Твердокрилі (Coleoptera) як показник відновлення екологічного потенціалу біогеоценозів Степу України при зменшенні пестицидних навантажень

Таблиця 8

Динамічна щільність твердокрилих у цілісному агробіогеоценозі у різні періоди досліджень

Щільність, екз./10 пастко-діб	Роки досліджень
	1983	1984	1985	1986	1987	1988	1989	1983- 1989
зоофагів	5,5	5,4	6,0	5,4	4,7	2,5	2,6	4,6
фітофагів	1,2	1,0	1,2	1,0	0,7	0,9	0,5	1,0
сапрофагів	1,0	0,6	0,9	1,6	1,0	1,3	1,1	1,1
Щільність, екз./10 пастко-діб	Роки досліджень
	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	1999- 2005
зоофагів	61,4	27,8	26,0	42,1	37,0	44,1	106,4	49,2
фітофагів	4,6	8,4	4,3	4,8	2,9	6,4	5,2	5,5
сапрофагів	4,5	8,2	5,5	4,4	1,7	6,6	30,4	9,5

Для зоофагів: (t_ф=3,62 >t_st=3,17) при Р_0,1, фітофагів: (t_ф=7,25 >t_st=4,59) при Р_0,01, сапрофагів: (t_ф=2,15 < t_st=2,23) при Р_0,5

Для математичної інтерпретації кількісних показників динаміки жуків з різних трофічних груп у різні періоди досліджень була використана концепція Лотки-Вольтерра (Chen, Cohen, 2001), побудована на основі регресійного аналізу.

Для опису кількісної динаміки трофічної структури угруповань твердокрилих в першому періоді достатніми виявилися каскадні моделі Лотки-Вольтерра: де p_ij - коефіцієнти взаємодії між видами, які формують матрицю співтовариства. Результати регресійного аналізу, за допомогою якого встановлені значення відповідних коефіцієнтів, наведені в табл. 9.

Таблиця 9

Регресійний аналіз залежності швидкості зміни щільності трофічних груп жуків від трофічної структури угруповань твердокрилих в АБГЦ у першому періоді

Залежна змінна	ДZF (зоофаги)	ДSF (сапрофаги)	ДFF (фітофаги)
Регресійні коефіцієнти	Оцінка	p-рівень	Оцінка	p-рівень	Оцінка	p-рівень
ZF	-1,08	0,011	-1,99	0,107	-1,78	0,009
SF	0,86	0,036	-4,22	0,002	-1,13	0,047
FF	0,22	0,045	2,13	0,037	-0,66	0,015
r	0,40	0,048	1,77	0,013	1,62	0,000

Динаміка співтовариства жуків в АБГЦ у другому періоді досліджень описана більш складними рівняннями, ніж у першому періоді. Динаміка зоофагів описується рівнянням вигляду:

де dZF/dt - швидкість зміни динамічної щільності зоофагів, ZF, SF, FF - щільність жуків з різних трофічних груп; а1, а2, а3, а4 - регресійні коефіцієнти; rZF - вільний член (чисельно дорівнює швидкості росту в рівнянні Лотки-Вольтерра). Гранична щільність зоофагів KZF обчислювалася рівнянням KZF ₌ -r/a1.

Динаміка щільності жуків-сапрофагів описується рівнянням вигляду:

,

а гранична щільність сапрофагів KSF обчислюється за рівнянням KSF ₌ -r_SF/a3. Динаміка щільності фітофагів описується рівнянням вигляду:

,

а гранична щільність жуків з цієї трофічної групи - за рівнянням KFF ₌ -r_FF/a4.

Результати регресійного аналізу, який дозволив установити значення відповідних коефіцієнтів, що описують динаміку угруповань твердокрилих в цілісному агробіогеоценозі в другому періоді досліджень відображені в табл. 10.

На підставі результатів регресійного аналізу встановлено, що в першому періоді досліджень швидкість росту щільності (коефіцієнт r у рівнянні Лотки-Вольтерра) трофічних груп жуків зоофагів і сапрофагів є вищим, а фітофагів - нижчим, ніж у другому періоді. Гранична щільність трофічних груп (рівень чисельності, вищий за який швидкість росту групи негативна, коефіцієнт К в цьому рівнянні) залежить від інтенсивності пестицидного навантаження.

Таблиця 10

Регресійний аналіз залежності швидкості зміни щільності трофічних груп від трофічної структури угруповань твердокрилих в АБГЦ в другому періоді

ДZF (зоофаги)	ДSF (сапрофаги)	ДFF (фітофаги)
Змінна	Оцінка	p-рівень	Змінна	Оцінка	p-рівень	Змінна	Оцінка	p-рівень
ZF	-1,52	0,019	1/ZF	-0,26	0,051	1/ZF	-0,42	0,022
ZF^2	0,65	0,036	SF^2	1,06	0,007	FF^2	2,46	0,020
SF	0,87	0,350	SF	-2,90	0,037	1/SF	0,04	0,000
FF	-0,61	0,036	1/FF	-0,38	0,015	FF	-3,01	0,048
rZF	0,96	0,048	rSF	2,32	0,084	rFF	1,10	0,019

Так, в умовах зменшення пестицидного пресу, у порівнянні з масштабним застосуванням хімічних препаратів, цей показник зростає для зоофагів (4,28 проти 2,37 екз./пастко-діб) і сапрофагів (6,32 проти 2,62 екз./пастко-діб). Для фітофагів спостерігається зворотна тенденція - 2,33 екз./пастко-діб у другому періоді проти 268,6 екз./пастко-діб в першому. Коефіцієнти r і K у рівнянні Лотки-Вольтерра указують на потенціал швидкості росту (r) і на потенціал екологічної ємкості (K) угруповань жорсткокрилих, що належать до різних трофічних груп. Потенціал у даному контексті є найбільшою величиною, яку можна досягнути.

На основі даних, одержаних у результаті проведення математичного аналізу, встановлено, що зменшення пестицидних навантажень приводить до відновлення екологічного потенціалу агробіогеоценозу, який формується на сільськогосподарських угіддях. Показником цього слугує збільшення потенціалу екологічної ємкості зоофагів і сапрофагів, з одночасним суттєвим зменшенням аналогічних показників для фітофагів. На цій підставі можна стверджувати, що надмірне застосування пестицидів є могутнім чинником дії, що призводить до порушення природних механізмів біоценотичного контролю за динамікою трофічної структури співтовариств твердокрилих у агробіогеоценозі. Найбільш чутливими до пестицидної дії є зоофаги і сапрофаги. Тому при значному зниженні регулюючого впливу чисельності рослиноїдних комах з боку природних популяцій ентомофагів в умовах інтенсивних пестицидних навантажень потенціал зростання фітофагів збільшується у багато разів.

На основі вищевикладеного приходимо до висновку, що основним чинником, здатним порушити рівновагу, що склалася в агробіогеоценозі, є надмірне використання різних пестицидів. При досить значному зменшенні їх кількості в цілісному АБГЦ відбулося наявне відновлення його екологічного потенціалу.

За даними республіканського виробничо-наукового об'єднання «Укрсільгоспхімія» у 1999-2005 рр. у порівнянні з 1983-1989 рр. кількість оброблюваних пестицидами площ посівів сільськогосподарських культур зменшилася на 86205 тис. га. При цьому аналіз даних урожаю ряду культур, що вирощувалися на Синельниківській селекційно-дослідній станції в 1981-2004 рр., показав, що в другому періоді досліджень на фоні значного зменшення обсягів застосування пестицидів урожай озимої пшениці не зменшився (43,5 ц/га) у порівнянні з періодом широкомасштабного застосування хімічних препаратів (від 35,0 до 42,1 ц/га). Аналогічні результати були отримані і при аналізі зміни врожаю гороху (24,3 ц/га и 25,1 ц/га відповідно).

Таким чином, можна зробити висновок, що агробіогеоценози, як цілісні природні структури з певним ступенем антропогенного навантаження на них, забезпечують відносно стабільне існування системи на рівні динамічної рівноваги всіх трофічних груп тільки за умови істотного зменшення кількості вживаних отруйних хімічних сполук. При цьому природні популяції ентомофагів обмежують масове розмноження тих або інших видів шкідливих організмів на господарсько невідчутному рівні, що дає змогу запобігти втрат урожаю продовольчих агрокультур від фітофагів.

Все вищевикладене дає можливість уявити шляхи подальшого розвитку сільськогосподарського рослинництва, заснованого на максимальному зменшенні застосування отруйних речовин. Аналіз наведених даних недвозначно свідчить, що така можливість реально існує і повинна бути використана.

ЗМІНИ ЕКОЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ І ЩІЛЬНОСТІ ТВЕРДОКРИЛИХ В УМОВАХ БАЛОЧНИХ БІОГЕОЦЕНОЗІВ ПРИ ЗМЕНШЕННІ ПЕСТИЦИДНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Характеристика екологічної структури твердокрилих, що мешкають у балочних біогеоценозах. У степових балочних біогеоценозах зафіксовано 757 видів жуків із 41 родини. За кількістю видів найбільш різноманітними були довгоносики (Curculionidae) - 164 види, потім туруни (Carabidae) - 144, листоїди (Chrysomelidae) - 95, пластинчатовусі (Scarabaeidae) - 51, стафіліни (Staphylinidae) - 39, вусачі (Cerambycidae) - 26, чорниші (Tenebrionidae) - 25, корівки (Coccinellidae) - 21, карапузики (Histeridae) - 20, наривники (Meloidae) - 17, ковалики (Elateridae) - 16, мертвоїди (Silphidae) - 13, м'якотілки (Cantharidae) - 10, зернівки (Bruchidae) - 9, бистрянки (Anthicidae) - 8, златки (Buprestidae), малашки (Melyridae), блищанки (Nitidulidae) і шкіроїди (Dermestidae) - по 7, горбатки (Mordellidae) - 6 видів. Решта родин складалася з 1-4 видів.

Установлено, що фауністичне ядро твердокрилих у балках складають 111 видів жуків з 15 родин, які за щільністю були звичайними і масовими. За біотопічною пристосованістю до умов мешкання основними були жуки, що належать до степової і політопної груп, які складали 97,3 % від загальної кількості видів твердокрилих. Серед них на частку степових видів припадало 69,4 %. За відношенням до режиму зволоження мезофіли складали більш ніж половину (52,3 %) видів жуків. Частка мезоксерофілів складала 36,0 % усієї кількості видів. У трофічному аспекті 38,7 % від усієї кількості видів жуків були зоофагами, 40,5 % - фітофагами, а решта - сапрофагами.

Оцінка якісних і кількісних змін твердокрилих при зменшенні пестицидних навантажень в умовах степових балочних біогеоценозів. Підтвердженням загальної тенденції, що стосується збільшення кількості видів і динамічної щільності твердокрилих в умовах значного зниження пестицидного навантаження на всі біогеоценози, є і зміни, що відбулися в структурі колеоптерофауни степових балок. Аналіз показав, що в другому періоді досліджень, у порівнянні з першим, загальна кількість видів жуків у балочних біогеоценозах збільшилася в 2,2 рази, у тому числі у зоофагів вона зросла в 2,3 рази, фітофагів - у 2,2, а сапрофагів - в 1,8 рази. Одержані дані є достовірними щодо жуків з усіх трофічних груп при Р_0,1 (t_ф=3,22 >t_st=3,05 - зоофаги, t_ф=3,62 >t_st=3,05 - фітофаги, і t_ф=4,22 >t_st=3,05 - сапрофаги відповідно).

При аналізі реакції жуків, що мешкають у балках, на зменшення пестицидного пресу встановлено, що вона проявилася у збільшенні щільності твердокрилих в умовах другого періоду в порівнянні з першим (табл. 11).

Таблиця 11

Динамічна щільність твердокрилих у різнотравних балочних біогеоценозах у різні періоди досліджень

Щільність, екз./10 пастко-діб	Роки досліджень
	1983	1984	1985	1986	1987	1988	1989	1983-1989
зоофагів	1,7	0,9	1,1	0,3	0,9	0,3	0,3	0,8
фітофагів	5,1	1,8	1,0	2,6	0,8	0,5	0,2	1,7
сапрофагів	2,2	2,4	2,0	1,1	0,6	0,5	0,4	1,3
Щільність, екз./10 пастко-діб	Роки досліджень
	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	1999-2005
зоофагів	6,0	4,1	2,3	6,5	8,3	3,8	22,5	7,6
фітофагів	2,5	6,8	5,9	8,2	11,5	7,7	4,6	6,7
сапрофагів	2,8	2,2	7,0	5,6	7,4	3,3	49,8	11,2

Для зоофагів: t_ф=2,64 >t_st=2,18 (Р_0,1); фітофагів: t_ф=4,00 >t_st=3,05 (Р_0,1); сапрофагів: t_ф=1,52 < t_st=2,18 (Р_0,5)

Дані табл. свідчать, що в другому періоді досліджень щільність жуків- зоофагів достовірно збільшилася, у порівнянні з першим періодом, у 9,5 рази, а фітофагів - у 3,9 рази. Одержані дані є недостовірними для сапрофагів.

Установлено, що серед зоофагів, які мешкають у різнотравних балочних біогеоценозах, за щільністю домінували жужелиці, частка яких у різні роки досліджень складала від 30,3 до 89,1 % (у середньому 62,6 %) усієї кількості жуків даної трофічної групи. Серед них у різний час за кількістю переважали Harpalus rufipes, Poecilus сupreus, Hister quadrimaculatus, Margarinotus bipustulatus та інші види хижих твердокрилих.

Таким чином, одержані дані свідчать про адекватність реакції твердокрилих у балочних екосистемах на загальне зниження рівня пестицидного навантаження з аналогічною реакцією, що спостерігалася в агроценозах. Вона проявилась в істотному збільшенні динамічної щільності жуків і кількості видів твердокрилих, що свідчить про позитивні зміни екологічного потенціалу степових балочних біогеоценозів.

ЗМІНИ ЕКОЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ І ЩІЛЬНОСТІ ТВЕРДОКРИЛИХ В ПОЛЕЗАХИСНИХ ЛІСОСМУГАХ В УМОВАХ ЗМЕНШЕННЯ ПЕСТИЦИДНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Екологічна характеристика твердокрилих, що мешкають у біогеоценозах лісосмуг. В умовах полезахисних лісосмуг за весь період досліджень зафіксовано 676 видів твердокрилих із 49 родин. З них 451 вид уперше відмічено для даних місць мешкань у досліджуваному регіоні. Найбільшою кількістю видів відрізнялися туруни (Carabidae) - 175 видів, потім довгоносики (Curculionidae) - 80, стафілініди (Staphylinidae) і листоїди (Chrysomelidae) - по 71 виду, пластинчатовусі (Scarabaeidae) - 41, ковалики (Elateridae) - 26, корівки (Coccinellidae) - 21, чорниші (Tenebrionidae) - 20, карапузики (Histeridae) і вусачі (Cerambycidae) - по 19, мертвоїди (Silphidae) - 15, короїди (Ipidae) - 10, потайники (Lathridiidae) - 9, трубковерти (Attelabidae) і зернівки (Bruchidae) - по 8, грибовики (Erotylidae) і плавунці (Dytiscidae) - по 6, златки (Buprestidae), шкіроїди (Dermestidae) і наривники (Meloidae) - по 5 видів. До решти родин входило 1-4 види.

Установлено, що ядро фауністичних комплексів твердокрилих, що мешкають у лісосмугах, складають 80 видів з 13 родин. Серед масових і звичайних за щільністю видів за біотопічною пристосованістю до умов місцепроживань домінували жуки, що належать до степової і політопної груп, частка яких від загальної кількості видів жуків складала 66,3 %. Відносно гігропреферендуму основною групою за кількістю видів були мезофіли - 68,8 %. При цьому різко зменшилася частка мезоксерофілів (7,7 %). Це свідчить про специфіку умов проживання, що склалися в лісосмугах, на відміну від агробіоценозів і балочних біоценозів. У трофічному відношенні група зоофагів за кількістю видів була найчисленнішою і складала 57,5 % від усіх видів твердокрилих, що перевершує аналогічні показники в усіх попередніх біоценозах.

Оцінка якісних і кількісних змін твердокрилих в умовах лісопосадок при зменшенні пестицидного навантаження. На фоні значних зменшень обсягів застосування пестицидів також були відмічені зміни числа видів і динамічної щільності жуків, що мешкають у лісосмугах. На основі аналізу одержаних даних установлено, що, як і в попередніх біоценозах, у лісопосадках у другому періоді відбулося збільшення кількості видів жуків, у порівнянні з першим, в 1,5 рази, у тому числі зоофагів - в 1,5 рази, фітофагів - в 1,4, а сапрофагів - в 1,8 рази. Одержані дані є достовірними для зоофагів при Р_0,5 (t_ф=2,61 >t_st=2,18) і недостовірними - для фітофагів і сапрофагів (t_ф=1,94 < t_st=2,18 і t_ф=1,92 < t_st=2,18 відповідно при Р_0,5).

При аналізі впливу зменшення пестицидного пресу на кількість твердокрилих, що мешкають у лісосмугах, установлено значні зміни динамічної щільності жуків з різних трофічних груп (табл. 12).

Таблиця 12

Динамічна щільність твердокрилих в лісосмугах у різні періоди досліджень

Щільність, екз./10 пастко-діб	Роки досліджень
	1983	1984	1985	1986	1987	1988	1989	1983-1989
зоофагів	0,8	1,0	0,5	2,5	1,0	0,5	0,8	1,0
фітофагів	0,3	0,4	0,2	0,5	0,3	0,1	0,1	0,3
сапрофагів	0,0	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,6	0,1
Щільність, екз./10 пастко-діб	Роки досліджень
	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	1999-2005
зоофагів	7,3	12,7	13,4	8,8	9,9	8,0	15,9	10,9
фітофагів	0,6	1,0	3,2	1,3	3,0	2,0	0,5	1,7
сапрофагів	0,5	0,4	0,2	1,3	0,4	0,4	0,9	0,6

Для зоофагів: t_ф=7,97 >t_st=4,32 (Р _0,01); фітофагів: t_ф=3,29 >t_st=3,05 (Р _0,1); сапрофагів: t_ф=2,64 >t_st=2,18 (Р _0,5)

Аналіз даних табл. 12 показує, що в другому періоді, у порівнянні з першим, у лісосмугах відбулося збільшення щільності жуків з усіх трофічних груп у 9,4 рази. Зокрема, кількість зоофагів збільшилася в 10,9 рази, фітофагів - в 5,7, а сапрофагів - в 6,0 рази. Одержані дані є достовірними щодо жуків із всіх трофічних груп. Установлено, що збільшення щільності жуків-фітофагів відбулося не за рахунок видів, здатних завдати відчутної шкоди посівам агрокультур, на основі чого відзначено, що лісосмуги не є місцем накопичення шкідливих видів жуків фітофагів.

Таким чином, при зменшенні рівня пестицидного навантаження на всі біогеоценози у лісосмугах відбулося збільшення кількості видів зоофагів і достовірне збільшення динамічної щільності жуків з усіх трофічних угруповань. Ці дані свідчить про те, що в умовах суттєвого зменшення кількості застосування пестицидів у біогеоценозах лісосмуг, які входять до складу спільного комплексу біогеоценозів досліджуваного регіону, також відбулося відновлення екологічного потенціалу.

ВИСНОВКИ

1. Результати власних досліджень і аналіз літературних даних дозволяє констатувати, що форсована інтенсифікація сільськогосподарського рослинництва, що базується на необґрунтованому нарощуванні застосування пестицидів, є основним чинником згубної дії на всі біогеоценози і призводить до корінних негативних змін їх екологічного потенціалу.

2. На основі результатів багаторічних досліджень установлено, що загальне зменшення пестицидних навантажень у 10-12 разів, що відбулося в Україні в останнє десятиліття, позитивно позначилося на відновленні екологічного потенціалу біогеоценозів, про що свідчить збільшення числа видів і динамічної щільності твердокрилих, що мешкають у досліджуваних біогеоценозах.

3. Установлено, що в умовах тестових агрофітоценозів досліджуваного регіону при зменшенні рівня пестицидного пресу відбулося збільшення кількості видів жуків в 1,5-3 рази і динамічної щільності твердокрилих із усіх трофічних груп у 9,6 рази, в тому числі, щільність жуків-зоофагів, які мають велике значення в регуляції чисельності шкідливої ентомофауни, зросла в середньому в 10,7 разів. У умовах, що склалися, не відмічено помітного збільшення чисельності основних небезпечних для польових агрокультур видів фітофагів. Загальне збільшення щільності рослиноїдних жуків відбулося за рахунок видів, що харчуються бур'янами, на підставі чого їх доречно віднести до відносно корисних видів.

4. На основі даних математичного аналізу, установлено, що зменшення пестицидних навантажень приводить до відновлення екологічного потенціалу агробіогеоценозу, який формується на сільськогосподарських угіддях. Показником цього служить збільшення потенціалу екологічної ємкості зоофагів і сапрофагів, з одночасним суттєвим зменшенням аналогічних показників для фітофагів. На цій підставі можна стверджувати, що надмірне застосування пестицидів є могутнім чинником дії, що призводить до порушення природних механізмів біоценотичного контролю за динамікою трофічної структури угруповань твердокрилих в агробіогеоценозі. Найбільш чутливими до пестицидної дії є зоофаги і сапрофаги. Тому при значному зниженні регулюючого впливу чисельності рослиноїдних комах з боку природних популяцій ентомофагів в умовах інтенсивних пестицидних навантажень потенціал зростання фітофагів збільшується у багато разів.

5. Установлено, що в умовах значного зниження пестицидних навантажень у результаті обмеження чисельності шкідливої ентомофауни природними популяціями хижих твердокрилих в агробіоценозах не відбулося зменшення врожаю основних продовольчих культур.

6. На основі аналізу сезонних змін динамічної щільності жуків-зоофагів в тестових агрофітоценозах польових культур установлено, що в посівах пшениці, ячменю і гороху найбільша їх кількість спостерігається в травні і червні, кукурудзи і соняшнику - з кінця липня до середини вересня, а в агроценозах люцерни висока щільність хижих твердокрилих відмічена впродовж практично всього вегетаційного періоду культури. Тому для збереження чисельності природних популяцій ентомофагів в агрофітоценозах слід уникати застосування пестицидів в у казані періоди.

7. У межах тестових біогеоценозів степової зони України зафіксовано 1233 види твердокрилих, що належать до 58 родин. Наведений у роботі список видового складу жуків є найповнішим для досліджуваного регіону на момент написання дисертації.

8. В умовах цілісного агробіогеоценозу зареєстрований 781 вид твердокрилих, які відносяться до 38 родин. З них більше половини вперше вказана для даних умов місцепроживань.

9. Установлено, що основу фауністичних комплексів жуків, що мешкають в окремих агрофітоценозах Степу України і є до певної міри індикатором умов даних місцепроживань, складали від 52 до 124 видів, а в цілісному агробіогеоценозі - 136 видів твердокрилих. На їх частку припадало 95-96 % усієї кількості жуків.

10. За біотопічною пристосованістю до умов середовища в агрофітоценозах серед жуків переважали степові (60,1 %) і політопні елементи (28,4 % від усіх видів). По відношенню до вологості місць існування домінували мезофіли і мезоксерофіли, які складали відповідно 61,7 % і 25,0 % від усіх видів жуків. У трофічному відношенні переважали зоофаги, які складали 43,2 % від усього числа видів жуків. Помітно поступалися зоофагам фітофаги (32,0 %) і сапрофаги (24,8 %).

11. У балочних біогеоценозах, які є відносним природним еталоном стабільності екологічного потенціалу, відмічена в цілому аналогічна з агрофітоценозами реакція твердокрилих на зменшення рівня пестицидного навантаження. Вона виявилася в істотному збільшенні динамічної щільності зоофагів у 9,5 рази, а також у збільшенні числа видів жуків із усіх трофічних груп в 1,8-2,3 рази, що свідчить про відновлення екологічного потенціалу даних біогеоценозів.

12. У степових різнотравних балках зафіксовано 757 видів жуків, що належать до 41 родини. Фауністичне ядро твердокрилих в умовах степових балочних біогеоценозів складають 111 видів жуків з 15 родин, які за щільністю були звичайними і масовими.

13. За біотопічною пристосованістю до умов середовища серед жуків у балках основними були степова і політопна групи, які складали 97,3 % від загальної кількості видів твердокрилих. Серед них на частку степових видів припадало 69,4 %. По відношенню до режиму зволоження жуки-мезофіли складали більше половини (52,3 %) видів твердокрилих. Частка мезоксерофілів складала 36,0 % усієї кількості видів. У трофічному аспекті зоофаги складали 38,7 % усіх видів жуків, дещо більше (40,5 %) були фітофагами, а інші - сапрофагами.

14. Установлено, що в результаті значного зменшення рівня пестицидного навантаження в другому періоді досліджень, у порівнянні з першим періодом, що характеризується широкомасштабним застосуванням пестицидів, у лісосмугах відбулося достовірне збільшення числа видів зоофагів у 1,5 рази. При цьому відмічене збільшення динамічної щільності жуків із усіх трофічних груп у 9,4 рази, в тому числі зоофагів - у 10,9 рази, фітофагів - в 5,7, сапрофагів - у 6,0 рази, що свідчить про відновлення екологічного потенціалу біогеоценозів лісопосадок.

15. В умовах полезахисних лісосмуг зафіксовано 676 видів твердокрилих із 49 родин. З них 451 вид уперше відмічений для даних місцепроживань у досліджуваному регіоні. Ядро фауністичних комплексів твердокрилих в полезахисних лісосмугах складають 80 видів з 13 родин.

16. Серед масових і звичайних видів жуків за біотопічною пристосованістю до умов місцепроживань основними були степова і політопна групи, частка яких складала 66,3 % від загальної кількості видів твердокрилих. Відносно до гігропреферендуму основною групою за кількістю видів жуків були мезофіли - 68,8 %. У трофічному відношенні найчисленнішими за кількістю видів були зоофаги, які складали 57,5 % від усіх видів твердокрилих. Установлено, що лісосмуги не є місцем накопичення шкідливих для агрокультур видів жуків-фітофагів.

17. На основі результатів багаторічних досліджень стає очевидним, що реально існує невідкладна проблема постійного зменшення пестицидних навантажень на біогеоценози для збереження їх природного екологічного потенціалу, що обґрунтовано в даній роботі.

ПРОПОЗИЦІЇ

1. Враховуючи, що пестициди негативно впливають на всі види живих організмів, у тому числі і на людину, основним пріоритетом у виробництві продовольчих сільськогосподарських культур повинна стати його максимальна екологізація, яка полягає у подальшому поетапному зменшенні застосування отруйних речовин до повної відмови від них.

2. На першому етапі застосування пестицидів повинне носити строго регламентований характер з використанням їх лише в крайніх випадках, за наявністю реальної загрози значних втрат урожаю сільськогосподарських культур і неможливості природних популяцій ентомофагів самостійно стримувати чисельність шкідливої ентомофауни на економічно безпечному рівні без застосування пестицидів.

3. Для кінцевої, повної відмови від використання пестицидів при вирощуванні продовольчих культур основними критеріями повинні стати висока екологічна чистота одержуваної продукції, охорона навколишнього середовища, здоров'я кожної людини. Дані критерії повинні регламентуватися на державному рівні.

4. Як альтернатива хімічному методу захисту рослин для обмеження чисельності й шкідливості комах-фітофагів необхідно максимально використовувати розроблені багатьма поколіннями ентомологів ефективні агротехнічні методи, створювати і використовувати стійкі до шкідливих видів фітофагів сорти культурних рослин, збільшити обсяги застосування біологічного й інших безпечних для навколишнього середовища захисних методів.

ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ НАУКОВИХ ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сумароков А.М. Эффективность предпосевной обработки семян кукурузы инсектицидами в борьбе с проволочниками // Матеріали 4-й Всесоюз. наук.-техн. конф. молодых ученых. по проблемам. кукурузы. Днепропетровск, 1985. Ч. 2. С. 102-103.

2. Сумароков А.М. Изменение структуры фауны жесткокрылых (Coleoptera) пшеничных полей Степи Украины при снижении уровня применения инсектицидов // Вісн. Дніпропетр. ун-ту. Біологія. Екологія. 2001. Вип. 9, т. 1. С. 153-156.

3. Сумароков А.М. Жужелицы (Coleoptera: Carabidae) посевов озимой пшеницы северной части степной зоны Украины // Изв. Харьк. энтомол. о-ва. 2001(2002). Т. 9, вып. 1-2. С. 216-233.

4. Сумароков А.М. Туруни (Coleoptera, carabidae) полезахисних лісосмуг степової зони України // Лісівництво і агромеліорація. Харків: Майдан, 2002, Вип. 102. С. 136-139.

5. Сумароков А.М. Изменение видового состава и трофической структуры колеоптерофауны при уменьшении пестицидной нагрузки на биоценозы степной зоны Украины // Изв. Харьков. энтомол. об-ва. 2002 (2003). Т. Х, вып. 1-2. С. 160-174.

6. Сумароков А.М. Пути повышения видового разнообразия и численности полезной фауны жесткокрылых (Coleoptera) в биоценозах степи Украины // Вісн. Дніпропетр. ун-ту. Біологія. Екологія. 2003. Т. 1, вип. 11. С. 127-132.

7. Сумароков А.М. Экологическая структура фауны жуков (Coleoptera) полезащитных лесополос Степи Украины // Вестн. зоологии. Энтомол. исследования в Украине. Тр. УЭО. Отд. вып, 2003а. № 16. С. 146-149.

8. Сумароков А.М. Видовое разнообразие фауны жесткокрылых (Coleoptera) биоценозов степной зоны Украины // Тр. Рус. энтомол. о-ва. Т. 74. СПб, 2003б. С. 95-100.

9. Сумароков О.М. Видове різноманіття і екологічна структура фауни турунів (Coleoptera, Carabidae) в агроценозах соняшнику степової зони України // Захист і карантин рослин: Міжвід. темат. наук. зб. К, 2003в. Вип. 49. С. 179-187.

10. Сумароков А.М. Экологическая структура фауны жесткокрылых (Coleoptera) посевов люцерны северной Степи Украины // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона: Межвед. сб. науч. работ. Вып. 3. Донецк: ДонНУ, 2003д. С. 165-172.

11. Сумароков А.М. Видовой состав и трофическая структура фауны жесткокрылых (Insekta: Coleoptera) агробиоценозов Степи Украины // Изв. Харьк. энтомол. о-ва. Харьков, 2003е. Т. 11, вып. 1-2. С. 188-193.

12. Сумароков А.М. Экологическая структура фауны жесткокрылых (Insekta: Coleoptera) агроценозов ярового ячменя степной зоны Украины // Вісн. Харків. нац. аграр. ун-ту, сер. Ентомологія та фітопатологія. Харків, 2004. № 5. С. 110-117.

13. Сумароков А.М. Материалы к видовому составу фауны жесткокрылых (Inseсta: Coleoptera) Днепропетровской области // Пробл. экологии и охраны природы техногенного региона: Межвед. сб. науч. работю Вып. 4. Донецк: ДонНУ, 2004а. С. 131-142.

14. Сумароков А.М. Биоценотические аспекты изменения фауны жесткокрылых (Coleoptera) степной зоны Украины при уменьшении пестицидной нагрузки на биоценозы // Экология и ноосферология. 2004б. Т. 15, № 1-2. С. 77-83.

15. Сумароков А.М. Видовое разнообразие и экологическая структура фауны жесткокрылых (Coleoptera) полезащитных лесополос степной зоны Украины // Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель: Міжвуз. зб. наук праць, вип. 8 (33). Дніпропетровськ: РВВ ДНУ, 2004в. С. 180-193.

16. Сумароков А.М. Влияние пестицидов на популяции жесткокрылых (Coleoptera) биоценозов степной зоны Украины // Науч. ведомости БелГУ. Сер. Экология. № 1 (21), вып. 3. Белгород, 2005. С. 26-30.

17. Сумароков А.М. Редкие виды фауны жесткокрылых (Coleoptera) Днепропетровской области и пути сохранения ее видового разнообразия. Рідкісні та зникаючі види комах і концепції Червоної книги України: Сб. наук. пр. К., 2005а. С. 104-108.

18. Сумароков О.М. Екологізація захисту рослин // Карантин і захист рослин. 2005б. № 8. С. 10-12.

19. Сумароков А.М. Видовое разнообразие и экологическая характеристика фауны жужелиц (Coleoptera: Carabidae) агроценозов ярового ячменя степной зоны Украины // Вісн. Харк. нац. ун-ту. Сер. Ентомологія та фітопатологія. Харків, 2005в. №4. С. 52-57.

20. Сумароков А.М. К изучению фауны жесткокрылых (Insecta:Coleoptera) агроценозов кукурузы в степной зоне Украины // Изв. Харьк. энтомол. о-ва. 2005(2006). Т. 13, вып. 1-2. С. 137-143.

21. Сумароков О.М. Жуки-ентомофаги агроценозу гороху // Карантин і захист рослин. 2007. № 11. С. 7-9.

22. Сумароков А.М. Наукові основи агропромислового виробництва в зоні Степу України. Захист рослин від шкідників і хвороб /Під ред. М. Є. Зубця, В.П. Ситника, В. О. Крутя. / - К: Аграрна наука, 2004. С. 427-450. (Особистий внесок - 30 %: проведення досліджень, їх аналіз, висновки і пропозиції.).

23. Сумароков А.М. Система ведення сільського господарства Дніпропетровської області. Інтегрований захист від шкідників і хвороб / Під ред. О. А.Любовича, Є. М. Лебідя та ін.Дніпропетровськ, 2005. С. 95-124. (Особистий внесок - 30 %: проведення досліджень, їх аналіз, висновки і пропозиції.)

24. Колесников Л.О., Сумароков А.М. Зональные особенности фауны жужелиц (Coleoptera, Carabidae) пшеничных ценозов лесостепной и степной зон Украины // Энтомол. обозрение. 1993. Т. 72, № 2. С. 326-332. (Особистий внесок - 50 %: планування і проведення досліджень, збір матеріалу, аналіз отриманих даних, підготовка рукопису.)

25. Мірошниченко С.Ф., Сумароков О.М. Дія гербіцидів на фауну жужелиць (Coleoptera, Carabidae) у посівах укісно-кормового гороху і соняшнику // Вісн. с.-г. науки. К.: Урожай, 1987. № 5 (354). С. 34-36. (Особистий внесок - 50 %: планування і проведення досліджень, збір матеріалу, аналіз отриманих даних, підготовка рукопису.)

26. Писаренко В.Н., Сумароков А.М., Ковалёв А.М. Особенности формирования карабидофауны в агроценозах кукурузы в условиях монокультуры и севооборотов // Экология и таксономия насекомых Украины. К.: Наук. думка, 1988. С. 44-47. (Особистий внесок - 80 %: планування і проведення досліджень, збір матеріалу, визначення видового складу жуків, аналіз отриманих даних, підготовка рукопису.)

27. Федоренко В.П., Сумароков О.М. Методика ентомологічних досліджень // Карантин і захист рослин. 2006. № 9. С. 18. (Особистий внесок - 50 %: проведення досліджень, збір матеріалу, аналіз отриманих даних.)

28.Сумароков О.М. Колеоптерофауна в посівах озимої пшениці північного степу України // Бюл. Ін-ту зернового господарства. 2001. № 15-16. С. 49-56.

29. Сумароков А.М. Видовой состав и экологическая структура фауны жужелиц агроценозов люцерны Степи Украины // Вісн. Дніпропетр. держ. аграр. ун-ту. Дніпропетровськ, 2004. № 1. С. 23-27.

30. Сумароков А.М. Пути решения проблемы увеличения численности и видового разнообразия энтомофауны агроценозов Степи Украины // Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. “Інтегрований захист рослин. Проблеми та перспективи”, Київ, 13-16 листопада 2006 р. К, 2006. С. 64-66.

31. Сумароков А.М. Закономерности формирования фауны жужелиц (Coleoptera, Carabidae) в полевых агроценозах степной зоны Украинской ССР // 12 Междунар. симп. по энтомофауне Средней Европы. 1988. К.: Наук. думка, 1991. С. 424-426.

32. Сумароков А. М. Закономерности формирования фауны жесткокрылых (Coleoptera) основных биоценозов степной зоны Украины // Тез. допов. 6-го з'їзду Українського ентомол. т-ва. Біла Церква, 8-11 вересня 2003 р. Ніжин, 2003. С. 118.

33. Сумароков А.М. Полезная фауна жесткокрылых (Coleoptera) биоценозов степи Украины и пути увеличения её видового разнообразия и численности // Материалы 2-й междунар. науч. конф. “Биоразнообразие и роль зооценоза в естественных и антропогенных экосистемах”, Днепропетровск, 28-31 окт. 2003 г. Днепропетровск: ДНУ, 2003. С. 166-169.

34. Сумароков А. М. Ответные реакции популяций насекомых на изменение уровня пестицидного воздействия на биоценозы степной зоны Украины // Материалы 8-й Междунар. эколог. конф. «Актуальные проблемы сохранения устойчивости живых систем», г. Белгород, 27-29 сент. 2004 г. Белгород, 2004. С. 213-214.

35. Сумароков А.М. Эколого-функциональная структура фауны жесткокрылых (Insekta: Coleoptera) агробиоценозов степной зоны Украины // Материалы 9-й Междунар. начн.-практ. эколог. конф. «Современные проблемы популяционной экологии», г. Белгород, 2-5 октября 2006 г. Белгород, 2006. С. 206-207.

36. Сумароков А.М. К вопросу о ценотическом статусе посевов полевых агрокультур // Тез. доп. VII з'їзду УЕТ, Ніжин, 14-18 серпня 2007 р. Ніжин, 2007. С. 127.

37. Сумароков А.М. Ответные реакции популяций жесткокрылых (Coleoptera) на уменьшение уровня пестицидного воздействия на биоценозы степной зоны Украины // Тез. докл. 13-го съезда РЭО “Достижения энтомологии на службе АПК, лесного хозяйства и медицины”. Краснодар, 9-15 сент. 2007 г. Краснодар, 2007. С. 203-204.

38. Сумароков А.М. Жуки-зоофаги агробиогеоценозов степной зоны Украины // Материалы 4-й Междунар. науч. конф. “Биоразнообразие и роль животных в экосистемах”: Тез. докл. Днепропетровск, 9-12 окт. 2007 г. Днепропетровск, 2007. С. 299-301.

39. Писаренко В. Н., Сумароков А.М. Жужелицы (Coleoptera, Carabidae) в агроценозах люцерны // Проблемы почвенной зоологи: Материалы 9-го Всесоюз. совещ. Тбилиси: Мецниереба, 1987. С. 221-222.

40. Sumarokov A. M. Die Gesetzmдвigkeiten der Bildung der Laufkдfer-Fauna (Coleoptera, Carabidae) auf der Feld-Agrozenjsen der Steppenzone der Ukraine // XII Intern. Symp. Ьber Entomofaunistik in Mitteleuropa, Kiew, 25-30 Sept. 1988, Kurzfass. Der Vortrage. Kiev, 1988. S. 160.

АНОТАЦІЯ

Сумароков О.М. Твердокрилі (Coleoptera) як показник відновлення екологічного потенціалу біогеоценозів Степу України при зменшенні пестицидних навантажень. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора біологічних наук за фахом 03.00.16 - екологія. Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена оцінці реакції твердокрилих (Coleoptera) на зменшення пестицидного навантаження в умовах біогеоценозів степової зони України. Як тестові проаналізовані агрофітоценози Triticum vulgare Host., Hordeum sativum L., Pisum sativum L., Zea mays L., Helianthus annus L. і Medicago sativa L., а також біогеоценози степових балок і полезахисних лісосмуг.

На основі порівняльної характеристики двох періодів досліджень:

1-й - період широкомасштабного застосування пестицидів (з 1983 по 1989 рр.) і 2-й - період значного зменшення обсягів пестицидного навантаження в Україні (у 10-12 разів) в 1999-2005 рр. показано, що в умовах, які склалися в другому періоді, у досліджуваних біогеоценозах відбулося збільшення в 2-3 рази як кількості видів твердокрилих, так і їх динамічної щільності. На цій підставі обґрунтовано відновлення екологічного потенціалу біогеоценозів. Установлено достовірне збільшення щільності жуків-зоофагів в агроценозах у середньому в 11 разів. Аналогічні показники наведені для степових балок і лісопосадок.

На тлі значного зменшення обсягів застосування пестицидів обґрунтована здатність природних комплексів хижих жуків в ефективній регуляції чисельності шкідливих видів фітофагів в умовах агрофітоценозів без додаткового використання отрутохімікатів.

Ключові слова: агрофітоценози, цілісний агробіогеоценоз, біогеоценози, балок і лісосмуг, зменшення пестицидного навантаження, реакція жуків, екологічний потенціал, степова зона України.

SUMMARY

А.M. Sumarokov. Beetles as index of renewal of ecological potential in biogeocenoses of Ukrainian steppe at diminishing of the pesticides loadings. - Manuscript.

Doctor in Biological Sciences Dissertation, specialization 03.00.16: Ecology. Dnepropetrovsk National University, Dnepropetrovsk, 2008.

Dissertation is devoted to the estimation of reaction of beetle (Coleoptera) on diminishing of the pesticidal loading in the conditions of biogeocenosis of steppe zone of Ukraine. As subject models, the author selected the agrophytocoenoses (ecosystems in agricultural context) of Triticum vulgare Host., Hordeum sativum L., Pisum sativum L., Zea mays L., Helianthus annus L. and Medicago sativa L., also including biocenoses formed in steppe gullies and in mid-field forest strips.

Based on comparisons between observations made in the early period of wide-ranging use of pesticides in 1983-1989, against field studies done in more recent times (1999-2005) seeing substantially (up to 10 to 12_fold) lesser pesticide pressure, the author points out that both the specific diversity and the overall population size have increased, by a factor of 2-3 in the former case. On this basis renewal of ecological potential of biogeocenoses is set.The beetle populations in agrocenoses have grown on average 11 times since pesticide use had been discontinued, and similarly increased the bulk quantity of beetles inhabiting non-cultivated land, i. e., gullies and forest strips.

An estimation of feasibility of such pesticide-free practices is presented. Likewise, no serious loss in fertility was seen as a possible consequence of chemical pest control largely lifted in the latter period.

Keywords: beetle fauna resilience, agrophytocenosis, biogeocenosis, gullies, mid-field forest strip, lessening pesticide pressure, ecological potential, steppe zone of Ukraine.

АННОТАЦИЯ

Сумароков О.М. Жесткокрылые (Coleoptera) как показатель восстановления экологического потенциала биогеоценозов Степи Украины при уменьшении пестицидных нагрузок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.16 - экология. Днепропетровский национальный университет, Днепропетровск, 2008.

На основании результатов многолетних биоценологических стационарных исследований в диссертационной работе рассмотрен вопрос об изменении экологического потенциала биогеоценозов степной зоны Украины при уменьшении пестицидных нагрузок. В качестве тестовых проанализированы агрофитоценозы Triticum vulgare Host. (озимой пшеницы), Hordeum sativum L. (ярового ячменя), Pisum sativum L. (гороха), Zea mays L. (кукурузы), Helianthus annus L. (подсолнечника) и Medicago sativa L. (люцерны), целостный агробиогеоценоз, а также биогеоценозы полезащитных лесополос и разнотравных степных балок. Индикатором степени воздействия антропогенной нагрузки на биогеоценозы были выбраны жесткокрылые (Coleoptera). Наиболее показательными для характеристики уменьшения уровня пестицидных нагрузок (согласно статистическим данным - в 10-12 раз) на биогеоценозы были выбраны периоды: 1-й - с 1983 по 1989 г. и 2-й - с 1999 по 2005 г.

Изменение экологического потенциала биогеоценозов определялось по реакции жесткокрылых на уменьшение количества применяемых пестицидов, характеризующейся изменением количества видов и динамической плотности жуков из разных трофических групп. В работе приведен наиболее полный список видового состава Coleoptera, среди которого более половины видов впервые указаны для условий исследуемого региона.

На основании полученных результатов установлено, что общее существенное уменьшение пестицидных нагрузок позитивно сказалось на восстановлении экологического потенциала биогеоценозов степной зоны Украины, о чем свидетельствует увеличение количества видов жуков в 1,5-3 раза и динамической плотности жесткокрылых из всех трофических групп. В том числе плотность жуков-зоофагов возросла в среднем в 10,7 раза, а сапрофагов - в 8 раз. В сложившихся условиях не отмечено заметного увеличения численности и вредоносности основных опасных для полевых агрокультур видов фитофагов.

В условиях целостного агробиогеоценоза отмечен 781 вид жесткокрылых, относящихся к 38 семействам. Установлено, что основу фаунистических комплексов жуков, обитающих в отдельных агрофитоценозах Степи Украины, составляли от 52 до 124 видов, а в агробиогеоценозе - 136 видов. На их долю приходилось 95-96 % всей плотности жесткокрылых. По биотопической приуроченности преобладали степные (60, 1 %) и политопные элементы (28,4 % от всех видов). По отношению к влажности среды обитания доминировали мезофилы и мезоксерофилы, которые составляли соответственно 61,7 % и 25,0 % от всех видов жуков. В трофическом отношении преобладали зоофаги, которые составляли 43,2 % от всего количества видов жуков. Заметно уступали зоофагам фитофаги (32,0 %) и сапрофаги (24,8 %).

В балочных биогеоценозах отмечена в целом аналогичная с агрофитоценозами реакция жесткокрылых на уменьшение уровня пестицидной нагрузки. Она проявилась в достоверном увеличении динамической плотности зоофагов в 9,5 раза, а также в увеличении общего количества видов жуков из всех трофических групп в 1,8-2,3 раза, что свидетельствует о восстановлении экологического потенциала данных местообитаний. В степных балках зафиксировано 757 видов жуков, принадлежащих к 41 семейству. Установлено, что фаунистическое ядро жесткокрылых здесь составляют 111 видов жуков из 15 семейств. По биотопической приуроченности среди жесткокрылых основными были степная и политопная группы (97,3 % от общего количества видов жесткокрылых). По отношению к режиму увлажнения жуки-мезофилы составляли более половины (52,3 %), а мезоксерофилы - 36,0 % от всего количества видов. В трофическом аспекте на долю зоофагов приходилось 38,7 % от всего числа видов, несколько больше (40,5 %) видов были фитофагами, а остальные - сапрофагами.

Установлено, что в результате значительного уменьшения уровня пестицидной нагрузки во втором периоде исследований, по сравнению с первым, в лесополосах произошло достоверное увеличение числа видов зоофагов в 1,5 раза. При этом отмечено увеличение плотности жуков из всех трофических групп в 9,4 раз, в том числе зоофагов - в 10,9 раза, фитофагов - в 5,7, а сапрофагов - в 6,0 раз, что также свидетельствует о восстановлении экологического потенциала биогеоценозов лесопосадок. В условиях полезащитных лесополос зафиксировано 676 видов жесткокрылых из 49 семейств. Из них 451 вид впервые отмечен для лесополос в исследуемом регионе. Установлено, что в данных условиях ядро фаунистических комплексов жесткокрылых составляют 80 видов из 13 семейств. По биотопической приспособленности к условиям местообитаний основными были жуки, принадлежащие к степной и политопной группам. Их доля от общего количества видов жесткокрылых составляла 66,3 %. В отношении гигропреферендума по количеству видов преобладали жуки-мезофилы - 68,8 %. В трофическом отношении самыми многочисленными по числу видов были зоофаги, составляя 57,5 % всех видов жесткокрылых.

Установлено, что в условиях уменьшения пестицидных нагрузок на биогеоценозы природные популяции энтомофагов самостоятельно регулировали численность вредных насекомых фитофагов и сдерживали ее на хозяйственно неощутимом уровне. Сделан вывод о том, что с экологической точки зрения уже существует неотложная проблема постоянного уменьшения антропогенной нагрузки на биогеоценозы для сохранения и повышения их экологического потенциала, что обосновано в данной работе.

Ключевые слова: агрофитоценозы, целостный агробиогеоценоз, биогеоценозы балок и лесополос, уменьшение пестицидных нагрузок, реакция жуков, экологический потенциал, степная зона Украины.

Размещено на Allbest.ru

...