Структурная организация населения жужелиц пойменных и суходольных лугов Тамбовской области, как индикатор качества природной среды

УДК 595.762.12

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ НАСЕЛЕНИЯ ЖУЖЕЛИЦ ПОЙМЕННЫХ И СУХОДОЛЬНЫХ ЛУГОВ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ, КАК ИНДИКАТОР КАЧЕСТВА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

© М.Ю. Романкина

Ключевые слова: видовой состав; биотопический преферендум; гигропреферендум; жизненная форма.

В Тамбовской области в результате антропогенной трансформации, приведшей к изменениям ландшафтов, создалась мозаичность природных условий. В результате расчистки леса, сенокошения, выпаса скота возникли луга суходольные и пойменные. В настоящей работе приведены данные о комплексах видов жужелиц в серии фитоценозов, выделенных в пределах луговых массивов. Это позволило провести различия между суходольными и пойменными лугами, основанные на особенностях гидротермического режима и специфике почвеннорастительных условий.

В Тамбовской области в результате антропогенной трансформации, приведшей к изменениям ландшафтов, создалась мозаичность природных условий. В результате расчистки леса, сенокошения, выпаса скота возникли луга суходольные и пойменные.

Необходимость изучения механизмов устойчивости природы и, в частности, почвообитающих беспозвоночных животных - наиболее эффективных индикаторов состояния экологической среды, - определила в качестве материала нашего исследования жуков-жужелиц, зарекомендовавших себя как важная группа почвенной мезофауны. Они в основном хищники, и их распределение зависит исключительно от почвеннорастительных, гидротермических и микроклиматических условий [1].

Существует обширная литература по характеристике населения жужелиц лугов [1-6]. По изучению населения жужелиц лугов Тамбовской области имеются работы [5-7]. В сравнительном аспекте население жужелиц суходольных и пойменных лугов не изучалось, что и послужило основанием для выбора темы исследования.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования были проведены на участках суходольных лугов в 2000, 2003, 2005-2006, 2009-2013 гг., расположенных в центральной части лесостепной зоны (Тамбовская область) и пойменных лугах в 2003-2005, 2006-2007, 2009-2013 гг.

Основным методом сбора материала были почвенные ловушки Барбера [8]. Для определения жуков, фиксированных в 4 % растворе формалина, использовали бинокулярный микроскоп МБС и определительные таблицы имаго жужелиц [9]. Система семейства СагаЬі-ііае приводится по О.Л. Крыжановскому с соавт. [10].

Участие того или иного вида в составе населения жужелиц выражено в индексах доминирования по шкале Ренконена [11]. Доминантами считали виды, численность которых составляла более 5 %, субдоминантами - от 2 до 5 %.

При выделении экологических групп по биотопи-ческому преферендуму мы исходили из результатов собственных наблюдений за распределением жуков в модельных районах [12-15].

Для определения отношения жужелиц к влажности привлекались литературные данные [2-4] лабораторных исследований по определению гигропреференду-ма. Однако для большинства видов жужелиц точные значения предпочитаемой влажности пока неизвестны и их относят к той или иной группе чаще всего по тому, какие биотопы они заселяют: гигрофитные, мезо-гигрофитные, мезофитные или ксерофитные.

Для изучения спектров жизненных форм мы использовали систему, разработанную И.Х. Шаровой [16], основанную на сочетании трофических и ярусных группировок.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате проведенных исследований население жужелиц на лугах Тамбовской области представлено 75 видами из 28 родов, 17 триб, что составило 36,9 % от общего числа собранных видов (203 вида).

По биотопическому преферендуму среди комплексов жужелиц лугов можно выделить следующие экологические группы: луговая, лугово-полевая, полевая, лугово-болотная, лесная, лесо-болотная, болотная, приводная, степно-полевая и степная.

Анализ данных показывает, что при формировании населения жужелиц лугов основное значение принадлежит видам групп открытых пространств (луговая, лугово-полевая и полевая группы). Суммарное видовое обилие жужелиц этого комплекса на лугах составило

42,7 %, а численное - 61,1 %. Причем на суходольных лугах видовое обилие комплекса жужелиц открытых пространств выше (62,3 %), чем на пойменных лугах (36,7 %). Численное обилие жужелиц на лугах было примерно одинаковым (60,1 и 62,1 %, соответственно). Среди видов открытых пространств ведущее место принадлежит лугово-полевой группе. Эта группа включает 20 видов жужелиц, составляющих 26,7 %

видового и 38,0 % численного обилия. Значение лугово-полевой группы жужелиц по видовому обилию на суходольных лугах выше (37,8 %), чем в пойменных (22,4 %). Численное обилие жужелиц в суходольных лугах почти в два раза выше чем в пойменных лугах.

На долю полевой и луговой групп на территории лугов области приходится 9,3 и 6,7 % видового обилия соответственно. Численное обилие жужелиц полевой группы (22,3 %) во много раз превышает численное обилие жужелиц луговой группы. Полевые жужелицы как по видовому, так и по численному обилию преобладают на суходольных и пойменных лугах, но значение их на суходольных лугах выше.

В комплексе жужелиц лугов Тамбовской области зарегистрированы степно-полевые и степные виды, видовое обилие которых было 6,7 и 4,4 %, соответственно, а численное - незначительное. Эти комплексы жужелиц зарегистрированы только в пределах суходольных лугов (11,1 % - видовое, 0,3 % - численное обилие).

Второе место в биотопическом спектре занимает лесной комплекс жужелиц (лесная, лесо-болотная и болотная группы), составляющий 35,9 % видового и

35,0 % численного обилия. В экологическом спектре лугов по числу видов (15), видовому (20,0 %) и численному (30,4 %) обилию преобладает лесная группа жужелиц.

Обилие лесных жужелиц на суходольных лугах выше (20,0 % - видовое, 38,9 % - численное обилие), чем на пойменных (18,4 и 20,9 %). Жужелицы лесоболотной группы составляли 10,6 % видового и 2,2 % численного обилия. Доля жужелиц этой группы в пойменных лугах (16,3 % видового и 4,0 % численного обилия) выше, чем в суходольных (4,4; 0,6 %). Лесоболотная группа многочисленна на пойменных лугах, видовое обилие жужелиц в этой группе составляет

16,3 %. На суходольных лугах лесо-болотная группа представлена видами П. уетаіІ8, Р. а88ішііі8, видовое обилие - 4,4 %. Жужелицы болотной группы зарегистрированы только в пойменных лугах и составляют 10,2 % видового и 5,1 % численного обилия. В луговоболотной группе видовое обилие равно 10,6 %, а численное обилие - незначительно. Доля жужелиц луговоболотной группы в пойменных лугах выше (16,3 % видового, 2,3 % - численного обилия), чем на суходольных.

В состав приводной группы жужелиц лугов вошло 2 вида (ВетЬііііоп уагіиш, В. ііепіеііиш). В общем спектре доля жужелиц этой группы равна 2,7 % видового и

2,6 % численного обилия. В пойменных лугах обилие жужелиц составило 4,1 % видового и 5,6 % численного. На суходольных лугах приводная группа жужелиц не зарегистрирована.

Гигропреферендум жужелиц лугов представлен 4 группами: мезоксерофилы, мезофилы, мезогигрофилы и гигрофилы. Наибольшее значение на лугах имеют жужелицы из группы мезоксерофилы. На их долю приходится 37 видов - 49,4 % видового и 61,3 % численного обилия. По видовому обилию (73,3 %) жужелицы этой группы преобладают в суходольных лугах, по численному (62,0 %) - в пойменных. Тогда как видовое обилие мезоксерофилов в пойменных лугах составило

34,7 %, а численное в суходольных - 60,5 %. Видовое обилие мезоксерофилов суходольных лугов (75,5 %) выше пойменных (34,7 %).

Второе место по видовому обилию в гигропре-ферндуме лугов занимают жужелицы из группы мезогигрофилы (21,3 %). Численное обилие жужелиц в этой группе составляет 3,3 %. Мезогигрофилы наибольшее значение имеют в пойменных лугах. На их долю приходится 32,б % видового и б,3 % численного обилия. В суходольных лугах видовое обилие мезогигрофилов составляет б,7 %, а численное незначительное.

Доля мезофилов на лугах области составила 20,0 % видового и 30,4 % численного обилия. Мезофилы по численному обилию (38,9 %) преобладают в суходольных лугах. Тогда как их численное обилие в пойменных лугах составило 21,0 %. Видовое обилие этой группы жужелиц на лугах примерно одинаковое (20,0 и

18,4 %, соответственно). В состав гигрофилов на лугах вошло 9 видов - 9,3 % видового и 5,0 % численного обилия. Жужелицы из группы гигрофилы зарегистрированы только в пойменных лугах.

Фауна жужелиц луговых экосистем была проанализирована по составу жизненных форм, классификация которых разработана И.Х. Шаровой [30]. В классе зоофаги зарегистрировано 49 видов, что составляет б5,4 % видового и бб,3 % численного обилия. Среди зоофагов по видовому обилию преобладают формы из напочвенного и подстилочного ярусов почвы - стратобионты поверхностно-подстилочные. Из них наибольшее значение на пойменных лугах имеют поверхностноподстилочные формы (15 видов - 30,б % видового и 10,9 % численного обилия). Это тесно связано с условиями увлажнения, и по мере увеличения сухости почвы происходит снижение числа видов и видового обилия - на суходольных лугах поверхностно-подстилочные формы составляют б,7 % видового обилия. Численное обилие жужелиц в этой группе было незначительным.

На долю жужелиц стратобионты подстилочнопочвенные (виды рода Poecilus и некоторые виды рода Pterostichus) приходится 1б,0 % видового и 5б,0 % численного обилия. В этой группе велика доля численного обилия (бб,0 %) в пойменных лугах. Видовое обилие составляет 14,3 %. Численное обилие подстилочнопочвенных в суходольных лугах ниже (47,1 %), а видовое обилие (20,0 %) выше. Доля жужелиц подстилочнопочвенных на суходольных лугах выше (20,0 %), чем на пойменных (4,3 %).

Видовое обилие жужелиц из группы эпигеобионты ходящие (Calosoma investigator, Carabus cancellatus, C. convexus) и эпигеобионты летающие (Cylindera germa-nica) на лугах составило от 1,3 до 4,0 %. Численное обилие этих видов жужелиц незначительно, и их доля в суходольных и пойменных лугах примерно одинаковая.

Жужелицы групп подстилочно-трещинные (Micro-lestes minutulus, Cymindis axillaris) и геобионты бегаю-ще-роющие (Broscus cephalotes) зарегистрированы только в суходольных лугах и характеризуются небольшим видовым (4,4 и 2,2 %, соответственно) и незначительным численным обилием.

Геобионты роющие (Clivina fossor) выявлены только в пойменных лугах и составляют 2,0 % видового и 0,5 % численного обилия. Среди миксофитофагов (2б видов - 34,б % видового и 33,7 % численного обилия) на лугах наибольшую численность (25,3 %) имеют жужелицы из группы геохортобионты гарпалоидные. Видовое обилие жужелиц в этой группе составило

14,б %. Доля жужелиц этой группы в суходольных лугах выше, чем в пойменных.

Второе место среди миксофитофагов занимают жужелицы из группы стратохортобионты. Общее численное обилие этих жужелиц составило 19,0 %. Видовое обилие - 5,3 %. Доля стратохортобионтов по численному обилию в суходольных лугах выше (31,5 %), чем в пойменных (4,6 %). Видовое обилие жужелиц этой группы в суходольных лугах в 2 раза выше (9,0 %), чем в пойменных (4,1 %).

На долю стратобионтов скважников приходится

4,0 % видового обилия. Стратобионты скважники наибольшее значение имеют по видовому обилию в суходольных лугах (4,4 %). Численное обилие жужелиц этой группы незначительно. В группе стратохортобионты по численности выделяется Harpalus гц/іре.і.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сопоставление экологических групп в биотопиче-ском спектре лугов показало, что наиболее типичны на лугах виды открытых пространств (лугово-полевые, полевые), доля которых на суходольных лугах выше. В пойменных лугах значение имеет лесной комплекс жужелиц (лесные, лесо-болотные виды), равномерно представленный на лугах. Своеобразие спектра суходольных лугов составляют степно-полевые и степные виды.

Гигропреферендум жужелиц лугов области представлен группами, характеризующими почвеннорастительные условия. Мезоксерофилы и мезофилы в большей степени концентрируются в пределах суходольных лугов. Характерными доминантами пойменных лугов являются мезогигрофилы и гирофилы, отражающие особенности режима увлажнения.

В спектре жизненных форм преобладают зоофаги. Среди зоофагов по видовому обилию доминируют формы напочвенного и подстилочного ярусов почвы, имеющие значение в пойменных лугах, что тесно связано с условиями увлажнения и по мере увеличения сухости почвы происходит снижение их обилия. Среди миксофитофагов на лугах преобладают геохортобион-ты гарпалоидные, освоившие как среду обитания поверхность почвы и растительность. В меньшей степени на лугах представлены обитатели подстилки и травостоя -стратохортобионты и подстилки - стратобионты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шарова И.Х. Особенности биотопического распределения жужелиц (Соїеоріега, СагаЫёае) в зоне смешанных лесов Подмосковья // Фауна и экология животных. М., 1971. Т. 465. С. 61-86.

2. Скуфьин К.В. К изучению жужелиц (Соїеоріега, СагаЫёае) в лесных и луговых биоценозах окрестностей г. Воронежа // Вопросы зоол. физиол. и биофизика. Воронеж, 1970. Т. 79. С. 42-46.

3. Булохова Н.А. Структура и динамика населения жужелиц (Соїеор-Іега, СагаЫёае) в сериях луговых ассоциаций на юго-западе России: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1995. 16 с.

4. Шарова И.Х., Булохова Н.А. Динамика экологической структуры населения жужелиц (Coleoptera, Carabidae) в луговых сообществах под влиянием антропогенных факторов // Фауна и экология жужелиц лугов на юго-западе России. Брянск, 1995. С. 38-44.

5. Кирякина И.В., Романкина М.Ю. Видовой состав и экологическая структура населения жужелиц суходольного луга // Проблемы регионального природопользования и методика преподавания естественных наук в средней школе: материалы 2 регион. науч.-практ. студ. конф. Воронеж, 2000. С. 51-53.

6. Романкина М.Ю. Эколого-фаунистическая структура населения жужелиц (Coleoptera, Саrabidae) суходольных лугов в центре Европейской части России и их роль как биоиндикаторов почвеннорастительных условий // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. Челябинск, 2010. № 2. С. 298-312.

7. Николаева Н.О., Романкина М.Ю. Видовой состав населения жужелиц заливного луга на окраине г. Мичуринска // 2 Студенческий вестник: межвузовский сборник статей по итогам научноисследовательской работы студентов. Вып. 2. Мичуринск, 2011. С. 58-61.

8. Barber H.S. Traps for cave in habiting Insecta. // Elish. Mitchell. Science Soc. 1931. V. 46. P. 259-266.

9. Крыжановский О.Л. Семейство Carabinae - Жужелицы // Определитель насекомых Европейской части СССР. Жесткокрылые и веерокрылые / под общ. ред. Г.Я. Бей-Бейко. Москва; Ленинград, 1965.

10. A Checklist of the Ground-Beetles of Rassia and Adjacent Lands (Insecta, Coleoptera, Carabidae) / O.L. Kryzhanovskij, J.A. Kobak, J.J. Kataev, B.M. Makarov, V.G. Shilenkov. Sofia; Moskow, 1995.

11. Renkonen O. Statisch-okologishe Untersuchungen uber die ter restri-sche Kaferwelt der finnischen Bruchoore // Ann. Zool. Soc. Zool.- Bot. Fenn. Vanamo, 1938. № 6. S. 1-231.

12. Романкина М.Ю. Структурная организация населения жужелиц (Coleoptera, Саrabidae) лесополос Тамбовской области // Проблемы региональной экологии. 2009. № 5. С. 92-98.

13. Романкина М.Ю. Структура населения жужелиц (Coleoptera, Саrabidae) агроценозов в центре Европейской части России (на примере Тамбовской области) // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2010. Т. 15. Вып. 5. С. 1563-1569.

14. Романкина М.Ю. Эколого-фаунистическая характеристика населения жужелиц (Coleoptera, Carabidae) в центре Русской равнины (Тамбовская область) // Проблемы современной биологии: материалы 3 Междунар. науч.-практ. конф. (19.01.2012 г.). М., 2012. С. 142-150.

15. Романкина М.Ю. Карабидофауна (Coleoptera, Carabidae) в центре Русской равнины // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2013. Т. 18. Вып. 6. С. 3212-3215.

16. Шарова И.Х. Жизненные формы жужелиц (Coleoptera, Carabidae). М., 1981. 360 с.

Поступила в редакцию 30 августа 2013 г.

Romankina M.Y. STRUCTURAL ORGANIZATION OF POPULATION OF FLOODPLAIN AND UPLAND MEADOWS AND GROUND BEETLES OF TAMBOV REGION AS INDICATOR OF ENVIRONMENTAL QUALITY

A mosaic of natural conditions is created in Tambov region as a result of anthropogenic transformation that has led to changes in the landscape. Forest clearing, mowing, grazing has caused the appearance of upland and floodplain meadows.

In this paper we have presented data on ground beetle species complexes in the series of phytocenoses located within meadows. This allowed a distinction between upland and flood-plain meadows based on features of the hydrothermal regime and the specific of soil and vegetation conditions.

Key words: species composition; biotope preferendum; gi-gropreferendum; life form.

Романкина Марина Юрьевна, Мичуринский государственный аграрный университет, г. Мичуринск, Тамбовская область, Российская Федерация, кандидат биологических наук, доцент, зав. кафедрой безопасности жизнедеятельности, e-mail: romankina_m@mail.ru

Romankina Marina Yuryevna, Michurinsk State Agrarian University, Michurinsk, Tambov region, Russian Federation, Candidate of Biology, Associate Professor, Head of Life Safety Department, e-mail: romankina_m@mail.ru