Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích sinh thái - địa lý về sự phân bố của Heracleum persicum, H. mantegazzianum, và H. sosnowskyi tại giới hạn phía Bắc của các vùng phân bố thứ cấp ở châu Âu
Tóm tắt
Bài báo này phân tích sự phân bố của hợp chất Heracleum persicum, H. mantegazzianum, và H. sosnowskyi tại giới hạn phía Bắc của các vùng phân bố thứ cấp ở châu Âu dựa trên dữ liệu gốc và dữ liệu đã công bố. Các hiện tượng H. persicum phía Bắc nhất được tìm thấy ở các khu vực ven biển ở phần phía Bắc và trung của bán đảo Scandinavia (đến 71° Bắc). Tại Fennoscandia, H. mantegazzianum và H. sosnowskyi được ghi nhận lên đến 69° Bắc. Độ dốc của các nguồn tài nguyên khí hậu trong các vùng cận Bắc và ôn đới đã cho phép xác định các yếu tố giới hạn sự mở rộng hơn nữa của các loài này tại Bắc Âu và xác định giới hạn chịu đựng của chúng đối với các yếu tố đó. Thời gian không có sương giá tại ranh giới phía Bắc của vùng phân bố thứ cấp của các loài Heracleum xâm lấn là 80–150 ngày. Xác suất của việc thiệt hại do lạnh đối với cây trồng đang phát triển trong các khu vực nằm phía Bắc 66° Bắc (tức là ở phần phía Bắc của Phần Lan và phần lục địa phía Bắc của Nga châu Âu) là cao. Mức tối thiểu sinh học cho tổng nhiệt độ không khí hoạt động ≥5°C là 1150°C, trong khi yêu cầu tối thiểu của các cây được nghiên cứu có tổng nhiệt độ hoạt động ≥10°C là trên 450°C. Nếu các nguồn nhiệt có sẵn vượt quá mức này, thì các loài Heracleum xâm lấn có thể tự nhiên hóa trong điều kiện khí hậu của Bắc Âu cận Bắc. Sự tồn tại của lớp tuyết bền vững có độ sâu hơn 25 cm ở những khu vực có nhiệt độ mùa đông tối thiểu dưới -30°C ngăn cản sự đóng băng của các chồi phục hồi và cây non, nhờ đó duy trì khả năng sống còn của cây. Được đề xuất sử dụng các chỉ số khí hậu được tính toán dưới dạng tỷ lệ giữa nhiệt độ không khí và độ sâu của lớp tuyết (hoặc lượng mưa vào mùa đông) như là các chỉ dấu khí hậu đặc trưng cho điều kiện mùa đông của cây trồng. Các yếu tố chính giới hạn sự lan rộng và tự nhiên hóa của các loài Heracleum xâm lấn ở Bắc Âu là thiếu nhiệt, đất đóng băng đến nhiệt độ quan trọng cho các cơ quan thực vật ngủ đông, và sương giá vào đầu mùa thu.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Abramova, L.M., Alien plant species in the Southern Urals, in Sornye rasteniya v izmenyayushchemsya mire: aktual’nye voprosy izucheniya raznoobraziya, proiskhozhdeniya, evolyutsii. Mater. I Mezhdunar. nauch. konf. (Weeds in the Changing World: Current Problems in the Study of Diversity, Origin, and Evolution. Proc. Int. Sci. Conf.), St. Petersburg, December 6–8, 2011, pp. 5–10.
Afonin, A.N., Luneva, N.N., Li, Yu.S., and Kotsareva, N.V., Ecological-geographical analysis of distribution pattern and occurrence of cow-parsnip (Heracleum sosnowskyi Manden) with respect to area aridity and its mapping in European Russia, Russ. J. Ecol., 2017, vol. 48, no. 1, pp. 86–89. https://doi.org/10.1134/S1067413617010039
Aleksandrova, M.I., Some cow parsnip species in the middle taiga subzone of the Komi Republic, Extended Abstract of Cand. Sci. (Agric.) Dissertation, Kirov, 1971.
Allen, J. and Bradley, B., Out of the weeds? Reduced plant invasion risk with climate change in the continental United States, Biol. Conserv., 2016, vol. 203, pp. 306–312.https://doi.org/10.1016/j.biocon.2016.09.015
Alm, T., Ethnobotany of Heracleum persicum Desf. ex Fisch., an invasive species in Norway, or how plant names, uses, and other traditions evolve, J. Ethnobiol. Ethnomed., 2013, vol. 9, p. 42.https://doi.org/10.1186/1746-4269-9-42
Avrorin, N.A., Andreev, G.N., Golovkin, B.N., and Kal’nin, A.A., Transfer of plants beyond the Arctic Circle, Rezul’taty introduktsii travyanistykh rastenii in 1932–1956 gg. (Results of Introduction of Herbaceous Plants in 1932–1956), 1964, part 1.
Chadin, I., Global Historical Climatology Network-Daily Database Data File Converter, Zenodo, 2021a. https://zenodo.org/deposit/4518811. https://doi.org/10.5281/ZENODO.4518811
Chadin, I., R script for comparative analysis of climatic conditions for growth of giant invasive Heracleum species on northern border of invasive range, Zenodo, 2021b. https://zenodo.org/record/4521773.
Chadin, I., Dalke, I., Zakhozhiy, I., Malyshev, R., Madi, E., Kuzivanova, O., Kirillov, D., and Elsakov, V., Distribution of the invasive plant species Heracleum sosnowskyi Manden. in the Komi Republic (Russia), PhytoKeys, 2017, vol. 77, pp. 71–80. https://doi.org/10.3897/phytokeys.77.11186
Clements, D.R. and Di Tommaso, A., Climate change and weed adaptation: Can evolution of invasive plants lead to greater range expansion than forecasted?, Weed Res., 2011, vol. 51, pp. 227–240. https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2011.00850.x
Dalke, I.V., Chadin, I.F., Zakhozhiy, I.G., Malyshev, R.V., Maslova, S.P., Tabalenkova, G.N., and Golovko, T.K., Traits of Heracleum sosnowskyi plants in monostand on invaded area, PLoS One, 2015, no. 10 (11), e0142833. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142833
Dalke, I.V., Chadin, I.F., and Zakhozhiy, I.G., Control of Sosnowskyi’s hogweed (Heracleum sosnowskyi Manden.) invasion on the territory of the Russian Federation, Russ. J. Biol. Invasions, 2018, vol. 9, no. 4, pp. 331–344.
Dalke, I., Chadin, I., and Zakhozhiy, I., Heracleum sosnowskyi occurrences in Arkhangelsk and Murmansk regions of Russia. Occurrence Dataset Version 1.2. Institute of Biology, Komi Scientific Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, 2019. Accessed September 2, 2021.https://doi.org/10.15468/p8ku4z.
Dalke, I.V., Malyshev, R.V., and Maslova, S.P., Respiration ecology of Heracleum sosnowskyi plants in the north, Teor. Prikl. Ekol., 2020a, no. 2, pp. 77–82. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-2-077-082
Dalke, I.V., Chadin, I.F., Malyshev, R.V., Zakhozhiy, I.G., Tishin, D.V., Kharevsky, A.A., Solod, E.G., Shaikina, M.N., Popova, M.Yu., Polyudchenkov, I.P., Tagunova, I.I., Lyazev, P.A., and Belyaeva, A.V., Laboratory and field assessment of the frost resistance of Sosnowsky’s hogweed, Russ. J. Biol. Invasions, 2020b, vol. 11, no. 1, pp. 9–20.
Dukes, J. and Mooney, H., Does global change increase the success of biological invaders?, Trends Ecol. Evol., 1999, vol. 14, no. 4, pp. 135–139. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(98)01554-7
Ecology and Management of Giant Hogweed (Heracleum Mantegazziannum), Pysek, M.J.W., Cock, W., and Nentwig, H.P., Eds., Wallingford, UK: CABI Publ. 2007.
GBIF.org. 2020. GBIF Occurrence Download. https://doi.org/10.15468/dl.9b7tw6
Gederaas, L., Loennechen Moen, T., Skjelseth, S., and Larsen, L.K., Alien Species in Norway—With the Norwegian Black List 2012, Norwegian Biodiversity Information Centre, 2012.
Google Maps. https://www.google.ru/maps. Accessed November 25, 2021.
Introduktsiya borshchevikov v Belorussii (Introduction of Hogweeds in Belarus), Kudinov, M.A., Kasach, A.E., Chekalinskaya, I.I., Chernik, V.V., and Churilov, A.K., Eds., Minsk: Nauka Tekhnika, 1980.
Jahodová, Š., Trybush, S., Pyšek, P., Wade, M., and Karp, A., Invasive species of Heracleum in Europe: An insight into genetic relationships and invasion history, Divers. Distrib., 2007, vol. 13, no. 1, pp. 99–114. https://doi.org/10.1111/j.1366-9516.2006.00305.x
Kaverin, D.A., Lapteva, E.M., Shchanov, V.M., Pastukhov, A.V., Sharaya, L.S., and Sharyi, P.A., Geoinformation analysis of climatic conditions in the cryolithozone of northeastern Russia, Kriosfera Zemli, 2019, vol. 23, no. 4, pp. 68–78.
Khantimer, I.S., Sel’skokhozyaistvennoe osvoenie tundry (Agricultural Development of Tundra), Leningrad: Nauka, 1974.
Men’shakova, M.Yu., Species from the Black Book of the Flora of Central Russia in the territory of Murmansk, Estestv. Nauki, 2011, vol. 36, no. 3, pp. 50–55.
Menne, M.J., Durre, I., Vose, R.S., Gleason, B.E., and Houston, T.G., An overview of the Global Historical Climatology Network-Daily Database, J. Atmos. Ocean. Technol., 2012, vol. 29, no. 7, pp. 897–910. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-11-00103.1
Mishurov, V.P., Volkova, G.A., and Portnyagina, N.V., Introduktsiya poleznykh rastenii v podzone srednei taigi Respubliki Komi. Itogi raboty Botanicheskogo sada za 50 let (Introduction of Useful Plants in the Middle Taiga Subzone of Komi Republic: Achievements of the Botanical Garden over 50 Years), St. Petersburg: Nauka, 1999, vol. 1.
Nielsen, C., Ravn, H., Nentwig, W., and Wade, M., The Giant Hogweed Best Practice Manual. Guidelines for the Management and Control of an Invasive Weed in Europe, Hoersholm, Denmark: Forest & Landscape, 2005.
Notov, A.A., Materialy k flore Tverskoi oblasti (Materials on the Flora of Tver Region), part 1: Vysshie rasteniya (Higher Plants), Tver, 2005, 4th ed.
Otte, A. and Franke, R., The ecology of the Caucasian herbaceous perennial Heracleum mantegazzianum Somm. et Lev. (giant hogweed) in cultural ecosystems of Central Europe, Phytocoenologia, 1998, vol. 28, no. 2, pp. 205–232.
Page, N., Wall, R., Darbyshire, S., and Mulligan, G., The biology of invasive alien plants in Canada. 4. Heracleum mantegazzianum Sommier & Levier, Can. J. Plant Sci., 2006, vol. 86, no. 2, pp. 569–589. https://doi.org/10.4141/P05-158
Pimentel, D., Biological Invasions: Economic and Environmental Costs of Alien Plant, Animal, and Microbe Species, Taylor and Francis Group, 2011, 2nd ed.
Pluess, T., Cannon, R., Jarošík, V., Pergl, J., Pyšek, P., and Bacher, S., When are eradication campaigns successful? A test of common assumptions, Biol. Invasions, 2012, vol. 14, no. 7, pp. 1365–1378. https://doi.org/10.1007/s10530-011-0160-2
Pyšek, P., Kopecky, M., Jarosík, V., and Kotková, P., The role of human density and climate in the spread of Heracleum mantegazzianum in the Central European landscape, Divers. Distrib., 1998, vol. 4, no. 1, pp. 9–16. https://www.jstor.org/stable/2999808.
Pyšek, P., Pergl, J., Jahodová, Š., Moravcová, L., Müllerová, J., Perglová, I., and Wild, J., The hogweed story: Invasion of Europe by large Heracleum species, in Atlas of Biodiversity Risk, Sofie: Pensoft, 2010, pp. 150–151.
R Core Team R: A Language and Environment for Statistical Computing, Vienna: R Foundation for Statistical Computing, 2017. https://www.R-project.org. Accessed November 25, 2021.
Rijal, D., Falahati-Anbaran, M., Alm, T., and Alsos, I., Microsatellite markers for Heracleum persicum (Apiaceae) and allied taxa: Application of next-generation sequencing to develop genetic resources for invasive species management, Plant Mol. Biol. Rep., 2015, vol. 33, no. 5, pp. 1381–1390. https://doi.org/10.1007/s11105-014-0841-y
Rijal, D., Alm, T., Nilsen, L., and Alsos, I.G., Giant invasive Heracleum persicum: Friend or foe of plant diversity?, Ecol. Evol., 2017, vol. 7, no. 13, pp. 4936–4950. https://doi.org/10.1002/ece3.3055
Selyaninov, G.T., Mirovoi agroklimaticheskii spravochnik (World Agroclimate Handbook), Leningrad: Gidrometeoizdat, 1937.
Simberloff, D., Global climate change and introduced species in United States forests, Sci. Tot. Environ., 2000, vol. 262, no. 3, pp. 253–261. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00527-1
Simberloff, D., We can eliminate invasions or live with them: Successful management projects, Biol. Invasions, 2009, vol. 11, no. 1, pp. 149–157. https://doi.org/10.1007/s10530-008-9317-z
Sinitsina, N.I., Gol’tsberg, I.A., and Strunnikov, E.A., Agroklimatologiya (Agroclimatology), Leningrad: Gidrometeoizdat, 1973.
Stewart, F. and Grace, J., An experimental study of hybridization between Heracleum mantegazzianum Somm. & Levier and H. sphondylium L. subsp. sphondylium (Umbelliferae), Watsonia, 1984, vol. 15, pp. 73–83.
Tappeiner, U. and Cernusca, A., Model simulation of spatial distribution of photosynthesis in structurally differing plant communities in the Central Caucasus, Ecol. Model., 1998, vol. 113, nos. 1–3, pp. 201–223. https://doi.org/10.1016/S0304-3800(98)00144-6
Urban, G., Richterová, D., Kliegrová, S., Zusková, I., and Pawliczek, P., Winter severity and snowiness and their multiannual variability in the Karkonosze Mountains and Jizera Mountains, Theor. Appl. Climatol., 2018, vol. 134, pp. 221–240. https://doi.org/10.1007/s00704-017-2270-y
Vladimirov, V., Petrova, A., Barzov, Z., and Gudžinskas, Z., The alien species of Heracleum (Apiaceae) in the Bulgarian flora revisited, Phytol. Balcanica, 2019, vol. 25, no. 3, pp. 395–405.
Williamson, M., Dehnen-Schmutz, K., Kuhn, I., Hill, M., Klotz, S., Milbau, A., Stout, J., and Pyšek, P., The distribution of range sizes of native and alien plants in four European countries and the effects of residence time, Divers. Distrib., 2009, vol. 15, no. 1, pp. 158–166. https://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2008.00528.x
Willis, S.G. and Hulme, P.E., Does temperature limit the invasion of Impatiens glandulifera and Heracleum mantegazzianum in the UK?, Funct. Ecol., 2002, vol. 16, no. 4, pp. 530–539. https://doi.org/10.1046/j.1365-2435.2002.00653.x
Yandex.Maps. https://yandex.ru/maps. Accessed November 25, 2021.
Zakhozhiy, I., Dalke, I., Chadin, I., and Kanev, V., Additional climate information for research paper “Ecological and Geographical Analysis of Distribution of Heracleum persicum, H. mantegazzianum and H. sosnowskyi on the Northern Limit of Its Invaded Range in Europe” submitted to Russian Journal of Biological Invasions, Zenodo, 2021. https://doi.org/10.5281/zenodo.5044894