Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Приуроченность различных видов мелких наземных млекопитающих к определенным ландшафтно-биотопическим комплексам и картографические методы исследований с использованием ГИС-технологий 7
Глава 2. Материал и методы 20
Глава 3. Анализ видового и численного состава мелких млекопитающих модельных биотопов (ландшафтов) 30
3.1. Анализ видового и численного состава насекомоядных (Insectivora) в модельных точках 30
3.2. Анализ видового и численного состава грызунов (Rodentia) 43
Глава 4. Пространственный анализ распределения изученных видов на территории национального парка «Угра» 61
4.1 Анализ распределения модельных ландшафтов на территории национального парка 61
4.2. Анализ и моделирование распределения изученных видов по основным биотопам 69
Выводы 113
Список использованной литературы 115
- Приуроченность различных видов мелких наземных млекопитающих к определенным ландшафтно-биотопическим комплексам и картографические методы исследований с использованием ГИС-технологий
- Материал и методы
- Анализ видового и численного состава насекомоядных (Insectivora) в модельных точках
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основополагающих задач особо охраняемых природных территорий (ООПТ) является регулирование использования природных ресурсов на ограниченных территориях для сохранения местных природных комплексов. Для принятия решений в сфере управления государственными природными заповедниками и национальными парками в последнее время стала широко внедряться практика создания геоинформационных систем (ГИС), использующих тематические базы данных, полученные в ходе инвентаризации и мониторинга природных ресурсов.
Применение ГИС-технологий для получения комплексной геоэкологической оценки территории - в настоящее время наиболее эффективный способ сопоставления разнообразных факторов и параметров, так как они позволяют найти связь между разнородной информацией на основе анализа ее пространственного распределения по изучаемой территории (Дианов, 1988; Сербенюк, 1990; Берлянт, 1992; Экоинформатика ..., 1992; Жуков, Лазорев, 1995; Новаковский и др., 1997; Букина, 2003; Гершензон, 2003; Использование GPS и ГИС, 2006).
Управление природопользованием невозможно без пространственной оценки параметров биоразнообразия. Однако при ее получении существуют некоторые трудности, в частности, с определением численности отдельных видов на большой территории. Например, имеется масса экологических исследований (в том числе динамики численности животных), но проведены они на ограниченных территориях (учетных площадках или в конкретных точках). В то же время, использование данных дистанционного зондирования (ДДЗ), которое сейчас широко внедряется, по отдельным параметрам, таким как наличие или численность мелких животных или растений, также невозможно, или существенно затруднено. И только использование геоинформационных систем позволяет наиболее эффективно проводить комплексный анализ этой информации для оперативного получения характеристики значительных
4 территорий без организации полномасштабных исследований животных непосредственно в природе.
Цель и задачи исследования. Основной целью работы стало выявление особенности распределения некоторых видов мелких наземных млекопитающих и их численности на территории национального парка «Угра» по отдельным биотопам с помощью ГИС-технологий. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Провести количественные учеты мелких наземных млекопитающих в
модельных ландшафтах (биотопах).
2. Провести анализ биологического разнообразия мелких наземных
млекопитающих в модельных ландшафтах (биотопах).
3. Провести картографический анализ отдельных компонентов ландшафтов
и построить соответствующие электронные карты.
Создать базы данных по видовому составу и численности мелких наземных млекопитающих. ,
Провести повидовой анализ пространственного распределения мелких млекопитающих.
Создать модель пространственного распределения и определить общую численность выбранных видов для всей территории национального парка.
Обосновать возможность практического использования созданных на основе ГИС-технологий моделей пространственного распределения мелких наземных млекопитающих.
Научная новизна работы. Впервые проведены многолетние исследования биоразнообразия мелких млекопитающих в наземных биоценозах НП «Угра», в результате которых получены данные о видовом составе и относительном обилии представителей отрядов насекомоядных (Insectivora) и грызунов (Rodentia). Выяснены закономерности распределения видового разнообразия и относительного обилия изучаемых групп в различных биотопах. Разработан алгоритм и создана модель распространения отдельных видов мелких наземных млекопитающих по основным биотопам национального парка «Угра».
Практическая значимость. Результаты настоящего исследования были использованы для работ по инвентаризации фауны национального парка «Угра». Полученные данные являются основой для организации системы мониторинга биоразнообразия мелких млекопитающих; создания кадастра природных ресурсов ООПТ Калужской области; составления рекомендаций по использованию и режиму охраны земель национального парка «Угра». Использовались при составлении Красной книги Калужской области.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на: 3 Международной конференции «Актуальные проблемы современного естествознания» (Интернас'2007), на X краеведческой конференции «Вопросы истории, археологии, культуры и природы Верхнего Поочья», г. Калуга, 2003; краеведческой конференции «История. Культура. Духовность», г. Козельск, 2005, на семинарах Лаборатории биоиндикации и кафедры ботаники и экологии КГПУ им. К.Э.Циолковского в 2005-2007гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК. Личный вклад автора 80 %.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Общий объем работы составляет 131 страницу, включая 55 рисунков и 4 таблицы. Список литературы включает 132 наименования на русском и иностранных языках.
Основные положения, выносимые на защиту. Исследование параметров биоразнообразия на экспериментальных участках и применение ГИС-технологий позволяют моделировать распределение отдельных видов и другие параметры биоразнообразия мелких млекопитающих по всей территории национального парка «Угра».
Плотность распределения отдельных видов мелких млекопитающих на территории национального парка неоднородна и зависит от ландшафтнс-биотопической приуроченности.
Оценка численности видов мелких млекопитающих на больших площадях возможна без проведения полномасштабных количественных учетов.
Среди изученных биотопов наиболее распространенные и занимающие большую площадь в национальном парке лесные биотопы (сосняки и мелколиственные леса) являются наиболее бедными по видовому и численному составу мелких наземных млекопитающих, а менее распространенные и занимающие меньшую площадь широколиственные леса и ольшаники -наиболее богатые по видовым и численным показателям.
Приуроченность различных видов мелких наземных млекопитающих к определенным ландшафтно-биотопическим комплексам и картографические методы исследований с использованием ГИС-технологий
В процессе длительного развития, благодаря относительному совершенству организации и физиологии, способности существовать в самых разнообразных условиях животные распространились по всему земному шару. Поскольку животные отличаются самыми разнообразными экологическими требованиями и приспособлениями, а среда обитания, в свою очередь, очень неоднородна, то даже в пределах какого-либо одного лесного массива можно выделить целый ряд характерных урочищ, отличающихся определенными экологическими условиями и комплексом видов, обитающих на этой территории. Среда существования такого комплекса животных входящих в биоценоз называется биотопом (Биология ..., 1998).
Зависимость животных от растений имеет ведущее значение в существовании и развитии животного мира биоценоза. В то же время растительность служит наиболее простым и точным показателем при выделении в природе биоценозов и изучении распределения животных в зависимости от условий обитания. В условиях леса биоценотические группировки в основном соответствуют типам леса (Кузякин, 1950, 1951;. Биология..., 1975; Динец, Ротшильд, 1998) Таким образом, в пределах известного географического района можно говорить о биоценотических группировках животных еловых лесов, боров, лугов и т.д., в случае необходимости уточняя эти подразделения до более мелких комплексов.
При изучении таких группировок прежде всего важно установить видовой состав и плотность популяции (численность) изучаемых видов, так как она теснейшим образом связана со всей экологией животных и представляет разносторонний теоретический и прикладной интерес. Без данных о численности видов, входящих в биоценоз, нельзя судить об их значении, нельзя представить структуру биоценоза и его динамику в пространстве и времени, невозможно изучать динамику популяций отдельных видов.
При изучении ресурсов животного мира часто приходится экстраполировать данные численности отдельных видов на изучаемую территорию основываясь лишь на части известных особенностей биотопа, например растительность (Шадрина, 1984; Берлянт, 1988, 1995; Кошкарёв, Тикунов, 1993; Пузаченко и др., 1996; Пьянков, 2000; Стурман., 2003; География ..., 2002;Пузаченко, 2004).
При этом для экстраполяции изученных в модельных сообществах данных приходится выделять участки аналогичных сообществ на анализируемой территории. Территории, занимаемые такими сообществами, имеют сходную ландшафтную основу. Ландшафт это природный географический комплекс, в котором все основные компоненты: рельеф, климат, воды, почвы, растительность и животный мир — находятся в сложном взаимодействии и взаимообусловленности, образуя однородную по условиям развития единую неразрывную систему (Реймерс, 1990).
При этом ландшафт также понимают как обобщающее понятие для объединения типологических комплексов более низкого иерархического ранга, которые могут быть территориально разобщенными, но сходными по основным природным чертам (Реймерс, 1990).
Таким образом говоря о ландшафтно-биотопическом комплексе мы понимаем территорию с комплексом экологических и геоморфологических параметров (биотоп) обуславливающих обитание здесь изучаемых видов или их сообществ.
Географическое положение Калужской области, находящейся на юге лесной зоны, на границе с лесостепью, ландшафтное, почвенное и растительное разнообразие, история развития территории и хозяйственное её использование -определило видовой и экологический состав фауны края. Большая часть животных обитающих здесь имеет достаточно обширные ареалы, меньшая часть видов находится здесь на границе области своего распространения. Основное ядро животного мира Калужского края составляют представители типичной лесной фауны юга лесной зоны европейской России. Небольшая часть обитающих в нашей области животных является типично таежными, степными или синантропными видами. Некоторые виды животных специально или случайно завезены на нашу территорию из других регионов (виды-интродуценты).
Первые сведения о млекопитающих Калужской области опубликованы в 1804 году в журнале "Урания" Г. Зельницким, который указывает 3 вида насекомоядных и 8 видов грызунов. В 1925 году В.А. Николаев в своей работе "Краткий очерк животного мира Калужской губернии" дал список 55 видов, где указал: 8 видов насекомоядных, 10 рукокрылых, 2 зайцеобразных, 19 видов грызунов, 12 хищников и 3 вида копытных. Наличие ряда видов из этого списка в настоящее время вызывает сомнения (например северный олень), хотя, как указывал автор: "... при составлении его имелся в виду лишь фактический материал, частью хранящийся в коллекциях и сборах в Естеств.-Истор. музее, частью собственные сборы и проверенные сведения от местных жителей, -охотников.". В 1962 году вышла книга Л.А Зеленовой и М.Е., Кунакова посвященная животному миру Калужской области.
Материал и методы
Основными источниками получения информации для данной работы наряду с собственными исследованиями автора стали материалы лесоустройства, ландшафтная карта национального парка и материалы полевых наземных исследований, проводившихся членами экологического клуба «Stenus», в числе которых и автор данной работы, в период с 1994 по 2002 год. За это время был собран и проанализирован материал со 74 учетных стационарных площадок, представляющих основные биотопы Калужской области (Физическая ..., 2003): широколиственные леса, мелколиственные леса, ольшаники, ельники, сосняки, пойменные и материковые луга.
Всего в этот период нами было учтено более 9 тыс. мелких млекопитающих, относящихся к 21 виду мышевидных грызунов и насекомоядных. Детально проанализирована численность и биотопическая приуроченность 6 видов насекомоядных: обыкновенной землеройки (Sorex araneus), средней бурозубки (S. caecutiens), малой бурозубки {S. minutus), крошечной бурозубки {S. minutissimus), малой белозубки {Crocidura suaveolens), водяной куторы (Neomys fodiens) и 10 видов грызунов: рыжей полевки {Clethionomys glareolm), полевки-экономки {Microtus оесопотш), пашенной полевки (М agrestis), подземной полевки (М subterraneus), «обыкновенной» полевки {M.arvalis), полевой мыши {Apodemus agrarius), малой лесной мыши (A. uralensis), желтогорлой мыши {A. flavicollis), мыши-малютки {Micromys minutus), лесной мышовки {Sicista betulina).
Определение видовой принадлежности пойманных животных проводилось как по особенностям внешнего вида, так и по краниологическим признакам (в особенности по деталям строения зубной системы). Для этого использовались определители: Н.А. Бобринский и др. (1965), Б.С. Юдин (1971), В.А. Долгов (1985), И.М. Громов, М.А. Ербаева (1995), И.Я. Павлинов и д.р. (2002).
Знание численности животных необходимо для правильной организации борьбы с сельскохозяйственными вредителями, в частности, для составления прогнозов массового появления грызунов; плотность популяции имеет непосредственное влияние на распространение ряда эпизоотии; количественный учет промыслово-охотничьих животных лежит в основе планирования охотничьего хозяйства.
Основной задачей количественного учета является получение данных о количестве особей интересующих нас видов на изучаемой территории, или, по крайней мере, об относительной их численности. В соответствии с этим обычно различают два вида количественного учета — абсолютный и относительный. Однако резкой грани между ними провести нельзя, так как лишь в сравнительно редких случаях удается получить действительно полное представление о численности какого-либо вида на данной площади, обычно же так называемые абсолютные учеты дают лишь приблизительные результаты. (Новиков, 1949).
Установление даже относительной численности мышевидных млекопитающих (мелких грызунов и землероек) сопряжено со значительными трудностями, так как почти все они относятся к числу норников, а многие ведут еще и ночной образ жизни. Поэтому возможности подсчета путем прямых наблюдений очень ограничены, а часто и вовсе отсутствуют. Это вынуждает прибегать ко всякого рода, иногда очень трудоемким, вспомогательным приемам (отлов ловушками, выкапывание, выливание из нор и т. д.).
Экологические особенности мелких зверьков и характер их местообитаний определяют преимущественное развитие относительного учета. Некоторые зоологи вообще считают, что абсолютный учет мышевидных грызунов (по крайней мере, в лесу) невозможен. Однако скорее он очень трудоемок и поэтому не имеет перспектив массового применения.
В результате учета на площадках, кроме данных о численном соотношении видов в данном биотопе, мы получаем данные о плотности популяции мелких млекопитающих на единице площади. При однородных условиях и равномерном распределении животных по территории вполне достаточно установить количество особей на 1 га типичной местности.
Наиболее распространенным способом относительного
количественного учета мелких млекопитающих является учет с помощью обыкновенных давилок, разработанный В. Н. Шнитниковым (1929), П. Б. Юргенсоном (1934, 1939) и А. Н. Формозовым (1937). В своем современном виде эта методика сводится к следующему: в месте, намеченном для проведения учета, выставляется по прямой линии 20 давилок, через 5 м одна от другой. Давилки ставятся под укрытиями. Стандартной приманкой являются корочки черного ржаного хлеба (желательно с маслом) и кусочки моркови. Учет продолжается 5 суток. Осмотр производится один раз в сутки — по утрам. Результаты учета уточняются с увеличением количества ловушко-суток. Юргенсон считает, что для полной характеристики численности мышевидных в каком-либо лесном биотопе нужно заложить пробу с общим числом ловушко-суток равным 1000.
Анализ видового и численного состава насекомоядных (Insectivora) в модельных точках
Среди землероек кутора менее прожорлива, чем остальные (Тупиков, 1949), поэтому может себе позволить удаляться от основных биотопов на значительные расстояния. Видимо по этим причинам нами периодически отлавливались зверьки в самых на наш взгляд неподходящих для неё биотопах.
В первых числах апреля 1995 г. (Отрада) один зверек был пойман в густом, мертвопокровном ельнике, более чем в 500 м от ближайшего более-менее подходящего для куторы биотопа с незначительным водотоком на дне оврага.
В другом случае (первые числа августа 1999 г., близ Волосово-Звягино) взрослый зверек попался в ловушку Геро на расстоянии более 1 км от ближайшего водоема или водотока, на материковом лугу, хотя и заболоченном, но в зимний период основательно промерзающем. Эти примеры еще раз говорят о высокой пластичности этого субстенотопного вида и широком радиусе его активности.
Данные о средней уловистости всех пойманных насекомоядных представлены в таблице 1. Анализируя собранную информацию по насекомоядным, можно сказать, что во всех изученных биотопах преобладает обыкновенная землеройка, составляя от 56 % (на пойменных лугах) до 73% (в ольшаниках) всего животного населения мелких насекомоядных. В отдельные годы её уловистость может повышаться до 91% от всего животного населения мелких насекомоядных и до 50% от всех мелких млекопитающих лесов.
Вторым по обилию видом является бурозубка малая, составляющая от 31 % (на пойменных лугах) до 8% (в ольшаниках) численности мелких насекомоядных, которая иногда может (в ельниках) уступать по численности третьему виду - средней бурозубке, составляющей от 14 % (в ельниках) до 5% (на пойменных лугах и в ольшаниках). И лишь в ольшаниках следом за обыкновенной бурозубкой по численности идет кутора обыкновенная, составляя там 11%.
Крот европейский отмечается повсеместно, наибольшей численности достигает в широколиственных лесах и ельниках.
Бурозубка крошечная - редкий, крайне малочисленный вид, составляющий менее 1 % всего животного населения мелких насекомоядных. Максимальной плотности достигает на материковых лугах, в среднем составляя 3,5 % от всех насекомоядных, пойманных в данном биотопе.
Белозубка малая - редкий вид данного региона, также составляющий менее 1 % всего животного населения мелких насекомоядных. Максимальной плотности достигает на материковых лугах, в среднем составляя там чуть более 1 % от всех насекомоядных, пойманных в данном биотопе.
