Введение к работе
Актуальность исследований.
Kleidocerys resedae Pz. - вид из семейства Lygaeidae (Heteroptera). Он является фоновым видом полужесткокрылых насекомых в лесостепной зоне, живущим на различных породах деревьев с резким предпочтением в качестве кормового растения березы повислой (Betulapendula Roth.).
Каждая популяция находится под воздействием экологических природных и антропогенных факторов. Эффект их комплексного воздействия неизбежно проявляется в полиморфности фенооблика. Стабильность онтогенеза организмов во многом зависит от характера и уровня внешних воздействий. Фенотипически она проявляется в степени соответствия строения и функционирования систем органов данного организма видовым показателям, отсутствием тератологических проявлений и уровнем флуктуирующей асимметрии в норме билатеральных структур (Гиляров, 1944).
Актуальность этой работы определяется: 1) недостаточной изученностью фенотипической структуры популяций большинства видов насекомых, в том числе представителей отряда полужесткокрылых; 2) недостаточной разработанностью вопросов, раскрывающих соответствие уровня флуктуирующей асимметрии морфологических структур комплексному воздействию природных и антропогенных экологических факторов.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось исследование фенетической структуры популяционных группировок представителя отряда полужесткокрылых насекомых Kleidocerys resedae Pz. (Heteroptera, Lygaeidae), который является массовым дендрофагом, соотношения ее стабильности и динамики в зависимости от природных абиотических факторов и антропогенного воздействия; выявление уровня флуктуирующей асимметрии морфологических структур К. resedae как тест-объекта, реагирующего на комплекс природных и антропогенных факторов.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи.
Установление соотношения особенностей и единства популяционно-фенетической структуры смежных и разобщенных популяционных группировок К. resedae в различных экологических условиях среднерусской лесостепи и роли в формировании фенетической структуры комплекса абиотических и антропогенных факторов.
Выявление корреляционных связей между вариациями исследуемых признаков модельной группировки К. resedae.
Установление закономерностей межсезонной динамики и стабилизации фенетической структуры модельных популяционных группировок К. resedae.
Установление зависимости фенетической структуры модельных популяционных группировок К. resedae от метеоусловий.
Выявление зависимости фенетических различий популяционных группировок от дальности миграций вида.
6. Выявление роли антропогенной нагрузки в формировании фенооблика
популяционных группировок.
7. Изучение проявлений флуктуирующей асимметрии К. resedae в различных экологических условиях обследуемой территории при разном уровне воздействия антропогенных факторов. Установление возможностей использования К. resedae как тест-объекта в программах по оценке качества среды.
Научная новизна. Впервые выявлены фенотипические особенности группировок одного из фоновых видов крупного семейства полужесткокрылых насекомых Lygaeidae, широко распространенного на территории среднерусской лесостепи. Выявлены закономерности межсезонной динамики фенооблика К. resedae. Установлены разновекторность и различная степень корреляции дискретных вариаций морфологических признаков К. resedae. Впервые у дендробионта из числа полужесткокрылых насекомых выявлена тенденция к сильной корреляции уровня частот отдельных дискретных вариаций с объемом осадков, выпадающих в периоды яйцекладки и развития личинок. Впервые у полужесткокрылых насекомых выявлена взаимосвязь дальности миграций и фенетических различий смежных популяционных группировок. Значительная антропогенная нагрузка вызывает: 1) резкие различия в частотах разных вариаций и скачкообразные изменения в их соотношении в отдельные годы, как проявление эффекта накопления наиболее пригодных и элиминации наименее пригодных вариаций; 2) резкое преобладание движущей и дизруптивной форм отбора над стабилизирующей. Доказана возможность использования К. resedae как тест-объекта в программах по оценке качества среды.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные в результате исследований сведения вносят вклад в разработку вопросов популяционной экологии, изучение структуры географических популяций и микроэволюционных процессов под воздействием экологических факторов. Полученные данные дают возможность уточнить степень влияния природных и антропогенных факторов на фенетическую структуру популяционных группировок и уровень флуктуирующей асимметрии морфологических признаков модельных видов насекомых, пригодных в качестве тест-объектов для оценки качества среды.
Полученные данные дают возможность уточнения степени антропогенной нагрузки на экосистемы по биологическим показателям. Сведения, содержащиеся в диссертации, использованы в учебном процессе в курсах «Популяционная экология», «Экология насекомых», «Экологические основы защиты растений».
Положения, выносимые на защиту.
1. На обширной и разнородной территории среднерусской лесостепи,
несмотря на географическое разобщение группировок, различия в природных и
антропогенных экологических условиях, сохраняется общность основных черт
единой географической популяции К. resedae.
Фенотипический облик внутрипопуляционных группировок реагирует на воздействие комплекса природных и антропогенных факторов с разновекторностью дискретных вариаций различных признаков при разной степени их взаимной корреляции.
Популяция обладает способностью восстанавливать свою фенотипическую структуру после стрессового воздействия (зимовки) путем дифференцированного
изменения частот дискретных вариаций разных признаков в процессе летней смены поколений. В условиях значительной антропогенной нагрузки проявляется скачкообразное изменение соотношения частот различных вариаций морфологических признаков.
Личный вклад. Автором обоснованы цель и задачи исследования, проведен сбор и анализ материала, обобщены результаты исследований, разработаны теоретические положения. Статьи и научные доклады подготовлены самостоятельно и в соавторстве.
Апробация работы. Материалы и основные научные положения диссертации были представлены на ежегодных научных сессиях Воронежского государственного университета (2005, 2006); на Всероссийских конкурсах научных студенческих работ (Москва, 2005, 2006); на 13 съезде Русского энтомологического общества (Краснодар, 2007); на XXII Любищевских чтениях (Ульяновск, 2008); на международной научной конференции «Современные проблемы биоразнообразия» (Воронеж, 2008); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология, эволюция и систематика животных» (Рязань, 2009); на XI международной экологической конференции «Видовые популяции и сообщества в антропогенно трансформированных ландшафтах: состояние и методы его диагностики» (Белгород, 2010).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 11 научных статьях и материалах научных конференций, из них одна в списке изданий, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 11 глав, выводов, списка литературы, включающего 271 название (из них 30 на иностранных языках) и приложения. Основная часть работы изложена на 176 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 таблицами и 131 рисунком.
Благодарности. Выражаю благодарность своему научному руководителю, профессору В.Б. Голубу за неоценимую помощь в подготовке работы. Признателен всем, кто помогал мне в сборе научного материала: О.Н. Бережновой, Е.В. Аксененко, A.M. Кондратьевой, И.Н. Долматовой, Н.Ю. Святодух.
