Введение к работе
Актуальность
Антропогенное воздействие на почвенный покров сопровождается обеднением почвенных сообществ и снижением интенсивности процессов почвообразования. Сохранение естественного почвенного плодородия тесно связано с сохранением разнообразия и активности населяющих ее организмов. Дождевые черви - одна из ключевых групп педобионтов. Их почвообразовательная деятельность известна еще со времен Ч.Дарвина (1881) и широко подтверждена последующими исследованиями. Однако, несмотря на обилие публикаций, посвященных дождевым червям, процессы восстановления их разнообразия и численности после масштабных нарушений почвенных условий изучены явно недостаточно и освещаются лишь в немногих работах (Dunger 1986, 2004; Scheu, 1990, 1992; Булавинцев, 1981; Тхай Тран Бай, 1983 и др.). Поэтому необходимость дальнейшего накопления данных, связанных как с фаунистической спецификой регионов, так и с влиянием различных форм антропогенных нарушений почвенного покрова на население люмбрицид вполне очевидна.
Естественными регуляторными процессами, восстанавливающими здоровое состояние почвы, являются сукцессии (Чернова, 1977). В средней полосе России ключевую роль в процессах почвообразования в первичных и вторичных сукцессиях играют дождевые черви.
В настоящее время в средней полосе РФ, в том числе и в Смоленской области происходит зарастание мелколесьем и кустарником в ходе вторичных восстановительных сукцессии, не используемых сельскохозяйственных земель. Сплошные вырубки лесов также запускают демутационное развитие растительности, сопровождающееся изменением почвенных условий и населения почв. Изучение процессов формирования комплексов дождевых червей в антропогенно измененной среде позволяет выявить основные этапы освоения люмбрицидами нарушенных территорий, определить условия, необходимые для их развития и достижения плотности, достаточной для восстановления почвенного слоя.
Знание динамики комплекса почвообразователен в ходе восстановительных сукцессии позволяет определить дальнейшее направление развития сообщества, выявить факторы, влияющие как на ход сукцессии, так и на ее скорость.
Целью работы являлось выяснение основных закономерностей динамики комплексов дождевых червей в ходе восстановительных сукцессии. Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
Исследовать преобразование и динамику комплекса дождевых червей в процессе зарастания залежных земель.
Выяснить основные изменения комплекса дождевых червей в ходе лесовосстановления после сплошных вырубок.
Изучить закономерности формирования комплекса люмбрицид в процессе естественного первичного почвообразования после полного удаления почвенного покрова в песчаных карьерах.
Проанализировать способности некоторых видов дождевых червей колонизировать территории с различными почвенными условиями после их интродукции.
Научная новизна
Впервые для средней полосы России на территории Смоленской области проведены исследования формирования и преобразования комплекса дождевых червей в рядах восстановительных сукцессии с разной степенью нарушенное почвенного слоя. Проанализированы видовой состав, численность, встречаемость, биомасса, размерные характеристики люмбрицид. Оценены сезонная и трехлетняя динамика комплекса дождевых червей.
Выявлено, что в результате вторичных сукцессии на залежах, где происходит восстановление почвенного слоя, нарушенного многолетним пахотным режимом, значительно изменяется комплекс люмбрицид. Существенно меняется видовой состав червей, соотношение морфо-экологических групп, численность и биомасса. В процессе лесовосстановления после сплошных вырубок, где напрямую слой почвы не нарушался, преобразования комплекса люмбрицид менее выражены и практически не затрагивают видовую структуру.
Показано достаточно медленное восстановление комплекса дождевых червей в ходе первичной сукцессии, вызванной полным удалением почвенного слоя на примере песчаных карьеров. Выявлено, что процесс восстановления комплекса люмбрицид можно ускорить путем интродукции видов на определенных стадиях почвообразования. Проанализированы способности некоторых видов дождевых червей колонизировать территории с различными почвенными условиями.
Рассмотрены некоторые биологические особенности дождевых червей, связанные с выходом на поверхность почвы в условиях высокой влажности и способствующие их расселению.
Основные положения, выносимые на защиту.
Темпы восстановления комплекса дождевых червей в ходе естественных сукцессии определяются степенью антропогенного воздействия на почвенный слой.
При снятии почвенного покрова на песчаных карьерах комплекс люмбрицид полностью исчезает и при последующем их зарастании является обедненным, малочисленным, не соответствует типичным стадиям смены растительности.
В ходе естественного зарастания залежей сукцессия начинается при очень бедном видовом составе дождевых червей, но уже в первые три года происходит восстановление лугового комплекса с набором разных жизненных форм люмбрицид, а при развитии древесного яруса группировка червей обогащается лесными видами.
В процессе лесовосстановления после сплошных вырубок сложного ельника комплекс люмбрицид изменяется слабо и уже на начальных стадиях сукцессии представлен различными морфо-экологическими группами. В дальнейшем развитие комплекса зависит от господства в данном ценозе растительного вида-эдификатора.
Одним из факторов, влияющим на восстановление комплекса люмбрицид является скорость проникновения видов на нарушенные территории. Скорость распространения люмбрицид видоспецифична и зависит от возможности их расселения из соседних ценозов. При искусственном заселении дождевых червей необходимо учитывать их экологические преферендумы и биологические особенности, связанные с расселением.
Теоретическая значимость Полученные в ходе работы данные позволяют установить закономерности формирования и развития комплекса дождевых червей в ходе восстановительных сукцессии в средней полосе России, оценить скорость заселения нарушенных территорий и распространения некоторых видов. Практическая значимость
Результаты проведенных исследований могут быть использованы в целях биологической диагностики и прогнозирования направления почвообразовательного процесса в неустойчивых биоценозах. Данные
эксперимента по интродукции люмбрицид могут быть использованы для разработки мероприятий по повышению почвенного плодородия путем восстановления полноценного комплекса почвообразователей.
Апробация работы
Результаты исследований докладывались в виде устных и стендовых докладов на конференциях: «Зоологические исследования регионов России и сопредельных территорий» (Нижний Новгород, 2007), «Soil Biodiversity -Recent Eastern and Western Concepts for Understanding Heterogeneity of Life Forms» (Deutschland, GSrlitz, 2008), «Проблемы почвенной зоологии: XV Всероссийское совещание по почвенной зоологии» (Москва, 2008); на заседании кафедры зоологии и экологии МПГУ (Москва, 2009).
Вклад автора
Сбор, идентификация, обработка материала и статистический анализ данных осуществлены лично соискателем.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них одна статья в центральном рецензируемом журнале из списка рекомендованного ВАК.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 144 страницы машинописного текста. Основной текст содержит 18 таблиц и 13 рисунков, в приложение вынесено 4 таблицы и 14 рисунков. Список литературы включает 146 источников, из которых 44 на иностранных языках.
Благодарности
Автор выражает искреннюю благодарность д.б.н. профессору Н.М. Черновой за руководство работой, д.б.н. Т.С. Всеволодовой-Перель за помощь в идентификации материала, д.б.н. профессору Н.А. Кузнецовой за помощь в аналитической работе, к.б.н. доценту В.Ф. Антощенкову за содействие в организации исследований и научные консультации, сотрудникам Жуковского лесничества г. Смоленска за помощь в проведении полевых работ, сотрудникам кафедры зоологии и экологии МПГУ за предоставленные литературные материалы и оборудование.
