МЕЗОФАУНА УНИВЕРСИТЕТСКОЙ РОЩИ Г. ТОМСКА
|
Введение 3
Глава 1. Физико-географическая характеристика 7
района исследования 7
1.1. Географическое расположение 7
1.2. Климат 9
1.3. Рельеф 9
1.4. Экологогическое состояние. Растительность 11
Глава 2. Материал и методы 14
2.1. Типы почвенно-зоологических исследований 14
2.2. Техника взятия почвенной пробы 15
Глава 3. Характеристика некоторых отрядов почвенных 22
артропод 22
Глава 4. Таксономическая структура почвенной мезофауны Университетской
рощи 28
Глава 5. Сезонная динамика почвенных беспозвоночных в Университетской
роще г. Томска 32
Глава 6. Сравнение таксономической структуры фаун ТНХК, Коларово и
Университетской рощи 39
Заключения 44
Список литературы 46
Глава 1. Физико-географическая характеристика 7
района исследования 7
1.1. Географическое расположение 7
1.2. Климат 9
1.3. Рельеф 9
1.4. Экологогическое состояние. Растительность 11
Глава 2. Материал и методы 14
2.1. Типы почвенно-зоологических исследований 14
2.2. Техника взятия почвенной пробы 15
Глава 3. Характеристика некоторых отрядов почвенных 22
артропод 22
Глава 4. Таксономическая структура почвенной мезофауны Университетской
рощи 28
Глава 5. Сезонная динамика почвенных беспозвоночных в Университетской
роще г. Томска 32
Глава 6. Сравнение таксономической структуры фаун ТНХК, Коларово и
Университетской рощи 39
Заключения 44
Список литературы 46
Все организмы живут в определенной среде, подвергаясь действию ее различных факторов, приспосабливаются к определенным условиям, влияют на них. Каждое животное, таким образом, может быть изучено только в связи с условиями его существования. В этом единстве организма и условий его жизни заключается один из основных принципов современной биологии.
В сферу деятельности человека вовлекаются почти все экосистемы, влияние его на биосферу чрезвычайно велико, поэтому разносторонний мониторинг состояния окружающей среды, подразумевающий под собой систему наблюдений, контроля и прогнозирования состояния окружающей среды с использованием живых объектов, является одной из важнейших и трудоемких задач.
Естественной средой обитания для многих видов беспозвоночных животных является почва - один из основных природных ресурсов. Сохранение разнообразия почвенного покрова и природных механизмов, поддерживающих естественное почвенное плодородие, - чрезвычайно ответственная задача глобального значения, которая стоит перед исследователями всех стран (Чеснова, Стриганова, 1999). Почва является аккумулятором всех загрязнений, поэтому является одним из важнейших объектов биомониторинга. Исследования почвенных покровов, позволяющие выявить негативные изменения их свойств, помогают обнаружить и остановить неблагоприятные процессы на начальных стадиях их развития. Животный компонент данной среды представляет собой самый чувствительный к внешнему воздействию механизм, обладающий быстрой и яркой показательностью ответных реакций (Мордкович, 1977; Криволуцкий, 1994). Необходимо помнить, что животные являются в почве не внешним агентом, не инородным экзотическим элементом, а неотъемлемой составной частью почвенной системы - ее живым веществом, наряду с косным (минеральным) и биокосным (гумус) (Мордкович, 2013).
В почве обитает постоянно и временно множество видов животных организмов. Количество особей в ней на 1 м2 огромно. Относительно крупные беспозвоночные (черви, многоножки, жуки и их личинки и др.) исчисляются десятками и сотнями, мелкие членистоногие (клещи, ногохвостки) - тысячами и сотнями тысяч. Характер, количество видов и число особей каждого вида, обитающих в почве беспозвоночных, связано с географическим положением и почвенными условиями данной местности (механическим составом, количеством гумуса и т.д.). Деятельность почвообитающих животных является одним из важнейших факторов почвообразовательного процесса. Уникальность этого зоологического фактора, взаимозависимый характер отношений между животным населением и почвой как средой его обитания, а также продуктом жизнедеятельности определили, с одной стороны, сам феномен структурирования почвенной зоологии как самостоятельной дисциплины, а с другой - ее значимость. Многими учеными установлена ведущая роль организмов, в том числе и животных, живущих в почве, на ее формирование. Одна из первых работ, в которой была наглядно воссоздана важная роль животных в разложении растительных остатков, превращении в почвенный слой, участия тем самым животных в круговороте веществ, принадлежала английскому энтомологу В. Кирби. Ему удалось описать, как в тропических лесах погибшие деревья - «мертвые гиганты» «перерабатываются» муравьями и термитами в течение нескольких месяцев, постепенно превращая в перегной (Станчинский, 1936).
Из поздних работ особое значение имела работа немецкого зоолога В. Гензена, представляющая собой первое исследование экологической направленности, целиком посвященное дождевым червям. Автору удалось методом наблюдения и определенной экспериментальной проверки установить, каким образом отдельные стороны образа жизни изучаемого животного влияют на формирование плодородного слоя почвы.
Можно утверждать, что Дарвин «...первый установил биогенный характер почв и впервые указал на важную роль в процессе образования почв животных организмов, в частности, на роль дождевых червей» (цит. по Стан- чинскому, 1936. с. 106). Весь этот комплекс растительных и животных организмов оказывает огромное влияние на различные процессы почвообразования - накопление гумуса и его изменения, увеличение плодородия и т.п. (Фа- сулати, 1961). Подробное изучение влияния микроорганизмов на процессы выветривания и обработку годового опада описаны в трудах М.С. Гилярова (1949).
Распределены животные в почве далеко не равномерно. Каждая, даже незначительная, группа имеет свои биологические особенности, свои формы реакции на внешние факторы, а, следовательно, и свой характер распространения. Наибольшее количество видов обитателей почвы и наибольшая их численность приходится на почвенную подстилку и самые верхние слои почвы, т.е. до глубины 5-10 и реже - до 15 см. На больших глубинах количество и обилие видов резко сокращаются, но могут появляться специфические виды, приспособленные к жизни в условиях с пониженным содержанием кислорода и органических веществ (Романенко, 2013).
В почве животные осуществляют многообразную деятельность. Они оказывают огромное влияние на физические и химические свойства почв, на формирование гумуса, минерализацию, развитие почвенных систем.
В результате роющей деятельности червей, насекомых и их личинок, мокриц, уменьшается плотность почвы и увеличивается ее объём, улучшаются структура, водопроницаемость и воздухопроницаемость почв.
Некоторые почвенные животные (панцирные клещи, ногохвостки и др.) обеспечивают дробление растительных остатков, детрита, частиц перегноя, увеличивают доступность их для микроорганизмов (Романенко, 2013).
Исследования мезофауны Томской области немногочисленны, и не охватывают всего разнообразия почвенной мезофауны. Отдельные группы почвенных животных описаны в работах А.С. Бабенко (1984, 2000) - стафи- линиды, А.В. Удалого (2005) - моллюски, У.А. Булатовой, А.С. Бабенко (2009) - раковинные амебы.
Целью нашей работы являлось изучение почвенной мезофауны в Университетской роще г. Томска.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение таксономического состава почвенной мезофауны;
2. Выявление особенностей сезонной динамики почвообитающих беспозвоночных Университетской рощи г. Томск;
3. Провести сравнительный анализ почвенной мезофауны Университетской рощи с литературными данными
Автор приносит огромную благодарность коллективу кафедры зоологии беспозвоночных Биологического Института Томского государственного университета за внимание и участие в составлении данной работы, в особенности М.Л. Егоровой, М.В. Щербакову, О.Л. Конусовой и Р.А. Багирову за многочисленные консультации, помощь в определении и общее руководство работой. Особую благодарность автор выражает М.Л. Егоровой за предоставленный материал по почвенной мезофауне лесных экосистем.
В сферу деятельности человека вовлекаются почти все экосистемы, влияние его на биосферу чрезвычайно велико, поэтому разносторонний мониторинг состояния окружающей среды, подразумевающий под собой систему наблюдений, контроля и прогнозирования состояния окружающей среды с использованием живых объектов, является одной из важнейших и трудоемких задач.
Естественной средой обитания для многих видов беспозвоночных животных является почва - один из основных природных ресурсов. Сохранение разнообразия почвенного покрова и природных механизмов, поддерживающих естественное почвенное плодородие, - чрезвычайно ответственная задача глобального значения, которая стоит перед исследователями всех стран (Чеснова, Стриганова, 1999). Почва является аккумулятором всех загрязнений, поэтому является одним из важнейших объектов биомониторинга. Исследования почвенных покровов, позволяющие выявить негативные изменения их свойств, помогают обнаружить и остановить неблагоприятные процессы на начальных стадиях их развития. Животный компонент данной среды представляет собой самый чувствительный к внешнему воздействию механизм, обладающий быстрой и яркой показательностью ответных реакций (Мордкович, 1977; Криволуцкий, 1994). Необходимо помнить, что животные являются в почве не внешним агентом, не инородным экзотическим элементом, а неотъемлемой составной частью почвенной системы - ее живым веществом, наряду с косным (минеральным) и биокосным (гумус) (Мордкович, 2013).
В почве обитает постоянно и временно множество видов животных организмов. Количество особей в ней на 1 м2 огромно. Относительно крупные беспозвоночные (черви, многоножки, жуки и их личинки и др.) исчисляются десятками и сотнями, мелкие членистоногие (клещи, ногохвостки) - тысячами и сотнями тысяч. Характер, количество видов и число особей каждого вида, обитающих в почве беспозвоночных, связано с географическим положением и почвенными условиями данной местности (механическим составом, количеством гумуса и т.д.). Деятельность почвообитающих животных является одним из важнейших факторов почвообразовательного процесса. Уникальность этого зоологического фактора, взаимозависимый характер отношений между животным населением и почвой как средой его обитания, а также продуктом жизнедеятельности определили, с одной стороны, сам феномен структурирования почвенной зоологии как самостоятельной дисциплины, а с другой - ее значимость. Многими учеными установлена ведущая роль организмов, в том числе и животных, живущих в почве, на ее формирование. Одна из первых работ, в которой была наглядно воссоздана важная роль животных в разложении растительных остатков, превращении в почвенный слой, участия тем самым животных в круговороте веществ, принадлежала английскому энтомологу В. Кирби. Ему удалось описать, как в тропических лесах погибшие деревья - «мертвые гиганты» «перерабатываются» муравьями и термитами в течение нескольких месяцев, постепенно превращая в перегной (Станчинский, 1936).
Из поздних работ особое значение имела работа немецкого зоолога В. Гензена, представляющая собой первое исследование экологической направленности, целиком посвященное дождевым червям. Автору удалось методом наблюдения и определенной экспериментальной проверки установить, каким образом отдельные стороны образа жизни изучаемого животного влияют на формирование плодородного слоя почвы.
Можно утверждать, что Дарвин «...первый установил биогенный характер почв и впервые указал на важную роль в процессе образования почв животных организмов, в частности, на роль дождевых червей» (цит. по Стан- чинскому, 1936. с. 106). Весь этот комплекс растительных и животных организмов оказывает огромное влияние на различные процессы почвообразования - накопление гумуса и его изменения, увеличение плодородия и т.п. (Фа- сулати, 1961). Подробное изучение влияния микроорганизмов на процессы выветривания и обработку годового опада описаны в трудах М.С. Гилярова (1949).
Распределены животные в почве далеко не равномерно. Каждая, даже незначительная, группа имеет свои биологические особенности, свои формы реакции на внешние факторы, а, следовательно, и свой характер распространения. Наибольшее количество видов обитателей почвы и наибольшая их численность приходится на почвенную подстилку и самые верхние слои почвы, т.е. до глубины 5-10 и реже - до 15 см. На больших глубинах количество и обилие видов резко сокращаются, но могут появляться специфические виды, приспособленные к жизни в условиях с пониженным содержанием кислорода и органических веществ (Романенко, 2013).
В почве животные осуществляют многообразную деятельность. Они оказывают огромное влияние на физические и химические свойства почв, на формирование гумуса, минерализацию, развитие почвенных систем.
В результате роющей деятельности червей, насекомых и их личинок, мокриц, уменьшается плотность почвы и увеличивается ее объём, улучшаются структура, водопроницаемость и воздухопроницаемость почв.
Некоторые почвенные животные (панцирные клещи, ногохвостки и др.) обеспечивают дробление растительных остатков, детрита, частиц перегноя, увеличивают доступность их для микроорганизмов (Романенко, 2013).
Исследования мезофауны Томской области немногочисленны, и не охватывают всего разнообразия почвенной мезофауны. Отдельные группы почвенных животных описаны в работах А.С. Бабенко (1984, 2000) - стафи- линиды, А.В. Удалого (2005) - моллюски, У.А. Булатовой, А.С. Бабенко (2009) - раковинные амебы.
Целью нашей работы являлось изучение почвенной мезофауны в Университетской роще г. Томска.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение таксономического состава почвенной мезофауны;
2. Выявление особенностей сезонной динамики почвообитающих беспозвоночных Университетской рощи г. Томск;
3. Провести сравнительный анализ почвенной мезофауны Университетской рощи с литературными данными
Автор приносит огромную благодарность коллективу кафедры зоологии беспозвоночных Биологического Института Томского государственного университета за внимание и участие в составлении данной работы, в особенности М.Л. Егоровой, М.В. Щербакову, О.Л. Конусовой и Р.А. Багирову за многочисленные консультации, помощь в определении и общее руководство работой. Особую благодарность автор выражает М.Л. Егоровой за предоставленный материал по почвенной мезофауне лесных экосистем.
В ходе проведенного исследования выявлено большое разнообразие беспозвоночных животных из 8 классов: Arachnida, Entognatha, Insecta, Nema- toda, Gastropoda, Oligochaeta, Chilopoda и Diplopoda Наибольшая численность представлена классом Arachnida (65% от общего количества), представленным тремя отрядами: Oribatida, Parasitiformes, Aranei. Класс Entognatha занимает второе место по численности (31%) и представлен всего одним отрядом коллембол. Класс Insecta (3%) представлен 4 отрядами: Heteroptera, Diptera, Coleoptera, Hymenoptera. Надкласс Myriapoda (1%) представлен двумя классами: Diplopoda и Chilopoda. Среди всех отобранных почвенных беспозвоночных 5 % составляют личинки, относящиеся к двум отрядам: Diptera и Col- eoptera.
Выявлена определенная сезонная динамика почвенных микроартропод, которая зависит от трех доминирующих отрядов: Collembola, Oribatida и Par- asitiformes. Установлено, что пик личинок двукрылых и жесткокрылых наблюдается в апреле 2015 года, пик численности имаго всех классов в мае 2015. Общая плотность почвенных беспозвоночных выше в почве, хотя при определенных погодных условиях (высокая влажность, связанная с осадками) почвенная мезофауна мигрирует в подстилку.
При сравнении микрорельефных условий особых различий в динамике численности и плотности населения пока не выявлены, однако на точке № 1 «теплотрасса» в зимний период не наблюдалось ни скачков, ни резких понижений уровня численности микроартропод, это может быть связано с прогреваемостью данной площадки, низким снежным покровом.
При сравнении мезоэдафонов Университетской рощи с литературными данными разницы в биоразнообразии не выявлены, в отличии от средней плотности: в Университетской роще (13707 ос./м2) она в два раза меньше, чем в окрестностях с. Коларово (25352 ос./м2) и в четыре раза меньше, чем в окрестностях ТНХК (56125 ос./м2). Это может быть связано с разной степенью антропогенной нагрузки, нахождением в непосредственной близости к проезжей части, разными сроками проведения исследований
Выявлена определенная сезонная динамика почвенных микроартропод, которая зависит от трех доминирующих отрядов: Collembola, Oribatida и Par- asitiformes. Установлено, что пик личинок двукрылых и жесткокрылых наблюдается в апреле 2015 года, пик численности имаго всех классов в мае 2015. Общая плотность почвенных беспозвоночных выше в почве, хотя при определенных погодных условиях (высокая влажность, связанная с осадками) почвенная мезофауна мигрирует в подстилку.
При сравнении микрорельефных условий особых различий в динамике численности и плотности населения пока не выявлены, однако на точке № 1 «теплотрасса» в зимний период не наблюдалось ни скачков, ни резких понижений уровня численности микроартропод, это может быть связано с прогреваемостью данной площадки, низким снежным покровом.
При сравнении мезоэдафонов Университетской рощи с литературными данными разницы в биоразнообразии не выявлены, в отличии от средней плотности: в Университетской роще (13707 ос./м2) она в два раза меньше, чем в окрестностях с. Коларово (25352 ос./м2) и в четыре раза меньше, чем в окрестностях ТНХК (56125 ос./м2). Это может быть связано с разной степенью антропогенной нагрузки, нахождением в непосредственной близости к проезжей части, разными сроками проведения исследований
