научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСА НЕКРОФИЛЬНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВЫБРОСАМИ СРЕДНЕУРАЛЬСКОГО МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ЗАВОДА Охрана окружающей среды. Экология человека

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСА НЕКРОФИЛЬНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВЫБРОСАМИ СРЕДНЕУРАЛЬСКОГО МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ЗАВОДА»

ЭКОЛОГИЯ, 2013, № 6, с. 463-470

УДК 591.531.43:592+504.5:669.2/.8

ИЗМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСА НЕКРОФИЛЬНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВЫБРОСАМИ СРЕДНЕУРАЛЬСКОГО

МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ЗАВОДА

© 2013 г. А. И. Ермаков

Институт экологии растений и животных УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 e-mail: ermakov@ipae.uran.ru Поступила в редакцию 20.12.2012 г.

Исследовано изменение обилия, таксономической и трофической структуры комплекса некро-фильных беспозвоночных смешанных лесов в зоне промышленного загрязнения выбросами медеплавильного завода на Среднем Урале. В градиенте загрязнения в 2—80 раз снижается обилие большинства таксонов, но трофическая структура и состав основных групп меняются незначительно. Изменения в некрофильном комплексе могут быть связаны как с прямым (токсическим), так и опосредованным (через техногенную модификацию местообитаний) влиянием загрязнения.

Ключевые слова: некрофильные беспозвоночные, структура населения, промышленное загрязнение, тяжелые металлы, медеплавильный завод, Средний Урал, лесные экосистемы.

DOI: 10.7868/S036705971306005X

Разлагающиеся останки животных привлекают массу разнообразных беспозвоночных, которых объединяют термином трупная фауна, или некрофильный комплекс (Fuller, 1934; Putman, 1978). Изначальный интерес и вся дальнейшая история изучения беспозвоночных этого комплекса связаны с прикладным использованием полученных результатов при решении задач судебной экспертизы. За более чем вековой период сформировалась и продолжает активно развиваться самостоятельная научная дисциплина — судебная энтомология (Megnin, 1894; Current Concepts..., 2010). Наиболее часто используют экспериментальный подход, при котором наблюдения и учеты проводятся на заложенных исследователем трупах, как правило, крупных животных (свиней, собак), моделирующих трупы человека. Меньшее развитие получили натурные исследования сообществ некрофильных беспозвоночных (Fuller, 1934; Лябзина, 2003), показавшие, что комплекс утилизаторов трупной органики — неотъемлемая составляющая большинства естественных наземных и водных экосистем.

Результатами взаимопроникновения и дополнения этих направлений стали изучение состава и биологических особенностей основных групп не-крофагов, детальные исследования микросукцес-сионных смен населения беспозвоночных при деструкции трупной органики (Nabaglo, 1973; Put-

man, 1978; Braack, 1987; KoCarek, 2003), разработка экологической классификации трупной фауны. Было показано, что в состав некрофильного комплекса входят не только типичные некрофаги, утилизирующие трупную органику и способствующие возвращению в круговорот биогенов. Значительную долю этого комплекса составляют хищные и паразитические виды, питающиеся за счет других беспозвоночных, а также потребители плесневых грибов (Марченко, 1980; Braack, 1987; Kozminykh, Esyunin, 1994). Такие группы имеют немаловажное значение как энтомофаги — регуляторы численности личинок двукрылых — переносчиков возбудителей многих инфекционных болезней, но могут и сами быть разносчиками.

В последние десятилетия стали появляться работы, в которых беспозвоночные некрофильного комплекса используются для оценки антропогенного влияния на биоту. Спектр охватываемых типов воздействия достаточно широк: рекреация и урбанизация (Wolf, Gibbs, 2004; Еремеев, Псарев, 2010), загрязнения выбросами автотранспорта (Бутовский, 1990) и промышленных предприятий (Freitag, Hastings, 1973; Зверева, 1993; Сигида, Пушкин, 2002; Kozlov et al., 2005; Присный, 2009). В большинстве случаев эти работы посвящены изучению какой-либо одной таксономической группы и часто ограничиваются лишь сравнением фаунистических списков на нарушенных

и фоновых территориях. Реже приводятся данные по накоплению токсикантов в теле беспозвоночных (Бутовский, 1990; Nuorteva, Nuorteva, 1982) или о морфологических и физиологических нарушениях (Сигида, Пушкин, 2002; Присный, 2009). Публикации с количественными данными о влиянии промышленного загрязнения на обилие отдельных групп некрофильных беспозвоночных единичны (Freitag, Hastings, 1973; Зверева, 1993; Kozlov et al., 2005), а на весь комплекс нам не известны.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Работы выполнены на территории, подверженной аэротехногенному загрязнению выбросами Среднеуральского медеплавильного завода вблизи г. Ревды Свердловской области (основные поллютанты — полиметаллическая пыль, сернистый ангидрид). Детальное описание района приведено ранее (Воробейчик и др., 1994; Экологическая токсикология, 2001; Золотарёв, Бельская, 2012). Техногенная деградация лесных экосистем под влиянием выбросов сопровождается возрастанием токсичности (концентрации подвижных форм тяжелых металлов увеличиваются по сравнению с фоновыми значениями: для Cu — в 200, Pb — 45, Cd — 15, Zn — 6 раз) и кислотности (pH снижается с 6.1 до 5.5) подстилки, увеличением ее мощности (в 2—3 раза), снижением проективного покрытия травяно-кустарничковой растительности (с 80 до 15%) и, как следствие, изменением микроклимата (возрастание инсоляции, нарушение температурного режима и влажности). В данном районе экотоксикологические исследования комплексов беспозвоночных ведутся более 20 лет. За этот период получены количественные данные по реакции на загрязнение населения почвенной мезофауны (Воробейчик, 1995; Воробейчик и др., 2012), герпетобионтов (Ермаков, 2004; Золотарёв, Бельская, 2012), хортобионтов (Воробейчик и др., 1994; Нестер-ков, Воробейчик, 2009).

Ловушечные учеты проводились в летние месяцы 2003 (20.07-20.08), 2004 (16.07-18.08) и 2005 (18.05-16.06) гг. в смешанных вторичных лесах с доминированием березы в трех зонах загрязнения на разном удалении от завода против господствующего направления ветров: фоновой - 16 км к западу, буферной — 6 км, импактной — 1 км. В каждой зоне были заложены по три учетные площадки (в 2003 г. - одна площадка). На площадке в линию через 30 м на ветвях деревьев подвешивали на 1.5-метровой высоте по 5—8 ловушек авторской конструкции (Ермаков, 2013). Ловушка представляет собой прозрачную пластиковую бутылку с прорезями в стенках и подвешенной внутри приманкой, снизу к горловине крепится меньшая сменная емкость - пробоотборник с

фиксирующей жидкостью. Привлеченные приманкой беспозвоночные проникают через прорези в основную емкость, а затем, пытаясь выбраться наружу, попадают в пробоотборник. В качестве приманки использовали свежие тушки домовых мышей (масса 20—30 г) из вивария. Две ловушки ("холостые") оставляли без приманки, используя эти данные как контрольные при разделении собранных беспозвоночных на некрофильную фауну и случайных посетителей. В качестве фиксатора применяли 1%-ный раствор формальдегида. Проверку ловушек и изъятие беспозвоночных осуществляли раз в 7—8 дней, общий срок экспозиции — 29—33 сут. За этот период подвешенная приманка претерпевала основные этапы трупной микросукцессии: от заселения некробионтами и активного разложения до начала процессов мумификации и значительной утраты привлекательности для беспозвоночных.

Общий объем работ за три сезона — 3352 ло-вушко-суток, объем материала — около 50 тыс. экз. различных беспозвоночных. Разбор проб проводили в лабораторных условиях, визуально учитывая всех беспозвоночных, кроме мелких форм (менее 2 мм): форетических акариформных клещей, жуков-перокрылок, яйцекладок и личинок первого возраста двукрылых. Обилие беспозвоночных выражено как количество экземпляров на одну ловушку за весь срок экспозиции. Данные из разоренных и нарушенных ловушек исключены из анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследованном районе некрофильный комплекс беспозвоночных формируют представители классов насекомых и паукообразных при значительном перевесе по обилию и разнообразию первых. На трупных приманках не случайно встречаются насекомые 10 отрядов, из них ядро комплекса составляют Diptera и Со1еор1ега (табл. 1).

Двукрылые представлены преимущественно короткоусыми круглошовными (сем. СаШ-рИойёае, Sarcophagidae, РюрЫШае, Мшйёае, Бап-ппёае, Phoridae, АпЫошуШае, Sepsidae, Ие1еошу2-idae), составляющими 30—60%, а вместе с преима-гинальными стадиями — до 60—85% общей численности некрофильного комплекса. Корот-коусые двукрылые (сем. МусеШрЫШае, Sciaridae и некоторые другие) малочисленны в учетах.

Некрофильные жесткокрылые, изученные детальнее двукрылых, представлены 13 семействами, из которых доминируют (более 70% общей численности жуков) представители надсемейства Sta-phy1inoidea — Si1phidae, Staphy1inidae, Cho1evidae. Остальные семейства представлены в учетах единично, за некоторыми исключениями (сем. Nitid-иШае). Другие отряды (Hymenoptera, Heteroptera,

^ Таблица 1. Таксономическая и трофическая структура комплекса некрофильных беспозвоночных в градиенте загрязнения

С2

О

О м К ¡ч

£

0\

Группы беспозвоночных 2003 г. 2004 г. 2005 г.

Фоновая Буферная Импактная Фоновая Буферная Импактная Фоновая Буферная Импактная

(п = 5) (и = 5) (и = 5) (и = 15) (я = 14) (п = 15) (п = 15) (я = 18) (я = 18)

Таксономические группы, экз. за весь срок экспозиции (среднее ± ошибка)

Diptera, imago 132.8 ± 11.2 87.3 ±22.1 70.4 ± 15.1 128.6 ± 16.6 95.2 ± 13.8 60.6 ±8.1 345.8 ± 36.3 467.3 ±51.1 298.9 ±51.5

Diptera, larvae & pupa 29.0 ±7.3 142.3 ±23.8 164.4 ± 10.9 108.8 ± 18.1 176.3 ±29.0 47.7 ± 8.5 78.5 ± 14.1 134.0 ±21.4 112.7 ± 15.4

Coleóptera 100.6 ±22.1 30.75 ±5.3 14.2 ± 1.9 88.9 ± 14.0 73.0 ± 12.0 36.4 ±6.2 261.0 ±28.2 115.2 ±9.1 57.2 ±7.4

В том числе:

Silphidae 71.0 ± 14.5 16.6 ±4.7 1.8 ± 1.3 57.7 ± 10.1 21.8 ±4.9 5.5 ± 1.5 153.6 ± 19.6 61.1 ±5.1 22.9 ±4.1

Staphylinidae 19.0 ±5.8 8.7 ± 1.7 7.6 ±2.3 13.4 ±2.2 40.2 ± 7.2 24.5 ± 5.5 32.9 ± 3.7 13.7 ± 1.7 15.8 ±2.5

Cholevidae 5.0 ±2.6 1.5 ± 1.024 - 9.6 ±2.4 3.7 ±0.9 0.3 ±0.1 47.1 ± 10.0 33.8 ±5.6 4.5 ±2.0

Histeridae - - - 0.1 ±0.1 0.1 ±0.1 0.1 ±0.1 2.9 ±0.8 1.4 ±0.4 1.6 ±0.3

Nitidulidae 1.4 ±0.7 0.9 ±0.4 1.4 ± 1.4 2.5 ±0.7 2.1 ±0.4 1.1 ±0.4 16.0 ±2.5 0.9 ±0.3 0.2 ±0.1

Dermestidae 1.0 ±0.4 0.2 ±0.2 0.2 ±0.2 - 1.2 ±0.7 0.3 ±0.2 1.1 ±0.4 1.0 ±0.3 5.7 ± 1.6

Latridiidae 2.2 ± 1.0 1.7 ±0.5 1.8 ± 1.3 2.4 ±0.5 1.9 ±0.3 4.0 ± 1.0 4.7

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.

Показать целиком