Микроартроподы — сборная группа мелких почвенных членистоногих. Микроартроподы обитают в ходах и полостях. Состав и характер распределения микроартропод в почве определяется степенью гранулометрического состава и влажности среды, температурным режимом, распределением гумуса и органических остатков. Микроартроподы могут мигрировать по почвенному профилю до глубины 1,5-2 м, в то же время их основные количества сосредоточены на глубине от 0 до 15, 20 см [3; 5]. В трансформации растительных остатков ведущую роль обычно отводят бактериальной микрофлоре, незаслуженно забывая о первичных разрушителях растительных остатков – сапрофагах, относящихся к группе беспозвоночных [2].
В почвенном слое мелкие членистоногие распределены неравномерно как горизонтально, так и вертикально. На характер вертикального распределения микроартропод прежде всего влияет характер растительного покрова [4; 7] и связанного с ним скопления различных микроорганизмов в прикорневой части растений, которые являются источником питания микроартропод [6; 8].
Цель данной работы: изучение экологии и фауны микроартропод вблизи строительных площадок комплекса «ЗапСибНефтехим».
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в 2015-2016 гг. Обследуемые биотопы располагались на «экологической тропе», с линейным маршрутом «Образ сибирской тайги» (расположенный в 1,5 километрах от площадки строительства комплекса «ЗапСибНефтехим»), протяженность маршрута - 1 километр. Проект «ЗапСибНефтехим» к 2020 г. станет крупнейшим нефтехимическим комплексом в России. Он предполагает создание мощностей по производству полимерных материалов (полиэтилен и полипропилен) общим объемом 2 млн тонн в год. Площадка строительства комплекса «ЗапСибНефтехим», площадью 460 га, расположена на территории г. Тобольска Тюменской области. До августа 2014 г. она представляла собой лесной массив, граничащий с промышленной зоной.
В исследованные биотопы входили следующие варианты лесных площадок: сосна, сосна-осина (с преобладанием осины), ель-береза-осина (соотношение 1:4:5). Отбор почвенных проб проводился по общепринятой методике [1]. Глубина исследуемого слоя почвы 0-15 см, для отбора проб был использован бур объемом 125 см3. Общее количество обработанных проб почвы составляло 120 шт.
Методика обработки почвенных проб включала следующие этапы:
- извлечение микроартропод из почвенных проб - проводили при помощи термоэклектора Берлезе-Тульгрена. Для подсушивания пробы использовали электролампу 40 вт. Экспозиция длилась 5-7 дней при температуре 30-40 °С;
- фиксация - традиционно используется этиловый спирт высоких концентраций (70-80%), при этом рекомендуется добавлять глицерин (1-2%), который сохраняет материал при случайном высыхании спирта в пробирке в процессе хранения;
- хранение - традиционно хранение в 70-80%-ном этиловом спирте, иногда рекомендуют более высокую концентрацию (96%);
- обработка перед заливкой в препарат - особи переносятся из спирта в 5-10% КОН, где по ходу просветления из темноокрашенных они превращаются в красные, а затем в прозрачно-розовые или коричневатые, липиды на поверхности тела исчезают;
- заливка в препарат - чистые и, если необходимо, просветленные экземпляры могут быть помещены в каплю консервирующей среды на предметном стекле.
Все обнаруженные микроартроподы делились на три группы: орибатиды, коллемболы, другие группы клещей.
Результаты исследования и их обсуждение
Изучая динамические показатели численности микроартропод в биотопах кольцевого маршрута «Образ сибирской тайги» стоит отметить, что в сосновом лесу показатели плотности населения группы орибатид были достаточно высокими (табл. 1). Наибольшие их количества были зафиксированы в поверхностном слое почвы (0-5 см, до 5120 экз./м2).
Таблица 1
Плотность населения микроартропод в биотопах линейного маршрута экотропы - «Образ сибирской тайги» 2015-2016 гг. (экз./м2) (n=20)
|
Название биотопа |
Почвенная проба (см) |
Название группировок |
||
|
Орибатиды |
Коллемболы |
Другие группы клещей |
||
|
Сосновый лес |
0-5 |
5120±202,1 |
3160±156,4 |
1280±78,3 |
|
5-10 |
1920±74,8 |
560±35,1 |
720±14,9 |
|
|
10-15 |
880±15,5 |
80±7,2 |
80±9,5 |
|
|
Лес: сосна-осина (с преобладанием осины) |
0-5 |
8440±258,2 |
2040±112,7 |
1960±62,3 |
|
5-10 |
2440±94,8 |
1080±57,4 |
1840±48,9 |
|
|
10-15 |
120±4,6 |
320±11,8 |
160±9,7 |
|
|
Лес: ель-береза-осина (соотношение 1:4:5) |
0-5 |
10180±423,5 |
1640±84,1 |
2920±178,6 |
|
5-10 |
7560±338,2 |
1480±73,8 |
1880±26,1 |
|
|
10-15 |
1200±27,3 |
640±24,9 |
240±6,7 |
|
Численность коллембол и клещей из других групп также была максимальной в верхнем исследуемом слое почвы, она составляла 3160 и 1280 экз./м2 соответственно (рис. 1). В среднем слое (5-10 см) количественные показатели представителей всех групп снижаются от 2 до 6 раз. Одним из факторов, объясняющим это, являлся переход подстилочного слоя, содержащего огромное количество органических остатков, которые представляли собой пищевые ресурсы для микроартропод, в песочный горизонт почвы. В слое 10-15 см численность всех исследуемых групп микроартропод снижается до минимальных показателей: орибатиды - 880 экз./м2, коллемболы и клещи из других групп только по 80 экз./м2 (рис. 1).
Рис. 1. Плотность населения микроартропод в биотопе сосновый лес 2015-2016 гг. (экз./м2) (n=20)
Рассматривая ситуацию в осиново-сосновом лесу, отметим (рис. 2), что наибольшая плотность населения по-прежнему отмечалась в поверхностном слое почвы (0-5 см) у группы орибатид (8440 экз./м2), примерно в 4 раза была ниже численность коллембол и клещей из других групп (около 2000 экз./м2). В нижележащих слоях численность микроартропод всех групп снижается, однако по-прежнему как лидирующая по количественным показателям остается группа орибатид. Плотность их населения в среднем слое составляла 2440 экз./м2. Общая численность коллембол и клещей из других групп равнялась 2920 экз./м2. В слое почвы от 10 до 15 см плотность населения представителей всех исследуемых групп микроартропод была незначительной (от 120 до 320 экз./м2) (табл. 1).
Рис. 2. Плотность населения микроартропод в биотопе сосново-осинового леса (с преобладанием осины) 2015-2016 гг. (экз./м2) (n=20)
Сравнивая результаты, полученные при исследовании соснового и осиново-соснового леса, можно сказать, что смешанный лес для микроартропод являлся более подходящим биотопом. Учитывая, что основные показатели, оказывающие влияние на параметры жизнедеятельности микроартропод, были в норме (умеренная влажность почвы, достаточная аэрация, температурные показатели в пределах 15-24 °С) в обоих биотопах, основное значение сыграли факторы корневых выделений древостоя, характеризующие среду обитания микроскопических членистоногих и более разнообразные пищевые ресурсы соответственно.
Анализируя результаты исследований динамических показателей численности микроартропод лесного биотопа ель-береза-осина (в соотношении 1:4:5), стоит выделить (рис. 3), что средняя плотность населения микроартропод всех исследуемых уровней почвы была выше двух предыдущих биотопов (соснового и осиново-соснового леса). В поверхностном слое почвы (0-5 см) численность панцирных клещей – орибатид составила 10180 экз./м2, в среднем слое их количество незначительно, но снизилось (до 7560 экз./м2). На самом нижнем исследуемом почвенном уровне плотность населения орибатид достигала более 1200 экз./м2. Численность коллембол и клещей, отнесенных к другим группам, в данном биотопе также превосходила количественные показатели двух предыдущих лесных участков. Средняя численность коллембол, при учете трех исследуемых почвенных уровней, составляла 4040 экз./м2, у других клещей 4960 экз./м2, превосходство в плотности населения этих групп составило от 500 до 1000 экз./м2 соответственно (табл. 1).
Рис. 3. Плотность населения микроартропод в лесном биотопе ель-береза-осина (соотношение 1:4:5) 2015-2016 гг. (экз./м2) (n=20)
При сравнении результатов исследований трех изучаемых биотопов (сосновый, сосново-осиновый и елово-березово-осиновый лес) выяснилось, что самые значительные показатели плотности населения микроартропод были зарегистрированы в смешанном лесу – ель-береза осина. Возможным объяснением этого являлась более разнообразная кормовая база и количество подстилочного слоя, который был более объемным в этом лесном массиве, чем в двух других исследуемых биотопах. При этом остальные условия жизнедеятельности микроартропод были в норме на каждом из участков.
При исследованиях фауны микроартропод, проведенных на кольцевом маршруте экотропы - «Образ сибирской тайги», были выявлены клещи-орибатиды, относящиеся к следующим родам: Oppiella, Multioppia, Autogneta, Suctobelbella, Suctobelbella, Tectocepheus, Ceratozetes, Scheloribates, Achpteria, Ceratozetella, Oribatula, Carabodes, а также некоторые представители родов Galumna и Zigoribatula; работа по определению видового состава продолжается (табл. 2).
Таблица 2
Некоторые виды микроартропод, зарегистрированные на кольцевом маршруте экотропы «Образ сибирской тайги»
|
№ п/п |
Вид |
Встречаемость на маршруте |
|
|
1. |
Oppiella nova (Oudemans, 1902) |
ч |
|
|
2. |
Oppiella primorica (Golosova, 1969) |
р |
|
|
3. |
Multioppia exica (Moritz, 1971) |
p |
|
|
4. |
Multioppia glabra (Mihelcic, 1955) |
p |
|
|
5. |
Autogneta tragardhi (Forsslund, 1947) |
р |
|
|
6. |
Suctobelbella bella (Berlize, 1902) |
р |
|
|
7. |
Suctobelbella subcornigera (Forslund, 1941) |
е |
|
|
8. |
Suctobelbella latirostris (Forslund, 1941) |
р |
|
|
9. |
Tectocepheus velatus (Mich., 1880) |
ч |
|
|
10. |
Carabodes arialatus (Berlize, 1916) |
р |
|
|
11. |
Ceratozetes blaovae (Kuliev, 1962) |
p |
|
|
12. |
Scheloribates laevigatus (C.L. Koch, 1836) |
р |
|
|
13. |
Scheloribates latipes (C.L. Koch, 1841) |
р |
|
|
14. |
Oribatula pallidа (Kulijew 1961) |
е |
|
|
15. |
Achpteria nitens (Niclet, 1855) |
p |
|
|
16. |
Ceratozetella heterocuspis (Berlize, Mahunka, 1965) |
р |
|
|
Род |
|||
|
17. |
Galumna (Heyden, 1928) |
p |
|
|
18. |
Zigoribatula (Berlize, 1917) |
е |
|
Заключение
Таким образом, из всех исследованных участков леса (сосновый, осиново-сосновый, ель-береза-осина) экологической тропы на маршруте «Образ сибирской тайги» самые значительные показатели плотности населения были зарегистрированы в смешанном лесу – ель-береза осина. Их средние значения составили более 26 000 экз/м2.
Наиболее благоприятные условия существования микроартропод отмечены в елово-березово-осиновом лесу. Среди исследуемых групп микроартропод наибольшей плотности населения достигали представители группы орибатид, их численность колебалась в пределах от 7920 до 18940 экз/м2.
Исходя из того что микроартроподы представляют собой обязательный компонент любого биогеоценоза и оптимально подходят для проведения биоиндикаторных исследований, стоит отметить, что в исследуемых участках леса, расположенных в непосредственной близости от строительной площадки комплекса «ЗапСибНефтехим», зарегистрированная плотность населения всех групп микроартропод была значительной, что свидетельствовало о стабильной экологической ситуации этих участков.