельностью человека. Автомобили переносят семена на покрышках. Нередко также люди переносят семена на одежде, животные – на шкуре. Зимой семена разносятся ветром по замёрзшей или заснеженной почве.
Особенности территорий, захватываемых зарослями борщевика Сосновского
Корневая система у растений стержневая, хорошо развитая, но в почву проникает неглубоко: основная масса лежит в слое до 30 см (отдельные корни достигают глубины более 2 м). В верхней части корень разветвленный, главный и боковые корни мясистые. На изломе они выделяют светло-желтую жидкость (с резким запахом эфирного масла), обладающую сильной жгучестью (Лазарев А. http://www.floraprice.ru/2005/03/borshhevik-sosnovskogo/).
Рис.4. Молодые растения борщевика Сосновского, надземная и подземная часть (стеблекорень).
Раннее отрастание весной, огромная высота стебля, размеры листьев позволяют борщевику захватывать новые территории (рис.4). В плотных зарослях борщевика Сосновского, около 80% света поглощается растениями этого вида, в то время как другие растения заметно угнетены (Nielsen et al., 2005, Dalke et al., 2015).
Рис. 5. Генеративные побеги борщевика Сосновского достигают высоты 5 м (Республика Коми, с. Летка, 2015 г.).
Рис. 6. Зимний пейзаж украшают стройные ряды борщевика Сосновского (фото Конакова Т.Н.).
Особенности борщевика, обуславливающие его быстрое распространение
Места произрастания (распространения)
По нашим данным, эколого-физиологические свойства вида предсказывают, а фактические наблюдения подтверждают, что внутри потенциальных границ вторичного ареала места произрастания борщевика Сосновского приурочены, прежде всего, к открытым местообитаниям за исключением болот. Борщевик не выдерживает конкуренции с темнохвойными породами за свет; требовательность к богатству почв и определенному режиму увлажнения не позволяет ему проникать на территории, занятые сосновыми лесами. Лесопокрытая площадь РК составляет 66% ее территории, болота занимают около 8%. Таким образом, с учетом участков, занятых водоемами и водотоками, не менее 75 % территории Республики Коми недоступны для внедрения борщевика Сосновского. В зоне, климатически благоприятной для произрастания этого вида растений, борщевик занимает территории, приуроченные к землям сельскохозяйственного назначения, обочинам дорог и территориям населенных пунктов.