Структура биомассы почвенной мезофауны в условиях динамики разнообразия растительности пойменных лугов юго-востока Беларуси

Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Екологія. - 2009. - Вип. 17, т. 2. - С. 20-24. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology. Ecology. - 2009. - Vol. 17, N 2. - P. 20-24.

УДК 631.4:577.4

В. Н. Веремеев

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины

СТРУКТУРА БИОМАССЫ ПОЧВЕННОЙ МЕЗОФАУНЫ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИКИ РАЗНООБРАЗИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ ЮГО-ВОСТОКА БЕЛАРУСИ

Приведены сравнительные данные по составу и биомассe почвенной мезофауны в зависимости от биоразнообразия растительности пойменных лугов в условиях антропогенного воздействия. Установлено, что на пойменных лугах при увеличении разнообразия растительности имеется тенденция к увеличению биомассы почвообитающих беспозвоночных.

В. Н. Веремєєв

Гомельський державний університет ім. Ф. Скорини

СТРУКТУРА БІОМАСИ ҐРУНТОВОЇ МЕЗОФАУНИ В УМОВАХ ДИНАМІКИ РІЗНОМАНІТТЯ РОСЛИННОСТІ ЗАПЛАВНИХ ЛУК ПІВДЕННОГО СХОДУ БІЛОРУСІ

Наведено порівняльні дані відносно складу та біомаси ґрунтової мезофауни залежно від різноманіття рослинності заплавних лук в умовах антропогенного впливу. Встановлено, що на заплавних луках при збільшенні різноманіття рослинності проявляється тенденція до збільшення біомаси ґрунтових безхребетних.

V. N. Veremeev

F. Scorina Gomel ’ State University

BIOMASS STRUCTURE OF SOIL MESOFAUNA UNDER CONDITIONS OF DYNAMICS OF VEGETATION DIVERSITY OF FLOODPLAIN MEADOWS IN THE SOUTHEAST OF BELARUS

Comparative data on structure and biomass of soil mesofauna depending on a biodiversity of vegetation of inundated meadows under conditions of anthropogenic influence are presented. By augmentation of vegetation diversity on meadows there is a tendency of increse of a biomass of soil invertebrates.

Введение

Показатели биомассы почвообитающих беспозвоночных, в том числе почвенной мезофауны, являются одними из важнейших характеристик, определяющих их роль в наземных экосистемах и, особенно, в почвах пойменных лугов [і; 2]. Исследование почвенных беспозвоночных луговых экосистем осуществлялось рядом исследователей, но биоразнообразие луговой растительности в условиях антропогенного воздействия в них практически не учитывалось [3; 4]. Ввиду этого изучение биомассы почвенных

© В. Н. Веремеев, 2009

20

беспозвоночных в зависимости от разнообразия растительности пойменных луговых экосистем представляет определенный практический и теоретический интерес.

Материал и методы исследований

Изучение почвообитающих беспозвоночных проводилось в пойменной экосистеме в правобережье реки Сож выше впадения реки Ипути на широкой плоской равнине восточнее д. Поколюбичи Гомельского и Ветковского районов Гомельской области в 2006-2008 годах.

Данные по составу и биомассе основных групп основывались на материале почвенно-зоологических исследований, выполненных по стандартной методике [5]. Пробы брались размером 25 x 25 см и глубиной 40 см в каждом биотопе в 32-кратной повторности. Изучались состав и биомасса основных групп почвенной мезофауны в четырех биотопах, отличающихся уровнем антропогенной нагрузки и биоразнообразием растительности: пойменный луг нормального увлажнения, мелиорированный польдерный луг, берег мелиоративного канала, распаханный пойменный луг.

Пойменный луг нормального и временно избыточного увлажнения имеет рельеф плоский, ровный. Почва луговой экосистемы аллювиально-дерновая, слаборазвитая, песчанисто-рыхлосупесчаная. Проективное покрытие растительности - 95 %, из которых вейника, лисохвоста и полевицы 65 %, мятлика лугового 20 %. Всего встречен 2і вид покрытосеменных растений.

Польдерный луг представляет мелиорированную площадь польдерной мелиоративной системы «Поколюбичи» с предупредительным шлюзованием в пойме р. Сож в Гомельском и Ветковском районах Гомельской области. На польдерном лугу почва дерново-подзолистая. Рельеф плоский, ровный. Проективное покрытие растительности -

95 %, из которых вейника и лисохвоста 60 %, мятлика лугового 25 %, полевицы 5 %. Всего отмечено і7 видов.

Берег канала имеет повышенный рельеф. Почва образовалась за счет выброса земли из русла канала. Проективное покрытие растительности - 90 %, из которых осоки 45 %, мятлика лугового і0 %, лопуха большого і0 %, и лисохвоста 8 %. Всего встречено і4 видов.

Распаханный пойменный луг имеет плоский, ровный рельеф. Почва дерновоподзолистая среднесуглинистая, слабокислая. Основа травостоя - ячмень двухрядный. Кроме того, зарегистрированы единичные экземпляры сурепки полевой, полевицы, мятлика лугового, пырея ползучего. Всего 5 видов.

При описании биотопов, определении биоразнообразия растительности использовались методики, консультации и материалы Л. М. Сапегина и Н. М. Дайнеко [6; 7], за что автор выражает им глубокую признательность. Статистическая обработка материалов проводилась с использованием статистических пакетов Statistica 6.0, SPSS і3.0 for Windows. Биомассу определяли по фиксированному в 4 % формалине материалу [8].

Результаты и их обсуждение

Изучение состава и биомассы почвообитающих беспозвоночных пойменной экосистемы показало, что наибольшая ее величина отмечается на пойменном лугу нормального увлажнения (более 33 г/м2). Основную часть биомассы составляют дождевые черви (5 видов), на долю которых приходится более 95 % биомассы почвообитающих беспозвоночных данного биотопа. Наибольшая биомасса у дождевого червя Apporrectodea caliginosus (Savigny, і 826) - более 20 г/м2. В 3 раза меньше биомасса Lumbricus rubellus (Hoffmeister, і 843). Значительно меньшей биомассой отличаются

2і

виды А. 1ощш (Ше, 1826) и А. тоъеш (Savigny, 1826). Редко встречается Вепёгос1п1ш rubidus ^8еп, 1874), биомасса которого менее 1 г/м2. Биомасса остальных групп почвообитающих беспозвоночных невелика. Биомасса жесткокрылых по сравнению с дождевыми червями в 90 раз меньше. Среди них доминируют щелкуны и жужелицы. Наименьшей биомассой отличаются паукообразные (табл. 1).

Таблица 1

Видовой состав и биомасса (мг/м2) почвенных беспозвоночных пойменной экосистемы

Таксономическая группа беспозвоночных Мелиорированный польдерный луг Распаханный пойменный луг Берег мелиоративного канала Пойменный луг нормального увлажнения

Lumbricidae

Apporrectodea longus (Ude, І826) 0 І0І7і 404 274Іі 980 ЗЗІ0і 2278

Apporrectodea caliginosus (Savigny, І826) 0 6445 і 905 2577 і 787 20008 і 2089

Apporrectodea roseus (Savigny, І826) 0 0 0 3080 і 992

Lumbricus rubellus (Hoffmeister, І84З) 5807 іІ265 0 4572 іІ044 5875 і І82І

Dendrobaena octaedra (Savigny, І826) 2853 і І079 0 0 0

Dendrodrilus rubidus (Eisen, І874) 0 0 0 957 і 324

Коконы Lumbricidae 0 2І 0 42 і І2

Aranea 5 і 2 83 і 48 26 і І6 І5 і іі

Coleoptera

Curculionidae І69 і 55 0 0 іі

Sitona sp. Germar, 1817 І69 і 55 0 0 іі

Nitidulidae ІЗ 0 0 0

Meligethes Stephens, 1830 ІЗ 0 0 0

Byrrhidae 0 0 49 і 36 0

Byrrhus pillula Linnаeus, 1758 0 0 49 і 36 0

Elateridae 9І2іІ6І 320 і 72 549 іІ4І 229 і 99

Agriotes obscurus Linnаeus, 1758 9І2іІ6І 320 і 72 504 іІ05 9І і Зі

A. sputator Linnaeus, 1758 0 0 І2 0

A. lineatus Linnaeus, 1767 0 0 33 і 24 50 і 36

Lacon murinus, Linnaeus, 1758 0 0 0 88

Carabidae І4З і 85 74 і 40 99 і 52 І04 і 49

Amara plebeja Gylleman, 1810 29 і 20 0 І2 і 8 0

A. ingenue Duftsmitt, 1812 0 0 0 54 і 37

Harpalus calceatus Duftsmitt, 1812 62 35 і І9 82 0

Elaphrus riparius Lumens, 1758 0 0 5 0

Broscus cephalotes Linnаeus, 1758 37 39 0 30

Agonum obscurum Herbst, 1784 іі і 8 0 0 20 і 9

Clivina fossor Linnaeus, 1758 4 0 0 0

Staphylinidae 72 і 32 0 І6 І6

Cаnthаridae 5 0 0 0

Ccmthctris rusitca Fallen, 1807 5 0 0 0

Coccinellidae 0 І8 і іі І9 і І4 0

Chilocorus bipustulatus Linnaeus, 1758 0 0 І9 і І4 0

Coccinella septempunctata Linnaeus, 1758 0 І8 і іі 0

Diptera

Таbаnidae 0 0 0 40

Tipulidae 0 88 0 0

Lepidoptera

Nootuidae 0 0 255 0

Ectypa glyphs Linnaeus, І758 0 0 255 0

На берегу мелиоративного канала биомасса почвообитающих беспозвоночных по сравнению с пойменным лугом в 3 раза меньше. Здесь так же, как и на пойменном

лугу, основу фауны составляют дождевые черви (более 90 % всей биомассы почвообитающих беспозвоночных). Представлены они Ь. гиЬеїїш (более 4,5 г/м2), А. ївщт и

A. саИ^поът. Около 7 % биомассы приходится на жесткокрылых, среди которых наибольшей биомассой отличаются щелкуны с массовым видом Agriotes oЬscurus Ьіппеш, 1758. Биомасса остальных групп (чешуекрылых и, особенно, паукообразных) невелика.

Биомасса почвообитающих беспозвоночных на мелиорированном польдерном лугу примерно такая же, как и на берегу мелиоративного канала. Как и в предыдущих биотопах, преобладают дождевые черви, представленные двумя видами (Ь. гиЬеїїш и

B. о^аесіга, встреченного только в этом биотопе). Биомасса жесткокрылых в 6,5 раза меньше, как и на берегу мелиоративного канала, среди них преобладают щелкуны с тем же массовым видом А. оЬ8сиги8. Наименьшей биомассой отличаются паукообразные.

На распаханном пойменном лугу биомасса почвообитающих беспозвоночных примерно такая же, как и на мелиорированном польдерном. Как и в других биотопах, максимальна биомасса дождевых червей (более 90 % биомассы почвообитающих беспозвоночных). Представлены они двумя видами. Биомасса жесткокрылых по сравнению с польдерным лугом значительно меньше, преобладают также щелкуны с доминантным видом А. оЬ8сиги8, относящимся к группе злаковых щелкунов и являющимся вредителем сельского хозяйства. Наименьшей биомассой отличаются паукообразные и двукрылые.

Исследование состава фауны почвенных беспозвоночных показало, что основу биомассы составляют дождевые черви, биомасса и разнообразие которых максимальны на пойменном лугу нормального увлажнения, значительно меньше биомасса жесткокрылых, среди которых преобладают щелкуны.

Анализируя фауну беспозвоночных и разнообразие растительности, следует отметить, что общая биомасса почвообитающих беспозвоночных в обследованных биотопах колеблется от 8,14 до 33,69 г/м2, то есть в 4,1 раза (табл. 2). Биоразнообразие покрытосеменных растений изменяется от 5 до 21 вида или в 4,2 раза, то есть величины колебаний этих показателей примерно одинаковы. При этом наибольшее видовое разнообразие растительности - на пойменном лугу нормального увлажнения. Что же касается наименьшего разнообразия растительности, которое имело место на распаханном лугу, засеянном ячменем, то оно также совпадает с наименьшими величинами биомассы беспозвоночных.

Таблица 2

Биомасса (мг/м2) основных групп почвенных беспозвоночных пойменной экосистемы

Беспозвоночные Распаханный пойменный луг Мелиорированный польдерный луг Берег мелиоративного канала Пойменный луг нормального увлажнения

ЬишЬгісіїіае 7483 ± 650 8660 ±1405 9890 ± 861 33272 ± 2720

Лгатеі 83 ± 48 5 ± 2 26 ± 16 15 ± 11

Єоіеоріега 481 ± 92 1314±164 732 ±134 360±147

Біріега 88 0 0 40

Ьеріїіоріега 0 0 255 0

Общая биомасса беспозвоночных 8135±656 9979±1415 10903 ± 871 33687 ± 2723

Видов покрытосеменных растений 5 14 17 21

Анализ зависимости биомассы почвообитающих беспозвоночных от видового разнообразия растительности показал, что связь между этими признаками имеет нели-

нейный характер. Квадратическое уравнение регрессии биомассы беспозвоночных

Y = 26,0 - 4,71х + 0,24х2 описывает более 93 % разброса значений переменной х (разнообразие растительности), а кубическое уравнение Y = 11,38 - 0,16х2 + 0,10х3 описывает

96 % (^ = 0,96) полученных данных. Приведенные нелинейные регрессионные модели характеризуются высокими величинами коэффициента детерминации (Ё2) и ^-критерия Фишера. По мере увеличения биоразнообразия растительности пойменных луговых экосистем имеется тенденция увеличения биомассы почвообитающих беспозвоночных.

Заключение

Проведенные исследования по изучению биомассы почвенной мезофауны показали, что основу ее составляют дождевые черви, биомасса которых колеблется от 8,1 до 33,3 г/м2, значительно меньше биомасса жесткокрылых. В ходе сравнительного анализа биомассы почвообитающих беспозвоночных животных в зависимости от биоразнообразия растительности модельных пойменных луговых экосистем установлено, что в обследованных биотопах в ряду пойменный луг нормального увлажнения, берег мелиоративного канала, мелиорированный польдерный луг, распаханный пойменный луг имеется зависимость между биомассой почвообитающих беспозвоночных и биоразнообразием растительности, описываемая квадратическим уравнением регрессии

Y = 26,0 - 4,71х + 0,24х2. Более достоверной является регрессионная модель с использованием кубического уравнения Y = 11,38 - 0,16х2 + 0,10х3. При этом с ростом биоразнообразия растительности пойменных лугов наблюдается тенденция увеличения биомассы почвообитающих беспозвоночных.

Библиографические ссылки

1. Веремєєв В. Зоорізноманіття й структура комплексу дощових червів (Lumbricidae) заплавних луків Білоруського Полісся в умовах господарського використання / В. Веремєєв, Н. Синенок // Вісник Прикарпат. нац. ун-ту. Сер. Біологія. - 2007. - Вип. 7-8. - С. 123-125.

2. Биоразнообразие, количественные характеристики компонентов биоценозов водных и наземных экосистем Белорусского Полесья, их динамика / И. Ф. Рассашко, В. Н. Веремеев, Г. Г. Гончаренко и др. - Гомель : ГГУ им. Ф. Скорины, 2008. - 308 с.

3. Кипенварлиц А. Ф. Изменение почвенной фауны низинных болот под влиянием мелиорации и сельскохозяйственного освоения / А. Ф. Кипенварлиц. - Минск : Госиздатсельхозлит БССР, 1961. - 179 с.

4. Хотько Э. И. Почвенная фауна Беларуси. - Мн. : Навука і тэхнжа, 1993. - 252 с.

5. Гиляров М. С. Учет крупных беспозвоночных (мезофауна) // Количественные методы в почвенной зоологии / Под ред. М. С. Гилярова, Б. Р. Стригановой. - М. : Наука, 1987. - С. 9-26.

6. Сапегин Л. М. Структура и функционирование луговых экосистем (экологический мониторинг) / Л. М. Сапегин, Н. М. Дайнеко. - Гомель : ГГУ им. Ф. Скорины, 2002. - 201 с.

7. Сапегин Л. М. Пойменные луга р. Сож пригорода г. Гомеля / Л. М. Сапегин, Н. М. Дайнеко. -Гомель : ГГУ им. Ф. Скорины, 2007. - 115 с.

8. Методы определения продукции водных животных: Методическое руководство и материалы / Под ред. Г. Г. Винберга. - Мн. : Вышэйшая школа, 1968. - 245 с.

Надійшла до редколегії 10.10.2009