ИЗМЕНЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МИКОРИЗЫ У РАСТЕНИЙ ТРАВЯНО-КУСТАРНИЧКОВОГО ЯРУСА ПРИ ДОМИНИРОВАНИИ ACER NEGUNDO

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изменение функциональной структуры сообществ под влиянием чужеродных растений – одно из важных, но недостаточно изученных последствий фитоинвазий. Проверяли предположение об изменении вероятности формирования микоризы у растений травяно-кустарничкового яруса под влиянием инвазии чужеродного клена ясенелистного (Acer negundo L.): одинаково или по-разному изменяется участие микоризных и немикоризных трав в сообществах в зависимости от степени доминирования A. negundo. Проанализировали результаты 118 геоботанических описаний, выполненных в Белорусском Полесье, Среднем Поволжье и на Среднем Урале. В каждом регионе описали сообщества с доминированием A. negundo и без него. Способность видов растений к микоризообразованию определили как непрерывно варьирующую величину вероятности формирования у вида микоризы на основании информации, представленной в базе FungalRoot Database. Соответственно анализировали микоризообразование как функциональный признак в понимании, используемом при анализе функционального разнообразия сообществ. Установили, что средневзвешенная вероятность формирования микоризы в сообществах с доминированием A. negundo ниже, чем в близких (аналогичных) сообществах, в которых доминировали другие виды древесных. Это указывает на упрощение структуры сообществ и замедление их сукцессионного развития под влиянием чужеродного клена ясенелистного. Полученные результаты подтверждают, что анализ функциональной структуры сообществ может быть полезным инструментом для улучшения понимания механизмов и условий, способствующих протеканию инвазий.

Об авторах

Д. В. Веселкин

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: veselkin_dv@ipae.uran.ru
Екатеринбург, Россия

Д. И. Дубровин

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: veselkin_dv@ipae.uran.ru
Екатеринбург, Россия

Д. П. Дубровина

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: veselkin_dv@ipae.uran.ru
Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Aizen M., Torres A. The invasion ecology of mutualism // Annu. Rev. Ecol. Syst. 2024. V. 55. P. 41–63. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-102622-031210
  2. Timbal J., Gelpe J., Garbaye J. Preliminary study on the effect of Molinia caerulea on growth and mycorrhizal status of northern red oak (Quercus rubra) seedlings // Annales des Sciences Forestières. 1990. V. 47. № 6. P. 643–649. https://doi.org/10.1051/forest:19900609
  3. Roberts K. J., Anderson R. C. Effect of garlic mustard [Alliaria petiolata (Beib. Cavara & Grande)] extracts on plants and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi // Am. Midl. Nat. 2001. V. 146. № 1. P. 146–152. https://doi.org/10.1674/0003-0031(2001)146[0146:EOGMAP]2.0.CO;2
  4. Reinhart K. O., Callaway R. M. Soil biota and invasive plants // New Phytol. 2006. V. 170. P. 445–457. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01715.x
  5. Stinson K. A., Campbell S. A., Powell J. R. et al. Invasive plant suppresses the growth of native tree seedlings by disrupting belowground mutualisms // PLoS Biology. 2006. V. 4. № 5. Art. e140. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001817
  6. Barto E. K., Antunes P. M., Stinson K. et al. Differences in arbuscular mycorrhizal fungal communities associated with sugar maple seedlings in and outside of invaded garlic mustard forest patches // Biol. Invasions. 2011. V. 13. № 12. P. 2755–2762. https://doi.org/10.1007/s10530-011-9945-6
  7. Cantor A., Hale A., Aaron J. et al. Low allelochemical concentrations detected in garlic mustard–invaded forest soils inhibit fungal growth and AMF spore germination // Biol. Invasions. 2011. V. 13. № 12. P. 3015–3025. https://doi.org/10.1007/s10530-011-9986-x
  8. Cipollini D., Rigsby C. M., Barto E. K. Microbes as targets and mediators of allelopathy in plants // J. Chem. Ecol. 2012. V. 38. № 6. P. 714–727. https://doi.org/10.1007/s10886-012-0133-7
  9. Pakpour S., Klironomos J. The invasive plant, Brassica nigra, degrades local mycorrhizas across a wide geographical landscape // R. Soc. Open Sci. 2015. V. 2. Art. 150300. https://doi.org/10.1098/rsos.150300
  10. Grove S., Haubensak K. A., Gehring C. et al. Mycorrhizae, invasions, and the temporal dynamics of mutualism disruption // J. Ecol. 2017. V. 105. № 6. P. 1496–1508. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12853
  11. Roche M. D., Pearse I. S., Sofaer H. R. et al. Invasion-mediated mutualism disruption is evident across heterogeneous environmental conditions and varying invasion intensities // Ecography. 2023. V. 7. Art. e06434. https://doi.org/10.1111/ecog.06434
  12. Zhang Z., Liu Y., Brunel C. et al. Soil-microorganism-mediated invasional meltdown in plants // Nat. Ecol. Evol. 2020. V. 4. P. 1612–1621. https://doi.org/10.1038/s41559-020-01311-0
  13. Dubrovin D. I., Veselkin D. V., Gusev A. P. Plants species richness and invasional meltdown in two different parts of Acer negundo secondary range // Forests. 2023. V. 14. № 11. Art. 2118. https://doi.org/10.3390/f14112118
  14. Веселкин Д. В., Дубровин Д. И., Рафикова О. С. В сообществах с доминированием инвазионного дерева Acer negundo избирательно снижается встречаемость арбускулярно микоризных трав // Доклады РАН. Науки о жизни. 2024. Т. 518. С. 31–35. [Veselkin D. V., Dubrovin D. I., Rafikova O. S. Occurrence of arbuscular mycorrhizal herbs decreases selectively in communities dominated by invasive tree Acer negundo // Doklady Biological Sciences. 2024. V. 518. № 1. P. 225–229]. https://doi.org/10.1134/S0012496624600076
  15. Helsen K., Smith S. W., Brunet J. et al. Impact of an invasive alien plant on litter decomposition along a latitudinal gradient // Ecosphere. 2018. V. 9. № 1. Art. e02097. https://doi.org/10.1002/ecs2.2097
  16. Sodhi D. S., Livingstone S. W., Carboni M., Cadotte M. W. Plant invasion alters trait composition and diversity across habitats // Ecol. Evol. 2019. V. 9. P. 6199–6210. https://doi.org/10.1002/ece3.5130
  17. Helsen K., Van Cleemput E., Bassi L. et al. Inter- and intraspecific trait variation shape multidimensional trait overlap between two plant invaders and the invaded communities // Oikos. 2020. V. 129. P. 677–688. https://doi.org/10.1111/oik.06919
  18. Forey E., Lodhar S., Gopaul S. et al. A functional trait-based approach to assess the impact of an alien palm invasion on plant and soil communities on a South Pacific island // Austral. Ecol. 2021. V. 4. P. 398–410. https://doi.org/10.1111/aec.12995
  19. Guido A., Blanco C. C., Pillar V. D. Disentangling by additive partitioning the effects of invasive species on the functional structure of communities // J. Veg. Sci. 2021. V. 32. Art. e13004. https://doi.org/10.1111/jvs.13004
  20. Milanović M., Kühn I., Pyšek P. et al. Functional diversity changes in native and alien urban flora over three centuries // Biol. Invasions. 2021. V. 23. P. 2337–2353. https://doi.org/10.1007/s10530-021-02509-4
  21. Beck H. E., Zimmermann N. E., McVicar T. R. et al. Present and future Köppen-Geiger climate classification maps at 1-km resolution // Sci. Data. 2018. № 5. Art. 180214. https://doi.org/10.1038/sdata.2018.214
  22. Дубовик Д. В., Дмитриева С. А., Ламан Н. А. и др. Черная книга флоры Беларуси: чужеродные вредоносные растения. Национальная академия наук Беларуси; Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича. Минск: Беларусская навука, 2020. 407 с.
  23. Plants of the World Online [Электронный ресурс]. URL: https://powo.science.kew.org/ (дата обращения: 19.01.2025).
  24. Soudzilovskaia N. A., Vaessen S., Barcelo M. et al. FungalRoot: global online database of plant mycorrhizal associations // New Phytol. 2020. V. 227. № 3. P. 955–966. https://doi.org/10.1111/nph.16569
  25. Kalisz S., Kivlin S. N., Bialic-Murphy L. Allelopathy is pervasive in invasive plants // Biol. Invasions. 2021. V. 23. P. 367–371. https://doi.org/10.1007/s10530-020-02383-6
  26. Casanoves F., Pla L., Di Rienzo J. A., Díaz S. Diversity: a software package for the integrated analysis of functional diversity // Methods Ecol. Evol. 2010. V. 2. № 3. P. 233–237. https://doi.org/10.1111/j.2041-210X.2010.00082.x
  27. Веселкин Д. В., Дубровин Д. И. Разнообразие травяного яруса урбанизированных сообществ с доминированием инвазивного Acer negundo // Экология. 2019. № 5. С. 323–331 [Veselkin D. V., Dubrovin D. I. Diversity of the grass layer of urbanized communities dominated by invasive Acer negundo // Russ. J. Ecol. 2019. V. 50. № 5. P. 413–421]. https://doi.org/10.1134/S1067413619050114
  28. Veselkin D. V., Dubrovin D. I., Pustovalova L. A. High canopy cover of invasive Acer negundo L. as a mechanism of its influence on ground cover plants // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. Art. 20758. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00258-x
  29. Wang B., Qiu Y.-L. Phylogenetic distribution and evolution of mycorrhizas in land plants // Mycorrhiza. 2006. V. 16. № 5. P. 299–363. https://doi.org/10.1007/s00572-005-0033-6
  30. Van Der Heijden M. G. A., Bardgett R. D., Van Straalen N. M. The unseen majority: soil microbes as drivers of plant diversity and productivity in terrestrial ecosystems // Ecol. Lett. 2008. V. 11. P. 296–310. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2007.01139.x
  31. Bennett J., Cahill J. Fungal effects on plant-plant interactions contribute to grassland plant abundances: evidence from the field // J. Ecol. 2016. V. 104. P. 755–764. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12558
  32. Vogelsang K. M., Bever J. D. Mycorrhizal densities decline in association with nonnative plants and contribute to plant invasion // Ecology. 2009. V. 90. № 2. P. 399–407. https://doi.org/10.1890/07-2144.1
  33. Веселкин Д. В., Рафикова О. С., Екшибаров Е. Д. Почва из зарослей инвазивного Acer negundo неблагоприятна для образования микоризы у аборигенных трав // Журнал общ. биол. 2019. Т. 80. № 3. С. 214–225.
  34. Jumpponen A., Trappe J. M., Cazares E. Occurrence of ectomycorrhizal fungi on the forefront of retreating Lyman Glacier (Washington, USA) in relation to time since deglaciation // Mycorrhiza. 2002. V. 12. № 1. P. 43–49. https://doi.org/10.1007/s00572-001-0152-7
  35. Lambers H., Raven J. A., Shaver G. R., Smith S. E. Plant nutrient-acquisition strategies change with soil age // Trends Ecol. Evol. 2008. V. 23. № 2. P. 95–103. https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.10.008
  36. Веселкин Д. В. Участие растений разного микотрофного статуса в сукцессии при формировании “агростепи” // Экология. 2012. № 4. С. 270–275 [Veselkin D. V. Participation of plants of different mycotrophic status in the succession leading to agrosteppe formation // Russ. J. Ecol. 2012. V. 43. № 4. P. 289–293]. https://doi.org/10.1134/S1067413612030174
  37. Веселкин Д. В., Лукина Н. В., Чибрик Т. С. Соотношение микоризных и немикоризных видов растений в первичных техногенных сукцессиях // Экология. 2015. № 5. С. 417–424 [Veselkin D. V., Lukina N. V., Chibrik T. S. The ratio of mycorrhizal and nonmycorrhizal plant species in primary technogenic successions // Russ. J. Ecol. 2015. V. 46. № 5. P. 345–353]. https://doi.org/10.1134/S1067413615050203
  38. Veselkin D. V., Kupriynanov A. N., Manakov Yu. A. et al. Mycorrhizal plants’ accelerated revegetation on coal mine overburden in the dry steppes of Kazakhstan // Environmental Sustainability: Role of Green Technologies. P. Thangavel and G. Sridevi (eds.). Springer India, 2015. P. 265–282. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2056-5_16
  39. Fike J., Niering W. A. Four decades of old field vegetation development and the role of Celastrus orbiculatus in the Northeastern United States // J. Veg. Sci. 1999. V. 10. № 4. P. 483–492. https://doi.org/10.2307/3237183
  40. Gusev A. P. The impact of invasive Canadian goldenrod (Solidago canadensis L.) on regenerative succession in old fields (the Southeast of Belarus) // Russ. J. Biol. Invasions. 2015. V. 6. № 2. P. 74–77. https://doi.org/10.1134/S2075111715020034
  41. Zadworny M., Eissenstat D. M. Contrasting the morphology, anatomy and fungal colonization of new pioneer and fibrous roots // New Phytol. 2011. V. 190. № 1. P. 213–221. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03598.x
  42. Kovacs G. M., Szigetvari C. Mycorrhizae and other root-associated fungal structures of the plants of a sandy grassland on the Great Hungarian Plain // Phyton. 2002. V. 42. № 2. P. 211–223.
  43. Веселкин Д. В., Прокина Н. Э. Микоризообразование у клена ясенелистного (Acer negundo L.) в градиенте урбанизации // Российский журн. биологич. инвазий. 2016. № 1. С. 31–40.
  44. Веселкин Д. В., Пьянков С. В., Сафонов М. А. и др. Строение поглощающих корней инвазивного и аборигенных видов клена // Экология. 2017. № 4. С. 241–249.
  45. Konvalinková T., Jansa J. Lights off for arbuscular mycorrhiza: on its symbiotic functioning under light deprivation // Front. Plant Sci. 2016. V. 7. P. 1–11. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00782
  46. Веселкин Д. В., Дубровин Д. И., Рафикова О. С. и др. Затенение и перехват света в зарослях инвазионных видов Acer negundo и Sorbaria sorbifolia // Российский журн. биологич. инвазий. 2021. № 4. С. 30–42.
  47. Бетехтина А. А., Веселкин Д. В. Распространенность и интенсивность микоризообразования у травянистых растений Среднего Урала с разными типами экологических стратегий // Экология. 2011. № 3. С. 176–183 [Betekhtina A. A., Veselkin D. V. Prevalence and intensity of mycorrhiza formation in herbaceous plants with different types of ecological strategies in the Middle Urals // Russ. J. Ecol. 2011. V. 42. № 3. P. 192–198]. https://doi.org/10.1134/S1067413611030040

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).