ЭКОЛОГИЯ, 2004, № 6, с. 450-455
УДК 591.525:595.762.12+504.05:621.745.3
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ НАСЕЛЕНИЯ ЖУЖЕЛИЦ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТОКСИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
© 2004 г. А. И. Ермаков
Институт экологии растений и животных УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 Поступила в редакцию 05.08.2003 г.
Исследовано изменение обилия, видовой и биоморфологической структуры населения жужелиц березовых и пихто-еловых лесов в зоне действия выбросов медеплавильного завода на Среднем Урале. В градиенте загрязнения уменьшается динамическая плотность жужелиц, меняются видовой состав и соотношение жизненных форм, но не нарушаются принцип организации карабидоценозов и структура доминирования в них.
Ключевые слова: жужелицы, герпетобионтные беспозвоночные, структура населения, жизненные формы, промышленное загрязнение, тяжелые металлы, медеплавильный завод, Средний Урал, лесные экосистемы.
Реакция беспозвоночных животных, в том числе жужелиц, на техногенные загрязнения активно исследуется в последние годы (Алейникова, 1976; Гиляров, 1982; Приставко, 1984; Емец, 1986; Козлов, 1990; Криволуцкий, 1994, Бутовский, 2001). Значительная часть подобных работ выполнена на организменном и популяционном уровнях, но их объекты - небольшое число модельных видов-индикаторов (Емец, Жулидов, 1985; Емец, Кулматов, 1983; Бутовский, 1997; Lagisz et al., 2002). Реакция карабидоценозов на ценотическом уровне представляет неменьший интерес, особенно в условиях длительного воздействия химического загрязнения от точечных источников эмиссии поллютантов, например металлургических заводов (Хотько и др., 1982; Bengtsson, Rundgren, 1984; Chlodny et al., 1987; Read et al., 1987; Воробейчик, 1995; Воробейчик и др., 1994; Некрасова, 1993; Gongalsky, Butovsky, 1999).
Цель данной работы - проследить изменение таксономической и экологической структуры лесных карабидоценозов в градиенте химического загрязнения выбросами медеплавильного производства.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Сбор материала проведен в 1998 г. в зоне действия Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗа), расположенного около г. Ревды Свердловской области. Район исследования относится к подзоне южной тайги. Источник выбросов действует с 1940 г., основные поллютанты - двуокись серы и адсорбированные на твердых частицах
токсические элементы (Си, 2п, Ав, РЬ, Cd и др.). Площадки были заложены в двух типах биотопов (березовый и пихто-еловый лес) в выделенных ранее зонах трансформации лесных экосистем (Воробейчик и др., 1994).
Техногенная пустыня - непосредственно у восточной границы завода. Конечная стадия техногенной дигрессии - ярко выраженные эродированные участки с фрагментами разреженной древесной растительности (береза, осина). Травяно-кустарничковый и моховой ярусы отсутствуют, в понижениях рельефа накоплен мощный слой неразлагающегося опада.
Импактная зона - 1-1.5 км западнее СУМЗа. Площадки заложены в мезофитном вторичном березняке и в небольшом сохранившемся участке пихто-ельника. Травяно-кустарничковый ярус представлен хвощом и злаками (щучкой, полевицей), сильно развит одновидовой моховой покров. Увеличена мощность подстилки.
Буферная зона - 6 км западнее СУМЗа. Фито-ценозы: коренной пихто-ельник кисличный и производный березняк черничный со слабовыра-женным подлеском. Травяно-кустарничковый ярус представлен мелкотравными видами, подстилка маломощная.
Фоновая зона - 16-20 км западнее завода. Фи-тоценозы: пихто-ельник разнотравно-кисличный и березняк разнотравно-папоротниковый с хорошо выраженным подлеском и маломощной подстилкой.
В каждом варианте биотопов была установлена линия из 10 ловушек Барбера (диаметр горловины - 85 мм), фиксатор - этиленгликоль. Учеты
проводили на протяжении всего вегетационного периода (с мая по сентябрь), ловушки проверяли еженедельно. Общий объем работ составил 8.3 тыс. ловушко-суток, объем материала - более 18 тыс. экз. герпетобионтных беспозвоночных (без учета муравьев), в том числе 4.2 тыс. экз. имаго и 1 тыс. личинок жужелиц.
Для характеристики относительной численности использовали показатель динамической плотности, пересчитанный на 10 ловушко-суток. Разделение видов по категориям обилия для каждой учетной площадки проведено при помощи ограниченной логарифмической шкалы оценки относительного обилия (Песенко, 1982): виды, составляющие менее 5% всего объема выборки, отнесены к редким, от 5 до 20% - к фоновым, более 20% -к доминирующим. Для сравнения видовых комплексов использовали индексы разнообразия Симпсона и Бергера-Паркера (Мэгарран, 1992), при биоморфологическом анализе структуры населения жужелиц применяли систему жизненных форм И.Х. Шаровой (1981).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Доля имаго жужелиц в уловах составила в среднем за сезон на разных площадках 15-45% от общего обилия всех герпетобионтных беспозвоночных (см. рисунок), уступая лишь паукообразным (30-60%). Такое высокое участие жужелиц, в том числе и личиночных стадий, на импактных территориях может свидетельствовать об их "адаптационном успехе" в данных условиях.
За период учетов почвенными ловушками отмечено 54 вида жужелиц, относящихся к 24 родам (табл. 1). Практически все виды широко распространены и типичны для южной тайги. Фаунисти-ческий интерес представляют единичная находка восточносибирского вида БгаЛусеЫш glabratus и обнаружение многочисленных популяций евро-сибирского БешЫйюн Нишега1е и евро-западносибирского Pterostichis диаёп/оуеоШш. Последние два вида до настоящего времени были представлены со Среднего Урала небольшим числом экземпляров. Можно упомянуть еще одну интересную находку: летом 1997 г. около завода была найдена погибшая особь красотела пахучего (Са^оша sycophanta) - редкого и охраняемого вида (занесен в Красную книгу России и Среднего Урала). Возможно, эти виды, часть из которых способна к активному полету, привлекаются на загрязненные территории рядом факторов (открытая местность с разреженной растительностью, заболоченность, искусственное освещение и др.). Аналогичный феномен отмечен для других групп насекомых: непосредственно возле никеле-плавильного завода на Кольском полуострове обнаружена популяция редкого вида бабочки-стек-
Относительная численность, %
100 12.1
У!/!/!-.-
80 -
60 ШШ/А
40 -
20 _
0
18.2
(а)
10.3
И-И-И-И-. .-\-\-\-\ И-И-И-И-. .-\-\-\-\ И-И-И-И-. .-\-\-\-\
И-И-И-И-. ■ ■■■■■■■
63.8 '•у-у-у.у
■ ■■■■■■■■■■■■ ■ ■■■■■■■■■■■■ ■
ТП
И
Б
Ф
100 80 60 40 20 0
8.7
г.н.н./.:
(б) 31.3
Шш
28.4
□ 7
□ 2 Из ■ 4 05
6
И
Б Ф
Зона загрязнения
Структура герпетобионтного комплекса беспозвоночных березового (а) и пихто-елового (б) лесов в градиенте загрязнения: 1 - жужелицы, имаго; 2 - жужелицы, личинки; 3 - стафилиниды; 4 - прочие насекомые; 5 - паукообразные; 6 - прочие беспозвоночные. Зоны загрязнения: ТП - техногенная пустыня; И -импактная; Б - буферная; Ф - фоновая. Цифры над столбиками - суммарная динамическая плотность герпетобия (экз./10 лов.-сут).
лянницы, занесенного в Красную книгу Финляндии как вымерший вид (Ко71оу, 1а1ауа, 1994).
Динамическая плотность жужелиц в градиенте загрязнения уменьшается в два-три раза, составляя в импактной зоне всего 2.5 и 2.6 экз./10 лов.-сут для березняка и пихто-ельника соответственно. В то же время карабидоценозы техногенной пустыни имеют в два раза более высокое обилие, чем в импактной зоне. Одна из возможных причин этого - повышенная активность и, следовательно, попадаемость жужелиц в ловушки при действии неблагоприятных факторов (инсоляция, сухость почвы и подстилки, недостаток мест укрытия и пищи), свойственных данной территории. Однако сделать заключение об "истинном" изменении численности жужелиц в техногенной пустыне пока не представляется возможным.
Известно, что карабидофауна лиственных и темнохвойных лесов различается по видовому составу (Грюнталь, 1978; Воронин, 1999). Фауна жужелиц ненарушенных березовых лесов в целом богаче, чем фауна пихто-ельников. Тренды изме-
Таблица 1. Видовой состав и динамическая плотность (экз./10 лов-сут) жужелиц в разных зонах токсической нагрузки
№
Вид
Биотоп и зона нагрузки
Березовый лес Пихто-еловый лес
техногенная пустыня импакт-ная буферная фоновая импакт-ная буферная фоновая
Виды, отмеченные в зонах с фоновым уровнем загрязнения
1 Pterostichus niger Schall. - - - 0.72 - - 0.14
2 Badister lacertosus Sturm. - - - 0.12 - - 0.01
3 Carabus glabratus Payk. - - - 0.07 - - 0.04
4 Carabus schoenherri F.-W. - - - 0.06 - - 0.05
5 Leistus terminatus Hell. & Panz. - - - 0.01 - - 0.01
6 Pterostichus uralensis Mötsch. - - - 0.20 - - -
7 Curtonotus gebleri Dej. - - - 0.18 - - -
8 Calathus micropterus Duft. - - - 0.03 - - -
9 Agonum fuliginosum Panz. - - - 0.01 - - -
10 Harpalus quadripunctatus Dej. - - - 0.01 - - -
11 Amara sp. - - - 0.01 - - -
12 Pterostichus aethiops Pz. - - - - - - 0.10
13 Pterostichus strenuus Pz. - - - - - - 0.01
Виды, отмеченные в зоне с промежуточным уровнем загрязнения
14 Pterostichus urengaicus Jur. - - - 0.32 - 0.04 0.49
15 Cychrus caraboides L. - - - 0.27 - 0.09 0.27
16 Carabus aeruginosus F.-W. - - - 0.01 - 0.08 0.01
17 Pterostichus melanarius 1ll. - - - 2.73 - 0.42 -
18 Harpalus latus L. - - - 0.53 - 0.01 -
19 Bradycellus caucasicus Chaud. - - - - - 0.01 -
Виды, отмеченные в зонах с высоким уровнем загрязнения
20 Pterostichus quadrifoveolatus Letz. 2.17 0.12 - - 0.01 - -
21 Bembidion lampros Hbst. 1.44 0.02 - - - - -
22 Clivina fossor L. 0.24 - - - - - -
23 Broscus cephalotes L. 0.13 - - - - - -
24 Asaphidion pallipes Duft. 0.09 - - - - - -
25 Bembidion quadrimaculatum L. 0.08 0.01 0.01 - - - -
26 Poecilus versicolor Sturm. 0.02 0.64 - - - - -
27 Amara bifrons Gyll. 0.04 0.01 0.40 - 0.06 0.18 -
28 Amara brunnea Gyll. 0.02 0.01 0.23 - 1.04 0.50 -
29 Notiophilus palustris Duft. 0.01 0.04 - - - 0.01 -
30 Sericoda quadripunctatum Deg. 0.02 - - - 0.01 - -
31 Harpalus rufipes Deg. 0.01 0.01 - - - - -
32 Microlestes maurus Sturm. 0.01 0.01 - - - - -
33 Amara familiaris Duft. 0.01 - - - - - -
34 Stenolophus mixtus Hbst. 0.01 - - - - - -
35 Bradyc
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.