Введение к работе
Актуальность
Многоножка Monotarsobius curtipes - многочисленный и широко распространенный представитель семейства костянок (Myriapoda, Chilopoda, Lithobiidae), фауна которых насчитывает на территории бывшего Советского Союза 122 вида (Залесская, 1978). Вид характеризуется как панпалеарктический, полизональный, эвритопный, с преимущественным распространением в Европе и достаточно хорошо изучен на большей части ареала. Исследована морфология, физиология и биология вида (Залесская, Тихомирова, 1975; Залесская, 1978; Вызова, Залесская, 1980; Сергеева, 1981, 1983; Sergeeva, 1985; Tuf, 2003). По территории Мурманской области проходит северная периферия ареала этого вида. Здесь он распространен от островов Белого моря до побережья Баренцева моря, и, вероятно, является единственным представителем семейства литобиид (Стриганова, 1973; Почвенные беспозвоночные..., 1986). Изучение экологии М. curtipes на территории Мурманской области актуально в свете важности разработки концепции периферических популяций, которым принадлежит специфическая роль в процессах микроэволюции (Майр, 1968, 1974, 1982; Одум, 1975; Яблоков, 1980; Ивантер, 2006).
Исследования почвенной фауны Кольского Севера показали, что в сообществах почвообитагощих беспозвоночных вид М. curtipes является доминантой по численности и биомассе (Почвенные беспозвоночные..., 1986; Зенкова, 2000,2003). В северных широтах стабильность и динамику сообществ с их естественным пониженным разнообразием видов и надвидовых таксонов определяет устойчивость видов-доминантов (Чернов, 1991, 1989; Алимов, 2005). Исследование состояния, структуры и динамики северных популяций М. curtipes как одного из «ключевых» видов мезофауны важно для понимания механизмов поддержания стабильности сообществ почвообитающих беспозвоночных в целом.
Интерес представляет оценка состояния популяций М. curtipes в зонах промышленного загрязнения. Мурманская область - регион с развитой горнометаллургической промышленностью. В результате атмосферных выбросов крупных предприятий горно-обогатительного комплекса в органогенном горизонте почв аккумулируется значительное количество загрязняющих веществ различной природы. Многоножка М. curtipes - один из немногочисленных видов типично почвенных обитателей (геобионтов), который встречается в импактных зонах промышленных источников. В связи с этим интересна оценка биоиндикационной значимости этого вида.
Цель работы состояла в исследовании экологии, популяционной структуры и морфологических особенностей многоножки-костянки вида М. curtipes на северной периферии ареала на примере территории Мурманской области.
В задачи исследования входило:
Исследование структурных параметров популяций М. curtipes (численность, биомасса, доминирование, половозрастной состав, внутри- и межбиотопическое распределение), их многолетней и сезонной динамики и природной вариабельности на территории Мурманской области.
Исследование морфологических особенностей особей М. curtipes разного пола и возраста в природных подзолах Мурманской области.
Сравнительный анализ изменений структурных параметров популяций М. curtipes и морфологических показателей многоножек в зонах загрязнения почв атмосферными выбросами алюминиевого и медно-никелевого предприятий.
Научная новизна
Впервые проведено комплексное исследование вида М. curtipes на территории Мурманской области. Изучены количественные показатели (численность, биомасса, доминирование), половая и возрастная структура северных популяций и их вариабельность в сезонной и многолетней динамике. Выявлены преферендумы вида по ряду эдафических факторов (мощность, кислотность, температура и влажность лесных подстилок) в пределах северотаежной подзоны региона.
Впервые исследована возрастная структура популяций. Описана сезонная динамика спектра анаморфных стадий многоножек. Установлена сходная активность взрослых (эпиморфных) самцов и самок на протяжении вегетационного сезона. Определены сроки и особенности репродуктивной динамики вида М. curtipes в условиях северных широт.
Исследованы размерно-весовые показатели особей М. curtipes разного пола и возраста на северной периферии ареала. Определен половой диморфизм эпиморфных самцов и самок по длине тела и размерам головной капсулы. Впервые установлено, что в исследуемых популяциях М. curtipes эпиморфные самцы представлены двумя размерными категориями (мелкими и крупными), тогда как среди самок преобладают особи крупных размеров.
Продемонстрированы основные направления в адаптивной стратегии многоножки-костянки М. curtipes, которые позволяют ей не только выживать в экстремальных северных условиях, но и занимать доминирующее положение в комплексе почвенных беспозвоночных.
Выявлены сходные изменения структуры и динамики популяций исследуемого вида в почвах, загрязняемых выбросами промышленных
предприятий разного типа (медно-никелевого и алюминиевого), свидетельствующие о негативном влиянии техногенного фактора. Возрастная структура и размеры тела многоножек предложены в качестве неспецифических биоиндикационных показателей техногенной трансформации почв.
Теоретическая значимость
Полученные результаты вносят вклад в познание экологии многоножек-костянок в условиях обитания в северных широтах. Изучение широко распространенных видов на периферии их ареалов имеет большое значение для решения ряда вопросов микроэволюции, в частности, определения центра расселения вида, оценки его способности к расширению границ ареала, пониманию механизмов стабильности и адаптации к условиям среды, прогнозирования направлений дальнейшей эволюции вида.
Оценка состояния, структуры и динамикіг вида М. curtipes как одного из доминирующих видов мезофауны важно для выявления механизмов поддержания устойчивости сообществ почвообитающих беспозвоночных в экосистемах северных широт.
Практическая значимость
Материалы исследований используются в системе почвенно-зоологического мониторинга лесных подзолов Кольского Севера, подверженных хроническому загрязнению выбросов промышленных предприятий. Составлена база данных, которая может использоваться в качестве сравнительного материала при проведении исследований по биологии и экологии вида М. curtipes в других частях ареала.
Препараты изучаемого объекта используются на практических занятиях и в лекционных курсах по зоологии беспозвоночных для студентов экологического факультета Кольского филиала Петрозаводского государственного университета и кафедры геоэкологии Апатитского филиала Мурманского государственного технического университета.
Апробация результатов
Результаты работы представлены на конференциях с международным участием: «Разнообразие беспозвоночных на Севере» (Сыктывкар, 2003), «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации» (Ростов-на-Дону, 2006), «Структурно-функциональные особенности биосистем Севера (особи, популяции, сообщества)» (Петрозаводск, 2005), «Современные экологические проблемы» (Апатиты, 2006), «Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения» (Апатиты, 2004), «ЛОМОНОСОВ -2007» (Москва, 2007), школах-конференциях молодых ученых и студентов: «Геология и геоэкология Северо-Запада России» (Апатиты, 2006),
«Естественнонаучные проблемы Арктического региона» (Мурманск, 2005), «Сбалансированное природопользование на примере освоения минеральных ресурсов» (Апатиты, 2004), КФ ПетрГУ (Апатиты, 2002 - 2006), «Экотоксикология - современные биоаналитические системы, методы и технологии» (Пущино, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 34 работы: три статьи, в том числе две статьи — в изданиях из Перечня ВАК РФ, 12 материалов и 19 тезисов конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и содержит 44 рисунка, 35 таблиц, 6 приложений. Общий объем работы - 145 страниц. В списке литературы - 191 источник, в том числе 45 на иностранных языках.
