ПИРОГЕННАЯ ДИНАМИКА ЭНТОМОФАУНЫ В СТЕПЯХ И ПОЙМЕННЫХ ЛЕСАХ РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИЯ (БОГРАДСКИЙ РАЙОН)
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1.1. Географическое положение и рельеф 6
1.2. Климат 7
1.3. Гидрология 8
1.4. Почвы и растительность 8
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 10
2.1. Исследованные биотопы 12
2.2. Методы сбора 16
3. СТРУКТУРА ЭНТОМОФАУНЫ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 20
3.1. Отряд Coleoptera 20
3.1.1. Семейство Carabidae 21
3.1.2. Семейство Silphidae 24
3.1.3. Семейство Scarabeidae 27
3.1.4. Остальные семейства 29
3.2. Отряд Hemiptera 31
3.2.1. Семейство Pentatomidae 32
3.2.2. Семейство Miridae 34
3.2.3. Другие семейства подотряда Heteroptera 35
3.2.4. Семейства, ранее входившие в отряд «Homoptera» 36
3.3. Отряд Hymenoptera 38
3.3.1. Семейство Apidae 39
3.3.2. Семейство Halictidae 41
3.3.3. Семейство Formicidae 41
3.3.4. Остальные семейства 43
3.4. Отряд Diptera 45
3.5. Остальные отряды насекомых 48
4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОЖАРОВ НА ДИНАМИКУ ЭНТОМОФАУНЫ СТЕПЕЙ И ПОЙМЕННЫХ ЛЕСОВ ХАКАСИИ 49
ВЫВОДЫ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 54
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1.1. Географическое положение и рельеф 6
1.2. Климат 7
1.3. Гидрология 8
1.4. Почвы и растительность 8
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 10
2.1. Исследованные биотопы 12
2.2. Методы сбора 16
3. СТРУКТУРА ЭНТОМОФАУНЫ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 20
3.1. Отряд Coleoptera 20
3.1.1. Семейство Carabidae 21
3.1.2. Семейство Silphidae 24
3.1.3. Семейство Scarabeidae 27
3.1.4. Остальные семейства 29
3.2. Отряд Hemiptera 31
3.2.1. Семейство Pentatomidae 32
3.2.2. Семейство Miridae 34
3.2.3. Другие семейства подотряда Heteroptera 35
3.2.4. Семейства, ранее входившие в отряд «Homoptera» 36
3.3. Отряд Hymenoptera 38
3.3.1. Семейство Apidae 39
3.3.2. Семейство Halictidae 41
3.3.3. Семейство Formicidae 41
3.3.4. Остальные семейства 43
3.4. Отряд Diptera 45
3.5. Остальные отряды насекомых 48
4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОЖАРОВ НА ДИНАМИКУ ЭНТОМОФАУНЫ СТЕПЕЙ И ПОЙМЕННЫХ ЛЕСОВ ХАКАСИИ 49
ВЫВОДЫ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 54
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
Пожары являются одним из важных факторов, влияющих на естественные экосистемы. Экологические эффекты пожаров для них многообразны и неоднозначны. Обычно огонь оказывает на биоценоз краткое разрушающее воздействие, вследствие чего страдает растительный покров, лесная подстилка, при сильных низовых пожарах может частично разрушаться почва. В последние 10-15 лет частота, площади и сила степных и лесных природных пожаров в России заметно возросли, что может быть связано как с изменением климата, так и с возросшим антропогенным воздействием.
В то же время в некоторых исключительных случаях контролируемый огонь может служить полезным инструментом для поддержания экологического равновесия охраняемой степной экосистемы и для борьбы с более разрушительными пожарами. Как мера управления пожарной нагрузкой и инструмент при тушении природных пожаров регулируемые выжигания широко применяются для сохранения близких к степям сообществ прерий на особо охраняемых природных территориях США и Канады, а также для сохранения степей в некоторых странах Европы. Однако степные контролируемые пожары в ООПТ России практически не имеют соответствующего опыта и методической базы (Куксин, Крейндлин, 2014).
Если природные пожары являются довольно большой проблемой для нашей страны и для всего мира в целом, то работа, направленная на исследование пирогенных сукцессий, была и будет актуальной ещё многие годы. Сукцессия - это последовательная закономерная смена одного биологического сообщества другим на определенном участке во времени в результате влияния каких-либо факторов.
Мнения разных авторов по отношению к проблеме воздействия пожаров на растительные сообщества разноречивы. По некоторым данным ранневесеннее (до 15 апреля в южных районах Амурской области) и позднеосеннее (с начала ноября) выжигание ветоши на лугах влияет очень незначительно на видовой состав растительности. Урожайность трав на выгоревших разнотравных лугах оказывалась выше, чем на контрольном участке, на вейниковых лугах повышалась. Разные авторы указывают как на положительное, так и на отрицательное влияние весеннего выжигания на продуктивность лугов (по анализу Е.В. Игнатенко, С.Ю. Игнатенко, 2010).
Сведения в литературе о сукцессиях энтомофауны на равнинных луговых биоценозах очень скудны.
Так же противоречивы сведения о пирогенном влиянии в лесных экосистемах. С одной стороны, пожары служат основным природным механизмом обновления лесов, с другой, наиболее мощное воздействие низовые пожары могут оказывать на почвы и почвенное население лесных экосистем. Степень воздействия пирогенного фактора и последующее восстановления почвенной системы зависят от интенсивности пожара, времени, прошедшего после предыдущего пожара, также типа почвы и растительности (Балязин, 2013).
Обзоры проводимых по этой теме работ (Мордкович и др., 2006; Гонгальский, 2006) демонстрируют противоречивость полученных разными исследовательскими группами результатов. Так, выявлено уменьшение числа видов и обилия пауков на гарях в северной тайге Западной Сибири (Мордкович и др., 2006) и увеличение показателей их разнообразия в Альпах (Moretti et al., 2002). В почвенной мезофауне в сосняках и ельниках Карелии в первые послепожарные годы преобладает подстилочный комплекс, доля почвенных форм увеличивается по ходу сукцессии, а в Окском заповеднике, напротив, на свежей гари доля подстилочных форм ниже, чем на контрольных участках, и преобладают по численности почвенные формы (Кулешова и др., 1996; Потапова, 2002). В целом различия определяются, во-первых, особенностями реакции разных групп живых организмов в случае одинаковых воздействий, во-вторых - изменениями характера сукцессии в разных регионах, и, наконец, особенностями реакции населения при воздействиях разной интенсивности. Исследование вклада этих компонентов в многообразие процессов трансформации животного населения - путь к объяснению полученных противоречий (Кругова, 2013).
Республика Хакасия - это один из регионов нашей страны, который подвержен частому воздействию природных пожаров. Особенно остро ситуация обстоит с апреля по июнь, когда небольшой снежный покров сошел с почвенной поверхности и обнажил густой травяной сухостой, который легко загорается. Также ситуацию усугубляют частые ветра, особенно сильные в упомянутый период.
Изучение пирогенной (послепожарной) сукцессии является актуальной задачей последних лет, так как участившиеся в результате деятельности человека пожары не только меняют облик наземных экосистем, но и оказывают значительное влияние на сообщества беспозвоночных.
Цель работы: выяснение влияния пожаров на энтомофауну на участках пойменных лесов и степей в Боградском районе Республики Хакасия.
Для достижения цели поставлены задачи:
- определить состав энтомофауны на горевших и не горевших участках пойменных лесов и степей Хакасии;
- провести сравнительный анализ структуры фауны горевших и не горевших участков;
- оценить влияние пожаров на энтомофауну.
Новизна данной работы заключается в том, что для данного региона Российской Федерации ранее такие исследования не проводились, а субъект является одним из хозяйственно значимых регионов, как для Сибирского региона, так и для всей страны. Данные исследования помогут понять, как меняется биоразнообразие насекомых в степных и лесных биоценозах республики.
В то же время в некоторых исключительных случаях контролируемый огонь может служить полезным инструментом для поддержания экологического равновесия охраняемой степной экосистемы и для борьбы с более разрушительными пожарами. Как мера управления пожарной нагрузкой и инструмент при тушении природных пожаров регулируемые выжигания широко применяются для сохранения близких к степям сообществ прерий на особо охраняемых природных территориях США и Канады, а также для сохранения степей в некоторых странах Европы. Однако степные контролируемые пожары в ООПТ России практически не имеют соответствующего опыта и методической базы (Куксин, Крейндлин, 2014).
Если природные пожары являются довольно большой проблемой для нашей страны и для всего мира в целом, то работа, направленная на исследование пирогенных сукцессий, была и будет актуальной ещё многие годы. Сукцессия - это последовательная закономерная смена одного биологического сообщества другим на определенном участке во времени в результате влияния каких-либо факторов.
Мнения разных авторов по отношению к проблеме воздействия пожаров на растительные сообщества разноречивы. По некоторым данным ранневесеннее (до 15 апреля в южных районах Амурской области) и позднеосеннее (с начала ноября) выжигание ветоши на лугах влияет очень незначительно на видовой состав растительности. Урожайность трав на выгоревших разнотравных лугах оказывалась выше, чем на контрольном участке, на вейниковых лугах повышалась. Разные авторы указывают как на положительное, так и на отрицательное влияние весеннего выжигания на продуктивность лугов (по анализу Е.В. Игнатенко, С.Ю. Игнатенко, 2010).
Сведения в литературе о сукцессиях энтомофауны на равнинных луговых биоценозах очень скудны.
Так же противоречивы сведения о пирогенном влиянии в лесных экосистемах. С одной стороны, пожары служат основным природным механизмом обновления лесов, с другой, наиболее мощное воздействие низовые пожары могут оказывать на почвы и почвенное население лесных экосистем. Степень воздействия пирогенного фактора и последующее восстановления почвенной системы зависят от интенсивности пожара, времени, прошедшего после предыдущего пожара, также типа почвы и растительности (Балязин, 2013).
Обзоры проводимых по этой теме работ (Мордкович и др., 2006; Гонгальский, 2006) демонстрируют противоречивость полученных разными исследовательскими группами результатов. Так, выявлено уменьшение числа видов и обилия пауков на гарях в северной тайге Западной Сибири (Мордкович и др., 2006) и увеличение показателей их разнообразия в Альпах (Moretti et al., 2002). В почвенной мезофауне в сосняках и ельниках Карелии в первые послепожарные годы преобладает подстилочный комплекс, доля почвенных форм увеличивается по ходу сукцессии, а в Окском заповеднике, напротив, на свежей гари доля подстилочных форм ниже, чем на контрольных участках, и преобладают по численности почвенные формы (Кулешова и др., 1996; Потапова, 2002). В целом различия определяются, во-первых, особенностями реакции разных групп живых организмов в случае одинаковых воздействий, во-вторых - изменениями характера сукцессии в разных регионах, и, наконец, особенностями реакции населения при воздействиях разной интенсивности. Исследование вклада этих компонентов в многообразие процессов трансформации животного населения - путь к объяснению полученных противоречий (Кругова, 2013).
Республика Хакасия - это один из регионов нашей страны, который подвержен частому воздействию природных пожаров. Особенно остро ситуация обстоит с апреля по июнь, когда небольшой снежный покров сошел с почвенной поверхности и обнажил густой травяной сухостой, который легко загорается. Также ситуацию усугубляют частые ветра, особенно сильные в упомянутый период.
Изучение пирогенной (послепожарной) сукцессии является актуальной задачей последних лет, так как участившиеся в результате деятельности человека пожары не только меняют облик наземных экосистем, но и оказывают значительное влияние на сообщества беспозвоночных.
Цель работы: выяснение влияния пожаров на энтомофауну на участках пойменных лесов и степей в Боградском районе Республики Хакасия.
Для достижения цели поставлены задачи:
- определить состав энтомофауны на горевших и не горевших участках пойменных лесов и степей Хакасии;
- провести сравнительный анализ структуры фауны горевших и не горевших участков;
- оценить влияние пожаров на энтомофауну.
Новизна данной работы заключается в том, что для данного региона Российской Федерации ранее такие исследования не проводились, а субъект является одним из хозяйственно значимых регионов, как для Сибирского региона, так и для всей страны. Данные исследования помогут понять, как меняется биоразнообразие насекомых в степных и лесных биоценозах республики.
1. На исследованных участках степей и пойменных лесов в Боградском районе Республики Хакасия отмечено 145 видов насекомых из 53 семейств, относящихся к 11 отрядам.
2. При сравнительном анализе пирогенного влияния на отдельные семейства и виды, оказалось, что оно не всегда отрицательное. Некоторые представители Coleoptera резко увеличивают свою численность на горевших участках леса Thanathophilus dispar(в 6 раз), Aphodius biguttatus(в 12 раз), Calathus melanocephalus(в 4,5 раза), Carabus schoenherri(в 5 раз), впервые показан резкий скачок численности Histeridae (2 вида) - в 2 раза. Тогда как для фауны опылителей (Hymenoptera, Lepidoptera) и таких фитофагов, как Chrysomelidae, Curculionidae (Coleoptera), наиболее благоприятными оказываются условия степных участков, горевших в 2015 г. (максимальное возрастание численности в 22 раза).
3. На энтомофауну лесных биотопов отмечено значительное негативное влияние пожаров, за 8 лет после пожара состав первоначальный фауны восстанавливается чуть более чем наполовину (индекс ЧС 0,56).
4. В степных биотопах восстановление энтомофауны за счет быстрого восстановления растительности происходит быстро, уже через год после пожара индекс сходства фаун горевших и не горевших участков достигает 0,81, а через 8 лет практически выравнивается (0,91), причем биоразнообразие насекомых даже несколько выше на ранее горевших участках, за счет более богатого состава растительности.
2. При сравнительном анализе пирогенного влияния на отдельные семейства и виды, оказалось, что оно не всегда отрицательное. Некоторые представители Coleoptera резко увеличивают свою численность на горевших участках леса Thanathophilus dispar(в 6 раз), Aphodius biguttatus(в 12 раз), Calathus melanocephalus(в 4,5 раза), Carabus schoenherri(в 5 раз), впервые показан резкий скачок численности Histeridae (2 вида) - в 2 раза. Тогда как для фауны опылителей (Hymenoptera, Lepidoptera) и таких фитофагов, как Chrysomelidae, Curculionidae (Coleoptera), наиболее благоприятными оказываются условия степных участков, горевших в 2015 г. (максимальное возрастание численности в 22 раза).
3. На энтомофауну лесных биотопов отмечено значительное негативное влияние пожаров, за 8 лет после пожара состав первоначальный фауны восстанавливается чуть более чем наполовину (индекс ЧС 0,56).
4. В степных биотопах восстановление энтомофауны за счет быстрого восстановления растительности происходит быстро, уже через год после пожара индекс сходства фаун горевших и не горевших участков достигает 0,81, а через 8 лет практически выравнивается (0,91), причем биоразнообразие насекомых даже несколько выше на ранее горевших участках, за счет более богатого состава растительности.