Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

МАТЕРИАЛЫ ПО ФАУНЕ ЖЕСТКОКРЫЛЫХ (COLEOPTERA) АГРОЦЕНОЗОВ ОРЕНБУРГСКОЙ СТЕПИ

Булгакова М.А. 1
1 Оренбургский государственный университет
Многолетний бесконтрольный выпас скота оказывает влияние не только на растительность и генетические свойства почв, но и на видовой состав и обилие почвообитающих беспозвоночных. Представленные в статье результаты, полученные по экосистемам пастбищ, подверженных зоогенной аридизации, подтверждают, что в первую очередь агроценоз лишается мезофильных компонентов колеоптерофауны (Calathus erratus Sahlb., C. melanocephalus L., Poecilus lepidus Leske., P. sericeus Fisch., P. versicolor Sturm., Crypticus quisquilius L., Pedinus femoralis L. Athous haemorrhoidalis F., Melanotus rufipes Herbst., M. niger F., Selatosomus gravidus G.). В то же время получают распространение сухостепные виды, среди которых Calathus halensis Sahlb., Cymindis angularis Gyll., Harpalus rufipes DeG., Ophonus stictus Steph., Blaps halophila F.-W., Gonocephalum granulatum Fabric., Platyscelis hypolitha Pall., Agriotes sputator L. Таким образом, через изменение видового состава травостоя, структуры почвы при чрезмерной нагрузке, влажности почвы при уплотнении ее верхних слоев происходит изменение в структуре и составе мезопедофауны.
чернозем
пастбище
агроценоз
выпас
биологическая диагностика
уплотнение почв
Carabidae
tenebrionidae
elateridae
1. Гиляров М.С. Почвенные беспозвоночные как показатели особенностей почвенного и растительного покрова лесостепи // Тр. ЦЧГЗ им. Алехина. – 1960. - №. 6. - С. 293-320.
2. Матвеев В.А., Помрянский Н.А. К изучению почвенной фауны (пойменных) лугов Марийской АССР // Марийский пед. ин-т им. Н.К. Крупской. - 1969. - Т. 32. - С. 51-68.
3. Мамаев Б.М. Определитель насекомых европейской части СССР : учеб. пособие для студентов биол. специальностей. - М. : Просвещение, 1976. - 304 с.
4. Русанов А.М., Булгакова М.А. Состав и численность почвенной мезофауны пастбищных экосистем степной зоны Урала // Экология. - 2016. - № 1. - С. 56–61.
5. Русанов А.М., Гаевская М.А. Изменения в сообществе почва – растение - почвенная мезофауна под влиянием антропогенной нагрузки // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2011. - № 12 (131). – С. 129-131.
6. Карпов Д.Н. Индикаторная роль сообществ с пастбищной дигрессией в степной зоне Южного Урала // Степи Северной Евразии: общие проблемы защиты и охраны, экореставрации и эксплуатации. III международный симпозиум. – Оренбург : Газпромпечать, 2003. – С. 259-261.
7. Козырев А.В. Состав локальных фаун жужелиц (Coleoptera, Carabidae) Урала и Приуралья // Вестник Пермского университета. – Пермь : Изд-во Пермского ун-та, 2000. - С. 165-215.

Почвенные сообщества сложны таксономическим составом, функциональной структурой и наличием тесных взаимосвязей между организмами различных систематических групп. Почвенные животные крайне чувствительны к изменениям природных факторов, к загрязнению среды и иному внешнему воздействию на почву и растительность.

На изменения во внешней среде они реагируют, в первую очередь, изменением локализации местообитания, концентрируясь в благоприятных участках. При определении основных изменений, происходящих в почве с помощью животных, основное значение имеют такие показатели, как количественное соотношение отдельных групп, смена доминантных видов, изменение трофической структуры сообщества и распределение организмов по почвенному профилю.

Многолетние и разнообразные исследования показали [4; 5], что численность и вертикальное распределение в почве беспозвоночных и соотношение их жизненных форм позволяют судить о глубине изменений, которые происходят в составе почвообитающей фауны под влиянием хозяйственной деятельности человека. В биологической индикации почв удобнее использовать мезофауну, то есть крупных беспозвоночных.

Цель исследования

Целью исследования является описание почвенной мезофауны пастбищных экосистем и определение ее отклика на сельскохозяйственное воздействие.

Материалы и методы исследования

Объектом настоящего исследования являлись целинные и в различной степени деградированные почвы пастбищных угодий степного Предуралья. На изученных участках каждый месяц на протяжении всего вегетационного сезона устанавливались линии ловушек Барбера с фиксатором (по 10 ловушек на 5 суток). Для определения видов насекомых и учета их обилия в популяции использовались классические труды зоологов [1; 3].

Результаты исследования и их обсуждение

Целинный участок чернозема обыкновенного был представлен зопниково-типчаково-ковылковой ассоциацией (Stipa lessingiana T. et R. – Festuca valesiaca G. – Phlomis tuberosa L.). Общее проективное покрытие - 85-90%. Средняя высота травостоя достигает 45-47 см. Участок слабодеградированного пастбища был занят полынково-ковыльно-типчаковым сообществом (Festuca valesiaca Gaudin. + Stipa lessingiana Trin. et Rupr. + Artemisia austriaca Jacg.) и характеризовался проективным покрытием 70-75% и высотой травостоя 31-33 см. Площадка под среднедеградированным пастбищем была представлена типчаково-тонконогово-мятликовым фитоценозом (Poa bulbosa L. + Koeleria gracilis Pers.+ Festuca valesiaca Gaudin.) с проективным покрытием 35-45% и высотой травостоя 25-29 см.

К сильнодеградированному пастбищу был отнесен участок с проективным покрытием в 20-25%, высотой травостоя 19-22 см, занятый тонконогово-типчаково-полынковым (Artemisia austriaca Jacg.+ Festuca valesiaca Gaudin. + Koeleria gracilis Pers.) сообществом.

Немаловажными геоботаническими параметрами, учитываемыми при определении функционирования почвенной системы, являются запасы и структура распределения фитомассы в растительном сообществе.

Ежегодно в июле-августе определялись общие запасы фитомассы, надземная, подземная фитомасса и их соотношение (таблица 1). В целом данные варьировали незначительно, и выявленные тенденции прослеживались в течение всего периода наблюдения, поэтому целесообразнее оперировать средними значениями.

Таблица 1

Средние показатели биопродуктивности фитоценозов на исследуемых участках (2015-2016 гг.)

Показатели

Вид фитоценоза

зопниково-типчаково-ковылковый

полынково-ковыльно-типчаковый

типчаково-тонконогово-мятликовый

тонконогово-типчаково-полынковый

Фитомасса надземная, ц/га

87,30

60,70

45,10

33,50

Фитомасса подземная, ц/га

110,80

64,20

69,50

64,30

Общий запас фитомассы, ц/га

198,10

124,90

114,60

97,80

Подземная/надземная

1,27

1,06

1,54

1,92

  

Запасы надземной фитомассы в 2,5 раза сократились в направлении от целины к сильнодеградированному пастбищу. Высокие значения надземной биомассы на целине объясняются большей высотой травостоя и повышенным показателем общего проективного покрытия по сравнению с другими точками исследования.

Многолетний бесконтрольный выпас скота оказывает влияние не только на растительность и генетические свойства почв, но и на видовой состав и обилие почвообитающих беспозвоночных.

К мезофауне почв относят крупных беспозвоночных, жизненный цикл которых частично либо полностью протекает в почвенном профиле. Комплекс мезопедофауны формируется из личинок и имаго жесткокрылых, многоножек, дождевых червей, пауков, мокриц и др. Данная работа, прежде всего, описывает доминирующие семейства жесткокрылых, обитающих в почвах пастбищ: жужелицы (Carabidae), чернотелки (Tenebrionidae), щелкуны (Elateridae).

Жужелицы - это большей частью хищные жуки с хорошо развитыми бегательными ногами. На целине и слабодеградированном пастбище в основном присутствовали поверхностно-подстилочные формы. Это объясняется тем, что развитая подстилка является благоприятной средой обитания как для личинок, так и для имаго жуков.

В связи с тем, что основная масса жужелиц являются зоофагами, то целесообразнее говорить об опосредованном влиянии сокращения надземной фитомассы и истончения подстилки на падение численности хищников. Тем не менее отчуждение растительности влечет за собой нагрев поверхностных слоев почв, который совместно с уплотнением и снижением аэрации ведёт к сокращению числа сапрофитов – источника питания хищных жужелиц.

На средне- и сильносбитом пастбище обозначенные формы почти полностью исчезали из комплекса, сменяясь видами-геохортобионтами, превосходящими в обилии угнетенную группу стратохортобионтов. Данная тенденция, без сомнения, связана со слабым развитием дерновой подстилки.

Некоторые лугово-полевые виды жужелиц были отмечены только на целинном участке (Calathus erratus Sahlb., Poecilus versicolor Sturm.) (таблица 2). Poecilus lepidus Leske, доминировавший на целине, резко сократил свое обилие уже на слабосбитом пастбище и не был зарегистрирован на участках с большей степенью дигрессии.

Постепенное падение численности в ряду целина-сильносбитое пастбище наблюдалось у Poecilus sericeus Fisch., Cymindis angularis Gyll., Calathus melanocephalus L., Amara aenea DeG. Однако с возрастанием ксерофитизации ландшафта в комплексе жужелиц появляются виды, которые ранее не были зарегистрированы или характеризовались низкой численностью (Calathus halensis Sahlb., Harpalus rufipes DeG., Ophonus stictus Steph.). Подобный сдвиг в видовом доминировании может послужить индикатором ухудшения почвенно-растительных условий.

Наряду с дождевыми червями в почвах минерализацию растительного опада осуществляют жуки-чернотелки. В ловушках чернотелки значительно превосходили по численности других представителей жесткокрылых. Как характерный элемент почвенной мезофауны типичных и сухих степей они занимают доминирующее положение на целине и, выполняя свои экологические функции, оказывают значительное структурное влияние на верхние горизонты почв [1].

Таблица 2

Оценка обилия доминирующих семейств жесткокрылых изученных участков

Семейство

Вид

Чернозем обыкновенный

Целина

Слабосбитое пастбище

Среднесбитое пастбище

Сильносбитое пастбище

Carabidae

Amara aenea DeG.

С

С

P

E

Calathus erratus Sahlb.

C

Calathus halensis Sahlb.

E

P

Calathus melanocephalus L.

Д

P

E

Cymindis angularis Gyll.

C

C

P

Д

Harpalus rufipes DeG.

E

P

Д

Harpalus smaragdinus Duft.

Д

Д

Д

Д

Harpalus calceatus Duft.

Д

Д

Д

Д

Ophonus stictus Steph.

P

C

Д

Д

Poecilus lepidus Leske.

Д

Д

Poecilus sericeus Fisch.

Д

C

P

Poecilus versicolor Sturm.

E

Tenebrionidae

Blaps halophila F.-W.

C

C

C

C

Blaps lethifera Mars.

C

C

C

C

Crypticus quisquilius L.

C

C

C

C

Gonocephalum granulatum pusillum F.

Д

Д

Д

C

Opatrum sabulosum L.

C

C

C

C

Pedinus femoralis L.

C

C

C

C

Platyscelis hypolitha Pall.

C

C

C

C

Tentyria nomas Pall.

Д

Д

Д

Д

Oodescelis polita Sturm.

C

C

C

C

Elateridae

Agriotes sputator L.

C

Д

Д

Д

Athous haemorrhoidalis F.

C

P

E

Melanotus rufipes Herbst.

C

P

P

Melanotus niger F.

C

C

E

Selatosomus gravidus G.

Д

Д

C

P

Примечание: Е – единично, обилие менее 1%; Р – редко, обилие 1-3%; С – субдоминант, обилие 3-10%; Д – доминант, обилие более 10%.

На целине чернозема обыкновенного значительно доми­нировал один вид жуков-чернотелок - Tentyria nomas Pall., вторым по плотности популяции отмечен Gonocephalum granulatum pusillum F. Обозначенные виды чернотелок обитают как на влажных лугах, так и в сухих степях, но популяционный оптимум характерен для сухостепной зоны.

Blaps lethifera F.-W. в ряду целина-слабо-средне-сильносбитое пастбище, так же как и другие виды жуков-чернотелок, сокращал численность с 44-39-27-6 экз/100 л.с. соответственно. Аналогичная ситуация складывалась в популяции Opatrum sabulosum L., численность которого в ряду целина-слабо-средне-сильносбитое пастбище была близка к численности Blaps lethifera F.-W.: 49-32-21-10 экз/100 л.с.

На примере Crypticus quisquilius L. определяется величина влияния скотосбоя на мезофильные виды чернотелок в целом. Так, C. quisquilius L. значительно снизил численность особей - с 71 экз/100 л.с. на целине до 5 экз/100 л.с. на сильном сбое, сменив статус в биоценозе с «субдоминант» на «редок».

Gonocephalum granulatum pusillum F. доминировал на всех участках, кроме сильносбитого пастбища, где число особей сократилось и вид характеризовался как «субдоминант». Численность Pedinus femoralis L. сократилась с 51 до 3 экз/100 л.с.

Вид Tentyria nomas Pall. на целинном участке обладал численностью в 211 экз/100 л.с., но с повышением воздействия скотосбоя наблюдалось падение численности до 101 экз/100 л.с на сильносбитом пастбище.

Семейство Щелкуны (Elateridae), наряду с дождевыми червями, чернотелками и жужелицами, является одной из важнейших групп мезофауны почв исследованных пастбищ [2].

Личинки щелкунов – проволочники, на пастбищах не отличаются высоким разнообразием, но выделяются высоким обилием на целине и слабосбитом пастбище. На исследованных нами участках обнаружено 5 видов щелкунов.

Основную массу проволочников на всех участках составляют Selatosomus gravidus G., Agriotes sputator L., Athous haemorrhoidalis F. Такой единообразный состав комплексов щелкунов с сильным преобладанием «злаковых видов», вероятнее всего, связан с почти одинаковым первоначальным травостоем на всех участках [6; 7].

Отсутствие на сильносбитом пастбище видов р. Melanotus связано с отличием почвенно-растительных условий – уплотнение почв и стравливание растительного покрова.

Число видов проволочников на целине почти такое же, как и на пастбищах, за исключением видов Melanotus rufipes Herbst. и Melanotus niger F. которые не были зарегистрированы на сильносбитом пастбище.

Численность щелкунов на средне- и сильносбитых пастбищных участках в среднем за 2 сезона исследований практически равна и составляет 6-10 экз/кв.м. На целине и слабом сбое их обилие выше - до 27 экз/кв.м.

На средне- и сильносбитом пастбище в связи со значительным уплотнением почвы при нерациональном выпасе создаются более благоприятные условия для Agriotes sputator L., который предпочитает более плотные почвы, и его обилие на этом участке доходит до 15-20%, в то время как на целине его доля не достигает 7%.

Заключение

Можно заключить, что экосистемы пастбищ, подверженных зоогенной аридизации, в первую очередь лишаются мезофильных компонентов колеоптерофауны (Calathus erratus Sahlb., C. melanocephalus L., Poecilus lepidus Leske., P. sericeus Fisch., P. versicolor Sturm., Crypticus quisquilius L., Pedinus femoralis L. Athous haemorrhoidalis F., Melanotus rufipes Herbst., M. niger F., Selatosomus gravidus G.). В то же время получают распространение сухостепные виды, среди которых Calathus halensis Sahlb., Cymindis angularis Gyll., Harpalus rufipes DeG., Ophonus stictus Steph., Blaps halophila F.-W., Gonocephalum granulatum Fabric., Platyscelis hypolitha Pall., Agriotes sputator L.

Выпас может воздействовать на почвообитающих жесткокрылых с самых разных сторон: через изменение видового состава травостоя, структуры почвы при чрезмерной нагрузке, влажности почвы при уплотнении ее верхних слоев. Поэтому изменения в структуре и составе мезопедофауны будут зависеть от того, насколько важны для них в данный момент изменения того или иного фактора.

По мнению В.А. Матвеева и Н.А. Помрянского [2], под действием выпаса происходит вытеснение щелкунов рода Selatosomus видами рода Agriotes, что подтвердилось настоящим исследованием.


Библиографическая ссылка

Булгакова М.А. МАТЕРИАЛЫ ПО ФАУНЕ ЖЕСТКОКРЫЛЫХ (COLEOPTERA) АГРОЦЕНОЗОВ ОРЕНБУРГСКОЙ СТЕПИ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26363 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074