Изменчивость кутикулы переднеспинки Pyrrhocoris apterus L. в различных наземных экосистемах

22. Ресурсы охотничьих птиц Красноярского края (2002-2003 гг.) / А.П. Савченко [и др.]; Краснояр. гос. ун-т.

- Красноярск, 2003. - 326 с.

23. Савченко, И.А. Ресурсы курообразных Красноярского края: состояние, использование и охрана / И.А. Савченко, А.П. Савченко, Н.А. Кизилова, Е.В. Хоботов; гл. ред. А.В. Шкляев. - Красноярск, 2008. - 77 с.

24. Семенов-Тян-Шанский, О.И. Экология боровой дичи Лапландского заповедника / О.И. Семенов-Тян-Шанский // Тр. Лапландского гос. заповедника. - М., 1938. - Вып. 1. - С. 217-306.

25. Сыроечковский, Е.Е. Животный мир Красноярского края / Е.Е. Сыроечковский, Э.В. Рогачева. - Красноярск, 1980. - 359 с.

26. Телепнев, В. Глухарь и гастролиты / В. Телепнев // Охота и охотничье хозяйство. - 1978. - №12. - С. 8-9.

27. Шапарев, Ю.П. Экологическая оценка местообитаний тетеревиных птиц в Южной тайге Средней Сибири / Ю.П. Шапарев // Экологическая оценка местообитаний лесных животных. - Новосибирск: Наука, 1987. - С. 137 - 146.

'--------♦------------

УДК 595.75 Е.А. Болховитина, И.В. Батлуцкая, В.А. Глотов

ИЗМЕНЧИВОСТЬ КУТИКУЛЫ ПЕРЕДНЕСПИНКИ PYRRHOCORIS APTERUS L.

В РАЗЛИЧНЫХ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

В статье приводятся данные по особенностям строения кутикулы переднеспинки Pyrrhocoris apte-rus L. в различных наземных экосистемах.

В результате исследования установлено достоверное различие в толщине экзо- и эндокутикулы, а также найдены отличия в толщине эндокутикулы у Pyrrhocoris apterus L., находящейся в различных наземных экосистемах.

Ключевые слова: кутикула, переднеспинка, изменчивость, наземные экосистемы.

Ye.A. Bolkhovitina, I.V. Batlutskaya, V.A. Glotov

CUTICLE STRUCTURE VARIABILITY OF THE

PRONOTUM IN VARIOUS TERRESTRIAL ECOSYSTEMS

Data on the cuticle structure peculiarities of the Pyrrhocoris apterus L. pronotum in different terrestrial ecosystems are given in the article.

As a result of the research a trustworthy difference in exo- and endocuticle thickness is determined. The article also shows differences in the thickness of Pyrrhocoris apterus L. endocuticle dwelling in various terrestrial ecosystems.

Key words: cuticle, pronotum, variability, terrestrial ecosystems.

Изменчивость меланизированного рисунка переднеспинки P. apterus проявляется в различных вариациях. Выяснено, что частота встречаемости отдельных из них достоверно отличается в экосистемах, испытывающих различный уровень антропогенного воздействия [2]. Однако популяционный уровень изучения изменчивости меланизированного рисунка переднеспинки P. apterus - лишь констатирующий факт фенотипического разнообразия без поиска анатомо-морфологического обоснования данного общебиологического явления, что не позволяет в полной мере рассмотреть адаптационную стратегию различных популяций P. apterus.

Основу покровов составляет гиподерма - однослойный эпителий с кубическими или цилиндрическими клетками, одноядерными, имеющими на поверхности многочисленные микроворсинки [3,11].

Выделяемая гиподермой кутикула - относительно косное, не имеющее собственного метаболизма образование, пронизанное многочисленными поровыми каналами [3]. Известно, что меланин синтезируется и залегает в кутикулярных структурах покрова насекомых [3,9].

Б.Н. Шванвич (1949) в кутикуле насекомых выделяет три слоя: эпикутикулу, экзокутикулу и эндокутикулу. В.П. Тыщенко (1986) и Ю.А. Захваткин (2001) указывают на два основных слоя, а именно, про- и эпикутикулу. Прокутикулу они делят на экзо- и эндокутикулу.

Эпикутикула представляет собой самый наружный и тонкий слой кутикулы, не имеет хитина. Толщина ее колеблется от 1 до 10 мкм [9, 11].

Экзокутикула - наиболее твердый слой кутикулы. В этой части кутикулы хитиново-протеиновые молекулы стабилизируются хинонами и пропитываются пигментами. Эндокутикула - самый толстый из всех слоев, эластична, прозрачна, процессы пигментации не выражены; непосредственно прилегает к клеткам гиподермы. Она образована тончайшими слоями. Перекрывающиеся фибриллы (ламеллы) придают ей прочность и гибкость. Внутри эндокутикулы могут быть полости, рассеченные опорными балками, перегородками и колонками [3, 9, 11].

P. apterus - широко используется в качестве биоиндикатора наземных экосистем [1, 2, 6, 10, 12]. Данный вид отвечает всем требованиям, предъявляемым к видам-индикаторам: массовость, небольшая подвижность, трофическая связь с определенным местом обитания, большая скорость метаболических процессов. Сведения об особенностях строения кутикулы переднеспинки полужесткокрылых отсутствуют. В связи с этим для поиска информационно значимых показателей строения кутикулы переднеспинки P. apterus, которые можно использовать в биоиндикации наземных экосистем, и была сформулирована цель данного исследования - изучение анатомо-морфологических особенностей внутреннего строения кутикулы переднес-пинки P. apterus в различных наземных экосистемах. Для достижения цели были сформулированы следующие задачи:

- адаптировать методику приготовления серийных гистологических препаратов по общепринятым методикам [4, 5, 7, 8] с учетом особенностей строения кутикулярного покрова насекомых;

- изучить морфологические особенности строения основных слоев кутикулы переднеспинки P. apterus из различных наземных экосистем.

Исследования выполнены на 21 особи P. apterus, которые входили в состав объема выборочного материала из популяций в Алексеевском и Красногвардейском районах Белгородской области. Дата сбора -01.07. 2008 г. Эти популяции располагались в экосистемах данных районов, отличающихся уровнем антропогенной нагрузки. Всего получено и проанализировано более 600 серийных гистологических срезов перед-неспинки P. apterus.

Места сбора популяций:

КС-1: Белгородская обл., Красногвардейский р-он, урочище «Лиман». Дорожка под липой, не затененная кронами деревьев. Место сбора находится в значительном отдалении от промышленных предприятий и от дорог с активным движением транспорта, слабое антропогенное воздействие;

КС-2: Белгородская обл., Красногвардейский р-он, урочище «Лиман». Пост охраны, затененное кронами деревьев место сбора находится в значительном отдалении от промышленных предприятий и от дорог с активным движением транспорта, слабое антропогенное воздействие;

КС-3: Белгородская обл., Алексеевский р-он, г. Алексеевка, детский сад №50, находящийся в 300 м от территории предприятия «Эфко». Место сбора не затемнено, ранее проведенные исследования показали среднее антропогенное воздействие [10].

Для изучения морфологии кутикулы переднеспинки P. apterus изготавливали гистологические препараты: материал, фиксированный в формалине, промывали в проточной воде. Кусочки переднеспинки обезвоживались в спиртах, осуществлялась проводка через ксилол. Пропитка проводилась в двух сменах парафина с ксилолом. Заливку материала производили в парафиновые блоки. Гистологические срезы толщиной 15 мкм получали на санном микротоме (Slide 2002 compact). Срезы окрашены по стандартной методике гематоксилином-эозином [4, 5]. В качестве консервирующей среды использовали канадский бальзам.

Изучение и замеры кутикулы проводились с использованием светового микроскопа марки "Микмед 2", окуляр *12,5; объективы *40, х100, применяли винтовой окуляр-микрометр. Фотосъемка осуществлялась цифровым фотоаппаратом марки «Сапоп» (7,0 mega pixels). Данные, обработанные методами вариационной статистики, выражены в виде среднего арифметического и его стандартного отклонения. О достоверности различий показателей сравниваемых популяций судили по критерию Стьюдента.

По результатам исследования выявлено, что кутикула клопа-солдатика состоит из двух основных слоев: эпикутикулы и прокутикулы. Самый наружный слой - эпикутикула: полупрозрачная, тонкая, ее толщина варьирует от 0,75 до 2 мкм; слабозаметна на препаратах. На препаратах отчетливо прослеживалось разделение прокутикулы на экзо- и эндокутикулу (рис.).

Поперечный срез кутикулы переднеспинки Pyrrhocoris apterus L. (40*100): 1 - экзокутикула; 2 - эндокутикула

В экзокутикуле видно залегание гранул меланина в наиболее склеротизированных участках. Эндокутикула по толщине больше экзокутикулы, процессы пигментации не выражены, непосредственно прилегает к гиподерме. Ламеллы имеют волокнистое строение, направления волокон перекрещиваются.

Данные по толщине экзо- и эндокутикулы переднеспинки P. apterus анализируемых популяций представлены в таблице.

Толщина основных слоев прокутикулы, мкм

КС-1 КС-2 КС-3

Экзокутикула Эндокутикула Экзокутикула Эндокутикула Экзокутикула Эндокутикула

2,5 23,18±0,71 2,43±0,09 28,68±1,09 2,17±0,15 17,08±1,98

2,89±0,13 28,88±0,97 2,5 22,5±2,5 2,30±0,10 11,33±1,43

2,32±0,14 26,14±1,56 2,5 33,75±1,25 2,5 9,50±0,50

2,58±0,11 21,91±1,06 2,5 20,83±0,83 2,35±0,15 12,5±2,09

2,35±0,05 30,90±1,58 2,5 32,5±1,77 2,5 16,25±1,25

2,20±0,04 23,46±0,82 - - 2,45±0,04 9,47±0,75

2,35±0,13 24,30±0,95 - - 2,43±0,04 15,71±1,61

2,36±0,12 25,28±1,14 - - - -

2,47±0,04 27,50±0,88 - - - -

Толщина экзокутикулы переднеспинки P. apterus популяций КС-1, КС-2 и КС-3 варьирует незначительно (от 2,17±0,15 до 2,89±0,13 мкм). Анализ мест обитания этих популяций показал различие условий существования по антропогенному действию и степени освещенности. Толщина эндокутикулы переднеспинки P. apterus из популяций КС-1 и КС-2 варьирует от 20,83±0,83 до 33,75±1,25 мкм, что сравнительно отличается в популяции КС-3, где значения несколько меньше (9,50±0,50-17,08±1,98 мкм). Анализ данных таблицы показывает, что эндокутикула толще в популяциях КС-1 и КС-2, где наблюдается слабое антропогенное воздействие, чем в популяции КС-3, где отмечено среднее антропогенное воздействие.

Статистическая обработка данных по толщине основных слоев прокутикулы переднеспинки P. apterus из популяций КС-1, КС-2 и КС-3 обнаружила достоверное различие на уровне вероятности 0,998.

В данной работе представлены результаты первого года исследований, для формирования более точных и обоснованных данных необходимо продолжить исследования.

Таким образом, по результатам исследования можно сделать следующие выводы: изучено морфологическое строение кутикулы переднеспинки P. apterus;

установлено достоверное различие в толщине экзо- и эндокутикулы у особей изучаемых популяций; найдено различие в толщине эндокутикулы у насекомых, находящихся в различных наземных экосистемах.

Литература

1. Батлуцкая, И.В. Изменчивость меланизированного рисунка Pyrrhocoris apterus в Белгородской области как отражение экологической ситуации I И.В. Батлуцкая, Е.Н. Гончарова II Региональные экологические проблемы и непрерывное образование. - Липецк, 2001. - Вып. 1. - С. 8-9.

2. Батлуцкая, И.В. Изменчивость меланизированного рисунка насекомых в условиях антропогенного воздействия I И.В. Батлуцкая. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2003. - 168 с.

3. Захваткин, Ю.А. Курс общей энтомологии I Ю.А. Захваткин. - М.: Колос, 2001. - 376 с.

4. Лилли, Р. Патогистологическая техника и практическая гистохимия I Р. Лилли. - М.: МИР, 1969. - 718 с.

5. Меркулов, Г.А. Курс патологогистологической техники I Г.А. Меркулов. - Л.: Медицина, 1969. - 406 с.

6. Малоземов, Ю.А. Половой диформизм и эколого-морфологических особенностей репродуктивной группы клопа-солдатика (Pyrrhocoris apterus) в Удмуртской АССР I Ю.А. Малоземов II Фауна Урала и прилегающих территорий. - Свердловск, 1984. - С. 85-9B.

7. Ромейс, Б. Микроскопическая техника I Б. Ромейс. - М.: Иностранная лит-ра, 1953. - 646 с.

B. Роскин, Г.И. Микроскопическая техника I Г.И. Роскин, Л.Б. Левинсон. - М.: Сов. наука, 1957. - 468 с.

9. Тыщенко, В.П. Физиология насекомых I В.П. Тыщенко. - М.: Высш. шк., 1986. - 303 с.

10. Хорольская, Е.Н. Спектр изменчивости меланизированного рисунка переднеспинки клопа-солдатика I Е.Н. Хорольская, И.В. Батлуцкая, В.А. Глотов II Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Сер. Химия и биология. - Вып. 1. - Белгород, 2006. - С. 146-152.

11. Шванвич, Б.Н. Курс общей энтомологии I Б.Н. Шванвич. - М.: Сов. наука, 1949. - 900 с.

12. Honek, A. Inheritance of wing form in Pyrrhocoris apterus I A. Honek II I. Hercd. - 19B6. - Vol. 77. - №6. -

Р. 465-467.

УДК 556.114.6 (571.61) С.Г. Харина, Т.П. Колесникова

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОДЕ ВОДОХРАНИЛИЩ АГРОЛАНДШАФТА

В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Исследована динамика содержания основных биогенных элементов в воде исследуемых водохранилищ.

Установлено, что вследствие выноса водорастворимых минеральных удобрений, биогенных элементов и органических веществ с поверхностным стоком с близлежащих сельскохозяйственных угодий происходит регулярное загрязнение воды.

Ключевые слова: вода, водохранилище, мониторинг, Амурская область, загрязнение.

S.G. Kharina, T.P. Kolesnikova

DYNAMICS OF THE BIOGENIC ELEMENTS AVAILABILITY IN THE WATER OF WATER BASINS OF THE AGROLANDSCAPE IN THE AMUR REGION

Dynamics of the basic biogenic elements availability in the water of the researched water basins is studied.

It is determined that as a result of water-soluble mineral fertilizers, biogenic elements and organic substances sweeping out with the superficial drain from the nearby agricultural lands, regular water pollution takes place.

Keywords: water, water basin, monitoring, Amur region, pollution.

В последнее время все более актуальной становится проблема антропогенного поступления биогенных элементов в водные системы суши. Основное количество биогенных элементов поступает в водоемы и водотоки с хозяйственно-бытовыми сточными водами, а также в виде поверхностного стока с территорий сельскохозяйственного землепользования и населенных пунктов.

Водохранилища сел Тамбовка, Козьмодемьяновка и Николо-Александровка расположены на малой реке Гильчин и находятся в зоне интенсивного сельскохозяйственного землепользования. Следует отметить, что до настоящего времени мониторинг экологического состояния данных водохранилищ не проводился.