ЭКОЛОГИЯ, 2015, № 1, с. 48-56
УДК 595.4+502.211:582.099+504.5:669.2/.8
ПАУКООБРАЗНЫЕ (ARANEI, OPILIONES) ЛУГОВ: РЕАКЦИЯ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВЫБРОСАМИ СРЕДНЕУРАЛЬСКОГО МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО КОМБИНАТА
© 2015 г. М. П. Золотарев, А. В. Нестерков
Институт экологии растений и животных УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 e-mail: zmp@ipae.uran.ru; nesterkov@ipae.uran.ru Поступила в редакцию 20.11.2013 г.
Население паукообразных, обитающих в травостое, исследовано в 2006—2008 гг. на вторичных суходольных лугах в градиенте загрязнения выбросами Среднеуральского медеплавильного завода (г. Ревда, Свердловская обл.). С увеличением уровня техногенной нагрузки снижаются абсолютное обилие и общее разнообразие. Прямой токсический эффект тяжелых металлов наиболее выражен в отношении тех таксонов, которые тесно связаны с почвой и подстилкой; его действие — наиболее вероятная причина исчезновения сенокосцев вблизи завода. В отношении других групп более значимо опосредованное загрязнением изменение среды обитания (обеднение видового разнообразия и упрощение архитектуры травостоя, модификация гидротермического режима в нем).
Ключевые слова: пауки, сенокосцы, луговые сообщества, разнообразие, численность, Средний Урал, медеплавильный завод, промышленное загрязнение, тяжелые металлы, двуокись серы.
Б01: 10.7868/8036705971406016Х
В Уральском регионе металлургическое производство исторически сконцентрировано в крупных промышленных центрах, которые с позиции воздействия на окружающую среду можно считать точечными источниками загрязнения. Медеплавильные заводы с первичной плавкой металлов выбрасывают полиметаллическую пыль, а также соединения серы, что вызывает подкисле-ние осадков и почвы и тем самым усиливает токсическое действие тяжелых металлов. К наиболее крупным источникам выбросов такого типа относится Среднеуральский медеплавильный завод (СУМЗ).
В зоне влияния СУМЗа трансформации подверглись все компоненты природных экосистем (Воробейчик и др., 1994). Характер реакции на промышленное загрязнение наиболее полно описан для лесных беспозвоночных — герпетобионт-ных (Ермаков, 2004; Золотарев, Бельская, 2012) и педобионтных (Воробейчик и др., 2012), в том числе паукообразных, в составе этих ярусных групп. Местообитания открытого типа, имеющие на исследуемой территории, как правило, вторичное происхождение, обусловленное деятельностью человека, исследованы сравнительно слабо. Между тем известно, что видовое богатство растений (Миркин и др., 2001) и беспозвоночных животных (Лагунов, 1990) в луговых фитоценозах
существенно выше, чем в лесных. В окрестностях СУМЗа паукообразные лугов были отчасти рассмотрены в рамках исследования реакции всего населения беспозвоночных травостоя на загрязнение (Воробейчик и др., 1994; Нестерков, Воробейчик, 2009). Анализ опубликованных данных свидетельствует о том, что изменение населения паукообразных под действием техногенного загрязнения в целом изучено явно недостаточно. Известные нам исследования реакции паукообразных луговых сообществ на загрязнение немногочисленны (Rabitsch, 1995; Hunter et al., 1987; Perner et al., 2003).
Паукообразные — хищники с высоким таксономическим разнообразием и большой экологической пластичностью, проявляющие широкий спектр реакций на изменение условий среды обитания и различные внешние воздействия, в том числе на техногенное загрязнение. Устойчивость к действию поллютантов, в частности тяжелых металлов, различается у разных видов паукообразных, что обусловлено особенностями механизмов накопления и выведения токсикантов (Rabitsch, 1995; Бутовский, 2001). С этим связана неоднозначность ответных реакций всего сообщества паукообразных на загрязнение, что диктует необходимость всестороннего анализа на видовом уровне. Недостаточная изученность экологических
ПАУКООБРАЗНЫЕ (АИА^!, ОИЫОМЕЯ) ЛУГОВ
49
предпочтений отдельных видов беспозвоночных (в том числе паукообразных) в связи с видовой структурой сообществ в разных типах экосистем существенно затрудняет эту задачу.
Цель данной работы — исследовать реакцию паукообразных луговых сообществ на длительное загрязнение выбросами медеплавильного комбината на разных уровнях таксономического разрешения (виды, семейства) и в разных аспектах (таксономический, функциональный) структуры населения.
РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа выполнена в окрестностях Среднеураль-ского медеплавильного завода, расположенного на окраине г. Ревды Свердловской области. СУМЗ действует с 1940 г. и считается одним из крупнейших источников промышленного загрязнения в России. Основные ингредиенты выбросов — 8О2 и тяжелые металлы (Си, Zn, Сё и РЬ). Характер техногенной трансформации экосистем подробно описан ранее (Воробейчик и др., 1994). Пробные площади расположены в импактной (1 км к западу от завода), буферной (4 км) и фоновой (30 км) зонах загрязнения на вторичных суходольных лугах, сформировавшихся на лесных полянах размером 3000—5000 м2 в результате вырубки леса около 60 лет назад. Флористический состав луговой растительности сильно различается в разных зонах нагрузки, что связано с исчезновением чувствительных видов разнотравья и замещением их злаками. В фоновой зоне луга разнотравные, растительный покров сомкнутый, многоярусный, с развитой архитектурой из ветвящихся и переплетающихся травянистых растений. В буферной зоне луга разнотравно-злаковые, характеристики растительного покрова сходны с фоновыми показателями. В импактной зоне луга злаковые, абсолютный доминант — полевица тонкая; архитектура и ярусность растительного покрова упрощены, проективное покрытие и общая биомасса сильно снижены (Хантемирова, 2010). Луга в разных зонах нагрузки различаются по характеру хозяйственного использования. В 2006—2008 гг. выпас скота и заготовка сена на всех участках отсутствовали. Ранее, до 2004 г. включительно, луга в фоновой зоне выкашивали ежегодно в середине лета. В буферной зоне ежегодное выкашивание было прекращено в середине 1990-х годов, в импактной — в конце 1980-х. Более подробное описание исследуемой территории приведено ранее (Не-стерков, Воробейчик, 2009).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Сбор паукообразных произведен в 2006, 2007 и 2008 гг. с помощью модифицированного биоце-нометра Конакова—Онисимовой (площадь осно-
вания 0.25 м2). В каждый год учеты проводили в три тура, приуроченные ко второй половине каждого летнего месяца; на время дождей учеты приостанавливали.
Пробные площади (ПП) размером 50 х 50 м, по три в каждой зоне нагрузки, располагали на расстоянии 100—300 м. Температурный режим в травяном ярусе пробных площадей оценивали в период с 23.07 по 31.08.2008 г. с помощью термо-хронов 1ВиИоп DS 1921 (минимальная градация 0.5°С), установленных на подставках на середине высоты травостоя в трех удаленных друг от друга точках на каждой пробной площадке. Места установки биоценометра выбирали случайно, но не ближе 5 м друг от друга. Все учеты проводили в светлое время суток, примерно с 10 и до 20 ч местного времени. Материал фиксировали в 70%-ном растворе этанола. Более подробно конструкция биоценометра, методика и порядок сбора проб описаны ранее (Нестерков, Воробейчик, 2009). Объем выборки составил 10 проб на ПП за один тур учета. Беспозвоночные, сформировавшие каждую из проб, были собраны с поверхности луга, площадь которой соответствует основанию биоценометра (0.25 м2). Это позволяет приравнивать друг к другу показатели обилия и плотности населения для рассматриваемых групп хорто-бионтов. За весь период исследований собрано 810 проб (по 270 в каждый год), отловлено 3824 экз. пауков и 333 экз. сенокосцев. Принадлежность видов к функциональным группам оценивали на основании данных, предоставленных д.б.н. С.Л. Есюниным. Неидентифицируемые до вида паукообразные (преимущественно неполовозрелые), для которых невозможно было установить принадлежность к функциональной группе, отнесены к категории "не установлено".
Рассмотрены три варианта подразделения сообщества паукообразных травостоя на функциональные группы. Первый — по способу добывания пищи: "использующие паутину" для ловли добычи (тенетники и кругопряды) и "не использующие паутину" (бродячие охотники и засадни-ки). Сенокосцы в силу биологических особенностей из данного варианта классификации исключены. Второй вариант — по преимущественной приуроченности к определенному ярусу наземных экосистем. Согласно А.В.Лагунову (1994), встречаемых в ярусе травостоя паукообразных можно подразделить на хортобионтов (тесно связанных с травостоем на всех стадиях жизненного цикла), хортофилов (обитателей других ярусов, периодически посещающих травяной ярус) и "туристов" (оказавшихся в травостое случайно). Хортофильные страто-, герпето-, тамно- и денд-робионты относятся к ярусно-подвижным группам, совершающим периодические миграции между ярусами наземных экосистем и составляю-
Таблица 1. Результаты дисперсионного анализа (критерий Шейрера-Рея-Хара) различий обилия паукообразных в разных аспектах структуры населения между зонами нагрузки, годами и турами учетов (в скобках: ёА;
Источник изменчивости
Структура зона год тур зона х год зона х тур год х тур
(2; 54) (2; 54) (2; 54) (4; 54) (4; 54) (4; 54)
Таксономическая
Пауки 27 4*** 2.9 13.4** 2.8 1.4 5.1
Сенокосцы 7 1** 0.6 26.3*** 0.2 0.7 0.6
Все паукообразные 31 1*** 3.1 14.3*** 1.7 2.9 4.1
Функциональная
е Используют паутину 22.6*** 6.6* 14.5*** 3.3 0.6 2.6
* Не используют паутину 41.0** 0.7 5.9* 0.9 6.9 1.6
Стратобионты 6.8* 10.8** 9.1** 1.5 6.5 12.7**
Герпетобионты 34.4*** 2.1 1.3 1.0 7.9 0.7
1-1 ^ Хортобионты 33.8*** 8.5** 2.7 1.5 7.7 2.1
Тамнобионты 4.3 6.0 3.5 7.0 2.2 5.5
Дендробионты 11.3** 2.0 5.5 5.1 3.3 11.5*
Гигрофилы 36.0*** 1.1 1.8 3.2 5.1 2.4
В 1-4 Мезофилы 11 7** 2.3 0.6 11.1* 0.5 6.8
Ксерофилы 41.9*** 5.8 4.0 0.4 5.9 2.5
Примечание. ЖФ — жизненная форма, ЯГ — ярусная группа, ГВ — экологическая группа по отношению к влажности; * — р < 0.05, ** -р < 0.01, *** -р < 0.001.
щие подчас значительную долю населения паукообразных травостоя. Априорное исключение этих групп может исказить выводы о структуре и
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.