Введение к работе
Актуальность темы. Герпетобионтные жесткокрылые (Coleoptera: Сага-bidae, Staphylinidae) составляют 40% от всей колеоптерофауны европейского Северо-Востока России. Их представители, обитающие среди растительных или иных органических остатков на поверхности почвы или в толще подстилки, играют значимую роль в составе почвенной мезофауны исследуемого региона. Необычайная экологическая пластичность жужелиц и стафилинид является причиной их повсеместного обилия. Отличаясь высоким видовым и экологическим разнообразием, герпетобионтные жесткокрылые участвуют в возвращении в почву питательных веществ, вынесенных из нее растениями, и являются неотъемлемой частью единой системы трофических связей. Будучи хищниками, многие виды участвуют в регуляции численности вредных насекомых. Герпетобионты чутко реагируют на изменения почвенно-растительных условий и поэтому могут служить индикаторами состояния окружающей среды (Гиляров, 1965).
На европейском Северо-Востоке России проведены фаунистические исследования жужелиц и стафилинид (Крылова, 1974; Шилов, 1977; Колесникова, 2002; Ужакина, 2006), в результате которых составлены аннотированные списки видов. Но, несмотря на относительную изученность этих двух семейств, до сих пор не охарактеризована структура видовых сообществ герпетобионтных жесткокрылых в среднетаежных лесах и не изучена структурно-функциональная организация комплексов жужелиц и стафилинид в связи с различными факторами среды. Экспериментально доказано, что эти жуки, в первую очередь, руководствуются поиском оптимальных условий среды (Кауфман, Бобровских, 1991). Факторами, лимитирующими распределение герпетобионтов на Севере, являются низкие температуры, высокие влажность и кислотность подстилки и почв (Криволуцкий, Рубцова, 1987; Зенкова, 2000; Ананина, 2001, 2010; Воробьева, 2002; Шарова, Филиппов, 2004; Балашов и др., 2011). Однако такие экологические исследования, объектами которых бы являлись жужелицы и стафилини-ды, в исследуемом регионе ранее не проводились. Также в регионе сравнительно слабо изучена структура сообществ герпетобионтов, подверженных антропогенному воздействию.
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении разнообразия и структурно-функциональной организации видовых сообществ герпетобионтных жесткокрылых (Coleoptera: Carabidae, Staphylinidae) в лесах подзоны средней тайги Республики Коми.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
-
Установление видового состава и характеристика экологической структуры населения карабид и стафилинид в среднетаежных лесах.
-
Выявление закономерностей формирования и распределения сообществ герпетобионтов по градиенту влажности в еловых и сосновых лесах.
-
Изучение механизмов преобразования комплексов герпетобионтных жесткокрылых в хвойных лесах под действием техногенной нагрузки (на примере лесопромышленного комплекса).
Научная новизна. Впервые в динамике исследованы такие структурные параметры сообществ герпетобионтных жесткокрылых, как видовое разнообразие, доминирование, экологическая и трофическая структуры, спектр жизненных форм в естественных и подверженных антропогенному прессу сосновых и еловых фитоценозах. В экологических рядах хвойных лесов установлена зависимость комплексов жужелиц и стафилинид от влажности и кислотности подстилки. Показано, что самыми благоприятными биотопами для герпетобионтов являются участки в середине градиента увлажнения. При этом ельники, по сравнению с сосняками, являются более буферными фитоценозами, способными сглаживать влияние абиотических факторов среды на герпетобионтов. Впервые зарегистрированы изменения
структурных параметров сообществ герпетобионтов в районе воздействия выбросов крупнейшего предприятия целлюлозно-бумажного производства в европейской части России. Выявлено, что относительное обилие жужелиц снижается, а стафилинид повышается в середине градиента промышленного загрязнения, тем самым показана экологическая пластичность герпетобионтов к данному виду антропогенных нарушений. Рассмотрена зависимость жуков от основных загрязняющих веществ (различных соединений серы, минеральной пыли), поступающих в подстилку в результате выбросов лесопромышленного комплекса. Естественная динамика численности герпетобионтов не нарушена, однако в градиенте приближения к предприятию отмечено существенное варьирование этого показателя по сезонам и годам как в еловых, так и сосновых лесах. Установлено, что влияние лесопромышленного комплекса на герпетобионтных жесткокрылых происходит опосредованно через нарушение структурной организации экосистем, а по этапности процессов деградации население жуков характеризуется слабой или средней степенью нарушения.
Теоретическое и практическое значение. Результаты проведенных исследований существенно дополняют представления об экологии двух семейств жесткокрылых - Carabidae и Staphylinidae. Данные о распределении жуков по градиенту влажности и в условиях промышленного загрязнения в еловых и сосновых лесах могут быть использованы для проведения мониторинга и природоохранных мероприятий, решения задач экологического нормирования в биоиндикации с применением беспозвоночных, разработки стандартов, по примеру европейских, которые нашли бы прикладное значение на предприятиях. Результаты исследований используются в учебном процессе в Институте естественных наук ФГБОУ ВПО «Сыктывкарском государственном университете» в лекционных курсах и практикумах по «Экологии животных» и «Местной фауне», а также при проведении учебных и производственных практик студентов, выполнении курсовых и дипломных работ. Полученные данные применяются на занятиях со школьниками в Малой академии.
Связь работы с научными программами. Работа выполнена в рамках госбюджетной темы отдела экологии животных Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Структурно-функциональная организация животного мира европейского Северо-Востока России», Программы Отделения биологических наук РАН «Биологические ресурсы России, оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга», проект № 09-Т-4-1003 «Оценка состояния и мониторинг почвенной фауны среднетаежных лесов европейского Северо-Востока России (на примере лесопромышленного комплекса)», молодежного научного гранта УрО РАН «Формирование и распределение ме-зофауны по градиенту влажности в среднетаежных лесах европейского Северо-Востока России».
Личный вклад автора. Соискатель участвовал в постановке цели и задач исследования, провел сбор и анализ полученного материала, обработку данных и подготовил (в соавторстве) публикации, в которых отражены основные выводы данного исследования.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на Всероссийской научной школе «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательный аспекты» (Киров, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2007); молодёжных научных конференциях Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011); VII Симпозиуме Балтийских колеоптерологов (Хью-итайла, 2008); XV Всероссийском совещании по почвенной зоологии (Москва, 2008); XII Северном симпозиуме по почвенной зоологии (Тарту, 2009); II Всероссийской конференции «Биогеография почв» (Москва, 2009); Все-
российской научной конференции с международным участием «Проблемы изучения и охраны животного мира на Севере» (Сыктывкар, 2009); международном симпозиуме «Экология арктических и приарктических территорий» (Архангельск, 2010); IX Европейском конгрессе по энтомологии (Будапешт, 2010); научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития сети особо охраняемых природных территорий Европейского Севера и Урала» (Сыктывкар, 2010); научной конференции «Фундаментальные проблемы энтомологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2011); на II школе по почвенной зоологии для молодых ученых (Пенза, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, из них пять статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 17 в материалах и тезисах конференций, в том числе девять - в международных.
Структура и объем диссертации. Рукопись диссертационной работы состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 267 источников, в том числе 46 иностранных. Общий объем рукописи, включая 26 таблиц и 43 рисунка, составляет 151 страницу основного текста и 42 страницы приложений.
