УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2007, том 127, № 2, с. 221-225
УДК 595.796:502/504
МУРАВЬИ В УСЛОВИЯХ ВЛИЯНИЯ ТВЕРДЫХ ФРАКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ
© 2007 г. С. В. Блинова
Кемеровский государственный университет
Проведены исследования влияния твердых фракций промышленных выбросов на муравьев. Показано, что наблюдается изменение видового состава, плотности поселения и типов гнезд на различных по степени влияния участках.
По мнению ряда авторов [14, 15 и др.], муравьи из-за своего обилия, высокого видового богатства, сложной структуры образуемых сообществ, постоянного обитания на одном и том же участке являются информативным компонентом биоценоза и способны служить индикаторами определенных условий обитания. К примеру, в районах промышленного загрязнения отмечается изменение пространственной структуры популяций муравьев, увеличение в семьях доли личинок и куколок, уменьшение массы тела рабочих особей муравьев и их размеров [4, 7, 20].
Имеются работы по влиянию различных типов загрязнений: выбросов химпредприятий [3, 22], известкования почвы [21], угольной [5, 19] и тяжелой [7, 13] промышленности и радиации [9]. Изучалось и рекреационное воздействие [6, 8], влияние автотранспорта [2, 10], пожаров [18], рубки леса [10] и др. Рассматривается и в целом влияние антропогенной трансформации среды на муравьев [11, 15].
К сожалению, практически отсутствует информация о влиянии твердых фракций выбросов промышленных предприятий на муравьев. Поэтому задачей работы является изучение состояния мирмекокомплексов (видового состава, типов гнезд, плотности поселения) в зоне влияния промышленных предприятий, основные выбросы которых составляют твердые вещества.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили на разнотравно-злаковых лугах в июне 1995-2004 гг. на территории г. Топки (Т) и г. Прокопьевск (П) Кемеровской обл. и их окрестностях стандартными методами [1]. Выделяли по четыре участка, на каждом закладывали 5-10 пробных площадок 5 х 5 м2. Площадки осматривали и при необходимости подкапывали почву. При нахождении гнезда работа в диаметре 0.2-0.25 м не велась - это условная площадь, занимаемая одной семьей. Участки располагали по трансекте (таблица), проходящей против розы ветров по градиенту уменьшения загрязнения твердыми выбросами промышленных предприятий (соответственно в г. Прокопьевске -угольная пыль, в г. Топки - выбросы цементного завода). Все полученные данные по площадкам одного участка пересчитывали из расчета количества гнезд на 25 м2.
Муравьев Formica s. str. учитывали в ходе фау-нистических исследований. У найденных гнезд измеряли по 5-сантиметровой шкале общую высоту гнезда (Н), высоту гнездового купола (h), диаметр гнездового вала (D), диаметр наземного купола гнезд (d).
Контролем служили аналогичные биотопы, расположенные в 30-35 км от черты города против розы ветров.
Характеристика изученных участков
Номер участка Расстояние от источника выбросов, км Уровень загрязнения Проективное покрытие трав, % Примечания
Т1, П1 0-0.5 высокий 40 50 % территории покрыто слоем
в 5 см известковой и угольной пыли
П2 0.5-1 высокий 50 Отвалы, сформированные 25-45 лет назад
Т2, П3 1.5 средний 50-70
Т4, П4 5-5.5 средний 85
П5/1 10 слабый 95
Количество гнезд, % 1GG
8G 6G 4G 2G G
П1
ПЗ
П4
Количество видов
8
7
б
5
□ < □ 1 4
н З
2
1
G
П5/1 ПК Участки
Рис. 1. Количество гнезд муравьев различных родов на исследованных участках в зоне воздействия угольной промышленности: 1 - род Мугтка, 2 - Те^атоп-ит, 3 - Serviformica, 4 - Lasius.
l □ 2
m
0.5 1.5 5.0 10.0 30.0
Расстояние, км
Рис. 2. Количество видов муравьев на исследованных участках в зоне воздействия угольной промышленности (1) и цементного завода (2) в зависимости от расстояния до источников выбросов: 0.5 - участки П1, Т1; 1.5 -Т2, П3; 5.0 -Т4, П4; 10 -П5/1; 30 - контроль.
Математическую обработку материала осуществляли с использованием программ Exel и Sta-tistica.
Всего было учтено 271 гнездо на 85 учетных площадках.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Таксономический состав
В результате исследований выявлено 11 видов муравьев, принадлежащих четырем родам: Myr-mica rubra L., M. scabrinodis Nyl., Tetramorium caes-pitum L., Formica fusca L., F. cunicularia Latr., F. pratensis Retz., F. polyctena Forst., F. rufa L., Lasius fla-vus Fabr., L. niger L., L. platythorax Seifert.
Представители различных родов муравьев на исследованных участках распределены крайне неравномерно (рис. 1). Наиболее часто в зоне влияния шахтовых выбросов отмечены представители рода Lasius. В частности, на расстоянии до 2 км от шахт зарегистрированы гнезда только этого рода. В то же время максимальная плотность поселения Lasius отмечена на расстоянии 1G км от источника шахтовых выбросов. Доля гнезд Tetramorium возрастает от зоны со средним уровнем загрязнения к слабой от 15 до 56% и падает в контроле до 1.8%. Квазиадаптивная кривая изменения встречаемости гнезд наблюдается и для Serviformica: соответственно 8.1, З.5 и 8.4%. Максимальная плотность гнезд Serviformica и Tetramorium отмечена в зоне слабого уровня воздействия на территории города. Муравьи рода Myr-mica отмечены только в контроле.
На всей территории, подверженной влиянию шахтовых выбросов, отмечено одиночное гнездо Formica s. str. - F. rufa. Муравейник (Н = 21G см,
D = 70 см) расположен вблизи административных корпусов.
На территории, подверженной влиянию выбросов цементного завода, найдены только представители рода Lasius. В контроле доля гнезд рода Lasius составляет 90.5, Myrmica - 9.5%. Род Formica представлен одиночным гнездом F. pratensis (диаметр - 80 см, высота - 30 см).
Муравьи рода Formica встречаются в относительно чистой зоне, при этом F. pratensis - в г. Топки, а F. cunicularia, F. polyctena и F. fusca - в Прокопьевске. F. fusca отмечена только в 5 км от шахт.
Муравьи M. rubra найдены лишь в 5 км от цементного завода, а M. scabrinodis - в контроле. Интересно отметить, что в городах с преимущественно газообразными загрязнениями представители рода Myrmica, напротив, встречаются чаще. Так, в зоне высокого уровня воздействия промышленных выбросов плотность M. rubra достигает 0.08 гнезд на 25 м2, а в зоне среднего уровня - возрастает до 3.1 [16].
Видовой состав и плотность поселения
Наименьшее количество видов обнаружено на участках вблизи источников выбросов (рис. 2). Здесь встречаются Ьавшв ш§ег и Ь. рМуШогах. При этом в зоне влияния цементного завода зарегистрированы оба вида с общей плотностью поселения 1.3 гнезда на 25 м2. Вблизи шахтовых выработок найден только Ь. т§ег. Плотность его поселения в 4 раза ниже, чем в зоне влияния цементного завода, и составляет 0.3 гнезда на 25 м2 (рис. 3). Отмечено возрастание количества гнезд при наличии камней. Численность гнезд возрастает до
Плотность гнезд 18
16 14 12 10
8 6 4 2
□ 1 И 2
'Л I
'Л I
1
0.5 1.5 5.0 10.0 30.0
Расстояние, км
Рис. 3. Плотность гнезд муравьев на исследованных участках в зоне воздействия угольной промышленности (1) и цементного завода (2) в зависимости от расстояния до источников выбросов: 0.5 - участки П1, Т1; 1.5 -Т2, П3; 5.0 -Т4, П4; 10 -П5/1; 30 - контроль.
Распределение, %
П1
П3
П4
П5 ПК Участки
Рис. 4. Распределение различных типов гнезд по исследованным участкам в зоне воздействия угольной промышленности: 1 - гнезда подземные, 2 - в виде земляных холмиков, 3 - расположенные под камнями.
1-1.5 гнезд на 25 м2 на расстоянии 200 м и более от источника загрязнения.
При удалении от источников твердых выбросов наблюдается увеличение видового состава и плотности поселения муравьев. Так, на расстоянии 1-1.5 км от цементного завода найдено три вида с плотностью поселения 1.8 гнезд на 25 м2. Численно доминируют виды L. ш§ег и L. рМуШо-гах (по 0.8 гнезд на 25 м2). Отмечено единственное гнездо L. Науш.
На расстоянии 5-5.5 км от источников выбросов (П4, Т4) прослеживается дальнейшее возрастание плотности поселения муравьев (соответственно 5.6 и 2 гнезда на 25 м2). На территории, подверженной влиянию цементного завода, видовой состав не изменяется. В зоне шахтовых выбросов видовой состав увеличивается до трех видов. Здесь зафиксированы виды Т. caespitum, F. 1^са и L. т§ег. Все найденные гнезда агрегированы в местах с высоким проективным покрытием.
На расстоянии 10 км от источников угольной пыли (участок П5/1) отмечено дальнейшее увеличение плотности поселения (16.69 гнезд на 25 м2) и видового состава (4 вида) муравьев. Доминирующим по плотности гнезд на этом участке выступают муравьи Т. caespitum (9.35 гнезд на 25 м2). На территории г. Прокопьевска и его окрестностях L. рМуйогах найдены только на участке П5/1.
В контрольной зоне г. Прокопьевска зарегистрировано 6 видов сем. Formicidae (М. scabrinodis, Т. caespitum, F. сишси1айа, F. ро1уйепа, L. Йауш и L. ш§ег) с плотностью поселения 6.62 гнезд на 25 м2 (без учета F. ро1уйепа).
В контроле г. Топки отмечено 5 видов муравьев (М. scabrinodis, L. йауш, L. ш§ег, L. рМуШо-
rax, F. pratensis) с плотностью поселения 4.4 гнезда на 25 м2 (без учета F. pratensis).
Распределение различных типов гнезд по исследованной территории
В ходе исследований отмечена прямая корреляционная зависимость уровня загрязнения угольной пылью и встречаемости подземных гнезд и обратная - с высотой земляного холмика. Так, количество подземных гнезд уменьшается с удалением от шахт: с 83.3 у шахтных стволов до 38.5% в контроле. Напротив, количество гнезд с наземными куполами увеличивается по мере удаления от источников промышленных выбросов. У шахтовых стволов их количество составляет 16.5, а в контроле - 61.5% (рис. 4). При этом у спусков в шахту зарегистрированы только под-земно расположенные гнезда. Уже на расстоянии 5.5 км от шахт отмечено поселение муравьев в земляных холмиках высотой до 60 см и диаметром 20 см.
В зоне влияния выбросов цементного завода наблюдается другая закономерность (рис. 5): более 80% гнезд имеют наземные купола. При удалении от источников выбросов происходит увеличение доли подземных гнезд и уменьшение доли гнезд с наземными куполами. Так, на расстоянии 1.
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.