Фауна и экология жужелиц (Coleoptera, Carabidae) северного макросклона хребта Хамар-Дабан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 595.762.12

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

Фауна и экология жужелиц (Coleoptera, Carabidae) северного макросклона хребта Хамар-Дабан

03.02.08 - экология

кандидата биологических наук

Панкратов Артём Анатольевич

Иркутск 2012

Работа выполнена на кафедре гидробиологии и зоологии беспозвоночных Иркутского государственного университета.

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент Виктор Георгиевич Шиленков.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Дмитрий Борисович Вержуцкий

доктор биологических наук, Галина Ивановна Плешанова

Ведущая организация: Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

Защита диссертации состоится 12 апреля 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.074.07 в Иркутском государственном университете.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять по адресу: 664003 г. Иркутск, ул. Сухэ-Батора, 5, Иркутский госуниверситет, биолого-почвенный факультет, Диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГУ по адресу: 664003, г. Иркутск, ул. Бульвар Гагарина, 24.

Автореферат разослан марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук

А.А. Приставка

жужелица фауна биогеоценоз популяция

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Семейство жужелиц (Carabidae) относится к подотряду Adephaga отряда жесткокрылых, или жуков (Coleoptera). Это одно из наиболее крупных семейств, включающее, по разным оценкам, около 40 000 видов в мировой фауне. Жужелицы встречаются почти во всех ландшафтных зонах планеты, имея большее многообразие форм в умеренных широтах и сравнительную бедность в тропиках. В альпийской зоне горных массивов и в тундре они представлены богаче других семейств жесткокрылых.

Большая часть видов жужелиц относится к «напочвенным беспозвоночным» (Тихомирова, 1975) и заселяет верхние слои почвы и подстилку большинства наземных биогеоценозов. Жуки-жужелицы являются удобным модельным объектом при проведении эколого-фаунистических работ.

Несмотря на достаточно высокую степень изученности энтомологии Прибайкалья, работ конкретно по хребту Хамар-Дабан очень мало, и среди них нет ни одной обобщающей. Также отсутствует общий фаунистический список жужелиц Хамар-Дабана, нет работ экологического плана, где были бы рассмотрены экологические группы и сообщества. Исследования по жизненным циклам жужелиц данного района начаты сравнительно недавно, и для Хамар-Дабана этот вопрос также остаётся актуальным.

Все вышеперечисленное определило цель и задачи работы.

Цель и задачи исследования. Цель - изучение фауны и экологии жужелиц северного макросклона хребта Хамар-Дабан. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Выявить общий видовой состав жужелиц Хамар-Дабана.

2. Провести зоогеографический и экологический анализ структуры фауны.

3. Изучить популяционную структуру сообществ жужелиц разных типов биогеоценозов.

4. Выяснить сезонную динамику активности и демографическую структуру популяций доминантных видов жужелиц.

Научная новизна. К настоящему времени для северного макросклона Хамар-Дабана выявлено 248 видов жужелиц из 44 родов, из которых 137 видов приводятся впервые. Выявлено 5 локальных эндемиков и 16 видов - реликтов. Проведен зоогеографический анализ карабидофауны Хамар-Дабана по широтной и долготной составляющим ареала. Рассмотрено отношение к вертикальной зональности. Получены количественные данные по биотопическому распределению, приводится характеристика сообществ жужелиц. Изучена сезонная динамика и популяционная структура 15 доминирующих видов жужелиц в различных биотопах Хамар-Дабана.

Практическое значение работы. Полученные данные могут быть использованы при составлении кадастров животного мира Байкальского региона для оценки и сохранения биологического разнообразия. Количественные данные по распределению жужелиц могут быть использованы для биоиндикации и оценки антропогенной нагрузки на почвенную фауну при проведении экологических экспертиз. Результаты исследований могут найти применение при проведении учебных занятий со студентами университетов по таким дисциплинам, как «Зоология беспозвоночных», «Энтомология», «Систематика насекомых», могут быть использованы на занятиях по биологии и внеклассных уроках с учениками средних школ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) видовое разнообразие жужелиц Хамар-Дабана выше, чем в расположенном севернее Баргузинском хребте, сравнимо с Восточным Саяном и существенно уступает Алтаю, отражая зависимость разнообразия от площади территории и географического положения;

2) эндемизм карабидофауны Хамар-Дабана можно считать хорошо выраженным. На Хамар-Дабане встречаются как молодые, так и реликтовые эндемики, что говорит о Хамар-Дабане как о существенном центре видообразования;

3) присутствие неморальных, гляциальных и термофильных реликтов отражает комплексность природных условий Хамар-Дабана;

4) по видовому разнообразию доминируют лесные, прибрежные и лугово-полевые виды, что соответствует наибольшему распространению этих ландшафтов на изучаемой территории.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на научной конференции Хакасского государственного университета (2007), Международной научно-практической конференции "Современные проблемы гуманитарных и естественных наук" (2011), конференции «Современная биология: вопросы и ответы» (2011), III Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии» (2011), VIII Международной научно-практической конференции "Ключевые основы научной деятельности" (2011), на научных семинарах кафедры гидробиологии и зоологии беспозвоночных ИГУ (2010, 2011).

Публикации. По теме работы опубликовано девять статей, в том числе две в издании, включенном в «Перечень...» ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 128 страницах, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 278 наименований, в том числе 69 на иностранных языках. Основной текст диссертации содержит 8 таблиц и 19 рисунков.

Благодарности. Автор выражает особую признательность А.М. Зарубину за помощь в описании биотопов, А.В. Анищенко за предоставленные сборы в высокогорьях Хамар-Дабана. Автор искренне благодарен за постоянное внимание и помощь при выполнении работы научному руководителю к.б.н. В.Г. Шиленкову.

Основное содержание работы

Глава 1. Природные условия Хамар-Дабана

Характеристика природных условий Хамар-Дабана приводится на основе литературных данных (Михайлов, 1961, Салоп, 1964; Моложников, Моложникова, 1988; Беркин, Филиппова, Бояркин и др., 1991; Ладейщиков, 1967, Ермакова, 1988, Епова, 1956, и др.). Описывается местонахождение и размеры исследуемого района, геологическая история, рельеф, климат, почвы и растительность.

Хамар-Дабан обрамляет юго-восточную оконечность Байкала, простираясь c запада на восток в виде пологой дуги более чем на 200 км. Северный макросклон Хамар-Дабана обращён к Байкалу. В геологическом отношении район генетически связан с Восточным Саяном. Современный рельеф Хамар-Дабана сформировался более миллиона лет назад. На облик рельефа заметное влияние оказала неотектоника и горно-долинное оледенение плейстоценового периода, а впоследствии разнообразные виды эрозии.

Климат северного макросклона Хамар-Дабана испытывает значительное воздействие со стороны Байкала, приобретая на его территории морские черты, что выражается в понижении летних температур, повышенной влажности воздуха и большом количестве атмосферных осадков.

На северном макросклоне хребта Хамар-Дабан наибольшее распространение получили кедрово-пихтовые леса. Берёзовые леса возникли в основном на месте кедровых и сосновых насаждений, а также на вырубках. Здесь они произрастают как по долинам рек и ручьёв с достаточным увлажнением, так и на склонах гор, достигая их верхней части. Достаточно большие площади занимают болота. Луговые стации выражены слабо, в основном вблизи населённых пунктов, и имеют отчасти антропогенное происхождение.

Глава 2. Материал и методика

Материалом послужили собственные полевые сборы жужелиц на северном макросклоне хребта Хамар-Дабан, в районе, охватывающем окрестности г. Слюдянка и пос. Култук, собранные в течение 5 полевых сезонов с мая по октябрь в 2005-2009 гг. Сведения по стационарным исследованиям с краткой характеристикой местообитаний и собранного материала по жужелицам приведены в табл. 1. Для составления общего фаунистического списка помимо собственных сборов использовались коллекции ИГУ, СИФИБР СО РАН, сборы частных лиц, литературные данные.

Таблица 1. Характеристика биотопов и объём материала

Условное обозначение биотопа	Кол-во видов	Кол-во экз.	Кол-во особей на 10 л.\сут.	Ловушко-сутки	Биотопы
Ле1	19	1011	3,11	3250	осиново-берёзовый лес с черёмухой, ивой, тополем разнотравно-вейниковый
Ле2	15	562	1,98	2840	осиново-берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Ле3	14	836	3,07	2840	осиново-берёзовый лес разнотравно-вейниковый со мхом и подростом хвойных
Ле4	14	577	5,83	990	осиново-берёзовый лес с пихтой и елью разнотравно-мятликовый
Ле5	19	4034	14,56	2770	осиново-берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Ле6	13	218	4,54	480	осиново-берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Ле7	10	134	3,37	398	осиново-берёзовый лес
Ле8	8	120	1,21	990	берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Ле9	9	648	5,68	1140	берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Ле10	18	1367	3,52	3880	берёзовый лес сфагновый
Ле11	15	219	14,6	150	осиновый лес вейниковый
Ле12	13	1355	4,77	2840	хвойно-берёзовый (пихта, кедр, ель) лес с осиной травяно-вейниковый. Выражен подрост хвойных (пихта, кедр, ель)
Ле13	15	131	2,51	522	тополёво-берёзовый лес с хвойными породами грушанковый
Ле14	10	358	3,73	960	тополёвый лес вейниковый
Ле15	9	124	1,94	640	тополёво-берёзовый лес осоковый
В1	16	161	18,94	85	разнотравно-вейниковая вырубка в осиново-берёзовом лесу
В2	20	253	5,65	448	разнотравно-вейниковая вырубка в осиново-берёзовом лесу
Лу1	11	156	1,58	990	луг разнотравно-вейниковый в берёзово-тополёвом лесу
Лу2	22	142	1,43	990	луг разнотравно-мятликовый вторичный под выпасом
ЛС1	4	132	2,32	570	злаково-разнотравная луговая степь
ЛС2	8	719	1,36	5300	злаково-разнотравная луговая степь
А	26	3535	7,83	4510	антропогенный участок
Б1	9	45	0,65	690	берёзово-сфагновое болото
Б2	7	31	0,36	864	разрежённый заболоченный берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Б3	18	81	0,5	1620	низинное болото с осоковым покровом с кустарниками, переходящее в сильно разрежённый берёзовый лес разнотравно-вейниковый с подростом берёзы и ольхи
Б4	8	39	0,46	840	низинное болото с осоковым покровом с кустарниками, переходящее в разрежённый берёзовый лес разнотравно-вейниковый
Б5	3	7	0,06	1120	луг увлажнённый разнотравно-мятликовый с кипреем
Итого:	83	17014	117,96	43175

Сбор материала проводился с использованием почвенных ловушек и вручную. В качестве ловушек использовались пластиковые стаканы ёмкостью 0,2 л, заполненные на 1/3 объёма 4%-ным раствором формальдегида. В каждом биотопе было установлено по 10 ловушек. Выборку жуков делали один раз в декаду. За весь период исследования собрано около 17000 экземпляров жужелиц в 27 биотопах. Всего отработано около 43000 ловушко-суток.

Идентификация жужелиц производилось с помощью определителей (Крыжановский, 1965, Лафер, 1989, Шиленков, 1996, Lindroth, 1985). Для проверки определений использовались справочные коллекции кафедры гидробиологии и зоологии беспозвоночных. Проверка определений производилась к.б.н. В.Г. Шиленковым.

Крупные и средние массовые виды вскрывали для определения возраста и репродуктивного состояния и рассматривали под бинокуляром. Таким образом было исследовано около 10000 экземпляров жужелиц. Вскрытие проводили по методике Х. Валлина (Wallin, 1987). Возраст имагинальной стадии определяли по состоянию мандибул и репродуктивных органов. На основе полученных данных составляли графики сезонной активности и сезонные спектры генеративного состояния для самцов и самок доминантных видов.

Классификация ареалов жужелиц проводилась по широтным и долготным составляющим (Стебаев, 1974, Сергеев, 1981, 1986) с учетом работы А.Г. Воронина (1999), но применительно к природным условиям Восточной Сибири.

Сходство фаун и сообществ рассчитывалось по коэффициенту Чекановского-Съеренсена для количественных и качественных признаков. При анализе структуры сообществ и популяций жужелиц использованы следующие параметры: видовое богатство, динамическая плотность, индекс видового разнообразия Шеннона, показатель доминирования Симпсона, показатель видового богатства, показатель выравненности. Доминантами считали виды, составляющие 5% и более от суммарного обилия того или иного сообщества жужелиц (Renkonen, 1938). Для обработки табличных данных и построения графиков использовали табличный процессор Microsoft Office Excel'2007.

Глава 3. История изучения жужелиц Прибайкалья и Сибири

Глава открывается описанием периода первоначального накопления данных (с первой половины XIX века), когда производились первые сборы сибирских видов жужелиц и выходили первые публикации. Далее рассматривается изучение систематики и фаунистики жужелиц с 70-х годов XX века до настоящего времени. Затем освещаются работы по экологии и биологии жужелиц Прибайкалья за аналогичный период. Завершается глава анализом работ по фауне жужелиц Хамар-Дабана.

Глава 4. Видовой состав и особенности распространения жужелиц северного макросклона хребта Хамар-Дабан

4.1. Видовое разнообразие и особенности формирования фауны. В состав карабидофауны исследованного района вошло 247 видов из 44 родов, 22 триб. Ядро карабидофауны составлено в значительной степени видами 6 триб: Zabrini (19,2%), Bembidini (15,0%), Pterostichini (11,0%), Harpalini (9,8%), Platynini (8,2%), Carabini (8,2%). Наибольшим видовым богатством отличаются рода Bembidion и Amara (37 и 36 видов соответственно), Pterostichus и Harpalus (25 и 24 вида соответственно), Carabus (19 видов), Agonum (17 видов).

Эндемики

Эндемизм биоты Хамар-Дабана имеет ярко выраженный характер, в целом имеется достаточно много эндемичных видов растений и животных. Среди жужелиц известны 5 локальных эндемиков. Это составляет 2% от всего видового состава. Кроме того, на Хамар-Дабане обитает 15 байкальских и южносибирских видов, которые являются субэндемиками. В общем эти 20 эндемичных и субэндемичных видов составляют 8,1% от всего видового богатства, или 69% от видового состава только высокогорной фауны жужелиц хребта, которая насчитывает 29 видов.

Реликты

На Хамар-Дабане встречаются разновозрастные реликты, отражающие сложную и продолжительную историю формирования фауны этой территории. Неморальными реликтами на Хамар-Дабане являются 7 видов: Notiophilus impressifrons, Carabus smaragdinus, Epaphius nigricornis, Bembidion consummatum, Agonum sculptipes, Amara amplipennis, Apristus striatus. Ареалы этих видов по долготной составляющей относятся к сибирско-дальневосточной группе.

Гляциальные реликты имеют дизъюнктивные ареалы. В современную эпоху они широко распространены на севере, а на юге изолированно обитают в горах. Гляциальными реликтами являются 8 видов: Miscodera arctica, Bembidion hastii, Bembidion mckinleyi, Agonum quinquepunctatum, Pterostichus brevicornis, Amara erratica, Amara interstitialis, Harpalus nigritarsis. Все вышеперечисленные виды относятся к голарктической группе ареалов, кроме сибиро-североамериканского Agonum quinquepunctatum.

Термофильным реликтом является широко распространенный южнопалеарктический вид Paratachys micros. В Прибайкалье встречается только у выходов термальных вод, где достигает высокой численности.

4.2. Особенности вертикального распределения. Выделяется три группы жужелиц в зависимости от отношения к вертикальной зональности: высокогорные, среднегорные и низкогорные.

Высокогорная фауна отличается своей специфичностью: относящиеся сюда виды являются большей частью эндемиками и (или) реликтами. В настоящее время для высокогорий Хамар-Дабана отмечается 29 видов жужелиц, среди которых 5 локальных эндемиков и 10 субэндемиков.

Исключительно в высокогорьях отмечено 7 видов: Nebria fulgida, Leistus frater, Nebria dabanensis, Carabus odoratus odoratus, Carabus macleayi, Carabus slovtzovi, Masuzoa baicalensis. Все они характерны для гольцового пояса, где занимают различные стации. Другая группа видов предпочитает селиться в высокогорьях, однако они регулярно встречаются и в горно-лесном поясе: это Trechus mongolicus, Notiophilus sibiricus, Pterostichus burjaticus, Amara microphtalma и Amara minuta. По долготным типам ареалов это южносибирские, байкальские и сибиро-дальневосточные виды. Также на Хамар-Дабане обитает 17 видов, встречающихся во всех трёх поясах. Это представители различных экогрупп, например высокогорной (Pterostichus brevicornis, Agonum alpinum), горнолесной (Pterostichus septentrionis), а также болотно-лесной (Notiophilus aquaticus).

В среднегорьях отмечено 113 видов. К ним относится множество представителей лесной экогруппы. При этом к данной группе относятся все виды подгруппы лесных арбориколов (Tachyta nana, Dromius agilis), большинство видов подгруппы лесных гумиколов (30 видов из 36, а именно Carabus canaliculatus, Pterostichus dilutipes, Amara communis, Harpalus latus и другие). Отмечены также прибрежные (Nebria catenulata, Bembidion lenense), болотные (Agonum quinquepunctatum), болотно-лесные (Agonum fuliginosum) виды. Часто виды, обитающие в низкогорьях и среднегорьях, обладают высокой численностью и доминирующими позициями в биотопах.

Для низкогорий отмечено 234 вида. Половина из них (125 видов) обитает только в низкогорьях, другие могут подниматься в среднегорья, либо, наоборот, спускаться вниз. Виды этой группы часто обитают на открытых пространствах, равнинах. Среди них много представителей лугово-полевой экологической группы (Clivina fossor, Poecilus versicolor, Amara similata). Также только в низкогорьях представлены степная (Agonum gracilipes, Harpalus aequicollis) и лугово-степная (Poecilus fortipes, Amara anxia, Harpalus modestus) экогруппы. Хорошо представлены прибрежные виды, такие как Dyschiriodes tristis, Bembidion litorale. Представителей других экогрупп меньше. Высокое видовое разнообразие в низкогорьях можно объяснить сочетанием более разнообразных природных условий, таких как леса, открытые стации, берега водоёмов, антропогенные участки. В низкогорьях обильно представлены виды, принадлежащие к обширным родам Amara и Bembidion.

4.3. Зоогеографический анализ карабидофауны. Ареалы жужелиц выделяются по отношению к зональным и меридиональным рубежам, которые являются широтной и долготной составляющей ареала соответственно. Соотношение групп ареалов показано в таблице 3.

Таблица 3. Соотношение долготных и широтных групп ареалов жужелиц северного макросклона хребта Хамар-Дабан, %

Долготные группы	Широтные группы	Итого:
	Тундровая	Таёжная	Лесная	Лесостепная	Степная	Южно-лесная	Полизональная
Голарктическая	0,8	6,1	3,2	1,2			1,2	12,6
Трансевразийская		2,4	7,3	9,3			4,0	23,1
Европейско-сибирская		1,2	4,9	10,1			1,6	17,8
Сибирско-североамериканская		2,4		0,4				2,8
Сибирско-дальневосточная	0,4	8,9	7,3	7,3	1,2	0,8		25,9
Сибирская	0,4	3,6	1,2					5,3
Южносибирская	1,6	3,2						4,9
Байкальская	1,6	1,6						3,2
Казахстанская					1,2			1,2
Дауро-монгольская				0,4	2,8			3,2
Итого:	4,9	29,6	23,9	28,7	5,3	0,8	6,9	100,0

Глава 5. Обзор сообществ жужелиц Хамар-Дабана

5.1. Экологический анализ фауны Хамар-Дабана. Экологические группы жужелиц выделяются по отношению вида к комплексу характеристик: влажность, освещение, предпочитаемый тип субстрата и растительности. Всего для Хамар-Дабана выделено 9 экологических групп: высокогорная (17 видов, 6,8%), прибрежная (54 вида, 21,8%), болотная (18 видов, 7,3%), болотно-лесная (16 видов, 6,5%), лесная (70 видов, 28,2%), лугово-полевая (44 вида, 17,7%), лугово-степная (19 видов, 7,8%), степная (9 видов, 3,63%), синантропная (1 вид, 0,4%).

По количеству видов доминируют 3 группы: лесная, прибрежная, лугово-полевая. Вместе они составляют 67,7%. Среди лесных видов больше представителей родов Carabus и Pterostichus, среди прибрежных - рода Bembidion, лугово-полевых - рода Amara.

5.2. Обзор сообществ жужелиц. Изучена фауна жужелиц в биотопах на северном макросклоне хребта Хамар-Дабан (табл. 1). В анализе фауны биотопов использованы дендрограммы сходства, рассмотрены числовые показатели, доминанты, экологические группы.

По результатам сборов ловушками проведено сравнение биотопов по качественным и количественным признакам на основе коэффициента Чекановского-Съеренсена. При совокупном анализе выделились 6 групп сообществ (рис. 1):

1. Группа сообществ пойменных лесов.

2. Группа сообществ склоновых мелколиственных лесов.

3. Группа луговых сообществ.

4. Антропогенное сообщество.

5. Степное сообщество.

6. Группа болотных сообществ.

Группа сообществ пойменных лесов

Изучено 8 биотопов (Ле1 - Ле4, Ле12-15, см. табл. 1). Уловистость жужелиц варьирует от 1,9 до 5,8 экз. на 10 л/сут. Индекс видового богатства изменяется в пределах от 5,2 до 11,4. Данная группа обладает достаточно высокой степенью показателя выравненности - 0,68-0,87, что характеризует сообщества, находящиеся на высоких стадиях сукцессионного развития.

В целом для пойменных лесов характерно значительное видовое разнообразие: вся группа представлена 29 видами, в отдельных биотопах встречается от 9 до 20 видов. Доминантов и субдоминантов достаточно много - от 7 до 11 видов в различных биотопах. Основу группы пойменных сообществ составляют лесные виды, среди которых доминируют Pterostichus dilutipes, Pterostichus oblongopunctatus, Carabus canaliculatus, Carabus loshnikovi, Carabus heningi. Для данных сообществ характерно присутствие Carabus schoenherri и Carabus odoratus, которые входят в число доминантов и субдоминантов. Также для пойменных сообществ следует отметить присутствие горно-лесного Pterostichus montanus и ряда болотно-лесных видов, таких как Agonum fuliginosum, Nebria rufescens, которые зачастую являются доминантами.

Группа сообществ склоновых мелколиственных лесов

Изучено 9 биотопов (Ле5 - Ле11, В1, В2, см. табл. 1).Уловистость в склоновых лесах варьирует от 1,2 экз. на 10 л/сут. в берёзовом лесу до 18,9 экз. на 10 л/сут. на одной из изученных просек. Видовой состав группы содержит 33 вида, в отдельных биотопах встречается от 8 до 20 видов.

Доминантов и субдоминантов от 3 до 9 видов в различных сообществах группы. Основу группы склоновых лесов составляют лесные виды, среди которых доминируют Pterostichus dilutipes, Pterostichus oblongopunctatus, Carabus loshnikovi, Pterostichus septentrionis, Carabus canaliculatus, Agonum alpinum, Carabus heningi. Характерными видами для склоновых лесов являются Pterostichus septentrionis, Amara solskyi, Curtonotus hyperboreus, Bradycellus glabratus.

В целом группы склоновых и пойменных лесов схожи, образуя один большой кластер, что отражено на дендрограммах (рис. 1, 2). Также имеется ряд отличий: на склонах слабее представлены болотно-лесные виды, заметно больше лугово-полевых; меньше доминантов и субдоминантов, больше уникальных видов, разнообразнее видовой состав.

Группа луговых сообществ

Изучено 2 биотопа (Лу1, Лу2, см. табл. 1). Общая уловистость на двух обследованных лугах невысокая - 1,43 и 1,58 экз. на 10 л./сут. Индекс Симпсона низкий (0,14 и 0,18), так как на лугах отсутствуют доминанты с высокой долей участия. Видовой состав включает 11 и 22 вида соответственно. Показатель видового богатства изменяется от 8,8 на малом вейниковом лугу до 18,4 на большом мятликовом лугу.

Доминантов и субдоминантов достаточно много - 7 на вейниковом лугу и 10 на мятликовом лугу. В связи с небольшими размерами обследованных лугов, которые по сути представляют собой лесные поляны, основу этих луговых сообществ составляют лесные виды, среди которых доминируют Amara communis, Carabus canaliculatus, Carabus henningi, Pterostichus dilutipes,

Рис. 1. Дендрограмма сходства сообществ жужелиц различных биотопов по качественным показателям. Примечание. Обозначения биотопов см. в табл. 1.

Рис. 2. Дендрограмма сходства сообществ жужелиц различных биотопов по количественным показателям. Примечание. Обозначения биотопов см. в табл. 1.

Pterostichus magus, Epaphius secalis. Среди доминантов также лугово-полевые Amara aenea, Agonum sexpunctatum, Amara ussuriensis, Poecilus versicolor, лугово-степной Poecilus fortipes. Только в данных сообществах найдены Amara biarticulata, Poecilus versicolor, Amara equestris.

На основании качественных показателей изученные сообщества образуют достаточно отчетливый кластер, и в то же время близки к антропогенному сообществу (рис. 1), тогда как по количественным показателям один из лугов входит в кластер лесных сообществ (рис. 2). Полученные данные характеризуют вклад лесной экогруппы жужелиц в формирование лугового сообщества в зависимости от размеров открытого пространства и типа соседствующего лесного биотопа.

Антропогенное сообщество

Изучен один биотоп (А, см. табл. 1). Уловистость на данном участке высокая - 7,8 экз. на 10 л/сут. Видовое богатство максимальное среди всех изученных биотопов - 41 вид. Индекс Симпсона низкий - 0,13, что указывает на отсутствие супердоминантов с высокой долей участия. Показатель видового богатства достаточно высок (14,6).

В сообществе 9 доминантов и субдоминантов, относящихся к разным экогруппам: лесные Pterostichus oblongopunctatus, Pterostichus magus, Bembidion punctatellum; болотно-лесные Nebria rufescens, Carabus granulatus; лугово-полевые Pterostichus haptoderoides, Amara familiaris; лугово-степной Amara aurihalcea; прибрежный Bembidion ovale. Такой пестрый состав экогрупп характерен для приусадебных участков с высоким разнообразием экологических условий.

По данным сборов ловушками только здесь отмечены 15 видов жужелиц. Из них 7 видов - представители рода Bembidion, среди которых два являются субдоминантами: Bembidion ovale и Bembidion punctatellum. Присутствует представитель синантропной группы - Laemostenus terricola.

Одной из особенностей стоит считать присутствие представителей 6 экологических групп. По численности доминируют лесные и болотно-лесные виды (36 и 31% соответственно), однако их процент значительно ниже, чем в лесных сообществах. Также велико участие лугово-полевых (25,8%) и лугово-степных (4,7%) видов, прибрежные виды имеют низкую численность.

Степное сообщество

Изучен один биотоп (ЛС, см. табл. 1). Для степного сообщества характерно высокое видовое разнообразие и низкая уловистость - 28 видов и 1,36 экз. на 10 л./сут. Величина значения индекса Шеннона немного ниже среднего - 1,55; отмечен очень высокий показатель видового богатства (24,0), что объясняется большим числом видов степного сообщества при общей низкой уловистости. Низкий показатель выравненности (0,47) объясняется присутствием супердоминанта Poecilus fortipes (64,5%).

В данном сообществе установлено 6 доминантов и субдоминантов: лугово-степные Poecilus fortipes, Pseudoophonus calceatus, лугово-полевые Cicindela campestris, Amara familiaris; степные Agonum gracilipes, Harpalus heyrovskyi; лесные Carabus canaliculatus. Остальные 20 видов можно отнести к редким. Их общая доля составляет 7,4% от общей уловистости в сообществе.

Целый ряд жужелиц собран с помощью ловушек только здесь: Carabus kruberi, Calosoma denticolle, Harpalus amariformis, Harpalus anxius, Harpalus modestus, Cymindis collaris.

В общем можно сказать, что сообщество жужелиц в данном биотопе имеет сильно выраженную лугово-степную природу, в основном за счёт сильного доминирования Poecilus fortipes. Лесные виды также входят в состав сообщества (Carabus canaliculatus, Pterostichus adstrictus и другие), достигая невысокой численности (8,6%), что отражает близость степного склона к лесным участкам. Степное сообщество образует самостоятельный кластер как по качественным, так и по количественным показателям (рис. 1, 2), отражая уникальность природных условий остепненного склона, который в районе исследований является форпостом горно-склоновых степей среди ландшафтов, повсеместно занятых лесной растительностью.

Группа болотных сообществ

Изучено 4 биотопа (Б1-4, см. табл. 1). Изученные биотопы представляют из себя в основном сильно разреженные заболоченные березняки. Для болотной группы характерна низкая уловистость (0,36-0,65 экз. на 10 л/сут), что объясняется мало пригодными условиями для существования жужелиц в целом, и сильным развитием мохового покрова, мешающего активному передвижению жужелиц.

Видовой состав болотных сообществ относительно небогат. Вся группа представлена 23 видами, в отдельных сообществах количество видов колеблется от 7 до 18. В целом в группе доминантов и субдоминантов 10 видов, что составляет 89,7% от общей численности. Высокая доля доминантов обусловлена низкой уловистостью и небогатым видовым составом.

Основу группы болотных сообществ составляют лесные виды, среди которых доминируют Cymindis vaporariorum, Carabus canaliculatus, Pterostichus morawitzianus, Harpalus latus, Pterostichus oblongopunctatus, Pterostichus adstrictus; болотно-лесные Pterostichus parens, Agonum fuliginosum; болотные Pterostichus nigrita, Epaphius nigricornis. Характерными особенностями данной группы является сильное доминирование Cymindis vaporariorum, Pterostichus morawitzianus и Pterostichus parens; присутствие уникальных для данной группы Epaphius nigricornis, Notiophilus aquaticus, Lebia cruxminor, Agonum sculptipes, Agonum quinquepunctatum, Pterostichus nigrita.

По многим параметрам болота образуют хорошо очерченный экологический комплекс, что отражено на обеих дендрограммах, где биотопы, входящие в группу болотных сообществ, выделяются в один кластер.

Подводя итог анализа выявленных сообществ жужелиц, следует отметить, что наиболее обособленно степное сообщество (рис. 2). Это объясняется сильным доминированием Poecilus fortipes (64,5%), Cicindela campestris (8,9%) и Agonum gracilipes (5%). Таким образом, в сообществе максимальный процент лугово-степных видов (69,6%) и минимальный процент лесных (8,6%). С другой стороны, в сообщество входит несколько редких видов, общих с антропогенным сообществом, что определило их близость (рис. 1).

Болотные сообщества образуют хорошо очерченный кластер как по количественным, так и по качественным показателям (рис. 1, 2). Это связано с наличием на болотных участках характерных болотных и болотно-лесных видов, не встречающихся, либо встречающихся редко в лесных сообществах.

Антропогенное сообщество занимает положение между луговым и болотным за счёт достаточно высокой доли лугово-полевых (25,8%) и болотно-лесных (31,0%) видов. Кроме того, на приусадебном участке отмечается наиболее высокий процент прибрежных видов (4,7%). Луговое сообщество выделяется только на основании качественных показателей, так как на одном из лугов очень велика доля лесных видов (88,9%). Как уже отмечалось выше, доля участия лесных видов определяется размерами открытого пространства и характером расположенных рядом лесов.

Также выделяется большая группа лесных сообществ, которая на уровне качественных и количественных отличий достаточно резко обособлена от открытых и заболоченных стаций (рис. 1, 2). Прослеживается некоторая дифференциация сообществ, относящихся к пойменным и склоновым лесам.

Глава 6. Сезонная динамика численности и жизненные циклы жужелиц

Для изучения жизненных циклов и демографической структуры жужелиц в данной работе использованы собственные сборы 2007-2009 годов. Изучались 15 наиболее массовых видов жужелиц, которые являются доминантами в исследованных биотопах и имеют достаточно высокую численность. Для всех изученных видов приведены графики, аналогичные показанным на рис. 3, 4.

Для видов родов Carabus, Pterostichus, Poecilus установлен одногодичный весенний цикл развития. У Cicindela campestris весенний двухгодичный жизненный цикл. Активность жужелиц достаточно длительная и продолжается до 16 декад - максимум со второй декады мая до второй декады октября. Период высокой активности в среднем составляет 7-8 декад - со второй декады июня до второй - третьей декады августа. При этом виды могут иметь два пика численности (Carabus odoratus), но чаще имеют один пик численности, который может наступать либо в середине июля (Carabus granulatus), либо в первой декаде августа (Pterostichus haptoderoides, Pt. oblongopunctatus (рис. 3), Pt. dilutipes (рис. 4)), после чего следует спад. Резкие перепады численности и, следовательно пики численности в количестве 2-3-х могут объясняться резким ухудшением погодных условий, падением температуры, долговременными дождями, а не биологией вида. Имматурные либо ювенильные особи не встречаются в конце лета и осенью. Также следует отметить общую осеннюю низкую уловистость. Всё это позволяет предполагать однотипность жизненных циклов изученных видов жужелиц в районе исследования. У большинства рассматриваемых видов наблюдается значительное преобладание самок над самцами (60 - 70% самок).



Рис. 3. Сезонная динамика численности и демографическая структура Pterostichus oblongopunctatus (средняя за 2007 - 2009 годы); j - ювенильный; im - имматурный; g - генеративный; pg - постгенеративный. По оси ординат указаны число и месяц, по оси абсцисс - число особей на 10 ловушко-суток.



Рис. 4. Сезонная динамика численности и демографическая структура Pterostichus dilutipes (средняя за 2007 - 2009 годы); j - ювенильный; im - имматурный; g - генеративный; pg - постгенеративный.. По оси ординат указаны число и месяц, по оси абсцисс - число особей на 10 ловушко-суток.

Выводы

1. Для фауны Хамар-Дабана отмечается 248 видов жужелиц, относящихся к 44 родам и 22 трибам, из них впервые для этой территории отмечается 137 видов. Основу фауны жужелиц Хамар-Дабана составляют 6 триб: Zabrini, Bembidini, Pterostichini, Harpalini, Platynini, Carabini, в сумме их доля превышает 70%, что характерно для лесной зоны Палеарктики. Отмечено, что родовой состав карабидофаун Хамар-Дабана и сопредельных территорий не имеет существенных различий. Видовое разнообразие жужелиц Хамар-Дабана выше, чем в расположенном севернее Баргузинском хребте, сравнимо с Восточным Саяном и существенно уступает Алтаю, отражая зависимость разнообразия от площади территории и географического положения.

2. Выявлено пять локальных эндемиков (2% от всего видового богатства) и 15 видов субэндемиков. Вместе эти виды составляют 8,1% от всего видового богатства Хамар-Дабана. Все эти виды встречаются в высокогорьях и составляют 69% от всей высокогорной фауны Хамар-Дабана. Для сравнительно небольшой территории это достаточно много, так что эндемизм Хамар-Дабана можно считать хорошо выраженным. На Хамар-Дабане встречаются как молодые, так и реликтовые эндемики, что говорит о Хамар-Дабане как о существенном центре видообразования.

3. Выявлено 16 видов - реликтов, среди которых 7 неморальных, 8 гляциальных и один термофильный, что отражает комплексность природных условий Хамар-Дабана. Присутствие локальных степных участков на южных склонах в окружении тайги говорит о том, что раньше степь имела более широкое распространение, так что фактически подобные участки и их видовые комплексы также можно считать реликтовыми.

4. Проведён подробный зоогеографический анализ фауны жужелиц Хамар-Дабана с учетом долготной и широтной составляющих ареала. Основу по широтной составляющей ареала дают виды таёжные (29,6%), лесо-степные (28,7%) и лесные (23,9%). По долготной составляющей преобладают сибирско-дальневосточные (25,9%), трансевразийские (23,1%) и европейско-сибирские виды (17,8%). Особенностью фауны Хамар-Дабана является высокий процент сибирско-дальневосточных видов и слабое присутствие дауро-монгольских.

5. Для северного макросклона Хамар-Дабана выявлено 9 экологических групп: высокогорная, прибрежная, болотная, болотно-лесная, лесная, лугово-полевая, лугово-степная, степная, синантропная. Среди них по видовому разнообразию доминируют 3 группы: лесные (28,2%), прибрежные (21,8%) и лугово-полевые (17,7%). Вместе эти группы составляют почти две трети (67,7%) общего видового богатства жужелиц северного макросклона хребта Хамар-Дабан, что соответствует наибольшему распространению этих ландшафтов на изучаемой территории.

6. В результате кластерного анализа выделено 6 групп сообществ жужелиц изучаемой территории: пойменных лесов, склоновых мелколиственных лесов, лугов, болот, степей и антропогенных территорий. Лесные сообщества, будучи хорошо обособленными от открытых стаций по качественным данным, дают заметные отличия между пойменными и склоновыми сообществами жужелиц. Показан также вклад лесной экогруппы жужелиц в формирование лугового сообщества в зависимости от размеров открытого пространства и типа соседствующего лесного биотопа. Степные и болотные сообщества демонстрируют наибольшую степень обособленности в силу специфики своих природных условий. Антропогенное сообщество, обладая максимальным видовым разнообразием, демонстрирует смешанный характер отношений с другими сообществами как по качественным, так и по количественным показателям.

7. Изучена сезонная динамики численности и демографическая структура популяций 15 доминантных видов, из них у 7 видов впервые в условиях Хамар-Дабана. Представители родов Carabus, Pterostichus, Poecilus имеют весенний одногодичный тип жизненного цикла, у Cicindela отмечен весенний двугодичный цикл. Отмечено значительное преобладание самок над самцами (60 - 70%) почти у всех исследованных видов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах:

1. Панкратов А.А. Сезонная динамика активности и жизненные циклы некоторых видов жужелиц (Coleoptera, Carabidae) северного макросклона хребта Хамар-Дабан / А.А. Панкратов, В.Г. Шиленков // Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии, 2010. - Вып. 41. - С. 70-79.

2. Шиленков В.Г. Видовое разнообразие и зоогеографические особенности фауны жужелиц (Coleoptera, Carabidae) Хамар-Дабана / В.Г. Шиленков, А.А. Панкратов // Вестник ИрГСХА, 2011. - Вып. 47. - С. 33-39.

Статьи, опубликованные в отечественных периодических изданиях и региональных сборниках:

3. Панкратов А.А. Жужелицы северного макросклона хребта Хамар-Дабан / А.А. Панкратов // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. - Абакан, 2007. - Вып. 11. - С. 112.

4. Шиленков В.Г. К фауне жужелиц (Coleoptera, Carabidae) окрестностей Слюдянки и Култука / В.Г. Шиленков, А.А. Панкратов // Байкальский зоологический журнал. - Иркутск, 2009. - Вып. 2. - С. 28-30.

5. Панкратов А.А. Жужелицы (Coleoptera, Carabidae) заболоченных участков на юге Байкала / А.А. Панкратов // Байкальский зоологический журнал. - Иркутск, 2011. - Вып. 1(6). - С. 10-12.

6. Панкратов А.А. Фауна жужелиц (Coleoptera, Carabidae) антропогенного биотопа северного макросклона хребта Хамар-Дабан / А.А. Панкратов // Materiaіy VIII Miкdzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Kluczowe aspekty naukowe dziaіalnoњci - 2012» - Volume 14. - Medycyna. Nauk biologicznych.: Przemyњl. Nauka i studia - С. 57-59.

7. Панкратов А.А. Экологический анализ фауны жужелиц (Coleoptera, Carabidae) северного макросклона хребта Хамар-Дабан / А.А. Панкратов // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук [Текст] : материалы IX международной научно-практической конференции 30-31 декабря 2011 г. / Науч.-инф. издат. центр «Институт стратегических исследований». - Москва: Изд-во «Спецкнига», 2011, ISBN 978-5-91891-095-5. С. 62-65.

8. Панкратов А. А. Жужелицы (Coleoptera, Carabidae) - эндемики северного макросклона хребта Хамар-Дабан / А. А. Панкратов / Современная биология: вопросы и ответы. - Материалы I Международной научной конференции 20-21 января 2012 года, г. Санкт-Петербург. - Петрозаводск, 2012. - С. 29-31.

9. Панкратов А. А. Жизненные циклы доминантных видов жужелиц (Coleoptera, Carabidae) северного макросклона хребта Хамар-Дабан / А. А. Панкратов // Естественные и технические науки. - Материалы III Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии» 19 января 2012 года, г. Москва. - Москва, 2012. - С. 96-98.

Размещено на Allbest.ru

...