Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
ГЛАВА 2 УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 16.
2.1. Характеристика модельных участков. 16
2.2. Методы исследований 31
ГЛАВА 3. ВИДОВОЙ СОСТАВ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЭНТОМОКОМПЛЕКСОВ ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫХ НАСАЖДЕНИЙ Г.ТУЛЫ 33
3.1 Видовой состав и соотношение систематических групп насекомых внутриквартальных насаждений г. Тулы 33
3.2.1 Трофическая структура энтомокомплекса внутриквартальных насаждений города 50
3.2.2 Трофическая структура энтомокомплекса модельных участков 62
ГЛАВА 4. ВИДОВОЙ СОСТАВ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НАСЕКОМЫХ - ВРЕДИТЕЛЕЙ ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫХ НАСАЖДЕНИЙ Г. ТУЛЫ 70
4.1. Видовой состав и соотношение систематических групп насекомых-вредителей 70
4.2. Трофические группы насекомых-вредителей 90
ГЛАВА 5. ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСЕЛЕНИЯ ЖУЖЕЛИЦ ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ГОРОДА 93
5.1 Жизненные формы 93
5.2. Флуктуирующая асимметрия жужелиц во внутриквартальных насаждений города и ее
использование для биоиндикации 106
ВЫВОДЫ 113
ЛИТЕРАТУРА 115
ПРИЛОЖЕНИЕ
- Видовой состав и соотношение систематических групп насекомых внутриквартальных насаждений г. Тулы
- Видовой состав и соотношение систематических групп насекомых-вредителей
- Жизненные формы
Введение к работе
В настоящее время наблюдается необычайно активное воздействие человека на природную среду. Городские агломерации - это районы наиболее интенсивных антропогенных воздействий и преобразований экосистем. Урбанизация оказывает значительное влияние на все параметры среды обитания. В городах в разной степени проявляются все виды антропогенной нагрузки на экосистемы - это, прежде всего, загрязнение воздуха, воды и почвы.
, Крупный город - это специфическая система, которая отличается от естественных сообществ тем, что представляет собой мозаику разнородных подсистем. В пределах города можно выделить несколько типов урбоэкосистем, отличающихся по способу формирования, характеру антропогенного использования, степени изменчивости экологических факторов и силе техногенного прессинга. Одним из вариантов урбоэкосистем являются внутриквартальные насаждения.
Городские зеленые насаждения, в том числе и внутриквартальные, являются наиболее важным средообразующим фактором для значительного количества видов насекомых. При этом насаждения различных типов находятся в неодинаковых условиях по отношению к загрязнению воздуха (Муаринь, Раман, 1988) и, как следствие, по-разному заселяются насекомыми. В условиях города зеленые насаждения редко представлены большими массивами, обычно сильно разобщены. Кормовые растения сильно загрязнены транспортными и промышленными выбросами, а урбоэкосистема в целом - бытовым мусором. На насекомых, их поведение и развитие большое влияние оказывает круглосуточное освещение, ведущее к изменению поведения и условий возникновения диапаузы (Клауснитцер,1990), а также степень посещаемости территорий человеком и вытаптывание травяного покрова и почвы. Несмотря на антропогенный прессинг, видовое разнообразие насекомых в крупных городах достаточно
5 велико. Нередко здесь возникают экологические комплексы насекомых, схожие с соответствующими комплексами в природных условиях (Клауснитцер, 1990).
В связи с усилением пресса урбанизации на внутриквартальные насаждения заметно увеличивается их деградация (Кривошеина, 1992). В этих условиях особенно актуальными становятся исследования состояния основных компонентов внутриквартальных насаждений, в частности, энтомокомплексов.
Большинство- имеющихся- литературных источников посвящено изучению отдельных групп насекомых городов, а также изучению отдельных урбоэкосистем - промышленных, автотранспортных, рекреационных зон.
В числе прочих экосистем города Тулы энтомофауна внутриквартальных насаждений частично изучена в работах А.А. Коротковой (2003, 2004).
Сведения о видовом составе насекомых внутриквартальных насаждений, о структуре населения жужелиц, о вредителях древесно-кустарниковых пород содержится в наших работах (Борисенко, Булухто, Короткова, Киселев, Чарина, 2003; Борисенко, Булухто, 2004; Борисенко, Короткова, 2004; Борисенко, Булухто, Короткова, 2004; Борисенко, 2005).
Цель исследования: изучение видового состава, экологической структуры и особенностей энтомокомплекса внутриквартальных насаждений г. Тулы.
В задачи исследования входило:
Изучение видового состава энтомофауны внутриквартальных насаждений г. Тулы
Изучение трофической структуры энтомофауны внутриквартальных насаждений г. Тулы.
Изучение эколого-фаунистических особенностей карабидофауны внутриквартальных насаждений г. Тулы.
Изучение биоиндикаторных возможностей жужелиц для оценки экологического состояния внутриквартальных насаждений города.
Изучение видового состава и трофической структуры комплекса насекомых-вредителей внутриквартальных насаждений.
Предмет исследования: видовая и трофическая структура энтомокомплекса внутриквартальных насаждений и его отдельных подсистем, а также реакция морфологических параметров одного из видов насекомых (Pterostichus melanarius 111.) на загрязнение среды изучаемых урбоэкосистем.
Объектом исследования был избран комплекс насекомых внутриквартальных насаждений г. Тулы.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Во внутриквартальных насаждениях крупного промышленного
города существуют энтомокомплексы, которые имеют свою специфику.
2. Видовое разнообразие энтомокомплексов различных зон города
отличается по своему составу и обуславливается разницей экологических
условий исследуемых территорий и степенью антропогенной нагрузки.
В трофической структуре энтомокомплекса внутриквартальных насаждений крупного города наибольшую часть занимают фитофаги, что характерно и для природных экосистем.
Среди насекомых — вредителей внутриквартальных насаждений преобладают полифаги, повреждающие вегетативные органы растений.
Флуктуирующая асимметрия жужелиц может быть использована в качестве тест-объекта для биоиндикации антропогенного влияния на внутриквартальные насаждения и город в целом.
7 Научная новизна исследований.
В значительной степени расширен список видового состава насекомых, обитающих во внутриквартальных насаждениях г. Тулы.
Изучен комплекс насекомых-фитофагов, активно повреждающих растения внутриквартальных насаждений г. Тулы. Впервые математически оценена взаимозависимость различных групп фитофагов (полифагов, олигофагов и монофагов).
Научно-практическая значимость исследований. Использование полученных в ходе исследований результатов может способствовать обеспечению целостности и нормального функционирования, а также прогнозированию динамики экосистем внутриквартальных насаждений, сохранению среды обитания человека и биоразнообразия в целом. В частности, данные работы позволяют
оценивать и прогнозировать состояние энтомокомплекса внутриквартальных насаждений,
- оценивать экологическую значимость отдельных видов,
оценивать влияние насекомых-вредителей растений внутриквартальных насаждений и определять необходимость борьбы с ними,
использовать отдельные виды насекомых для биоиндикации состояния урбоэкосистем как среды обитания человека,
прогнозировать состояние энтомомплексов внутриквартальных насаждений и урбоэкосистем в целом при создании новых застроек.
Внедрение в практику результатов исследований. Материалы диссертации используются при преподавании учебных курсов «Зоология беспозвоночных», «Животный мир Тульской области», «Экологические основы защиты растений», «Экология насекомых» для студентов естественнонаучного и агрономического факультетов Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого.
8 Апробация работы.
Диссертация апробирована на расширенном заседании кафедры зоологии Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого (2005).
Основные результаты исследований по теме диссертации доложены на 2 Международной конференции «Животные в городе» (Москва, МСХА, 15-17 аперля 2002 г.), Международных чтениях памяти профессора В.В. Стачинского, (г. Смоленск, Смоленский государственный педагогический университет,- 19-20 ноября 2004 г) и научных конференциях- ППС и аспирантов ТГПУ им. Л.Н. Толстого (2001, 2002, 2003, 2004, 2005гг.).
Работа выполнялась с 1999 по 2004 гг. на кафедре зоологии Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого под руководством доктора биологических наук, доцента А.А. Коротковой. В процессе работы автор пользовался консультациями кандидата биологических наук, профессора Н.П. Булухто и доктора биологических наук P.O. Бутовского. Определение видов жужелиц уточнено кандидатом биологических наук, доцентом Ю.В. Дорофеевым. В работе использованы данные комитета по экологии Управы г. Тулы. Всем названным лицам автор выражает глубокую признательность и благодарность.
Видовой состав и соотношение систематических групп насекомых внутриквартальных насаждений г. Тулы
Анализ данных, приведенных в таблице 3 показывает, что доминирующим по количеству видов (268) является отряд чешуекрылых, на долю которого приходится 47,85% видового обилия. Данный отряд представлен 28 семействами.
Среди чешуекрылых наиболее многочисленно семейство совки Noctuidae - 90 видов, (16,07%). Немаловажное значение во внутриквартальных насаждениях города имеют пяденицы Geometridae - 48 видов, (8,57%). Среди чешуекрылых, обитающих в городских дворах Тулы, листовертки (Tortricidae) составляют 5,54% (31 вид) общего видового обилия, занимая третье место после совок и пядениц. Семейство Sphingidae содержит 13 видов (2,32%), - Pyraustidae и Notodontidae по 10 видов (по 1,79%), а — Crambidae и Nimphalidae по 9 видов (по 1,61%). Остальные семейства представлены не более чем 6 видами, причем 8 из них (Hepialidae, Zygaenidae, Cossidae, Bucculatricidae, Agryresthiidae, Momphidae, Drepanidae, Lycaenidae) - только 1 видом (по 0,18% видового обилия).
К отряду жесткокрылые (Coleoptera) относятся 141 вид, что составляет 25,18% видового обилия энтомофауны. Из 22 семейств отряда доминирующими по количеству видов являются семейства жужелицы (Carabidae) — 42 вида, 7,5% , долгоносики (Curculionidae) — 27 видов, 4,82% видового обилия, и листоеды (Chrysomelidae) - 11 видов, 1,96%. Видовое обилие остальных семейств данного отряда составляет не более 1%, каждая.
Отряд перепончатокрылые (Hymenoptera) представлен 55 видами, что составляет 9,82% общего видового разнообразия, большинство из которых (25 видов, 4,46%) относятся к семейству пилильшики настоящие (Tenthredimdae).
На долю представителей отряда двукрылых приходится 6,96% (39 видов) общего видового обилия. Доминируют представители таких семейств как мухи настоящие Muscidae (7 видов; 1,25%), журчалки Syrphidae (5 видов; 0,89%) и калифориды Calliphoridae (5 видов; 0,89%).
Видовое обилие отряда полужесткокрылых (Hemiptera) составляет 25 видов (4,46%). Преобладают слепняки Miridae (10 видов, 1,79%) — представители луговой фауны.
Отряды равнокрылые (Homoptera) и прямокрылые (Orthoptera) представлены 10 видами каждый, что составляет по 1,79 % общего видового обилия. Из отряда уховерток отмечено 3 вида, (0,53% общего видового обилия), на долю отрядов стрекозы (Odonata), скорпионницы (Mecoptera), верблюдки (Raphidioptera), ногохвостки (Collembola) приходится по 1 виду и по 0,17% соответственно.
Видовое обилие энтомофауны внутриквартальных насаждений исследованных модельных участков различно (рис. 3, 4). Наибольшее число -280 видов, относящихся к 79 семействам и 11 отрядам, зафиксировано на территории западного модельного участка, что составляет 50% общего видового состава энтомофауны внутриквартальных насаждений г, Тулы . В северной части города отмечено 235 видов насекомых из 73 семейств и 11 отрядов ( 41,96% общего видового обилия). В составе фауны насекомых восточного модельного участка насчитывается 224 вида (40% общего видового обилия), относящихся к 67 семействам и 13 отрядам. В южном модельном районе собрано 223 вида насекомых, из 67 семейств и 10 отрядов, что составляет 39,82% общего числа видов. На территории северо-восточного модельного участка выявлено лишь 188 видов (33,57%) из 65 семейств и 10 отрядов (рис.3).
Видовой состав и соотношение систематических групп насекомых-вредителей
Трофические предпочтения насекомых-вредителей характеризуются следующими особенностями. Наибольшее количество - 61 вид (67,77%)) трофически связано с растениями сем. Розоцветных (таблица). За счет листьев Ивовых (тополь, осина, ива) развиваются 19 видов вредителей. Вредители березы представлены 18 видами, дуб повреждают 13 видов, листья липы - 7, клена - 5 видов. На листьях жимолости, сирени и ясеня обнаружено 3 вида: моль-пестрянка сиреневая, сиреневый осовидный и жимолостный полосатый пилильщики.
В значительной степени органотропность и трофический преферендум насекомых-фитофагов определяется типом ротового аппарата. Из зарегистрированных нами вредителей грызущий ротовой аппарат характерен для жуков (26 видов), личинок и имаго пилильщиков (Hymenoptera; 19 видов) и гусениц бабочек (35 видов). Имаго бабочек, имеющие сосущий ротовой аппарат, в сущности вредителями не являются, а выполняют роль опылителей. 9 видов тлей (Homoptera), имеют колюще-сосущий ротовой аппарат. Несмотря на известный факт преобладания сосущих вредителей в городских условиях (Сулханов,1992), во внутриквартальных насаждениях г. Тулы эта группа представлена небольшим количеством видов. Однако, это вполне компенсируется значительной численностью тлей. 89,88% (80 видов) вредителей имеют грызущий ротовой аппарат, 10,12% (9 видов) — колюще-сосущий.
Доминирующие положение по видовому обилию среди насекомых-вредителей во внутриквартальных насаждениях занимает отряд Lepidoptera (рис.ІЗ), на долю которого приходится 35 видов (39,32%). Отряд Coleoptera представлен 26 видами (29,21%), отряд Hymenoptera - 19 видами (21,34%) и отряд Homoptera- 9 видами (10,12%).
Жизненные формы
В комплексе жужелиц данной территории многоэтажной застройки выделено 28 видов, что составляет 66,66% общего видового обилия карабидофауны. Далее по видовому богатству следует западный район города. Здесь отмечено 24 вида жужелиц, на их долго приходится 57,14%. В северо-восточной части города на территории внутриквартальных насаждений выделено 19 видов (45,23%) представителей карабидофауны. В северном и южном районах — 18 и 15 видов, что составляет соответственно 42,85% и 35,71%.
К видам, доминирующим по численности (более 5%) относятся Pterostichus melanarius, Pterostichus niger, Amara aenea. Субдоминантами (от 1 до 5%) являются: Poecilus versicolor, Agonum assimile, Clivina fossor. Численность остальных видов составляет менее 1%.
Pterostichus melanarius является эвритопным, полизональным видом,, характерным для антропогенно нарушенных лесов. (Шарова, 1983, 2002; Грюнталь, 1990; Шилова, 1992, 1994; Дорофеев, 1995, 2002). Этот вид количественно доминирует на всех исследуемых территориях, его численное обилие заметно увеличивается в районе с невысокой влажностью почвы (южный).
Анализ зоогеографического состава населения жужелиц районов многоэтажной застройки г. Тулы показывает, что преобладают виды с широкими ареалами (таблица 18).
Наиболее богато представлена группа транспалеарктических — 20 видов, 47,62%. Жужелицы, относящиеся к данной зоогеографической группе, доминируют в видовом отношении во всех внутриквартальных насаждениях (от 14,28% до 26,19%), что характерно для карабидокомплексов лесных биотопов (Шарова, 1971; Грюнталь, 1983; Шишова,1994) и урбанизированных ландшафтов (Дорофеев, 1995; Киселев, 1997; Хотулева,1997). Среди транспалеартов по видовому и численному обилию преобладают виды полизональной группы за счет видов доминантов Carabus granulatus и Amara communis.
На долю представителей евро-сибирской группы жужелиц приходится 26,19% (11 видов) общего видового обилия карабидофауны внутриквартальных насаждений. Большая часть этих видов полизональная с большой экологической пластичностью. Представители данной группы доминируют на территориях западного, восточного и северо-восточного районов. Основу этого комплекса по численности составляют Pterosti chus melanarius и Carabus cancellatus.
В исследуемых ценозах западно-палеарктическая группа представлена 5-ю видами, что составляет 11,90% . Доля циркумбореальныех и европейских видов невелика и составляет по 4,76% и по 2 вида каждая. Последнее место по видовому обилию (по 2,38% и по 1 виду ) занимают голарктическая и европейско-средиземноморская группы.
На основе материалов по биотопическому распределению видов жужелиц в исследованных районах города и при сопостановлении их экологических характеристик по литературным данным в разных зонах (Шарова, 1967; Скуфьин, 1970; Лапшин, 1971; Касандрова, 1972, 1984; Гиляров, 1981,1982; Васильева, 1984; Шарова, Грюнталь, 1985; Филиппов, 2000), выделено 8 экологических групп жужелиц, представленные в таблице 19.
