Биоиндикационное значение жужелиц ( Coleoptera, Carabidae) березовых лесополос Тамбовской области

УДК 595.762.12

БИОИНДИКАЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЖУЖЕЛИЦ (СОЬЕОРТЕБЛ, САИАБЮЛЕ) БЕРЕЗОВЫХ ЛЕСОПОЛОС ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ

© М.Ю. Романкина, Т.В. Шалимова

Ключевые слова: биоиндикация; видовое разнообразие; структура доминирования; численность; состав размерных групп; экологическая структура; жизненная форма.

Проведен анализ населения жужелиц березовых лесополос разного типа. Установлено, что для мониторинга состояния березовых лесополос в условиях антропогенной нагрузки необходимо использовать индикативные характеристики карабидокомплексов: показатели видового разнообразия, структуру доминирования, численность, состав размерных групп, экологическую структуру и жизненные формы.

Почва принадлежит к той категории «природных тел», которые, по терминологии В.И. Вернадского [1], относятся к биокостным, т. е. к таким, все свойства которых зависят не только от неорганических компонентов и климатических условий, но и от населяющих их организмов. Поэтому индикационное значение почвенных организмов при определении типа почв, ее свойств и режима очень велико.

Среди почвенных организмов особый интерес принадлежит жукам-жужелицам. Жужелицы представляют удобный объект для практического использования в биологическом мониторинге, основным методом которого является биоиндикация. По современным представлениям биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания [2]. Антропогенные нагрузки, оказывающие влияние на среду обитания жужелиц, приводят к изменению видового состава, численности, возрастной структуры. Несмотря на перспективность экологического мониторинга с использованием структурных характеристик жужелиц на различном уровне и накопленном материале, это направление разработано еще недостаточно. И на практике существующие методы биоиндикации на основе этой группы насекомых применяются крайне редко.

Цель: проведение эколого-фаунистического анализа населения жужелиц березовых лесополос Тамбовской области и использование структурных параметров в биоиндикационном значении жужелиц.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материалом для данной работы послужили сведения, собранные на территориях чистопородных березовых лесополос Мичуринского и Петровского районов Тамбовской области в течение 1989, 2005-2006 гг. Березовые лесополосы разной ширины, различаются местом их расположения, типами почв, коэффициентом увлажнения.

Березовая лесополоса Мичуринского района состоит из двух рядов насаждений. Расстояние между рядами деревьев - 2 м. Березовая лесополоса удалена от

населенных пунктов, троп, и мусора в ней нет. Лесополоса села Дубовое Петровского района состоит из четырех рядов березы. Расстояние между рядами 2,5 м. Возраст березовых насаждений около 25 лет. Исследуемая лесополоса на севере граничит с полем. Березовая лесополоса находится близ села Дубовое, является частым местом сбора молодежи. Внутри березовой лесополосы проходят тропы, много мусора, следы костров.

Отлов и учет имаго жужелиц проводили по стандартной методике с помощью почвенных ловушек Барбера - стеклянных банок емкостью 0,5 л.

Численность жужелиц выражалась в единицах динамической плотности - уловистостью экземпляров на 10 ловушко-суток (в тексте - экз. на 10 л.-с.).

Доминантными считали виды, численность которых была выше 5 %, субдоминантными - от 2 до 5 %. Для оценки структуры доминирования населения жужелиц использовали индекс Бергера-Паркера (<1). По многим показателям индекс Бергера-Паркера не требователен к объему выборки [3].

= Хты/ N ,

где А^шг1Х - число особей самого обильного вида в биотопе; N - общее число особей всех видов в биотопе.

Для характеристики комплексов жужелиц березовых лесополос Тамбовской области использована классификация размерных групп имаго жужелиц М.И. Ши-шовой [4]. Размерные группы имаго экологически тесно связаны со структурой почвенно-растительного покрова.

Характеристика экологической структуры населения жужелиц проводилась по биотопическому префе-рендуму видов. Определение жизненных форм имаго жужелиц проведено по системе, разработанной И.Х. Шаровой [5].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что лесополосы различной сложности оказывают влияние на микроклимат, распределение насекомых [6-11]. Основным фактором, регулирую-

3216

щим динамику видового состава почвенной энтомо-фауны лесополос, является степень сомкнутости крон и зависящие от нее условия [12].

В комплексе жужелиц березовых лесополос Тамбовской области нами зарегистрировано 35 видов жужелиц из 15 родов. В широкой полезащитной березовой лесополосе Петровского района выявлено 20 видов жужелиц из 9 родов. В узкой садозащитной березовой лесополосе Мичуринского района - 27 видов из 12 родов.

Общая уловистость жужелиц в березовых лесополосах Тамбовской области составила 3,2 экз. на 10 л.-с. В широкой березовой лесополосе уловистость была 2,7 экз. на 10 л.-с., а в узкой - 3,4 экз. на 10 л.-с.

За период исследования в модельных лесополосах выявлено 5 доминантных и субдоминантных видов. В состав доминантных видов вошли Harpalus rufipes (72,0 %), Pterostichus melanarius (7,1 %), Calathus ha-lensis (5,0 %). Лесополосы представлены различным числом доминантных и субдоминантных видов. В широкой березовой лесополосе выявлено 4 доминантных вида, в узкой лесополосе - 2 вида (табл. 1).

Величина индекса доминирования Бергера-Паркера (<!) была выше в узкой березовой лесополосе (0,8), тогда как в широкой лесополосе его значение составило 0,5.

Нами проанализирована уловистость доминантных видов жужелиц в березовых лесополосах Тамбовской области. Наибольшая уловистость в лесополосах зарегистрирована у H. rufipes (5,9 экз. на 10 л.-с. в узкой лесополосе и 1,2 экз. на 10 л.-с. в широкой). Уловистость Pt. melanarius в широкой и в узкой березовых лесополосах была одинаковой (по 0,30). Уловистость C. halensis была выше в узкой лесополосе.

В комплексе жужелиц березовых лесополос Тамбовской области нами были выделены три размерные группы жужелиц: мелкого, среднего и крупного размера. Видовое и численное обилие жужелиц среднего размера в широкой лесополосе составляет 68,2 и 96,0 %, соответственно, а в узкой - 45,9 и 88,8 %. Наибольшее видовое (27,3 %) и численное (10,7 %) обилие группа мелких жужелиц имела в широкой березовой лесополосе. В узкой лесополосе видовое и численное обилие составило 26,9 и 3,3 %, соответственно. В узкой березовой лесополосе видовое обилие крупных видов жужелиц составило 24,5 %, а численное - 0,7 %. В широкой лесополосе видовое обилие жужелиц крупного размера составило 4,5 %, а численное - 0,5 %.

При выделении экологических групп жужелиц мы опирались на литературные данные [13-18]. В биото-пической структуре населения жужелиц березовых лесополос Тамбовской области нами было выделено 7 экологических групп: лесная, болотная, луговая, лугово-полевая, полевая, степная и степно-полевая.

В комплексе жужелиц березовых лесополос в широкой лесополосе по видовому (65,0 %) и численному (79,5 %) обилию преобладают группы жужелиц открытых пространств (луговая, лугово-полевая, полевая). Обилие групп жужелиц открытых пространств в узкой лесополосе было ниже и составило 62,9 и 78,0 %, соответственно.

Лесной комплекс жужелиц (лесная и болотная группы) с наибольшим видовым и численным обилием представлен в узкой березовой лесополосе (22,3 и 17,0 %, соответственно). Тогда как в широкой лесополосе оно составило 20,0 и 15,7 %, соответственно.

Таблица 1

Доминантные и субдоминантные виды жужелиц березовых лесополос Петровского

№ п/п Виды Лесополосы Всего

20052006 гг. 1989 г.

1 Harpalus rufipes 53,2 79,0 72,0

2 Pterostichus melanarius 14,6 4,5 7,1

3 Calathus halensis 2,5 5,9 5,0

4 Anisodactylus signatus 7,5 + 2,3

5 Harpalus affmis 4,0 + 2,0

6 Amara consularis 5,0 + +

7 Amara aenea 2,0 - +

8 Harpalus distinguendus 2,0 + +

Всего: доминантных видов 4 2 3

субдоминантных видов 5 1 2

Условные обозначения: «+» - вид присутствовал,

«-» - вид отсутствовал.

Своеобразие экологического спектра жужелиц березовых лесополос Тамбовской области состоит в присутствии жужелиц степно-полевого и степного комплекса. Видовое обилие которых в широкой и узкой березовых лесополосах было примерно одинаковым (15,0 и 14,8 %, соответственно), а численное 1,95 и 2,2 %.

При изучении комплекса жужелиц березовых лесополос Тамбовской области нами было выявлено два класса: зоофаги и миксофитофаги. По видовому обилию (51,3 %) и по численному (84,0 %) обилию преобладали жужелицы со смешанным типом питания.

В классе миксофитофагов по видовому обилию в березовых лесополосах Тамбовской области преобладали жужелицы из группы геохортобионты (40,0 %), а по численному - стратохортобионты (74,0 %). Тогда как численное обилие геохортобионтов составило 9,0 %, а видовое обилие стратохортобионтов - 14,0 %. Наибольшее численное обилие стратохортобионты имели в узкой березовой лесополосе Мичуринского района (80,0 %). Видовое обилие данной группы было выше в широкой березовой лесополосе (20,0 %). В березовых лесополосах видовое обилие жужелиц в группе страто-бионты было 2,9 %. В широкой лесополосе видовое обилие было выше (5,0 %), чем в узкой (3,7 %). Численное обилие в лесополосах стратобионтов было невысоким (0,9 и 0,5 %, соответственно).

В классе зоофаги равное видовое обилие (по

11,4 %) имеют жужелицы из групп подстилочные и подстилочно-почвенные. Численное обилие жужелиц выше у подстилосно-почвенных форм (8,7 %), чем у постилочных (5,8 %). Подстилочно-почвенные жужелицы по видовому (15,0 %) и численному (16,6 %) обилию преобладают в широкой лесополосе. Тогда как в узкой лесополосе видовое и численное обилие жуков этой группы составило 11,1 и 5,5 %, соответственно. В узкой березовой лесополосе наибольшее видовое (14,8 %) и численное (6,6 %) обилие имели жужелицы из группы подстилочные. В широкой лесополосе видовое и численное обилие жужелиц этой группы составило 10,0 и 3,4 %, соответственно.

Эпигеобионты ходящие в березовых лесополосах имели видовое обилие - 8,6 % и незначительное чис-

3217

ленное обилие (0,5 %). Видовое обилие жужелиц этой группы в узкой березовой лесополосе было 7,4 %, а в широкой - 5,0 %.

Для оценки степени антропогенного воздействия на население жужелиц березовых лесополос предлагается рассматривать видовое разнообразие, структуру доминирования, численность, экологическую структуру и спектр жизненных форм.

Снижение числа видов от узкой (27) к широкой (20) березовой лесополосе может служить надежным показателем ухудшения условий обитания, связанным с сокращением площади естественной поверхности, загрязнением среды. По степени антропогенной нагрузки сумма общего доминирования возрастает от широкой березовой лесополосы (80,3 %) к узкой лесополосе (85,0 %). Значение индекса доминирования Бергера-Паркера (<1) возрастает о широкой березовой лесополосы (0,5) к узкой березовой лесополосе (0,9).

По степени антропогенной нагрузки от узкой березовой лесополосы к широкой березовой лесополосе показатель уловистости доминантных видов H. rufipes (от 5,9 экз. на 10 л.-с. до 1,2 экз. на 10 л.-с.) и C. halensis (от 0,17 экз. на 10 л.-с. до 0,04 экз. на 10 л.-с.) снижается. Показатель уловистости Pt. melanarius в широкой и в узкой березовых лесополосах был одинаковым. Общий показатель уловистости снижается от узкой березовой лесополосы (3,4 экз. на 10 л.-с.) к широкой (2,7 экз. на 10 л.-с.).

Видовое обилие жужелиц крупного размера снижается от узкой березовой лесополосы (24,5 %) к широкой березовой лесополосе (4,5 %). Тогда как видовое обилие жужелиц мелкого и среднего размера повышается от березовой лесополосы Мичуринского района к широкой березовой лесополосе с 26,9 до 27,3 % и с 45,9 до 68,2 %, соответственно.

Анализ биотопических групп жужелиц березовых лесополос показал, что к изменению состава экологических групп жужелиц относится: повышение видового обилия жужелиц открытых пространств. В узкой березовой лесополосе оно составило 63,0 %, тогда как в широкой березовой лесополосе оно было 68,0 %.

Жужелицы группы эпигеобионты ходящие отмечены только в узкой березовой лесополосе. Их видовое обилие составило 7,4 %. Подстилочная группа наибольшее видовое обилие 14,8 % и численное 6,6 % имела в узкой березовой лесополосе. К широкой березовой лесополосе это обилие сокращалось (10,0 и

3,4 %, соответственно).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований установлено, что для биомониторинга состояния березовых лесополос в условиях антропогенной нагрузки необходимо использовать наиболее индикативные характеристики карабидоком-плексов: показатели видового разнообразия, структуру доминирования, численность, состав размерных групп, экологическую структуру и спектр жизненных форм.

Большую роль в снижении числа видов жужелиц от узкой лесополосы (27 видов) к широкой (20) имел антропогенный фактор.

Показатель численности (уловистости) доминантных видов жужелиц может использоваться энтомологами для оценки степени нарушения экосистем. Этот параметр для некоторых видов жужелиц в условиях антропогенного воздействия характеризуется более

низкими показателями по сравнению с менее нарушенными экосистемами. В целом уловистость доминантных видов и общий показатель уловистости можно использовать для оценки состояния ценозов.

К основным тенденциям в изменении состава размерных групп карабидокомплексов по градиенту антропогенной нагрузки относится снижение обилия видов крупного размера и повышение обилия видов среднего и мелкого размеров.

К основным закономерностям в изменении состава экологических групп жужелиц относится: повышение видового обилия жужелиц открытых пространств. В условиях антропогенного воздействия на экосистемы происходит изменение численности и видового обилия различных жизненных форм жужелиц. Из общего спектра жизненных форм наиболее чутко реагируют на антропогенную нагрузку крупные эпигеобионты ходящие и подстилочные стратобионты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных естественных сил тел биосферы. М.: Изд-во АН СССР, 1939. 34 с.

2. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. М., 1965. С. 35-55.

3. Дунаев Е.А. Методы эколого-энтомологических исследований. М.: МосгорСЮН, 1997. 44 с.

4. Шарова И.Х. Зональные закономерности эколого-фаунисти-ческого распределения жужелиц (Coleoptera, Carabidae) в полевых агроценозах // Фауна и экология беспозв. жив. М., 1984. С. 62-69.

5. Шишова М.И. Динамика структуры населения и популяций массовых видов жужелиц Coleoptera, Carabidae) в лесонасаждениях северной лесостепи России: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1994. 16 с.

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

7. Сигида С.И. О некоторых особенностях фауны жужелиц полезащитных лесополос различного возраста на Ставрополье // Новые проблемы зоологической науки и их отражение в вузовском преподавании. Ставрополь, 1979. Ч. 1. С. 155-156.

8. Остафичук В.Г. Сезонная динамика численности стафилинид и жужелиц в различных типах лесополос в Молдавии // Проблемы почвенной зоологии. Тбилиси, 1987. С. 209-210.

9. Романкина М.Ю., Шарова И.Х. Население жужелиц (Coleoptera, Carabidae) в яблоневых садах и прилегающих агроландшафтах северной лесостепи России: монография. М.: Мичуринск, 2001. 162 с.

10. Wendt H. Der Einfluss der Hecken auf den Land wirtschaftlichen Eptrag // Erdkunde. 1951. В. 5. S. 115-125.

11. Renken W. Undersuckungen uber Winferlager der Insekten // L. Morph. Okol. Tiere. 1956. В. 45. S. 34-106.

12. Bonkowska T. The effect of shelterbelts on the distribution of Carabidae // H. Ecol. pol. 1970. V. 18 (28). Р. 559-569.

13. Березина В.М. Изменение энтомофауны почв в связи с переходом из условий степи в условия леса // Энтомол. обозр. 1937. Т. 27. № 1-2. С. 77-112.

14. Шарова И.Х. Характеристика основных комплексов жужелиц (Carabidae) Московской области // Проблемы почв. зоол. Казань, 1969. С. 195-196.

15. Шарова И.Х. Зональные закономерности эколого-фаунистиче-ского распределения жужелиц (Coleoptera, Carabidae) в полевых агроценозах // Фауна и экология беспозв. жив. М., 1984. С. 62-69.

16. Шишова М.И. Жужелицы лесонасаждений в условиях рекреации // Материалы Всесоюз. науч.-метод. совещания зоологов педвузов. Махачкала, 1990. Ч. 1. С. 305-307.

17. Романкина М.Ю., Сухарева Н.В. Эколого-фаунистическая характеристика населения жужелиц лесополос // Экология животных Центрального Черноземья: сб. науч. тр. Мичуринск, 2000. Вып. 3. С. 11 -19.

18. Сигида Р.С. Адаптации жуков-жужелиц (Coleoptera, Carabidae) к эдафическим факторам в условиях антропогенных ландшафтов Центрального Предкавказья: автореф. дис. . д-ра биол. наук. Астрахань, 2010. 37 с.

Поступила в редакцию 14 октября 2013 г.

3218

Romankina M.Y., Shalamova T.V. BIOINDICATIVE VALUE OF GROUND BEETLES (Coleoptera, Carabidae) OF BIRCH FOREST BELTS OF TAMBOV REGION

The article is devoted to the investigation of ground beetles’ population living in the different type birch forest belts. It was established that for the monitoring of birch forest belts in the conditions of anthropogenic loads you should use the indicative

characteristics of ground beetles’ complexes: indicators of species diversity, structure of dominating, size and composition of size groups, ecological structure and biotic forms.

Key words: bioindication; variety species; structure of dominating; size; size groups’ composition; ecological structure; biotic form.

3219