Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение биоразнообразия и развитие методов его оценки и сохранения - одна их основных проблем биологических наук и природоохранной деятельности. Инвентаризация биотических компонентов экосистем и определение структурных особенностей природных био-мов остаются фундаментальными направлениями современных экологических и биогеографических исследований. При этом анализируют фаунистиче-ские списки и соотношения видов по численности, биомассе или другим параметрам [Чернов, 1991; Соколов, Решетников, 1997]. Птицы представляют собой прекрасный объект зоогеографических исследований: от выявления зоогеографических областей земного шара в 1857 г. Склетером до работ по решению задач зоологического мониторинга и факторной зоогеографии. Основные тенденции территориальных изменений в орнитокомплексах сопряжены с пространственной неоднородностью сообществ высших растений и беспозвоночных животных. Это позволяет использовать выявленные закономерности пространственно-временной организации населения птиц для исследования и сохранения экосистем в целом, и в частности для изучения сообществ других групп животных и растений с их сопоставлением.
Юг Западной Сибири и Северный Казахстан - чрезвычайно сложный в экологическом отношении регион, для которого характерны природные особенности, не свойственные другим частям Евразии [Коропачинский, Седельников, 1994; Мордкович, 1982, 2006]. Так, широкое распространение солончаков и солонцов в сочетании с дефицитом и непостоянством увлажнения делает природу лесостепи и степи Западной Сибири и Северного Казахстана особенно ранимой и усиливает деградацию ландшафтов, часто с необратимыми последствиями. Возрастание антропогенного воздействия на природу лесостепи и степи этой территории повлечет за собой существенные изменения сообществ птиц и экосистем в целом.
Вопрос о самостоятельности лесостепи как природной зоны и ее положении в системе природной зональности решается неоднозначно. Отсюда вытекает необходимость детального анализа самобытности и автохтонности биоты лесостепи с привлечением данных по обилию и биоразнообразию животных Сибири, где лесостепь наиболее обширна и своеобразна [Мордкович, 2006]. В.Г. Мордковичем показано своеобразие лесостепного фаунистическо-го комплекса животных Западной Сибири и его роль в формировании фаун соседних природных зон. К тому же анализ особенностей переходных географических образований - контактных зон в биосфере - и исследование закономерностей этого контакта - весьма сложная задача биогеографии, имеющая непосредственное отношение к отысканию путей изучения механизма эволюционного процесса, захватывающего как отдельные виды, так и орнитокомплексы и экосистемы [Залетаев, 1968].
Поэтому оценить состояние населения птиц, динамику и прогнозировать предстоящие изменения орнитокомплексов особенно актуально в напряженном в экологическом отношении регионе. Суть ландшафтно-географического факторного подхода к изучению населения птиц при этом сводится к исследованию пространственной организации орнитокомплексов и переходу при анализе из реального хорологического в факторное типологическое пространство. Выявление основных трендов изменений сообществ и определяющих их факторов среды и оценка их влияния на неоднородность населения птиц повышают надежность полученных выводов [Равкин с соавт., 1994]. В диссертации использован именно этот подход.
Рассматриваемая в работе Тоболо-Иртышская лесостепь и степь отличается высоким уровнем видового богатства птиц (зарегистрировано не менее 58 % от общего числа видов Западно-Сибирской равнины). В связи с этим необходимо определить современное состояние населения птиц лесостепи и степи этого географического региона как исходной точки в оценке изменений орнитокомплексов и прогнозировать их динамику, а затем наметить основные на-
правления охраны птиц. Без решения этих актуальных задач уникальная информация о биоразнообразии орнитокомплексов изучаемой территории будет безвозвратно утеряна, с невозможностью оценки реального вклада естественных и нарушенных экосистем в региональную и глобальную биосферную устойчивость и выполнение "биосферных услуг" [Тишков, 2005].
Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы -изучение пространственной организации населения птиц Тоболо-Иртышской лесостепи и степи Западной Сибири и Северного Казахстана, которое заключается в установлении общих тенденций территориальных изменений населения птиц и оценке силы связей факторов среды с биологическим разнообразием орнитокомплексов. Для этого решались следующие задачи:
-
Классифицировать виды птиц по сходству их распределения и выделить основные антропогенные и природные факторы, определяющие неоднородность территориального размещения птиц.
-
Установить основные тенденции пространственных изменений обобщающих характеристик орнитокомплексов (плотности, видового богатства, доминирующего и фаунистического состава, ярусного распределения, биомассы, трансформации энергии, соотношения основных групп потребляемых кормов) и их связь с факторами внешней среды.
-
Определить сезонные изменения основных характеристик сообществ птиц и сопоставить их с изменениями ландшафтов и периодическими явлениями в жизни птиц.
-
Выявить и проанализировать основные последствия антропогенного воздействия на орнитокомплексы, в том числе сельскохозяйственной деятельности и застройки территории.
-
Определить основные направления изменений населения птиц в факторном пространстве (пространственно-типологическую структуру) и степень совпадения территориальной неоднородности сообществ с антропогенными и природными факторами среды (пространственную организацию).
-
Установить провинциальные и зональные особенности орнитоком-плексов Тоболо-Иртышской лесостепи и степи Западной Сибири и Северного Казахстана.
-
Оценить численность и разнообразие охотничьих, редких и исчезающих видов птиц, их территориальное размещение и общие тенденции изменений обилия и причины последних, особенно антропогенные.
-
Определить основные подходы и наметить актуальные задачи в охране и рациональном использовании птиц.
Научная новизна работы. Впервые на всей территории Тоболо-Иртышской лесостепи и степи установлен современный видовой состав орнитофауны и охарактеризовано размещение всех встреченных видов птиц в пределах основных фаз их жизненного цикла. Обобщены сведения по сезонной динамике численности и пространственным изменениям обилия птиц. Проанализирован полный спектр ландшафтов лесостепи и степи Тоболо-Приртышья. В связи с этим представленную работу можно охарактеризовать как познавательно-аналитическую и кадастрово-справочную. В работе выявлена пространственно-типологическая структура летнего и зимнего населения птиц и основные структурообразующие факторы среды. Проведена количественная оценка связи этих факторов и пространственной изменчивости сообществ с выявлением степени антропогенного воздействия на формирование последних. При этом дополнен список структурообразующих факторов, определяющих изменчивость населения птиц. Определены общие тенденции размещения видов птиц, а также особенности территориальных изменений основных показателей их сообществ. Охарактеризованы основные закономерности антропогенной трансформации населения птиц в результате урбанизации и сельскохозяйственной деятельности. Оценено обилие охотничьих птиц и его изменения в условиях возрастания сельскохозяйственной, рекреационной, селитебной и иной антропогенной нагрузки на ландшафты. При сопоставлении пространственно-временной динамики численности птиц и структуры их
сообществ во всех зонах Западной Сибири установлено, что в Тоболо-Иртышской лесостепи и степи происходят следующие наиболее существенные изменения:
северолесостепная подзона служит не только пределом распространения ряда лесополевых видов к северу, но и некоторых таежных к югу;
среди лидирующих по обилию видов в среднем по региону преобладают антропотолерантные при меньшем значении антропофобных и антропофильных видов птиц;
орнитокомплексы южной лесостепи наиболее специфичны по сравнению с северолесостепными и степными, за счет значительного участия в них антропофильных видов птиц, что определяется наибольшей освоенностью территории южной лесостепи;
по сравнению с лесной зоной Западной Сибири в лесостепи и степи возрастает широта территориального распределения и степень перекрывания областей преференции массовых видов птиц, что приводит к увеличению сходства орнитокомплексов, постепенности их изменений, поэтому территориальная неоднородность населения птиц снижается, а пространственная структура орнитокомплексов упрощается.
Теоретическое и практическое значение. Восполнен пробел в представлениях о пространственной организации населения птиц Западной Сибири и Северного Казахстана, и показано принципиальное сходство пространственной организации населения птиц лесостепной и степной зон между Зауральем и Приобьем. Определены основные зависимости формирования сообществ птиц от антропогенных и природных факторов. С продвижением к югу наиболее значимые ландшафтно-зональные изменения населения птиц происходят в южной лесостепи из-за значительной антропогенной трансформации ландшафтов, которые по облику населения становятся наиболее сходны со степью. В результате следует распространить правило компенсации, выявленное ранее для тундровой биоты [Чернов, 1989] на формирование ор-
нитокомплексов юга Западно-Сибирской равнины. При переходе от лесостепи к степной зоне снижение видового богатства сообществ компенсируется возрастанием суммарного обилия птиц. При этом возрастает ширина распределения многих видов, увеличивается супердоминантность (преобладание одного вида в широком спектре местообитаний), возрастает относительное видовое богатство классификационных подразделений и вариантов населения птиц (число входящих в них видов по отношению к подзональной и региональной орнитофауне). Если на севере Западно-Сибирской равнины такие структурные изменения сообществ птиц в основном связаны с ландшафтно-зональными, в частности с климатическими условиями [Вартапетов, 1998], то на юге равнины, по нашим результатам, они определяются в первую очередь антропогенным влиянием (в основном урбанизацией и созданием агроцено-зов). Это позволяет считать выполненную работу определенным вкладом в теорию биогеографии и синэкологии. Результаты исследований использованы для оценки ресурсов лесостепных и степных территорий Сибирского федерального округа, составления карт животного населения, проведения экологических экспертиз и определения ущерба животному миру при реализации хозяйственных проектов. Полученные материалы включены в банк данных коллективного пользования ИСиЭЖ СО РАН и могут быть использованы при составлении кадастра животного мира России и составляют основу для мониторинга населения птиц Западно-Сибирской лесостепи и степи. Они послужили основой для разработки мероприятий по охране птиц, в том числе для составления федеральной и региональных Красных книг и развития сети особо-охраняемых природных территорий (ООПТ) и ключевых орнитологических территорий России (КОТР), в том числе международного значения. Результаты исследований также могут применяться для мониторинга популяций потенциально опасных видов в связи с проблемой птичьего гриппа.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. В То боло-Иртышской лесостепи и степи Западной Сибири и Север-
ного Казахстана в результате приспособления птиц к обширным сельскохозяйственным ландшафтам единый лесополевой орнитокомплекс замещает ранее широкораспространенные лесостепные и степные сообщества. При этом частичная смена лесополевых орнитокомплексов лугово-полевыми происходит постепенно и гораздо севернее аналогичных изменений ландшафтов - уже при переходе от северной к южной лесостепи.
-
Усиление антропогенного воздействия заметно уменьшает видовое богатство орнитокомплексов с продвижением от северной лесостепи до степи, но увеличивает плотность населения. При этом синантропные виды становятся не только самыми многочисленными, но и широко распространенными. Это приводит к сглаживанию территориальных отличий современных орнитокомплексов лесостепи и степи по сравнению с существовавшими до начала почти сплошной распашки этой территории.
-
Антропогенная трансформация населения птиц исследуемого региона определяется в основном воздействием урбанизации и сельскохозяйственной деятельности. Орнитокомплексы птиц селитебных ландшафтов характеризуются наибольшей сезонной стабильностью, в отличие от промышленных и аграрных местообитаний, которые характеризуются сезонной нестабильностью и возрастанием численности синантропов в послегнездовый период. При дальнейшем освоении лесостепи и степи усилится тривилизация населения птиц, снизится видовое богатство, численность и биомасса лесополевых во-робьинообразных, водно-болотных неворобьинообразных и хищных птиц.
-
По степени влияния на пространственную неоднородность населения птиц Тоболо-Иртышской лесостепи и степи антропогенные факторы преобладают над естественными только в зимний период. Для формирования летних орнитокомплексов исследуемого региона антропогенные факторы несколько менее значимы, чем природные, но более существенны, чем в остальных зонально-провинциальных участках лесной, лесостепной и степной зон Западной и Средней Сибири. В формировании населения птиц лесной зо-
ны, в отличие от лесостепной и степной, природные факторы более значимы и явно преобладают над антропогенными.
Практическое использоеанаие результатов исследований. По результатам наших учетов и анализа данных о помеченных или добытых в регионе исследования птиц проанализированы численность, распределение и миграции гусеобразных в Омской области в связи с проблемой "птичьего гриппа". Результаты опубликованы в 2007 г. в "Ornithologische Mitteilungen" [Soloview, 2007]. Полученные сведения использованы в 2006 г. Федеральной службой по ветеринарному и фитосанитарному надзору по Омской области. Материалы диссертации послужили основой при оценке статуса для включения в Международный список исчезающих видов птиц или исключения из него [Soloview, 2006]. При исследованиях проведена оценка состояния наиболее ценных для обитания птиц КОТР, в том числе и международного значения на юге Западно-Сибирской равнины [Ключевые..., 2006]. Материалы диссертационного исследования использованы Федеральной службой геодезии и картографии РФ и на кафедрах биогеографии МГУ и физгеографии ОмГПУ для составления учебных карт населения птиц и охотничьих птиц Западно-Сибирской равнины, атласов Омской области (1999) и школьного (Атлас..., 2000). Данные по численности птиц переданы Главохоте РФ для создания Красной книги и слежения за ресурсами охотничьих птиц в Западной Сибири и Главгосэкоэкспертизе Госкомприроды РФ. Результаты наших исследований использует Министерство промышленной политики, транспорта и связи Омской области, Омское отделение Российского географического общества, Рос-природнадзор и Россельхознадзор по Омской области при проведении экологических экспертиз землепользовательских проектов и справочно-энциклопедических изданий о животном мире области [Природа..., 2002; Красная..., 2005]. Материалы диссертации и методы исследований используются и могут быть использованы в таких курсах для студентов и магистрантов вузов, как "Зоология позвоночных", "Экология животных", "Глобальная экология" и
"Общая экология" [Соловьев, 1990,1991; Соловьев, Торопов, 1997].
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на 36-ти международных, всероссийских и региональных орнитологических и зоологических конференциях, в том числе на XI Международной орнитологической конференции Северной Евразии (Казань, 2001), IV конференции Европейского орнитологического союза (ФРГ, 2003), на IV Международной конференции по хищным птицам Северной Евразии (Пенза, 2003), II и III Международных орнитологических конференциях "Современные проблемы орнитологии Сибири и Центральной Азии" (Улан-Удэ, 2003, 2006), IV Всесоюзной конференции "Проблемы биологических наук и образования в педагогических вузах" (Новосибирск, 2008), Всероссийской конференции с участием зарубежных ученых "Сибирская зоологическая конференция" (Новосибирск, 2004), Международных научно-практической конференциях "Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях" (Павлодар, 2006, 2007). Итоги работ докладывались на совещаниях "Ключевые орнитологические территории России" (Шушенское, 2000; Екатеринбург, 2001; Москва, 2002), на IV совещании рабочей группы по изучению куликов "Кулики Восточной Европы и Северной Азии: изучение и охрана" (Екатеринбург, 2004) и во время стажировок в Институте орнитологии общества Макса Планка (ФРГ) в 2000 и 2003 гг. и на конференции кольцевателей птиц юго-восточной Европы (SEEN, Польша, 2001) и на конгрессах об охране водно-болотных птиц "Waterbirds around the world" (Шотландия, 2004), и о состоянии охотничьих видов (тезисы опубликованы на Интернет-сайте Международного союза охотников, published online on the IUGB-Homepage (pages 490-491). 259-529_Posters.pdf). Основные материалы, результаты и положения диссертации изложены в 116 печатных работах, из них 14 - в изданиях, рекомендованных ВАК. В том числе опубликована 1 персональная монография "Птицы Омска и его окрестностей" в изд-ве "Наука" в 2005 г. и 1 учебно-методическая реко-
мендация.
Благодарности. В сборе и обработке использованного в работе материала и оформлении диссертации автор постоянно пользовался помощью коллег из лаборатории зоологического мониторинга Института систематики и экологии животных (ИСиЭЖ) СО РАН (Новосибирск): И.Н. Богомоловой, B.C. Жукова, К.В. Торопова, СМ. Цыбулина, В.А.Юдкина , В.Ф. Сапегиной, С.Г. Ливанова, Л.Л. и В.Л. Миловановых, Л.В. Писаревской и сотрудников кафедры экологии и природопользования ОмГПУ. Всем им автор выражает глубокую признательность. Выражаю огромную благодарность сотрудникам ТГУ Т.К. и В. М. Блиновым за возможность использовать их опубликованные материалы по Притоболью [1999] для анализа в работе. Свою благодарность выражаю ведущему научному сотруднику ИСиЭЖ СО РАН СМ. Цыбулину за обучение методам учета и распознавания птиц в природе в 1979-1980 гг. на Северном Алтае. В обследовании 30 местообитаний зимой в Притоболье принимали участие СМ. Цыбулин, B.C. Жуков, В.Н. Блинов и в изучении 12 местообитаний летом 1987 г. участвовал К.В. Торопов, за что выражаю им глубокую признательность. Для выполнения статистической обработки и многомерного анализа учетных данных применялись алгоритмы и программы, разработанные В.Л. Куперштохом, В.А. Трофимовым, В.М. Ефимовым и Ю.Ю. Лесневским. Консультативную поддержку при использовании этих программ оказывали В.М. Ефимов и И.Н. Богомолова. При анализе миграций гусеобразных использованы данные всех результатов кольцевания в Омской области, любезно предоставленные нам сотрудниками Центра кольцевания птиц (Москва) СП. и И.А. Харитоновыми, за что мы выражаем им глубокую признательность. Также соискатель глубоко благодарен президентам Союза охраны птиц России В.М. Галушину и В.А. Зубакину и координатору проектов КОТР по Западной Сибири С.А. Букрееву за возможность работ с 2000 по 2003 г. по этой программе в Западной Сибири. Опубликованные и бланковые материалы
В.В.Морозова, В.Н.Тарасова, В.В.Якименко и Г.В. Бойко (Ключевые..., 2006, Соловьев с соавт., 2006), любезно предоставлены для анализа С.А. Букреевым, которому я выражаю глубокую признательность за возможность работы с этими материалами. Консультативную помощь при написании диссертации оказали B.C. Жуков, В.М. Константинов, Е.С. Равкин, P. Berthold и W. Thiede (ФРГ). При работе в ОмГПУ автор получал неизменную поддержку от руководителей университета К.А. Чуркина, Э.М. Анфингера, И.В. Барынькина, Д.М. Федяева, В.И. Гама, А.Е. Ширяева и М.П. Лапчика. Автор глубоко благодарен коллегам по кафедре экологии и природопользования ОмГПУ А.И. Григорьеву, И.И. Богданову и Н.А. Калиненко за постоянную помощь в работе. Диссертант искренне признателен своим товарищам по экспедиционным выездам, разделившим тяготы полевой жизни: К.В. Торопову, Л.Н. Кантаевой, Т.Ю. Колпаковой, Ф.С. Соловьеву, А.С. Панину, И.К. Сапожникову, К.А. Яковлеву, О.А. Одинцеву и др. Особенно глубоко и искренне автор благодарен научному консультанту Л.Г. Вартапетову за полезные замечания и рекомендации, и Ю.С. Равкину за неизменную всестороннюю помощь в работе и поддержку еще со студенческих лет.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, включающего 645 наименований, из них 146 работ на иностранных языках, содержит 86 таблиц и 30 рисунков. Общий объем диссертации и приложения 778 страниц.
Похожие диссертации на Пространственная организация населения птиц Тоболо-Иртышской лесостепи и степи (Западная Сибирь и Северный Казахстан)
