Особенности почвенной фауны в экосистемах Кольского полуострова (на примере коллембол и панцирных клещей)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСОБЕННОСТИ ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ В ЭКОСИСТЕМАХ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА (НА ПРИМЕРЕ КОЛЛЕМБОЛ И ПАНЦИРНЫХ КЛЕЩЕЙ)

03.02.04 - зоология 03.02.08 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

ТЕРЕЩЕНКО Ольга Владимировна

Мурманск 2011

Работа выполнена в Мурманском государственном гуманитарном университете

Научный руководитель член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор Жиров Владимир Константинович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Смуров Андрей Валерьевич

кандидат биологических наук, доцент Лябзина Светлана Николаевна

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН

Защита диссертации состоится «26» января 2011 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, эколого-биологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета

Автореферат размещен на сайте www.petrsu.ru.

Автореферат разослан «…..» декабря 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук _____________________ Дзюбук И.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последние годы внимание мирового сообщества все более привлекает промышленное освоение высокоширотных регионов. В связи с этим заметно выросла актуальность изучения механизмов адаптаций животных и растений к антропогенно-измененным условиям Арктики и Субарктики, результаты которых могут послужить созданию новых эффективных методов оценки ее экологического состояния и прогнозирования будущих изменений.

В связи с этим целесообразно изучать морфологически и физиологически наиболее лабильные организмы, способные по своим эколого-физиологическим характеристикам сыграть роль индикаторов состояния окружающей среды (Чернов, 2004). В частности, такими объектами являются почвенные микроартроподы - коллемболы (Collembola) и клещи (Oribatida).

Микроартроподы - широко распространенная, многообразная группа мелких почвенных членистоногих, представители которой активно участвуют в регуляции жизнедеятельности почвенных сообществ, минерализации и гумификации органического вещества (Андерсон, Инесон, 1987; Евдокимова и др., 2002). Обилие, разнообразие и относительная устойчивость к неблагоприятным факторам среды этих животных позволяют использовать их в качестве модели для изучения общеэкологических эффектов (Стриганова, Порядина, 2005; Кузнецова, 2005).

Такие исследования особенно актуальны на Кольском полуострове, очередной рост промышленного развития которого прогнозируется в ближайшее десятилетие. Этот регион представляется, кроме того, удобным полигоном для биоэкологических исследований, т.к. хорошо выраженные пространственные и временные градиенты параметров его природной среды и антропогенного воздействия дают возможность выявить широкий спектр реакций потенциальных биологических индикаторов от явно выраженных повреждений до различных адаптаций (Жиров и др., 2001).

Хотя популяционные исследования коллембол и орибатид в зонах тундры и северной тайги ведутся достаточно давно, микроартроподы различных биотопов лесотундровой зоны России до сих пор малоизучены, особенно - в промышленно-освоенных районах Крайнего Севера.

В связи с этим ЦЕЛЬЮ настоящей работы было изучение экологических аспектов существования северных популяций почвенных коллембол и орибатид.

Для ее достижения были поставлены следующие основные ЗАДАЧИ:

1) проанализировать фаунистический список, зоогеографическую структуру населения коллембол и панцирных клещей в различных природно-растительных зонах Кольского полуострова и других северных регионах России;

2) определить видовой состав, спектры жизненных форм и структуру сообществ коллембол в различающихся по экологическим условиям биотопах Кольской лесотундры (березняке-черничнике зеленомошном и на сфагновом болоте);

3) изучить динамику общей численности, общих и массовых видов, таксономического разнообразия и жизненных форм коллембол в этих биотопах; коллембола панцирный клещ таксономический

4) оценить воздействие природных - метеорологических и геофизических - факторов на численность коллембол.

Научная новизна. Впервые изучены состав и структура населения коллембол березняка-черничника и сфагнового болота Кольской лесотундры. Впервые показано, что население коллембол Кольского полуострова близко по видовой структуре к таковому Фенноскандии. Особенностью биотопов Кольской лесотундровой зоны является наличие вида Protaphorura pseudovanderdrifti, который характеризуется высоким обилием для обеих ассоциаций и не был ранее обнаружен в лесотундровой зоне восточной Европы. Показано, что сезонная динамика общей численности коллембол в обоих биотопах зависит от плотности их общих и доминирующих видов. Установлено, что сезонные изменения численности коллембол в березняке-черничнике связаны с вариациями температуры воздуха и уровня геомагнитной активности.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований важны для понимания основных закономерностей организации почвенных сообществ коллембол и орибатид в природных и антропогенных экосистемах. Они могут быть использованы для экологического мониторинга, прогнозирования изменений природных экосистем в высоких широтах в условиях техногенного загрязнения, а также в учебном процессе для преподавания экологических и биологических дисциплин.

Личный вклад автора. Все сборы материалов за трехлетний период учетов, их обработка, анализ и интерпретация полученных данных, принадлежат автору диссертации. Помощь при проведении таксономической идентификации видов по данным 2002 г. оказал д.б.н. А.Б.Бабенко (ИПЭЭ РАН). Необходимое для исследований оборудование и препараты, рисунки и фотографии коллембол изготовлены или приобретены автором. Все опубликованные работы, в которых изложены основные результаты диссертации, написаны лично автором.

Апробация результатов исследования. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих Российских и международных конференциях: Международной научно-технической конференции «Наука и образование» (Мурманск, 2004); на XIII Съезде Русского энтомологического общества (Краснодар, 2007); на XV Всероссийском совещании по почвенной зоологии (Москва, 2008); V Международном Конгрессе "Слабые и сверхслабые поля и излучение в биологии и медицине (Санкт-Петербург, 2009); Международной конференции "Флора и фауна северных городов" (Мурманск, 2008); на III и IV региональных межвузовских конференциях «Естественнонаучные проблемы арктического региона» (Мурманск, 2002, 2003); на ежегодных конференциях аспирантов и преподавателей МГПУ (Мурманск, 2004-2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 1 статья в журнале из перечня ВАК, 5 работ в сборниках научных статей, 5 работ в трудах научных конференций и 5 тезисов докладов.

Объем и содержание работы. Диссертация состоит из Введения, семи глав и Выводов, содержание которой изложено на 201 странице машинописного текста, включающего перечень использованной литературы из 195 наименований (в том числе 49 зарубежных ссылок), 18 таблиц, 33 рисунка и 6 приложений на 50 страницах.

Благодарности. Автор с глубокой признательностью отдает дань светлой памяти своего первого руководителя, д.б.н., профессора С.Ф. Тимофеева, определившего тему работы и оказавшего большую помощь на ее первом этапе. Автор искренне признателен члену-корреспонденту РАН В.К. Жирову за общее руководство и неоценимую помощь при подготовке работы. Автор благодарен д.б.н. А.Б. Бабенко (ИПЭЭ РАН) за помощь при определении коллембол., а также д.б.н. Н.А. Кузнецовой и к.б.н. М.Б. Потапову (МПГУ) за ценные консультации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы исследования, сформулирована цель работы, приводятся сведения о научной новизне и практической значимости полученных результатов, дается перечень основных положений, выносимых на защиту, кратко изложены структура и содержание диссертации.

Глава 1. Современные представления о биологии и экологии микроартропод

В главе кратко изложены современные представления о биологии и экологии микроартропод (коллембол и панцирных клещей), отражающие особенности этих групп животных как компонента почвенной биоты.

Глава 2. Природные условия района исследований, материал и методы

Мурманская область занимает всю территорию Кольского п-ова и находится в пределах географических зон тундры и тайги. Полоса тундры располагается на севере полуострова, достигая ширины от 20-30 км на западе до 120 км в средней части и на востоке. Южнее находится переходная подзона лесотундры, которая занимает около 20% площади Мурманской области. Дается краткое описание рельефа, климата, гидрографических особенностей, растительности и почв лесотундры.

В основу работы положены результаты исследования собственных сборов коллембол и в отдельном случае _ панцирных клещей, а также обобщения данных других авторов по этим группам членистоногих.

Оригинальные исследования проводились в южных предместьях г. Мурманска с апреля по октябрь 2002 и 2003 гг. и с июля по декабрь 2004 г. в зоне лесотундры в березняке-черничнике с моховым покровом (карликовые подзолистые почвы) и на сфагновом болоте (болотные низинные почвы), различающихся по влажности - основному фактору, лимитирующему распространение коллембол (Стебаева, 1975; Чернова, 1988; Чернова, Кузнецова, 1990). Сборы коллембол и орибатид проводились по стандартной методике через каждые две недели. Таксономическая идентификация коллембол осуществлялась по определителям отечественных и зарубежных авторов (Мартынова, 1971; Мамаев и др., 1976; Определитель…, 1988; 1994; Pomorski, 1998; Fjellberg, 1998; Potapow, 2001). Ареалогическая характеристика коллембол осуществлялась по классификации К.Б. Городкова (1984), а определение жизненных форм - по классификации С.К. Стебаевой (1970). Классы доминирования определяли по шкале Энгельмана (Кузнецова, 2005).

Всего была собрана 451 проба и получено 13721 экземпляров коллембол, 55 проб и 3066 экземпляров орибатид.

Суммарную численность и обилие микроартропод определяли в пересчете на 1м². Для изучения структуры сообществ ногохвосток оценивали, кроме того, степень доминирования и встречаемость каждого вида. Видовое разнообразие определяли с помощью информационно-статистического индекса Шеннона, на основании которого вычислялся показатель выравненности (Мэгарран, 1992; Лебедева и др., 1999). Для оценки фаунистического сходства использовали коэффициенты сходства Жаккара и Серенсена (Песенко, 1982; Тимофеев, 2001).

Для изучения влияния вариаций магнитного поля Земли на численность коллембол в качестве индикатора его возмущенности использовали суммарный К-индекс магнитной активности за 1 сутки (Заболотная, 2007). Его вычисляли на основе часовых К-индексов, полученных в обсерватории Полярного геофизического института Кольского НЦ РАН (село Ловозеро, 67.97єN, 35.02єE) по квазилогарифмической шкале пересчета геомагнитных возмущений в К-индекс (http://pgia.ru:81/PGI_Data/2002-2004/I/Mag, Kin/).

Полученные данные обрабатывали с помощью стандартных статистических методов. Достоверность различий выборок проверяли по параметрическому критерию Стъюдента (Румшиский, 1971).

Глава 3. Разнообразие жизненных форм микроартропод

3.1. Коллемболы

Представлены оригинальные данные по жизненным формам сообществ коллембол в двух биотопах Кольской лесотундры: березняке-черничнике и сфагновом болоте.

Березняк-черничник зеленомошный. Основу спектра жизненных форм коллембол на березняке составляли группы поверхностных и верхнеподстилочных, а также полупочвенных и почвенных особей.

Сообщества были представлены особями семи из девяти известных морфо-экологических типов жизненных форм: глубокопочвенные и синэкоморфные виды не были обнаружены. Среди всех групп жизненных форм на березняке-черничнике по разнообразию преобладали кортицикольные (2002 и 2003 гг.), верхнеподстилочные (2004 г.), нижнеподстилочные (2003 г.), подстилочно-почвенные и верхнепочвенные виды (2002-2004 гг.) и глубокопочвенные виды (2004 г.). Обитатели макрофитов и нейстонные виды, которые характеризовались очень низкой численностью, оценивались как случайные.

Сфагновое болото. Основу спектра жизненных форм коллембол в этом биотопе, как и в березняке-черничнике зеленомошном, составили представители поверхностных и верхнеподстилочных групп. В 2002 г. среди различных групп жизненных форм по разнообразию преобладали кортицикольные и нейстонные виды. В 2004 г. доминировали верхнепочвенные, верхнеподстилочные и нижнеподстилочные. Остальные группы жизненных форм характеризовались низкой численностью.

В целом в березняке-черничнике доминировали полупочвенные (39%), а на сфагновом болоте _ поверхностные и верхнеподстилочные виды (54%). При этом в летнее время по соотношению жизненных форм коллембол эти растительные ассоциации практически не различались: в обоих случаях преобладала поверхностнообитающая группа жизненных форм.

3.2. Орибатиды

Представлены данные литературы по жизненным формам сообществ панцирных клещей в тундрах и северной тайге. В почвах этих зон обычно преобладают поверхностнообитающие формы, обитатели скважин и вторично неспециализированные эврибионтные формы. Для орибатид разнообразных жизненных форм характерны вертикальное и пространственное распределение в почве. Вертикальное распределение [Рябинин, 2004] зависит от сезона года: в весенне-летние месяцы встречаются все виды жизненных форм орибатид (поверхностные, подстилочные, скважники) держится в подстилке (80-85%) и в верхнем 5-сантиметровом слое почве (6-10%). В осенние месяцы поверхностные и подстилочные формы орибатид остаются в подстилке, а мелкие обитатели скважин мигрируют в более глубокие горизонты, где и зимуют. Пространственное распределение жизненных форм наблюдается по градиенту влажности. По мере удаления от центральной части болота происходит уменьшение доли гидробионтных и увеличение _ атмобионтных панцирных клещей (Сидорчук, 2007).

Глава 4. Таксономическая, ареологическая и экологическая характеристики населения коллембол

На основе полученного материала за период трехлетних учётов определены таксономическое разнообразие, жизненные формы и экологическая структура сообществ коллембол исследуемых биотопов.

4.1. Таксономический состав

Березняк-черничник зеленомошный. В 2002 году было выявлено 17 таксонов ногохвосток, в 2003 - 15, в 2004 - 14. Средняя численность (27 экз./м²) и видовое разнообразие за весь период исследований были невелики. Индекс видового разнообразия сообщества коллембол по Шеннону в 2002-2004 гг. варьировал в интервале от 0.74 до 1.96 или от 1.08 до 2.83 бит. Доминировали представители сем. Isotomidae.

Сфагновое болото. В 2002 г. здесь было выявлено 15, в 2004 г. - 17 таксонов коллембол. За два года наблюдений их средняя численность составила 14 тыс. экз./м². Индекс видового разнообразия сообщества по Шеннону варьировал в интервале 0.63-2.08 или 0.9-3.0 бит. Как и в березняке-черничнике, здесь также доминировали представители сем. Isotomidae.

В обоих исследованных биотопах население коллембол было представлено 21 видом, из которых 18 были для них общими. Практически все виды коллембол, выявленные в березняке-черничнике и на сфагновом болоте Кольской лесотундры, обычны для Фенноскандии (Fjellberg, 1998; Бабенко и др., 1994; Potapow, 2001). Для лесотундровой зоны восточной Европы 10 из 21 указанных видов (Tetrocantella pilosa, Anurophores laricis, Desoria violacea, Desoria olivacea, Dicyrtoma fusca, Friesea claviseta, Friesea trunoutae, Neanura muscorum, Podura aquatica и Protaphorura pseudovanderdrifti) были описаны впервые.

На обеих ассоциациях было обнаружено значительное число видов подотряда подуроморфов (Poduromorpha). Среди семейств по численности доминировали изотомиды, составлявшие 51% в березняке-черничнике и 43.3% на сфагновом болоте. Следующими по числу видов были семейства онихиурид (Onychiuridae) и неанурид (Neanuridae), представители которых составляли 23.9 и 19.4% от общего числа коллембол на березняке-черничнике и 20% и 18.6% на сфагновом болоте соответственно. Среди подотрядов коллембол по численности на березняке-черничнике преобладали энтомобриоморфы, а на сфагновом болоте - подуроморфы, составлявшие около половины общего числа видов ногохвосток.

4.2. Ареалогический состав

В целом фауна коллембол Кольской лесотундры сформирована видами, имеющими ареалы голарктического (9.5%), трансголарктического (19%), транспалеарктического (9.5%), европейского (19%), восточно-европейского (4.7%), восточно-палеарктического (9.5%), космополитного (23.8%) и неарктического (4.7%) типов. Среди них преобладали космополитные, трансголарктические и европейские виды коллембол. По зоогеографическим характеристикам населения коллембол Кольская и Восточноевропейская лесотундровые зоны практически совпадают. При этом на Кольском полуострове доминируют виды полизональные _ космополитные и трансголарктические, но не восточно-палеарктические виды. В Восточной Европе последние преобладают только в тундре, северной тайге и полярной пустыне.

4.3. Экологическая структура сообщества

Население исследованных биотопов Кольской лесотундры имеет полидоминантную структуру, состоящую из двух-четырех постоянных и временных доминатов, от одного до пяти субдоминантов и редких (малочисленных) видов. Видовое ядро сообщества коллембол составляют доминантные виды Protaphorura pseudovanderdrifti, Folsomia quadrioculata и Ceratophysella scotica.

Глава 5. Сравнительный фаунистический анализ микроартропод

Эта часть работы выполнена на основе обработки и сравнительного анализа данных литературы по микроартроподам Кольского п-ова.

5.1. Коллемболы

На Кольском полуострове фаунистические исследования были проведены в зоне северной тайге на беломорских о-вах Кандалакшского заповедника и в окрестностях г. Кировска. Список коллембол почв Кольского полуострова включает 70 видов, относящихся к 15 семействам и к 43 родам. Фаунистическое сходство между березняками Кольской лесотундры и островов Кандалакшского заповедника составляет 29% и 44%, между сфагновыми болотами - 25% и 40% (по Жаккару и по Серенсену, соответственно). В северных районах приполярных территорий было обнаружено 233 вида коллембол, относящихся к 74 родам и 18 семействам. Сходство фаун лесотундр и зон северной тайги Кольского полуострова и Восточной Европы составляло не более 30% по Жаккару и 40% по Серенсену. Фаунистическое сходство между соответствующими природными зонами Кольского п-ова и п-ова Таймыр практически отсутствовало. На Кольском полуострове и других приполярных территориях наиболее высокой видовой насыщенностью характеризуется семейство Isotomidae, виды которого являются основными компонентами Палеарктики.

5.2. Орибатиды

В Мурманской области фаунистические исследования орибатид проводились на побережье Баренцева моря (тундровая зона), Терском береге Белого моря и беломорских о-вах Кандалакшского заповедника (подзона северной тайги). Список орибатид почв Кольского полуострова включает 188 видов, относящихся к 45 семействам и к 89 родам. В почвах северной тайги зарегистрировано 173 вида орибатид, а в тундре - 55. Проведенное сравнение орибатофаун двух природно-растительных зон Кольского полуострова тундры и северной тайги при помощи коэффициентов сходства Жаккара и Серенсена показало, что сходство фаун Терского берега с прилежащими островами Кандалакшского заповедника и поселка Дальние Зеленцы составило 22% по Жаккару и 36% по Серенсену.

В северных районах приполярных территорий было обнаружено 374 вида панцирных клещей, относящихся к 142 родам и 62 семействам. В зоне тундры максимум видов приходился на Дальний Восток, (Чукотка, Хабаровский край) - 112 видов. Фаунистическое сходство между тундрами Кольским полуостровом с территориями тундр Восточной части Российской Федерации не превышали 20% по Жаккару и 26 по Серенсену, а между территориями северной тайги запада и востока РФ не достигало и 10% по двум показателям. Самой высокой видовой насыщенностью на Кольском полуострове и приполярных территорий характеризуется семейство Oppiidae и Ceratozetidae, что свидетельствует о бореальных чертах фауны.

Глава 6. Динамика населения микроартропод

Рассматривается сезонная динамика общей численности коллембол и орибатид Кольской лесотундры в березняке-черничнике с моховым покровом и на сфагновом болоте, а также динамика их общих и многочисленных (массовых) видов.

6.1. Коллемболы

Общая численность коллембол в березняке-черничнике зеленомошном в 2002 г. изменялась от 3.33 до 109.15 тыс. экз./м², в 2003 г. _ от 4.0 до 190 тыс. экз./м², в 2004 г. _ от 1 до 15.7 тыс. экз./м² На сфагновом болоте аналогичные цифры в 2002 г. составили 1.4 /39.4 тыс. экз./м², а в 2004 г. - 3 /41 тыс. экз./м². На протяжении всего периода исследований сезонная динамика общей численности коллембол описывалась трехвершинной кривой. Первый пик регистрировался в конце апреля-начале мая, второй - в начале июля, третий в сентябре-октябре (рис. 1).

Средняя численность коллембол в березняке-черничнике и на сфагновом болоте за двухлетний период учетов (2002 и 2004 гг.) мало различались, составив 15.025 тыс. экз./м² и 14.314 тыс. экз./м², соответственно. В течение сезона в березняке-черничнике общая численность варьировала заметно больше, чем на сфагновом болоте.

Рис. 1 Динамика общей численности коллембол Кольской лесотундры

Численность общих для обоих биотопов видов. В 2002 и 2004 гг. на сфагновом болоте и в березняке-черничнике было обнаружено 11 общих видов коллембол: Folsomia quadrioculata, Desoria neglecta, Desoria violacea, Isotoma viridis, Parisotoma notabilis, Isotomiella minor, Friesea claviseta, Friesea truncata, Neanura muscorum, Ceratophysella scotica, Protaphorura pseudovanderdrifti. Из них наибольшим обилием отличались Folsomia quadrioculata, Ceratophysella scotica и Protaphorura pseudovanderdrifti.

Корреляция между общим обилием и численностью общих видов коллембол была достоверно положительной (для березняка-черничника величина r в 2002 и 2004 гг. составила 0.99 и 0.93, а для сфагнового болота - 0.82 и 0.99, соответственно).

Численность массовых видов. В 2002-2004 гг. в Кольской лесотундре было выявлено 14 массовых видов коллембол. Из них 9 (Folsomia quadrioculata, Tetrocantella walgreni, Desoria violacea, Isotoma viridis, Isotomiella minor, Sminthurides schoetti, Ceratophysella scotica, Protaphorura pseudovanderdrifti Microphorura absoloni) постоянно встречались в сборах, а остальные 5 (Anurophores laricis, Desoria neglecta, Friesea truncata, Friesea claviseta, Neanura muscorum) -- не более 1-2 раз в течение года.

В березняке-черничнике у большинства этих видов максимумы численности наблюдались весной, летом и осенью, а на сфагновом болоте - только летом и осенью. Максимального обилия эти виды достигают в осенний период.

Таксономическое разнообразие. Динамика таксономического разнообразия коллембол обоих биотопов характеризуется хорошо выраженными осенними пиками и летними спадами (рис. 2). Существование нескольких локальных максимумов и минимумов можно объяснить длительностью жизненного цикла многих видов коллембол (от 2-3 недель до 2 и более лет) и ее зависимостью от абиотических и других факторов.

Рис. 2 Сезонная динамика индекса видового разнообразия коллембол

6.2. Орибатиды

Общая численность орибатид в березняке-черничнике (БЧ) в 2002 г. изменялась от 4.7 до 51.3 тыс. экз./м². У клещей сроки первого пика обилия приходятся на середину мая (максимальная численность 51.398 тыс. экз./м²), сроки второго пика обилия совпадают с таковыми у коллембол (максимальная численность 33.689 тыс. экз./м²) и третий - на середину сентября (34.838 тыс. экз./м²) (рис. 3).

Рис. 3 Сезонная динамика численности микроартропод

Таким образом, максимум обилия у клещей приходится на весну, а у коллембол - на осень. При этом осенний пик численности у клещей наступает в более ранние сроки, чем у коллембол.

Изучение динамики численности микроартропод различных природных зон России выявляет различие хода численности этих групп в течение вегетационного периода. Так, например, у клещей в лесах наблюдают 2 выраженных подъема численности (поздней весной и ранней осенью), а у коллембол обычно наблюдают 3 пика численности, как в наших исследованиях, так и по литературным данным (весенний, летний и осенний). В наших исследованиях пики повышенного обилия наблюдались и в летний период, а осенний пик, как и для орибатид различных природных зон России наступал в более ранние сроки, чем у коллембол.

Глава 7. Влияние природных факторов на плотность населения коллембол

Анализируется возможность влияния отдельных абиотических и биотических факторов на сезонную динамику численности коллембол Кольской лесотундры.

7.1. Температура и осадки

Динамика миграций различных видов коллембол в березняке-черничнике и на сфагновом болоте и сезонный ход температуры воздуха показаны на рис. 4. Как видно, в летнее время с увеличением температуры численность почвенных видов коллембол уменьшается на обоих биотопах. Падение численности поверхностных и верхнеподстилочных жизненных форм на березняке-черничнике сопровождается ростом численности этих видов на сфагновом болоте. Вследствие этого можно предполагать, что коллемболы этих жизненных форм способны к латеральным перемещениям из одного биотопа в другой при увеличении температуры воздуха.

Рис. 4 Сезонная динамика численности жизненных форм и средней между сроками сборов температуры воздуха

Достоверно отрицательный (r = -0.37 при P>0.95) коэффициент корреляции между временной динамикой обилия ногохвосток и температуры в березняке-черничнике и отсутствие достоверной корреляции между обилием коллембол на сфагновом болоте и температурой свидетельствует о негативном влиянии данного фактора на этих животных в более сухих местах обитания.

7.2. Магнитная активность

Реакции членистоногих на естественные электрические и магнитные поля до сих пор остаются практически неизученными. В ряде случаев полученные результаты свидетельствуют в пользу эффективности этих геофизических факторов относительно популяционной динамики коллембол. На рис. 5 показана регрессия, зависимости их обилия от средних значений суточного К-индекса магнитной активности между сроками сбора в березняке-черничнике.

Рис. 5 Зависимость обилия ногохвосток от геомагнитной активности на березняке-черничнике

Эмпирический коэффициент корреляции между средним обилием ногохвосток в березняке-черничнике и уровнем геомагнитной активности в 2002-2004 гг. (r = 0.42) был значимым при P=0.95. Как видно, с повышением напряженности геомагнитного поля коэффициент корреляции увеличивается. Увеличение плотности коллембол под воздействием геомагнитной активности может быть связано с плодовитостью и размножением ногохвосток в эти периоды.

Для коллембол сфагнового болота достоверной корреляционной связи не было обнаружено. Это можно объяснить большой увлажненностью сфагнового болота, играющей роль биологического буфера, гасящего наиболее значимые колебания параметров внешней среды обитающих в нем организмов.

7.3. Биотические факторы

Роль этих факторов в динамике населения коллембол до сих пор мало изучена. В данном исследовании клещи доминировали по численности над коллемболами, поэтому предполагается, что может иметь значение конкуренция с другими группами микроартропод, в частности с панцирными клещами. Отношение плотностей коллембол/клещей по средним данным за весь период сбора высокие 0.96 и близки к показателям арктических участков полуострова Таймыр _ 0.93-6.71 (Копонен, 1986) и значительно превосходят по этому показателю лесотундру ст. Кево в Финляндии (0.18). На Кольском полуострове по нашим данным и различных исследователей во всех природно-растительных зонах тундре, лесотундре и северной тайге орибатиды являются доминирующей группой по численности по сравнению с коллемболами (за исключением сообществ тундры республики Коми).

Результаты анализа показали, что корреляция между обилиями коллембол и панцирных клещей слабая (r = 0.16). Максимумы обилия в обеих группах практически совпадают по времени. Следовательно, сезонный ход обилия двух групп членистоногих в березняке не связан с межпопуляционными взаимодействиями (например, типа хищник-жертва) или с конкуренцией за какой-то один и тот же ресурс. Вероятнее всего, такой тип динамики численности обусловлен одинаковой реакцией коллембол и клещей на абиотические факторы.

Выводы

1. Коллемболы почв Кольского полуострова включают 70 видов, относящихся к 15 семействам и к 43 родам. Список орибатид почв Кольского полуострова включает 188 видов, относящихся к 45 семействам и к 89 родам. Самой высокой видовой насыщенностью среди орибатид на Кольском полуострове и приполярных территорий характеризуется семейство Oppiidae и Ceratozetidae, а среди коллембол Isotomidae, что свидетельствует о бореальных чертах Кольской фауны миикроартропод.

2. Обнаружены заметные различия по составу видов коллембол, обитающих в березняке-черничнике зеленомошном и на сфагновом болоте лесотундровой зоны окрестностей г. Мурманска. Среди отрядов коллембол по численности на березняке-черничнике преобладают энтомобриоморфы, а на сфагновом болоте - подуроморфы, составляющие половину всего населения ногохвосток. Двухлетняя динамика средней плотности всех видов коллембол свидетельствует о значительно большей ее вариабельности в березняке-черничнике по сравнению со сфагновым болотом.

3. Установлено, что основу спектров жизненных форм коллембол в березняке-черничнике на сфагновом болоте составляют поверхностные и верхнеподстилочные виды, полупочвенные виды и почвенные виды, причем в первом биотопе доминируют полупочвенные, а во втором - поверхностные и верхнеподстилочные виды. За исключением летнего периода, эти биотопы различаются по сезонной динамике спектров жизненных форм.

4. В зоне северной тайги Кольского п-ова среди микроартропод доминируют космополитные и голарктические виды, а в орнитогенных тундровых почвах к ним добавляются и палеарктические виды. При этом фауна коллембол включает в себя, кроме того, трансголарктические, транспалеарктические, европейские, восточно-европейские, восточно-палеарктический и неарктические виды.

5. Сообщества коллембол в исследуемых биотопах имеют полидоминантную структуру, что характерно для всех микроартропод природных экосистем. Она состоит из двух-четырех постоянных и временных доминатов, от одного до пяти субдоминантов и редких (малочисленных) видов.

6. Сезонная динамика общей численности коллембол в березняке-черничнике и сфагновом болоте имеет цикличный характер. Ежегодно весной, летом и осенью наблюдаются подъемы и спады общей численности. При локальных максимумах обилие коллембол обычно увеличивается в 3-8 раз, но осенью оно может возрастать в 20-40 раз. В березняке-черничнике наблюдается большая, в сравнении со сфагновым болотом, амплитуда колебаний общей численности коллембол

7. Сезонную динамику общей численности коллембол в обоих биотопах определяют изменения плотности общих и доминирующих видов. В сезонной динамике общей численности у клещей наблюдается два (поздней весной и ранней осенью), а у коллембол три (весенний, летний и осенний) локальных максимума.

8. Сезонные изменения численности коллембол в березняке-черничнике можно объяснить вариациями температуры воздуха и уровня геомагнитной активности. Для обилия ногохвосток в сфагновом болоте значимой корреляции с этими абиотическими факторами не обнаружено.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Терещенко О.В. Динамика сообщества коллембол в почвах Кольского севера //Вестник МГТУ. 2009. Т. 12, № 1. С. 147-152.

2. Терещенко О.В. Сезонная динамика численности микроартропод в северной части Кольского полуострова //Ученые записки МГПУ. Биологические науки. Вып. 1. 2004. Мурманск: МГПУ. С. 87-90.

3. Терещенко О.В. Изучение микроартропод разных биотопов во временном аспекте //Современное состояние экосистем Кольского полуострова. 2005. Мурманск: ЦНТИ. С. 45-50.

4. Терещенко О.В. Структура сообществ коллембол (Insecta, Collembola) и динамика массовых видов на разных биотопах //Современное состояние экосистем Кольского полуострова. 2005. Мурманск: ЦНТИ. С. 39-44.

5. Терещенко О.В. Сезонная динамика коллембол (Insecta, Collembola) в окрестностях г. Мурманска //Ученые записки МГПУ. Биологические науки. Вып. 2. 2006. Мурманск: МГПУ, С. 57-61.

6. Терещенко О.В. Динамика общей численности сообщества коллембол (Сollembola) в северных почвах Кольской лесотундры //Актуальные проблемы экологии и естествознания. 2007. Иркутск: ИГПУ. С. 82-84.

7. Терещенко О.В. Разнообразие ногохвосток (Insecta, Collembola) на деревьях, мхах и лишайниках в окрестностях г. Мурманска (Кольский полуостров) //Труды конференции "Естественнонаучные проблемы арктического региона". 2002. Мурманск: ПГИ КНЦ РАН. С. 55-59.

8. Терещенко О.В. Сезонная динамика микроартропод в окрестностях Мурманска и Мурманской области (Кольский полуостров) //Труды конференции "Естественнонаучные проблемы арктического региона". 2003. Мурманск: ПГИ КНЦ РАН. С. 86-91.

9. Терещенко О.В. Разнообразие видов и жизненных форм коллембол (Insecta, Collembola) в Мурманске и их изменение во времени //Материалы международной научно-технической конференции «Наука и образование-2004». 2004. Ч.4. Мурманск: МГТУ. С. 322-326.

10. Терещенко О.В. Разнообразие видов и жизненных форм коллембол (Collembola) в урбанизированном ландшафте Северного Заполярья. //Сборник статей Международной научно-практической конференции "Флора и фауна северных городов". 2008. Мурманск: МГПУ. С. 85-59.

11. Терещенко О.В. К вопросу изучения размерно-возрастной структуры природных популяций коллембол (Сollembola) Кольской лесотундры /Материалы докл. Всероссийской конференции с международным участием "Проблемы изучения и охраны животного мира на севере". 2009 г. Сыктывкар: Коми НЦ Уро РАН С. 213-215.

Размещено на Allbest.ru