Динамика развития локальной популяции Eisenia Fetida, интродукцированной в почву пшеничного поля in situ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Омский государственный университет им. Ф.И.Достоевского

Омский государственный педагогический университет

Динамика развития локальной популяции Eisenia Fetida, интродукцированной в почву пшеничного поля in situ

Воробьева Т.Г.¹, Иванова К.В.²

¹Доктор биологических наук, профессор,²аспирант,

Аннотация

интродукцирование пшеничный биологический почва

В статье приведены данные эксперимента по интродукцированию половозрелых особей Eiseniafetida (Savigni, 1926) в почву пшеничного поля на фоне биологического загрязнения in situ. Материалом для исследования послужил образец почвы, отобранной на пшеничном поле в Азовском районе Омской области. В течение 2010-2013 г.г. методом почвенных раскопок] обрабатывались пробы на установление в мезофауне представителей класса Oligochaeta. Полученные результаты рассматриваются как позитивное воздействие жизнедеятельности локальной популяции Eisenia fetida на некоторые свойства среды обитания, которые дают представление о развитии искусственно созданной одновозрастной популяции Eisenia fetida,внедренной в почву пшеничного поля с наличием биологического загрязнения в течение 6 месяцев in situ. В период проведения эксперимента динамика численности и плотности популяции Eisenia fetida обеспечивала высокая рождаемость.

Ключевые слова: популяция, плотность популяции, абсолютная рождаемость, дождевые черви, интродукция.

Abstract

The article presents experimental data on the introduction of sexually mature specimen of Eisenia fetida (Savigni, 1926) into the soil of a wheat field against the background of biological pollution in situ. The material for the study was a sample of soil selected on a wheat field in the Azov region of the Omsk Region. During 2010-2013, the samples for the establishment of the Oligochaeta class representatives in meso-fauna were processed by the method of soil excavations. The results are considered as a positive impact of the local Eisenia fetida on some habitat properties that help us to better understand the development of an artificially created, even-aged population of Eisenia fetida introduced into the soil of a wheat field with the presence of biological pollution for 6 months in situ. During the experiment, the dynamics of Eisenia fetida population abundance and density provided high fertility.

Keywords: population, population density, absolute fertility, earthworms, introduction.

В современных экологических исследований популяционный подход является одним из основных методов исследований, позволяющих не только изучать тенденции изменений структур популяций, но и обеспечивать научную основу и теоретическую базу для моделирования и разработки биологических методов для решения экологических проблем. Поэтому исследования популяционных структур не теряют своей актуальности, особенно в локальных популяциях, интродукцированных в среду обитания.

С точки зрения их влияния на почву, наиболее изученными животными являются дождевые черви, которые выполняют целый ряд функций, поддерживающих почвообразовательный процесс [1, С. 245]. Степень положительного влияния люмбрицид на повышение плодородия почв при одновременной утилизации биологических отходов остается мало изученной в конкретных условиях in situ.

Популяционные исследования на основе анализа полученных в ходе экспериментов популяционных кривых Eisenia fetida дают представление о закономерностях роста числа особей червей, взаимодействии данного вида с окружающей средой в полевых условиях.

Цель данной работы - изучить и проанализировать динамику одновозрастной половозрелой популяции особей Eisenia fetida, преднамеренно заселенных в почву пшеничного поля.

Материалы и методы

Материалом исследования послужил образец почвы, отобранной на пшеничном поле в Азовском районе Омской области. Выбранный нами участок расположен у поселка Гауф в пределах 54^O 46^I с.ш. и 73^O 23^I в.д. В течение 2010-2013 г.г. методом почвенных раскопок по М.С.Гилярову (1975) [2, C. 282] обрабатывались пробы на установление в мезофауне представителей класса Oligochaeta,обитающих в почвах лесостепной зоны Омской области. Данным методом было обработано 28 проб почвы с учетом горизонтов, ни в одной из которых представителей малощетинковых червей обнаружено не было.

Особи культивированы на почве пшеничного поля в лабораторных условиях. Половозрелость определяли по наличию пояска (clitellum) у экземпляров. Контейнеры из полиэтилена объемом 16 литров наполняли почвой, сверху равномерно распределяли около 550 г. куриного помета и укладывали слой березового опила массой около 200 г. В почву помещались по 15 половозрелых особей Eisenia fetida, в каждую из трех повторностей эксперимента. Температура почвы зависела от температуры окружающей среды, влажность - от количества выпадаемых осадков.

Контейнеры помещались в углубления, проделанные в грунте так, чтобы уровень почвы в контейнерах совпадал с уровнем почвы поля. С целью предотвращения миграции Eisenia fetida в окружающую среду контейнеры закрывались хлопковой тканью. Наблюдения велись c третьей декады апреля по вторую декаду октября, в течение времени активной жизни дождевых червей в лесостепной зоне Омской области.

Общая численность определялась как сумма всех половозрелых и неполовозрелых особей. Численность возрастных групп как количество соответственно половозрелых и неполовозрелых особей.

Биомассу популяции определяли через взвешивание на электронных весах всех обнаруженных особей червей (г). Среднюю плотность популяции по биомассе вычисляли как отношение общей биомассы червей к общему объему почвы в контейнере (г/дм³). Абсолютную рождаемость определяли как число вновь обнаруженных ювенильных особей в единицу времени, то есть фиксировали прирост в популяции каждые две недели наблюдения.

Результаты и их обсуждение

Анализ полученных результатов показал изменение количества половозрелых и неполовозрелых особей и коконов Eisenia fetida, а также время появления последних, зафиксированные в ходе эксперимента, можно рассматривать как категории, которые характеризуют динамику изменений общей численности популяции и численности возрастных групп (рис. 1). Кроме того, полученные данные позволяют предположить об изменении показателей популяции, таких как средняя плотность по биомассе и абсолютная рождаемость.

Рис. 1 - Динамика общей численности популяции Eisenia fetida

В течение первых двух недель эксперимента численность и состав популяции оставались в пределах исходного уровня, первые изменения - появление коконов - обнаружены через месяц после закладки эксперимента. Постоянное, но неравномерное увеличение числа коконов наблюдалось следующие 4 контрольные отметки, т.е. в течение двух месяцев. Наибольшее количество коконов - 79 - зафиксировано на 12 неделе эксперимента, соответствующей середине временного отрезка наблюдений. Затем, число коконов хоть и снижается на 18%, но остается достаточно высоким в сравнении с показателями остальных контрольных отметок. Это дает основание утверждать, что именно время между 12 и 14 неделями следует считать точкой самой интенсивной активности червей, направленной на воспроизводство популяции. Достигнув максимальных показателей в середине эксперимента, количество коконов начинает постепенно уменьшаться. Следует отметить, что интенсивность снижения коконов к концу исследования возрастала с 27% до 45% от числа предыдущих показателей. Описанное выше варьирование результатов связано, по всей видимости, с изменением стратегии размножения половозрелых Eisenia fetida, которая в условиях in situ зависит от биотических и абиотических факторов.

Наличие неполовозрелых представителей Eisenia fetida в популяции зафиксировано через месяц после обнаружения коконов. На протяжении всего остального периода экспериментальных исследований численность ювенильных люмбрицид постепенно возрастала, увеличивалась каждые 14 дней в среднем на 36 особей, что составляет до 20% от предыдущих значений. Максимум числа неполовозрелых особей зарегистрирован на конечном контрольном срезе - 313 экземпляров, что в 20 раз превышает начальное количество взрослых экземпляров.

Изменение возрастного состава популяции происходило как за счет резкого роста численности неполовозрелых червей, так и за счет увеличения количества в линии взрослых особей Eiseniafetida. Рост числа половозрелых люмбрицид на 16% регистрируется через 6 недель после обнаружения первых восемнадцати ювенильных экземпляров. Безусловно, этот факт объясняется переходом особей из одной возрастной группы в другую и имеет место в каждой из трех последующих контрольных отметках. В конечном итоге число половозрелых особей увеличилось на 62% от начального - с 15 до 24.

Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что локальная популяция Eisenia fetida,интродуцированная в почву пшеничного поля in situ в условиях пресса биологического загрязнения, является быстрорастущей. Этот тезис подтверждает анализ роста средней плотности популяции Eisenia fetida по биомассе и показателей абсолютной рождаемости (рис.2,3).

Рис. 2 - Рост средней плотности популяции Eisenia fetida по биомассе

Рис. 3 - Показатели абсолютной рождаемости в популяции Eisenia fetida

Сопоставляя диаграмму изменения средней плотности по биомассе с графиком изменения численности, можно отметить, что заметный рост средней плотности совпадает со значительным увеличением общего числа ювенильных особей навозных червей. Как следствие, дальнейший рост плотности популяции по биомассе находится в прямой зависимости от численности данной возрастной группы. Положительная динамика в таких характеристиках, как численность и плотность обеспечивалась величиной абсолютной рождаемости, которая оставалась на стабильном уровне с 10 по 22 недели наблюдения и составляла от 32 до 43 особи в две недели.

Быстрый рост численности и плотности популяции Eisenia fetida, которая по условиям эксперимента является единственным представителем мезофауны в почве, неизбежно ведет к изменениям не только физических, но и химических характеристик среды обитания люмбрицид.

Заключение

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что развитие искусственно созданной одновозрастной популяции Eisenia fetida, внедренной в почву пшеничного поля с условием биологического загрязнения в течение 6 месяцев in situ, превратился в разновозрастную быстрорастущую. Причиной данного преобразования послужили стабильное формирование коконов с разной степенью интенсивности и дальнейший выход из них ювенильных экземпляров. В течение всего времени эксперимента такой уровень динамики изменений в численности и, как следствие, в плотности популяции Eisenia fetida обеспечивала высокая рождаемость, поэтому мы смогли отметить сдвиг возрастного спектра. Для компостного червя Eisenia fetida было показано, что популяция червей с низкой плотностью усиливает свою репродуктивность [3, С. 294].

Процент высокой выживаемости молодых особей и дальнейшее их развитие свидетельствует о том, что резкое увеличение количества коконов и неполовозрелых люмбрицид не является эффектом роста плодовитости как защитного механизма сохранения популяции в условиях загрязнения [4, С. 280], [5, C. 32].

Стабильный уровень числа половозрелых люмбрицид в течение пяти последних недель эксперимента связано с прекращением перехода червей из неполовозрелой возрастной группы в половозрелую, то есть с замедлением развития [6, C. 294]. Это можно объяснить уменьшением среднесуточных температур в сентябре-октябре, в результате чего замедляется метаболизм неполовозрелых люмбрицид

Таким образом, с точки зрения анализируемых характеристик популяции, сформированные нами условия обитания, положительно повлияли на ее развитие. Полученные результаты могут стать основным эмпирическим материалом для разработок технологий, по биологической мелиорации почв, а также утилизации биологических отходов с помощью Eisenia fetida.

Список литературы / References

1. Овсяников Ю.А. Теоретические основы эколого-биосферного земледелия / Ю. А. Овсянников. - Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2000. - 248 с.

2. Гиляров М.С. Учет крупных почвенных беспозвоночных (мезофауны) / М. С. Гиляров // Методы почвенных зоологических исследований. - М.: Наука, 1975. - 282 с.

3. Meyer W. J. Механизм контроля популяции компостного червя Eisenia fetida / W. J. Meyer // Материалы II научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - 294 с.

4. Воробейчик Е.Л. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень) / Е. Л. Воробейчик, О. Ф. Садыков, М. Г. Фарафонтов. - Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. - 280 с.

5. Покровская С.Ф. Использование дождевых червей для переработки органических отходов и повышения плодородия почв (вермикультура) / С. Ф. Покровская. - М.: Агропромиздат, 1991. - 32 с.

6. Покаржевский А.Д. Химический состав дождевых червей и вермикультура: / А. Д. Покаржевский, И. А. Панченко, Д. П. Забоев // Материалы II научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - 294 с.

Список литературы на английском языке / References inEnglish

1. Ovsjanikov Ju.A. Teoreticheskie osnovy jekologo-biosfernogo zemledelija Theoretical bases of ecological and Biosphere farming] / Ju. A. Ovsjannikov. - Ekaterinburg: Izd-vo Ural'skogo universiteta, 2000. - 248 p. [in Russian]

2. Giljarov M.S. Uchet krupnyh pochvennyh bespozvonochnyh (mezofauny) [Accounting major soil invertebrates (microorganisms)] / M. S. Giljarov // Metody pochvennyh zoologicheskih issledovanij [Methods of soil zoological research]. - M.: Nauka, 1975. - 282 p. [in Russian]

3. Meyer W. J. Mehanizm kontrolja populjacii kompostnogo chervja Eisenia fetida [[Mechanism to control populations of Eisenia fetida worm composting]] / W. J. Meyer // Materialy II nauchno-prakticheskoj konferencii «Dozhdevye chervi i plodorodie pochv» [Proceedings of the II scientific and practical conference “Earthworms and soil fertility”]. - Vladimir, 2004. - 294 p. [in Russian]

4. Vorobejchik E.L. Jekologicheskoe normirovanie tehnogennyh zagrjaznenij nazemnyh jekosistem (lokal'nyj uroven') [ Environmental regulation of technogenic pollution of terrestrial ecosystems (local level] / E. L. Vorobejchik, O. F. Sadykov, M. G. Farafontov. - Ekaterinburg: UIF «Nauka», 1994. - 280 p. [in Russian]

5. Pokrovskaja S.F. Ispol'zovanie dozhdevyh chervej dlja pererabotki organicheskih othodov i povyshenija plodorodija pochv (vermikul'tura) [Use earthworms for recycling organic waste and soil fertility improvement (Vermiculture)] / S. F. Pokrovskaja. - M.: Agropromizdat, 1991. - 32 p. [in Russian]

6. Pokarzhevskij A.D. Himicheskij sostav dozhdevyh chervej i vermikul'tura [Chemical composition of earthworms and Vermiculture] / A. D. Pokarzhevskij, I. A. Panchenko, D. P. Zaboev // Materialy II nauchno-prakticheskoj konferencii «Dozhdevye chervi i plodorodie pochv» [Materials of the II scientific and practical conference “Earthworms and soil fertility”]. - Vladimir, 2004. - 294 p. [in Russian]

Размещено на Allbest.ru