Біогенна турбація лучних ґрунтів мурахами виду Lasius flavus

Размещено на http://www.allbest.ru/

БІОГЕННА ТУРБАЦІЯ ЛУЧНИХ ҐРУНТІВ МУРАХАМИ ВИДУ LASIUS FLAVUS

грунт мураха lasius flavus

В.Г. Гаськевич, д. геогр. наук, професор

Львівський національний університет

імені Івана Франка, кафедра ґрунтознавства і

географії грунтів, вул. Дорошенка, 41, м. Львів, 79000, Україна

Наведено результати дослідження біогенної турбації лучних грунтів мурахами виду Lasius flavus. Проаналізовано фізичний стан грунтів під перелогами і сформованими на них мурашниками. Встановлено, мурашки змінюють фізичні властивості грунтів, зокрема, впливають на гранулометричний склад, сприяють покращенню мікроагрегатного складу грунтів, загальних фізичних властивостей, поліпшують їхній структурно-агрегатний стан.

Ключові слова: лучні грунти, мурахи виду Lasius flavus, гранулометричний, структурно-агрегатний склад, загальні фізичні властивості.

В. Г. Гаськевич, д. геогр. наук, профессор

Львовский национальный университет имени Ивана Франко,

кафедра почвоведения и географии почв,

ул. Дорошенко, 41, г. Львов, 79000, Украина

БИОГЕННАЯ ТУРБАЦИЯ ЛУГОВЫХ ПОЧВ МУРАВЬЯМИ ВИДА ЬЛЯШЯ ПЛУШ

Резюме

Приведены результаты исследования биогенной турбации луговых почв муравьями вида Lasius flavus. Проанализировано физическое состояние почв под перелогами и сформированными на них муравейниками. Установлено, что муравьи изменяют физические свойства почв, в частности, влияют на гранулометрический состав, способствуют улучшению микроагрегатного состава почв, общих физических свойств, улучшающих их структурно-агрегатное состояние.

Ключевые слова: луговые почвы, муравьи вида Lasius Аасш, гранулометрический, структурно-агрегатный состав, общие физические свойства.

V. G. Haskevych

Ivan Franko National University of Lviv,

Departament of Soil and Soil Geography Doroshenka St., 41, Lviv, 79000, Ukraine

BIOGENIC TURBATION OF MEADOW SOILS BY THE SPECIES OF- ANTS LASIUS FLAVUS

Abstract

Problem Statement and Purpose. The influence of Lasius flavus ants on the bioturbation processes in soils and their properties are insufficiently studied, which determines the relevance of the research.

The purpose of the research is to describe the agrophysical state of the soil in the context of influence of Lasius flavus ants. The object of the research is meadow soils under grassland and ant colonies formed thereon. The subject of the research is granulometric, microaggregate, structural and aggregate composition, general physical properties of soils and ant colonies.

Data & Methods. In the article, our own field and laboratory research materials were used. Common methods of soil research (comparative-geographical, comparative- profile, analytical) were used. The assessment of the physical condition of soils and ant colonies was carried out by calculating the corresponding coefficients and indicators.

Results. Activity of the Lasius flavus ants affected the granulometric composition of soils, no unidirectional changes were detected though. Both decrease and increase in the granulometric composition as compared to the undisturbed meadow soils have been observed.

Microaggregate composition of the ant colonies as compared to the undisturbed soils is characterized by better water resistance, ability to structure formation, antierosion resistance. According to the calculations, the Kachynskyi's structural factor in the meadow soils is equal to 27.40%, the microstructure of soils is estimated as satisfactory. In ant colonies, the structural factor is 2.38-5.40%, microstructure is characterized as high.

In the aggregate structure of the ant colonies, the content of agronomically valuable aggregates of 10-0.25 mm is increasing reaching the level of 53.03-83.94%, the structure is characterized as satisfactory and good. The structure coefficient varies within 1.12-7.85 which also indicates a satisfactory and good structure formation of soils.

In ant colonies, there is a significant decrease in the structure density as compared with undisturbed soils - from 1.41-1.44 g/cm3 to 0.78-1.08 g/cm3, which characterizes their composition as loose and rich in organic remains. The total porosity in ant colonies increases to 59.55-68.67%, i.e., it is characterized as excellent. Moreover, Lasius flavus ants improve soils aeration.

Therefore, Lasius flavus ants caused changes in the physical properties of the meadow soils, which can be assessed as positive in the context of the agro- and ecophysical condition of soils.

Keywords: meadow soils, Lasius flavus ants, granulometric, structural-aggregate composition, general physical properties.

ВСТУП

Роль тварин у кругообігу речовин у природі і формуванні грунтів є надзвичайно важливою і неповністю дослідженою. Педобіота часто привертає увагу дослідників грунтів у контексті генези, їхньої еволюції, трансформації властивостей, агрофізичного та агроекологічного стану грунтів. Для численних живих організмів грунт - це середовище їхнього життя, у ньому завжди є їжа і захисток від ворогів. На думку М. С. Гилярова, грунт - це особливе середовище існування, яке для багатьох груп тварин виявилось перехідним від водного способу життя до надземного [1].

Мурахи виду Lasius flavus суттєво впливають на біотурбаційні процеси у грунтах. Значимість мурах обумовлена їхньою численністю. Але не тільки цим. Важливими є й особливості способу життя мурах, їхнє харчування та зв'язки з іншими тваринами, рослинами, грунтом [2].

Біотурбаційним процесам в грунтах присвячено відносно небагато наукових публікацій. Деякі відомості є і про вплив термітів, мурашок на властивості грунтів [2, 4, 6]. Зокрема, результати досліджень впливу термітів і мурах на фізико-хімічні властивості грунтів викладено у наукових працях В. Кірбі, М. О. Холодковського, Н. О. Дімо, І. А. Крупенікова, А. А. Котової, І. М. Малиновської, В. А. Зряніна, Н. Едвардса та ін. Водночас, вивченість впливу мурах на біотубаційні процеси та фізичні властивості грунтів є недостатнім, що визначило актуальність проведення даних досліджень. Такі дослідження в Україні проведено нами вперше.

Мета досліджень - схарактеризувати агрофізичний стан ґрунтів в контексті впливу мурах виду Lasius flavus. Для досягнення поставленої мети було виконано наступні завдання: проведено польові та лабораторні дослідження непорушених і біогенно-змінених ґрунтів. Об'єкт досліджень - лучні ґрунти, зайняті під перелогами і сформовані на них мурашники. Предмет досліджень - гранулометричний, мікроагрегатний, структурно-агрегатний склад, загальні фізичні властивості ґрунтів та мурашників.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Дослідження біотурбаційних процесів у лучних ґрунтах під впливом мурах виду Lasius flavus проводились в межах Немирівсько-Брюховицького природного району Розтоцько-Опільської горбогірної фізико-географічної області Західно-Українського краю зони широколистяних лісів [5]. Ключова ділянка закладена на території Бірківської сільської ради Яворівського району Львівської області. При проведенні досліджень було застосовано польові та лабораторні методи, зокрема, порівняльно-географічний, порівняльно-профільний, порівняльно-аналітичний. Аналітичні дослідження виконано у сертифікованій лабораторії аналізу ґрунтів кафедри ґрунтознавства і географії ґрунтів Львівського національного університету імені Івана Франка відповідно методик і стандартів, прийнятих в Україні. Оцінка фізичного стану ґрунтів проводилась шляхом розрахунків відповідних показників і коефіцієнтів. Вивчались фізичні властивості непорушених лучних ґрунтів під перелогами, під мурашниками і мурашників, сформованих мурахами виду Lasius flavus.

При проведені досліджень використовувались топографічні та ґрунтові карти масштабу 1:10000. Забарвлення ґрунтів визначалось за шкалою Манселла. На непорушених лучних ґрунтах закладались повні ґрунтові розрізи, під мурашниками - напіврозрізи глибиною 60-70 см з метою характеристики товщі життєдіяльності мурах виду Lasius flavus.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Лучні ґрунти (итЬг^ок Gleyic) приурочені до понижень рельєфу, окраїн боліт, долин річок і днищ балок, шлейфів схилів. Вони складають основу земель меліоративного фонду, використовуються переважно під ріллею, перелогами, присадибними землями, кормовими угіддями тощо.

Колонії земляних червоних мурах виду Lasiusflavus найчастіше поселяються на пасовищах, сіножаттях, перелогах. Характерними для поселення мурах є території вздовж доріг, меліоративних каналів, закинутих присадибних ділянок, узлісся. В межах колоній мурахи формують специфічний форми рельєфу - мурашники. Кількість мурашників, за нашими підрахунками, в межах одного гектара може становити від кількох десятків до сотень. Мурашники досягають у діаметрі 0,7-0,8 м, у висоту - 0,25-0,50 м, мають конусоподібну або циліндричну форму, з куполоподібною вершиною. В середині мурашники пронизані численними пустотами округлої форми діаметром 2,0-2,5 см - ходами, галереями тощо. Мурашники за віком ми поділили на старі або зрілі, і молоді. Зверху старі мурашники покриті міцною, досить твердою і водостійкою кіркою товщиною 0,5-0,7 см, яка захищає їх від руйнівної дії опадів, перегрівання на сонці тощо. Старі мурашники здебільшого зарослі пирієм, осокою, польовим хвощем. Кірка на поверхні молодих мурашників тонша, близько 0,2 см, вони мають конусоподібну форму, менше зарослі рослинністю.

Оскільки мурашники займають певні площі пасовищ і перелогових земель, за їхньою участю відбуваються значні за масштабами ґрунтові процеси, постало необхідним детальне вивчення трансформованих мурашниками ґрунтів, що підтверджує актуальність проведених досліджень.

Гранулометричний склад лучних ґрунтів, сформованих на алювіально-делювіальних відкладах, відзначається відносною однорідністю в межах профілю і характеризується як легкосуглинковий та середньосуглинковий. Вміст фракцій фізичної глини (частинки розміром <0,01 мм) у гумусово-акумулятивному горизонті ^1 становить 27,4-39,8% (табл. 1). Серед фракцій переважає дрібний пісок (частинки розміром 0,25-0,05), вміст якого коливається від 40,8 до 56,4%. Фракція мулу (частинки розміром <0,001 мм) становить 14,6%, зберігаючи тенденцію до зростання із глибиною.

Життєдіяльність мурах виду Lasius flavus вплинула на гранулометричний склад ґрунтів, хоча однонаправлених змін не виявлено. Механізм таких змін потребує подальших досліджень. Спостерігається тенденція як полегшення гранулометричного складу, так і його поважчання порівняно з непорушеними лучними ґрунтами. Вміст фізичної глини коливається у межах 14,0-43,7%, що характеризує гранулометричний склад субстрату мурашників як супіщаний, легкосуглинковий і середньосуглинковий.

У досліджуваних мурашниках, порівняно з непорушеними ґрунтами, зберігається переважання фракції дрібного піску та простежується тенденція до зростання вмісту крупного і середнього піску (частинки розміром 1-0,25 мм). Вміст мулистої фракції також має тенденцію як до зростання, так і до зменшення, коливаючись у діапазоні від 3,7 до 19,6% (табл. 1).

Мікроагрегатний аналіз ґрунтів, відображаючи ступінь міцності зв'язків між елементарними ґрунтовими частинками, визначає співвідношення виділених фракцій, що дає можливість судити про формування мікроструктури, шпаруватого простору і структури ґрунту загалом.

У складі мікроагрегатів лучного непорушеного ґрунту у гумусово-акумулятивному горизонті ^1 переважають фракції розміром більше 0,01 мм, що є характерним для ґрунтів легкого гранулометричного складу. В гумусово-акумулятивному орному горизонті фракція 1-0,25 мм становить 47,8%, а в гумусово-акумулятивному підорному горизонті ^1п/ор домінують фракції розміром 0,25-0,05 мм - 61,3% (табл. 2). Вміст активного мулу у верхній частині ґрунтового профілю становить 4,0-8,2% і з глибиною залишається майже незмінним.

Мікроагрегатний склад мурашників характеризується подібною тенденцією розподілу ґрунтових агрегатів, як у лучного непорушеного ґрунту. Проте суттєвою відмінністю є значно менший вміст мулу, який становить 0,2-0,4% (табл. 2). Низький вміст мулистих частинок позитивно позначається на процесах мікроструктуроутворення, а, отже, і на процесах макроструктуроутворення. Водночас, мікроструктура характеризується невисокою міцністю, що зумовлено домінуванням у складі мікроагрегатів розміром більше 0,01 мм неагрегованих зерен кварцу (пісок і грубий пил).

Мікроагрегатний склад лучних ґрунтів і мурашників

Для оцінки гранулометричного і мікроагрегатного стану ґрунтів і мурашників розраховано низку показників, зокрема, фактор дисперсності за Качинським; фактор структурності за Фагелером; ступінь агрегованості за Бейвером і Роадесом та інші (табл. 3). В основі розрахунків цих показників лежить порівняння вмісту різних фракцій, одержаних при гранулометричному і мікроагрегатному аналізах, в одних і тих самих зразках ґрунту.

Ґрунти мурашників, порівняно з непорушеними лучними ґрунтами, характеризуються кращою водостійкістю мікроструктури, здатністю до оструктурення, протиерозійною стійкістю.

Оцінка гранулометричного і мікроагрегатного стану лучних ґрунтів та мурашників

За результатами розрахунків, фактор структурності за Качинським у лучних ґрунтів дорівнює 27,40, мікрооструктуреність ґрунтів оцінюється як задовільна, тоді як у мурашників мікрооструктуреність характеризується як висока, фактор структурності становить 2,38-5,40. Висока потенційна здатність до оструктурення і стійкість до руйнівної дії води більшості досліджених підтверджується іншими розрахованими показниками - фактором структурності Фагелера, ступенем агрегованості Бейвера-Роадеса, числом агрегації Пустовойтова тощо (табл. 3). Мурашники, порівняно з лучними ґрунтами, характеризуються вищою протиерозійною стійкістю. Розрахований показник протиерозійної стійкості за Вороніним і Кузнєцовим для лучних ґрунтів становить 0,62% і характеризується як низький, тоді як у ґрунтів мурашників його величина коливається від 0,71 до 11,95%, тобто, протиерозійна стійкість низька, середня і висока. Цим пояснюється стійкість мурашників до випадання дощів, навіть зливових, за яких мурашники не руйнуються. Водночас, в молодих мурашниках (мурашник 2) протиерозійна стійкість нижча, порівняно із старими мурашниками (мурашники 1, 3). Очевидно, висока здатність до оструктурення, водостійкість та протиерозійна стійкість зумовлена виділеннями мурах, які вони використовують для “будівництва” своїх осель.

Макроструктура ґрунту тісно пов'язана з його мікроагрегатним складом. Для лучного ґрунту вміст повітряно-сухих агрегатів розміром 0,25-10 мм в колишньому орному гумусово-акумулятивному горизонті ^1 становить 27,96 % і зменшується із глибиною (табл. 4). За шкалою оцінки, структурно-агрегатний стан ґрунтів характеризується як незадовільний. Відповідно, коефіцієнт структурності становить 0,39, що підтверджує незадовільний структурно-агрегатний стан ґрунтів. В лучних ґрунтах під мурашником .№1 структурно-агрегатний стан ґрунтів також незадовільний, коефіцієнт структурності становить 0,30.

Структурно-агрегатний склад непорушених лучних ґрунтів відзначається доброю водостійкістю, підтвердженням чого є величина критерію водостійкості АФІ, величина якого становить 476,10%, а також за сумарним вмістом агрегатів більших 0,25 мм при мокрому просіюванні (І. В. Кузнєцова) в ґрунтах під мурашником водостійкість структури характеризується як добра.

Поліпшення структурно-агрегатного стану спостерігається в усіх досліджуваних зразках ґрунтів, відібраних з мурашників. Вміст агрономічно-цінних агрегатів в мурашниках зростає, досягаючи значень 53,03-88,70%, структура характеризується як задовільна і добра. Коефіцієнт структурності коливається у межах 1,12-7,85, що також свідчить про задовільну і добру оструктуреність ґрунтів (табл. 4).

Водночас, водостійкість макроструктури ґрунтів мурашників є меншою, порівняно з непорушеними ґрунтами. За величиною критерію водостійкості АФІ, який коливається у межах 77,83-128,79%, водостійкість структури характеризується переважно як задовільна, менше - як добра. Від руйнівної дії води структуру ґрунтів мурашників захищає поверхнева кірка.

Із загальних фізичних властивостей ми досліджували щільність твердої фази, щільність будови та загальну шпаруватість непорушених лучних ґрунтів і мурашників (табл. 5). Щільність твердої фази є одним з найбільш стабільних параметрів ґрунту. В гумусово-акумулятивному горизонті ^1 непорушених лучних ґрунтів величини щільності твердої фази становить 2,42-2,43 г/см3.

Таблиця 5

Загальні фізичні властивості лучних ґрунтів і мурашників

В ґрунтах мурашників не виявлено однонаправлених змін щільності твердої фази, її величина має тенденція як до зменшення, так і до зростання. Це, очевидно, зумовлено кількістю принесених мурахами органічних решток, ступенем їхньої мінералізації і віком самого мурашника.

Щільність будови у горизонті ^1 непорушених ґрунтів становить 1,411,41 г/см3, ґрунт характеризується як сильно ущільнений [3]. В ґрунтах мурашників простежується суттєве зменшення величини щільності будови до 0,78-1,08 г/см3, ґрунт характеризується як розпушений і багатий на органічні рештки. При цьому меншими, порівняно з непорушеними ґрунтами, значеннями величини щільності будови характеризується товща ґрунту під мурашником, що спричинено численними ходами мурах.

Величина загальної шпаруватості у горизонті ^1 непорушених ґрунтів становить 40,49-41,97% і характеризується як незадовільна [3]. В ґрунтах мурашників величина загальної шпаруватості коливається у межах 59,55-68,67%, тобто, характеризується здебільшого як відмінна. Мурахи, завдяки створенню системи ходів і галерей, покращують аерацію ґрунтів.

Як зазначає Н. Едвардс, ці невтомні маленькі трудівники здатні переробити і структурувати до 80 кг ґрунту на рік, знищують шкідників культурних рослин [6]. Проте, ґрунти зайняті мурашниками для людини і її сільськогосподарської діяльності є негативним явищем, оскільки ускладнюють використання земель, особливо для сінокосіння. Водночас мурашники, при обробітку ґрунту сільськогосподарською технікою, зокрема дисковими боронами, легко руйнуються, залишаючи у ґрунті органічні рештки, подібні на компост. На ріллі колонії мурах і мурашники практично знищуються, ті, що залишаються - значно менших розмірів і не такі численні. Для збереження колоній мурах на ріллі можна було б залишати смуги або острівці, які б не оброблялись декілька років.

ВИСНОВКИ

За результатами польових і лабораторних досліджень встановлено, що мурашки виду Lasiusflavus спричинили низку змін фізичних властивостей лучних ґрунтів. Не виявлено однонаправлених змін гранулометричного складу, в ґрунтах мурашників, порівняно з непорушеними відмінами, має місце його поважчання, так і полегшення. В ґрунтах мурашників покращується мікроагрегатний склад ґрунту, водостійкість і міцність мікроагрегатів, їхня протиерозійна стійкість, поліпшується структурно-агрегатний склад за рахунок збільшення вмісту агрономічно-цінних агрегатів, а також зменшується величина щільності будови, зростає загальна шпаруватість. В мурашниках і під мурашниками покращується аерація ґрунтів.

Загалом вплив мурах виду Lasius flavus на фізичні властивості ґрунтів, їхній агро - і екофізичний стан, можна оцінити як позитивний. Окрім цього, мурахи знищують шкідників культурних рослин, збагачують ґрунт поживними рештками, подібними на компост.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Гиляров М. С. Жизнь в почве [Текст] / М. С. Гиляров, Д. А. Криволуцкий. - М.: Изд-во “Молодая гвардия”, 1985. -239 с.

2. Зрянин В. А. Влияние муравьев рода Lasius на почвы луговых биогеоценозов [Текст] / В. А. Зрянин // Успехи современной биологии. - 2003. - Т 123. - № 3. - С. 278-288.

3. Качинский Н. А. Физика почв. Ч. 1. [Текст] / Н. А. Качинский. - М.: Изд-во МГУ, 1965. - 323 с.

4. Крупеников И. А. Влияние муравьев на изменение реакции почв [Текст] / И. А. Крупеников // Природа. - №9. - 1951. - С. 42-43.

5. Удосконалена схема фізико-географічного районування України [Текст] / [О. М. Маринич, Г. О. Пархоменко, О. М. Петренко, П. Г. Шищенко] // Український географічний журнал. - 2003 - № 1. - С. 16-20.

6. Мурахи можуть стати вірними помічниками агрономів-АгроОпІіпе. Available at: https:// agro-online.com. ua/ru/public/blog/19234/details/ [Accessed 2 may 2018].

REFERENCES

1. Gilyarov, M. S., Krivolutsky, D. A. (1985), Zhizn' v pochve [Life in the soil], Moskow.: Molodaya gvardiya, 239 p.

2. Zryanin, V A. (2003), Vlijanie murav'ev roda Lasius na pochvy lugovyh biogeocenozov [Influence of ants of the sort Lasius on soils of meadow biogeocenoses], The successes of modern biology. - T. 123, No. 3, pp 278-288.

3. Kachinskiy, N. A. (1965), Fizika pochv Ch. 1. [Physics of soils. P. 1], Moskow, University of Moskow, 323 p.

4. Krupenikov, I. A. (1951), Vlijanie murav'ev na izmenenie reakcii pochv [Influence of ants on change of reaction of soils], Nature, No. 9, pp 42-43.

5. Marynych, O. M., Parkhomenko, H. O., Petrenko, O. M., Shyshchenko, P. H. (2003), Udoskonalena skhema fizyko-heohrafichnoho rayonuvannya Ukrayiny [Improved scheme of the physical and geographic zoning of Ukraine], Ukrainian geographic journal, No. 1, pp. 16-20.

6. Murakhy mozhut' staty virnymy pomichnykamy ahronomiv-AgroOnline [Ants can become loyal assistants of agronomists-AgroOnline]. Available at: https://agro-online.com.ua/ru/public/blog/19234/details/ [Accessed 2 may 2018].

Размещено на Allbest.ru