Введение к работе
Актуальность исследования
Тератология насекомых является одним из направлений общей энтомологии. Многие авторы описывают в своих работах различного рода встречаемые ими в собранном материале или полученные в экспериментальных условиях аномалии (Balazuc, 1948, 1951, 1956, 1958, 1967, 1969; Благовещенский, 1969; Tussak, Balazuc, 1991; Присный, 1996; Savini, Furth, 2004; Schneider, Thoma, 2004; Schneider, Feitz, 2007; Васильева, 2005; Назаренко, 2006; и др.).
Причины большинства отклонений в развитии тех или иных частей тела до сих пор остаются невыясненными, но, как следует из результатов экспериментов, некоторые внешне сходные аномалии могут являться следствием действия различных факторов среды.
Оценка состояния природных популяций или среды их обитания нередко производится на основе анализа частот появления отдельных фенов или вычисления уровня флуктуирующей асимметрии билатеральных признаков (Захаров, 1981; Захаров, Яблоков, 1985), т.е. по изменениям, не выходящим за пределы нормы реакции вида-биоиндикатора. В таких исследованиях используется один из видов-индикаторов, что накладывает определенные ограничения (наличие вида в конкретном месте, объем выборки) на реализацию методики. Использование морфологических аномалий насекомых в мониторинге среды требует их классификации с учетом причинных факторов. Такая классификация в предварительном виде для жуков разработана (Balazuc, 1948. 1969; Присный, 1983; Ortuflo, Hernandez, 1993), но не известно ни одного случая использования связи появления аномалий развития насекомых с состоянием среды их обитания в целях индикации или мониторинга. Поэтому проблема разработки простых и надежных способов биоиндикации и биомониторинга среды остается актуальной, и в качестве перспективного направления рассматривается использование в этих целях экзогенных аномалий жесткокрылых насекомых.
Цель и задачи исследования
Цель работы - изучение возможности использования частот появления морфологических аномалий у жесткокрылых насекомых в локальном мониторинге уровня антропогенной нагрузки на природную среду (мониторинге химического и физического загрязнения природной среды).
Для достижения поставленной цели последовательно ставились и решались следующие задачи:
1. Оценить общую распространенность и встречаемость
морфологических аномалий у массовых видов хортобионтных и
герпетобионтных насекомых в зоне влияния Лебединского горно
обогатительного комбината (ЛГОК).
2. Соотнести аномалии, выявленные у жуков, с аномалиями,
включенными в классификацию Ж. Балажука (Balazuc, 1948).
3. На материале, собранном в районах проведения исследований,
изучить морфологические аномалии, появляющиеся у жужелиц и
мертвоедов.
4. Изучить связь между топографией аномалий скульптуры надкрылий
у жужелиц и мертвоедов и их жилкованием.
5. Изучить распределение частот появления морфологических
аномалий у герпетобионтных жуков семейств Жужелицы и Мертвоеды в зоне
влияния Губкинско-Старооскольского промышленного (железорудного)
комплекса и в Донецкой области.
Оценить взаимосвязь частоты появления аномалий у жужелиц и мертвоедов с уровнем химического и физического загрязнения среды (генотоксичностью), определенным по сертифицированным методикам, и расстоянием от источников ее загрязнения.
Провести лабораторные эксперименты по изучению влияния пыли с отвалов ЛГОКа, токсических веществ, мутагенов и магнитного поля на развитие жесткокрылых.
Предложить методику для оценки состояния среды на основе частот появления морфологических аномалий у жужелиц.
Научная новизна исследования может быть сформулирована в следующих положениях:
выявлены часто встречающиеся, но ранее не получившие описаний морфологические аномалии жужелиц и мертвоедов; дополнена классификация морфологических аномалий жесткокрылых насекомых и выделены группы аномалий, пригодные для использования в биоиндикации и биомониторинге;
обоснована гомология топографии аномалий жилкования надкрылий у жужелиц и мертвоедов и схемы жилкования их крыльев; предложено уточнение номенклатуры жилок в надкрыльях и крыльях жужелиц и мертвоедов;
показана гомологичность в проявлении морфологических аномалий у представителей разных видов жужелиц и мертвоедов и на этой основе возможность использования многовидового комплекса жесткокрылых насекомых в оценке качества среды;
- разработана методика проведения биоиндикационной оценки и
биомониторинга на основе частоты появления морфологических аномалий у
комплекса видов жужелиц.
Научно-практическая значимость работы
Полученные новые данные расширяют представление о разнообразии морфологических аномалий и их сходстве у разных видов жуков. На основе атавистической гипотезы аномалий жилкования предложено уточнение номенклатуры жилок в крыльях карабоидного и кантароиднго типов.
Показана возможность использования комплекса видов герпетобионтных жуков для оценки уровня загрязнения окружающей среды.
Предложенная авторская методика оценки состояния среды с использованием частоты появления морфологических аномалий у жужелиц может быть использована в программах оценки состояния и локального мониторинга среды.
Основные положения, выносимые на защиту
Между уровнем загрязнения окружающей среды и частотой встречаемости особей с морфологическими аномалиями герпетобионтных насекомых существует положительная корреляция.
Для оценки уровня загрязнения среды возможно использование комплекса типов морфологических аномалий у комплекса видов герпетобионтных насекомых.
Персональный вклад автора.
Диссертация является оригинальной научной работой. Автор лично собрал весь фактический материал по Белгородской области, произвел определение большей части собранного материала. Анализ материала из Белгородской и Донецкой областей на наличие аномалий, а также статистическая обработка всего представленного в работе материала проведена автором самостоятельно.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Результаты исследований за 2006 год вошли в отчет кафедры зоологии и экологии Белгородского госуниверситета по проекту. «Подготовка исходных материалов для разработки проекта «Оценка воздействия горнопромышленных предприятий Старооскольско-Губкинского района на вмещающие ландшафты, растительный и животный мир», а также разработки предложений по критериям экологической безопасности заповедника «Ямская степь»» (договор № 849/06). В 2006-2008 гг. оценка генотоксичности среды на основе появления морфологических аномалий у жужелиц входила в структуру проекта: «Непрерывное слежение за состоянием и динамикой природного комплекса Ямской степи и его компонентов в целях получения оперативной информации по влиянию Лебединского горно-обогатительного комбината на экосистемы заповедника и оценки эффективности мероприятий по сокращению пыления хвостов и защите участка от подтопления» (договор № 060428 от 02.05.2006 г.). В 2009 году работа по выявлению связи появления морфологических аномалий у насекомых с изменениями в их генотипах ведется в рамках проекта: «Состояние генофондов популяций фоновых видов животных в условиях антропогенно измененного лесостепного ландшафта юга Среднерусской возвышенности» (проект РФФИ № 09-04-97513 р_центр_а).
Апробация результатов
Основные научные положения и выводы диссертации докладывались на IX Международной научно-практической экологической конференции «Современные проблемы популяционной экологии» (Белгород, 2006), XIII съезде РЭО (Краснодар, 2007), X Международной научно-практической экологической конференции «Живые объекты в условиях антропогенного пресса» (Белгород, 2008), III Международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2008), Международной научно-практической конференции «Биоразнообразие и роль особо охраняемых природных территорий (ООПТ) в его сохранении» (п. Инжавино, Тамбовская
область, 2009), III Региональной конференции «Эколого-фаунистические исследования в Центральном Черноземье и сопредельных территориях» (Липецк, 2008), на семинарах и научных конференциях Белгородского государственного университета (2006-2009), на заседании Воронежского отделения Русского энтомологического общества (2009).
По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложения. Основной текст диссертации изложен на 148 страницах, включает 61 рисунок и б таблиц. Список литературы содержит 201 наименование, из них 47 - на иностранных языках.
Похожие диссертации на Использование частот появления морфологических аномалий у жесткокрылых насекомых (Insecta, coleoptera) в локальном мониторинге
