Введение к работе
Актуальность темы. Ручейники (Trichoptera) составляют отряд амфибиотических насекомых с полным превращением (Holometabola), у которых преимагинальные фазы развиваются в водных экосистемах, а имаго - в наземных. К настоящему времени описано около 13 500 видов (The Trichoptera World Checklist, 2010). Значение ручейников весьма велико. Их личинки и куколки, заселяя различные водоемы, как стоячие, так и проточные, достигают часто высокой численности и наряду с имаго, служат кормом многим видам животных, особенно рыбам, а также являются показателем высокой продуктивности водоемов. Имаго участвуют в выносе биомассы из водоемов и обогащении наземных экосистем различными органическими и минеральными веществами.
На территории России известно 652 вида ручейников (В.Д. Иванов, 2004). В тоже время по Нижегородской, Ярославской, Московской и Владимирской областей отсутствуют данные по видовому составу ручейников (В.А. Зубакин, 1998; Г.А. Веселкин и др., 2003). Одной из причин данной ситуации является большая сложность определения видовой принадлежности ручейников по преимагинальным фазам, трудности сбора имаго из-за непродолжительного сезона их лета как афагов в основном в ночное время, а также их отлов на свет. Кроме того, недостаточно изучена и экология ручейников, а именно, мало сведений об их биотопической приуроченности, зимовке, о влиянии различных экологических факторов на распространение преимагинальных фаз в различных типах водоемов, трофики, пространственному распределению личинок и куколок по микробиотопам и многие другие экологические особенности.
По особенностям экологии личинок большинство ручейников являются олигосапробами, а их высокая требовательность к развитию в чистой воде делает ручейников одними из важнейших биоиндикаторов качества воды и, как следствие, окружающей водоем среды (С.Г. Лепнева, 1964; Г. Росс, 1985; В.Д. Иванов, 1991, 2001; Holzenthal et al., 2007 и др.). Поскольку под воздействием антропогенных факторов в настоящее время усиливается загрязнение вод, то проблема повышения качества воды и быстрая диагностика её загрязненности приобретают особо важное экологическое значение. В данном аспекте ручейники, выступающие в качестве одного из основных компонентов водных экосистем, имеют большое экологическое значение. Эта важная экологическая особенность ручейников остается пока слабо изученной для всех экосистем России.
Отсутствие эколого-фаунистических сведений по ряду областей центральной части России не позволяет составить полное представление о ручейниках как значимого природного ресурса, являющегося важным звеном в трофических цепях различных водных экосистем. Принимая во внимание легкодоступность ручейников, как биоиндикаторов чистоты вод, актуальной задачей является разработка подходов и принятия мер по их сохранению и
поддержанию численности их популяций. Такая ситуация отмечается и на территории бассейна реки Клязьмы.
Высокая видовая и популяционная численность личинок, куколок и имаго насекомых отряда ручейников, обитающих в разнотипных водоемах, важность ручейников как значимого биоресурса и недостаточная изученность их экологии и фауны на территории бассейна реки Клязьмы определяет актуальность и востребованность исследований этой группы насекомых.
Цель и задачи диссертационного исследования. Цель - изучить экологические особенности и видовой состав ручейников на территории бассейна реки Клязьмы в пределах Владимирской области.
В соответствии с поставленной целью в работе были определены следующие задачи исследования:
Изучить экологические особенности всех фаз развития ручейников, их биотопическую приуроченность, индексы доминирования и встречаемости, пищевую специализацию.
Исследовать фенологические особенности, сезонную динамику численности преимагинальных стадий развития и установить способ зимовки ручейников.
Выявить распределение преимагинальных фаз по экологическим зонам в стоячих и текущих водоемах, биоценотические связи с водными растениями, установить зависимость их распределения от экологических факторов среды.
Исследовать экологические особенности редких и краснокнижных видов ручейников.
Изучить видовой состав ручейников, провести их фаунистический анализ и определить типы ареалов ручейников, выявленных на территории бассейна реки Клязьмы.
Обосновать возможность использования личинок ручейников в качестве биоиндикаторов для определения степени загрязнения воды в водоемах и разработать методику их использования для этой цели.
Научная новизна.
Впервые установлен видовой состав ручейников бассейна реки Клязьмы.
Изучены такие экологические особенности, как сезонная динамика численности ручейников, способ их зимовки, выявлена их биотопическая приуроченность, пищевая специализация, индексы доминирования и сапробности для всех видов.
Определена степень заселенности различных типов водоемов личинками ручейников в зависимости от экологических условий их обитания.
Получены данные о возможности использования личинок ручейников, как на видовом, так и на родовом уровне, в качестве биоиндикаторов чистоты воды в водоемах бассейна реки Клязьмы. Для более точной диагностики чистоты воды предлагаем использовать личинки не на уровне только рода, а на уровне определенного вида ручейника.
Теоретическая и практическая значимость работы. В результате проведенных исследований дана характеристика фауны и экологии ручейников, выявлены индексы доминирования, встречаемости, сапробности, определена их пищевая специализация, установлена возможность использования личинок в качестве биоиндикаторов чистоты воды в водоемах бассейна реки Клязьмы.
Методики и результаты исследования ручейников могут быть применимы для исследования других амфибиотических насекомых (поденок, веснянок и др.) водоемов реки Клязьмы. Изучение ручейников призвано повысить интерес к этой во многих отношениях важной группе насекомых.
Данные по фауне ручейников, их зоогеографии, фенологии, сезонной динамике и биотопической приуроченности могут быть использованы школьниками, студентами и преподавателями на занятиях по биологии и экологии. Методика использования личинок ручейников в качестве биоиндикаторов чистоты воды в водоемах бассейна реки Клязьма может быть применена для определения качества воды специалистами гидробиологами, биологами и экологами.
Апробация работы. Результаты и основные положения диссертационного исследования были доложены и обсуждены на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ВГГУ (2004-2008 гг.); на Всероссийской научно-практической конференции «Природа Европейской России: исследования молодых ученых» 23-25 ноября 2007 г. в г. Чебоксары; на Всероссийской научно-практической конференции «Научные проблемы охраны и использования природных ресурсов России», 21-23 апреля 2009 года в г. Самаре. По результатам исследования автор дважды становился стипендиатом экологической стипендии Владимирской области, в 2005 и 2006 годах.
Научные публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 2 в реферируемых журналах списка ВАК.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из списка сокращений и понятий, введения, 3 глав, выводов и приложения. Диссертация изложена на 164 страницах компьютерного текста, содержит 11 рисунков и 17 таблиц. Библиография содержит 194 источников, из них 139 на русском и 55 на иностранном языках.
Благодарности. Выражаю глубокую благодарность моему научному руководителю д.б.н., профессору Г.А. Веселкину за консультации и неоценимую помощь при обработке материала и в написании диссертации, также к.б.н. Н.Н. Наумовой и к.п.н. Петруняк Н.И. за помощь в обработке данных; к.б.н. В.Д. Иванову (СПбГУ), д.б.н. Э.П. Нарчук (ЗИН РАН РФ), д.б.н. СМ. Голубкову (ЗИН РАН), к.б.н. А.А. Пржиборо (ЗИН РАН), д.б.н. А.В. Крылову (ИБВН РАН), д.б.н. М.Г. Кривошеиной (ИПЭЭ РАН), к.б.н. В.А. Непомнящему (ИБВН РАН), к.б.н. А.Е. Силиной за неоценимые консультации при написании диссертационной работы.
