Трофическая структура энтомофауны в районах линий электропередач в Тульской области

Известия Тульского государственного университета Естественные науки. 2015. Вып. 4. С. 259-266 Биология

УДК 595.7:574.3

Трофическая структура энтомофауны в районах линий электропередач в Тульской области

А. А. Короткова, М. С. Дубинин

Аннотация. В зонах действия ЛЭП выявлено 238 видов насекомых (Insecta), относящихся к 7 отрядам и 67 семействам, а также к 6 трофическим группам. Преобладают фитофаги (47,9%). На втором месте находятся насекомые-хищники (27,4%). Трофическая структура энтомокомплекса в зоне действия ЛЭП соответствует таковой в экосистемах естественного и искусственного происхождения.

Ключевые слова: насекомые, энтомофауна, трофические группы, электромагнитные поля, электромагнитное излучение, ЛЭП.

Трофическая структура является отражением одного из наиболее важных типов биоценотических связей между организмами - трофических связей. Как известно, трофические связи имеют решающее значение в формировании экосистемы [1]. Посредством их осуществляется поток вещества, энергии и информации, без которой невозможно существование всех живых систем. Трофическая структура наиболее ярко демонстрирует функционирование видов в экосистеме. Соотношение общеизвестных трофических групп характеризует тип экосистемы, среду обитания, стабильность и их динамику

[9].

Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном мире привело к тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды -электромагнитный. В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором [14]. Проблема электромагнитной безопасности и защиты окружающей среды от воздействия ЭМИ приобрела большую актуальность и социальную значимость, в том числе на международном уровне [5]. Влияние ЭМП на биологические системы зависит от многих факторов: типа ЭМП, его характеристик, а также от свойств среды, на которую оно воздействует [4].

Электромагнитные поля (ЭМП) промышленной частоты (50 Гц) возникают у линий электропередач (ЛЭП), трансформаторов и т.д. В непосред-

ственной близости от этих источников напряженности ЭМП могут быть весьма значительными [15]. Электромагнитные поля промышленной частоты заняли прочное место в ряду экологических факторов, оказывающих постоянное воздействие на природу. Вместе с тем прогнозирование изменений, вызываемых в живой природе электрическими факторами ЛЭП, в настоящее время затруднительно, поскольку реакции живых организмов, находящихся в их естественной среде обитания, на этот антропогенный фактор изучены недостаточно [12].

Из исследований проводимых на насекомых в районе ЛЭП, можно отметить наблюдение за поведением кузнечиков (Бю^сш пегшауогш), поселяющихся вблизи ВЛ ЛЭП, которое установило, что ЭП влияет на динамику их численности. Она имеет выраженную тенденцию уменьшения с приближением к линии. Снижение численности кузнечиков под ЛЭП зависит от напряжения в сети. Например, при удалении от крайней фазы ЛЭП-110 кВ на 100 м численность кузнечиков возрастает в среднем в 1,3, а в зоне ЛЭП-500 кВ - в 2,5 раза [6]. Также отмечено, что размещение ульев под ЛЭП отрицательно влияет на состояние пчел. Это выражается в нарушении внут-ригнездовой терморегуляции [7, 8]. Кроме того в лабораторных условиях было исследовано влияние высокочастотного (27 ГГц) и низкочастотного (5 Гц) ЭМП на четыре поколения дрозофилы [3]. Для изучения влияния слабого электромагнитного излучения на простые формы поведения использовали в качестве объекта взрослых жуков мучного хрущака (ТепеЪпо шоН1ог) [17].

Большая часть исследований влияния ЭМИ на насекомых были направлены на изменение динамики численности популяции, плотность отдельных видов и на физиологические процессы. Исследование же трофической структуры энтомофауны на территории ЛЭП ранее не проводилось. Для Тульской области данных по изучению влияния ЭМИ линий электропередач не имеются.

Целью данного исследования явилось изучение трофической структуры энтомофауны и анализирование соотношения трофических групп насекомых в районах линий электропередач в Тульской области.

Материалом для исследования послужили 4511 экземпляров насекомых, обитающих в районе линий электропередач. Отбор насекомых проводился с мая по сентябрь 2014 года. В качестве методов использовались маршрутное кошение, почвенные ловушки Барбера и ловушки Мерике. Исследования проводились на территории двух ЛЭП.

«Смоленской АЭС» является одним из крупнейших топливно-энергетических предприятий России. Это федеральная сеть электропередач высокого напряжения (750 кВ), проходящая через несколько областей, включая Тульскую. В зонах влияния этих линий определены 3 модельных участка исследования.

Модельный участок 1 (в районе с. Воскресенское) и модельный участок 2 (в районе с. Новое Павшино) находятся на территории Дубенского района, расположенного на западе Тульской области на расстоянии 50 км от

областного центра. В обоих случаях ЛЭП проходят по луговым экосистемам. Рядом с модельным участком 2 проходит лесополоса. На территориях обоих мест преобладают серые лесные почвы. Выбранные места исследования схожи по физико-географическим и экологическим характеристикам. Хорошо выражен травяной ярус, присутствуют редкие кустарники.

Модельный участок 3 расположен вблизи д. Севрюково Ленинского района Тульской области и находится в 18 километрах севернее г. Тулы. Территория участка проходит по луговой экосистеме, преобладают серые лесные почвы. В отличие от модельных участков 1 и 2 с двух сторон окружен лесополосой.

Кроме того один участок находится на территории ЛЭП с напряжением 220 кВ вблизи д. Дёминка (модельный участок 4) Щёкинского района тульской области южнее Тулы на 5 км. Данные ЛЭП проходят через лесную экосистему в зоне серых лесных почв. Фитоценоз представляет собой трехъярусный комплекс деревьев, кустарников и трав.

Все исследуемые участки расположены вдали от крупных автомагистралей, застроек и предприятий. На каждом участке исследования выделены три точки отбора насекомых, исходя из степени влияния ЛЭП.

Согласно документу СанПиН 2971-84 «Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» от 28 февраля 1984 г. установлены санитарно-защитные зоны для линий электропередач. [16] Так для ЛЭП напряжением 220 кВ эта зона составляет 20 м, в то время как для ЛЭП 720 кВ — 40 м.

Исходя из этого, определены маршруты для исследований. Для модельных участков 1, 2 и 3: центр опоры ЛЭП (маршрут 1), проекция края траверсы (18 м) (маршрут 2) и санитарно-защитная зона (58 м) (маршрут 3). Для модельного участка 4: центр опоры ЛЭП (маршрут 1), проекция края траверсы (5 м) (маршрут 2) и санитарно-защитная зона (25 м) (маршрут 3).

В результате исследования, в зонах действия ЛЭП выявлено 238 видов насекомых, относящихся к 7 отрядам и 67 семействам. Изучение пищевых преферендумов позволило выявить трофические группировки насекомых и изучить трофическую структуру энтомокомплекса.

В районах линий электропередач преобладают фитофаги (рис. 1), которых выявлено 114 видов (47,9%), относящихся к 7 отрядам и 39 семействам. Из них наиболее разнообразен отряд Со1еор1ега. В этой систематической группе отмечено 69 видов фитофагов (60,5 %), относящихся к 15 семействам. Наибольший вклад вносят семейства СигсиНошёае и СЬгувошеНёае по 19 видов (16,7%), все представители которых являются фитофагами.

На втором месте по биоразнообразию растительноядных форм — отряд Иеш1р1ега, который представлен 12 видами фитофагов (10,5%), относящимся к 8 семействам. Среди них в семействе Lygaeidae отмечено 3 вида (2,6%). 2 видами (1,7%) представлены семейства Miridae и Pentatomidae. Также по 1 виду-фитофагу (0,9%) выделено в семействах Pyrrhocoridae, Berytidae,

81епосерЬаНёае, Соге1ёае и 8си1е11ег1ёае. Среди Нушепор1ега отмечено 11 видов (9,6 %) насекомых-фитофагов из двух семейств. Почти все представители данного отряда относятся к семейству Лр1ёае (10 видов, 8,7%). Также единственным видом-фитофагом (0,9 %) представлено семейство ТепШгеёшёае. Столько же 11 видов (9,6 %) фитофагов в составе отряда Б1р1ега, относящихся к 4 семействам. Наиболее многочисленных является семейство БугрЫёае, среди которых 6 фитофагов (5,2 %). Семейства Т1ри11ёае и ЛпШошуёае представлены 2 видами (1,7%). Кроме того один вид (0,9%) отмечен в семействе ТерИпШае.

Рис. 1. Соотношение трофических групп насекомых на территории ЛЭП

В составе отряда Ношор1ега отмечено 4 вида (3,6%), относящихся к 4 семействам: Сегсор1ёае, АрЬгорЬопёае, СюаёеШёае и МетЬгааёа, каждое из которых представлено 1 видом (0,9%). Отряд Ьер1ёор1ега представлен 4 видами (3,6%) из 4 семейств (Р1егорИог1ёае, Оеоте1пёае, КосШёае, АгсШёае), все представители которого являются фитофагами. Среди отряда Ог1Ьор1ега отмечено 3 вида (2,6 %), относящихся к 2 семействам Tetrigidae (1 вид, 0,9 %) и Лcrididae (2 вида, 1,7%).

Следующей по численности группой в трофической цепи идут насекомые-зоофаги. В районах линий электропередач нами выявлено 65 видов (27,4 %) таких насекомых, относящихся к 4 отрядам и 14 семействам. Большая часть представители отряда Ca1eoptera - 57 видов (87,7%). Наиболее многочислен-

2,1% 0,4%

Фитофаги Ш Сапрофаги

Зоофаги И Паразиты

Миксофитофаги Мицетофаги

ным семейством этого отряда является Carabidae, которое представлено 32 видами (49,2 %) насекомых-зоофагов. Существенный вклад вносит семейство Staphy1inidae, 16 видов (24,6 %) которых являются также зоофагами.

В отряде Hymenoptera отмечено 4 вида насекомых-зоофагов (6,1 %) из 4 семейств: Pompi1idae, Vespidae, Eumenidae и Sphecidae. Каждое семейство представлено 1 видом (1,5 %). Кроме этого в составе отряда Hemiptera отмечено 2 вида-зоофага (3,0 %) из 2 семейств Nabidae и Sa1didae. Отряд Diptera также представлен 2 видами (3,0%) насекомых-зоофагов. По 1 виду (1,5%) из семейств Rhagionidae и Asi1idae.

Достаточно многочисленны насекомые-миксофитофаги. В этой трофической группе в районах линий электропередач отмечен 31 вид (13,0 %), относящийся к 5 отрядам и 6 семействам. Наиболее многочислен отряд Ca1eoptera -26 видов (83,9%), относящихся к 2 семействам. Наибольший вклад вносит семейство Carabidae, которое представлено 24 видами (77,4%). Кроме того в семействе Me1oidae отмечено 2 вида насекомых-миксофитофагов (6,4%). Отряд Orthoptera представлен 2 видами (6,5 %) из семейства Tettigonioidea. Кроме того в составе отрядов Hemiptera (сем. Pentatomidae), Hymenoptera (сем. Formicidae) и Diptera (сем. Empididae) отмечено по 1 виду насекомого-миксофитофага (3,2%).

Также на территории линий электропередач мы обнаружили 22 вида (9,2 %) насекомых-сапрофагов, относящихся к 2 отрядам и 9 семействам. Более многочисленным отрядом является Ca1eoptera - 15 видов (68,1 %), из которых 8 (36,3 %) представителей относится к семейству Si1phidae. Кроме того 4 вида (18,1 %) относятся к семейству Scarabaeidae, 2 (9,1 %) к семейству Dermestidae и одним единственным видом (4,5 %) представлено семейство Trogidae. В составе отряда Diptera отмечено 7 видов (31,9%) насекомых-сапрофагов, относящихся к 5 семействам. Семейство Ca11iphoridae представлено 3 видами (13,6%). Кроме того по 1 виду (4,5%) насекомого-сапрофага отмечено в семействах Lauxaniidae, He1eomyzidae, Muscidae и Sarcophagidae.

На территории линий электропередач найдено 5 видов (2,1 %) насекомых-паразитов, относящихся к 2 отрядам и 3 семействам. Отряд Hymenoptera насчитывает 3 вида (60,0%), которые относятся к 2 семействам. Семейство Apidae представлено 2 видами (40,0 %), в то время как в Chrysididae отмечен 1 единственный вид насекомого-паразита (20,0%). В составе отряда Diptera выделено 2 представителя-паразита (40,0 %) из семейства Tabanidae.

Кроме того был найден 1 вид (Aspidiphorus orbicu1atus, 0,4%), относящийся к насекомым-мицетофагам. Данный представитель этой трофической группы относится к семейству Sphindidae отряда Ca1eoptera.

В ходе исследований установлено, что в районах линий электропередач преобладают насекомые-фитофаги. Исследуемые нами модельные участки 1,2 и 3 находятся в луговых экосистемах, которые характеризуются господством многолетних травянистых трав, главным образом злаковых и осоковых, в условиях достаточного и избыточного увлажнения, что, в свою очередь, и определило преобладание фитофагов и таких семейств, как

Curculionidae и Chrysomelidae. Локальными доминантами семейства долгоносиков являются Baris artemisiae и Grypus equiseti. У листоедов в роли доминантов отмечены Cassida rubiginosa и Oulema erichsonii.

На модельном участке 4, находящемся на территории лесной экосистемы, также преобладают фитофаги и семейства Curculionidae и Chrysomelidae. Но лесной фитоценоз отличается от лугового характером растительности, а следовательно, и видовым составом насекомых. У долгоносиков следует выделить Tanymecus palliatus и Cleonus piger, а у листоедов такие виды, как Crepidodera aurata и Chrysomela vigintipunctata.

Также отметим, что преобладание насекомых-фитофагов над другими трофическими группами характерно для всех типов экосистем, как естественного, так и искусственного происхождения [11].

Вторая трофическая группа по видовому разнообразию это насекомые-зоофаги, которые напрямую зависят от растительноядных форм. Здесь в первую очередь выделяем специализированных хищников из семейства Carabidae и Staphylinidae, которые доминируют на территории модельного участка 4. Именно благодаря широкой пищевой специализации и расположенным лесам, которые обеспечивают естественные укрытия и высокую влажность в большом количестве выделены такие крупные хищники, как Carabus nemoralis и Carabus granulatus. Основу населения зоофагов травянистых сообществ (модельные участки 1, 2 и 3) составляют массовые и широко распространенные виды луго-полевого комплекса, такие, как Poecilus cupreus и Poecilus versicolor, относящихся к семейтву жужелиц и Staphylinus caesareus из Стафилинид.

Среди миксофитофагов во всех биотопах преобладают геохортобион-ты гарпалоидные, представленные такими видами, как Harpalus affinis и Harpalus Latus. Это объясняется тем, что представители этой группы обладают значительной устойчивостью к недостатку влаги, что объясняет их высокое видовое разнообразие и численность на открытых суходольных лугах [4]. Среди хищников дополнительно питающихся растительной пищей вылим и представителей рода Amara (Amara aenea и Amara communis).

Довольно высокое обилие насекомых-сапрофагов может объяснятся не только наличием достаточной кормовой базы, но и по мнению некоторых авторов, наименьшей чувствительностью к антропогенному воздействию (в данном случаем воздействию ЛЭП) [1G, 13].

Небольшое количество паразитов характерно для многих экосистем и это объясняется тем, что представители этой трофической группы являются высокоспециализированными и имеют узкую кормовую базу.

В целом можно отметить, что соотношение трофических групп в изученных экосистемах полностью соответствует таковому во всех наземных экосистемах, как естественного, так и искусственного происхождения. Это позволяет предположить отсутствие какого-либо значимого влияния электромагнитного излучения от ЛЭП на трофическую структуру энтомоком-плекса.

Список литературы

1. Банников А.Г. Основы экологии и охрана окружающей среды. М.: Колос, 1999. 304 с.

2. Важенина Н.В. Эколого-биотопическое распределение жужелиц (Со1ес^ега, Carabidae) в травянистых сообществах южной тайги Западной Сибири // Научные ведомости БелГУ. Сер. Естественные науки. 2014. № 10 (181). Вып. 27. С. 75-82.

3. Васильева Е.Г. Влияние высоко и низкочастотного электромагнитного поля на насекомых (на примере Би^орМ^ me1anogaster) // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. 2008. № 3 (44). С. 182-185.

4. Васильева Е.Г. Механизмы влияния электромагнитных полей на живые организмы // Вестник АГТУ. 2008. № 3 (44). Вып. 3. С. 186-191.

5. Определение подходов к нормированию воздействия антропогенного электромагнитного поля на природные экосистемы / С.А. Григорьев, Е.П. Бичелдей, А.В. Меркулов, В.С. Степанов, Б.Е. Шенфильд // <Ежегодник Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений: сб. М.: Изд-во РУДН, 2003. С. 46-74.

6. Еськов Е.К., Сергеечкин Б.В. Динамика плотности населения серых кузнечиков под высоковольтными линиями электропередачи // Экология. 1985. № 5. С. 87-89.

7. Еськов Е.К., Тобоев В.А. Реакции пчел на атмосферики и электрические поля промышленной частоты // Вестник ОГУ. 2008. Т. 123. № 3. С. 265-274.

8. Еськов Е.К., Тобоев В.А. Воздействие искусственного генерируемых электромагнитных полей на биологические объекты // Вестник Чуваш. ун-та. 2008. № 2. С. 28-36.

9. Клаусницер Б. Экология городской фауны. М.: Мир, 1990. 246 с.

10. Ковтун Т.И. Особенности экологической структуры энтомокомплексов зеленых насаждений г. Воронежа: автореф. дис....канд. с/х наук. Воронеж, 1996. 16 с.

11. Короткова А.А. Системные механизмы адаптации энтомокомплекса в урбанистических условиях: дис. . . . д-ра биол. наук. Тула, 2004. 362 с.

12. Орлов В.М., Бабенко А.С. Влияние электрического поля высоковольтных ЛЭП на наземных беспозвоночных // Экология. 1987. № 6. С. 3-10.

13. Писарский Б. Фауна беспозвоночных урбанизированных районов Варшавы. Биоиндикация в городах и пригородных зонах. М.: Наука, 1993. С. 43-49.

14. Пресман А.С. Электромагнитное поле и жизнь. М.: Наука, 2003. 215 с.

15. Пресман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М.: Наука, 1968. С. 3-288.

16. СанПиН 2971-84 «Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» СССР 28 февраля 1984 г. N 2971-84.

17. Шейман И.М., Крещенко Н.Д. Влияние слабого электромагнитного излучения на разные формы поведения у мучного хрущака Tenebrio тоШог // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2009. Т. 59. № 4. С. 488-494.

Короткова Анна Альбертовна (korotkova123@шai1.rи), д.б.н., профессор, зав. кафедрой, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого.

Дубинин Максим Сергеевич ^иЪтт91@уа.ш), аспирант, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого.

Trophic structure of entomofauna in areas of power lines in the

Tula region

A.A. Korotkova, M.S. Dubinin

Abstract. In the zones of electric power lines identified 238 species of insects (Insecta), belonging to 7 orders and 67 families, as well as 6 trophic groups. Dominated phytophages (47.9%). In second place are insect predators (27.4%). Trophic structure of entomonomplexes in the influence zone of electric power lines corresponds to that of the ecosystems of natural and artificial origin.

Keywords : insects, entomofauna, trophic groups, electromagnetic fields, electromagnetic radiation, electric power lines.

Korotkova Anna (korotkova123@mail.ru), doctor of biological sciences, professor, head of department, Leo Tolstoy Tula State Pedagogical University.

Dubinin Maxim (dubinin91@ya.ru), postgraduate student, Leo Tolstoy Tula State Pedagogical University.

Поступила 08.09.2015