WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Таблица 12. Изменение структуры доминирования комплекса беспозвоночных-сапрофагов вдоль градиента загрязнения почв выбросами КАЗ Расстояние от завода, км Показатели 20 10 5 Доминирование по численности Кол-во доминантов 3 2 2 Доля доминантов, % 96 93 98 Индекс Бергера-Паркера 0,67 0,76 0,60 0,Индекс Шеннона 1,33 0,87 1,07 0,Доминирование по биомассе Кол-во доминантов 1 1 2 Доля доминантов, % 91 90 94 Индекс Бергера-Паркера 0,91 0,90 0,80 0,Индекс Шеннона 0,54 0,57 0,90 0,Индекс Денисенко -0,87 0,19 0,11 0,Перестройки сапрофильного комплекса вдоль градиента загрязнения почв выбросами алюминиевого завода были аналогичны изменениям таксономического состава, структуры доминирования и экологической стратегии в сообществ педобионтов в зоне воздействия медноникелевого комбината. В буферных зонах обоих предприятий (зона в 5-10 км от КАЗ и в 30 км от комбината «Североникель») отсутствовали более чувствительные к загрязнению крупные сапрофаги – люмбрициды, исчезали или снижали численность энхитреиды, моллюски, личинки щелкунов. Интерес представляет реакция личинок щелкунов на степень промышленного загрязнения почв. Немногочисленные в подстилках природных биотопов, они в несколько раз увеличивали свою численность и биомассу в буферных зонах обоих предприятий и резко снижали эти показатели в импактных зонах (рис. 6). Скачок численности личинок щелкунов в буферных зонах предприятий разного типа можно рассматривать как компенсаторную реакцию сапрофильного комплекса на элиминацию дождевых червей. Оба таксона представлены крупными беспозвоночными с многолетним жизненным циклом и, вероятно, обладают сходным уровнем метаболизма и темпами ассимиляции потребленной пищи. Однако в функциональном плане такое замещение не равноценно и приводит к изменению процессов биотрансформации органического вещества в промышленно загрязненных почвах.

Комбинат «Североникель» КАЗ Сапрофаги, Элатериды, Сапрофаги, Элатериды, экз./м2 экз./м2 экз./мэкз./м400 25 400 300 300 200 200 100 100 0 0 0 км 2 5 10 5 15 23 30 км Сапрофаги Elateridae Рис. 6. Изменение численности личинок щелкунов и сапрофагов в целом вдоль градиентов загрязнения почвы выбросами промышленных предприятий.

В импактных зонах предприятий различия в структуре сапрофильных комплексов были выражены сильнее, чем в буферных. В 2 км от КАЗ численность энхитреид, моллюсков и щелкунов снижалась, а личинок двукрылых возрастала. В 5 км от комбината «Североникель» сокращалась численность всех представленных здесь групп – двукрылых, энхитреид и щелкунов; моллюски отсутствовали. Указанные различия согласуются с выводами о более негативном влиянии на экосистемы газовоздушных выбросов медно-никелевых комбинатов региона по сравнению с воздействием алюминиевого завода (Евдокимова и др., 2005).

Сопряженный характер изменения сапрофильного комплекса и почвенных факторов вдоль градиента загрязнения. Проанализировано изменение численности и биомассы сапрофагов и следующих показателей подстилки: кислотности, влажности, содержания биогенных элементов, органических веществ (гуминовых и фульвокислот) и приоритетных поллютантов.

Наибольшее количество достоверных корреляций выявлено для личинок двукрылых – группы с высокими значениями численности и пространственной встречаемости в почве.

Наиболее значимы корреляции численности этих насекомых с содержанием поллютантов: F (r = 0,98), Fe O (0,97) и K (-0,97), а биомассы – с влажностью подстилки (0,85) и отношением C:N 2 (r = -0,86).

Уровень биомассы щелкунов достоверно коррелировал с содержанием N, гуминовых и фульвокислот (-0,99 r 0,99), уровень численности – с теми же показателями, но в меньшей степени (0,70 r 0,74), а также содержанием Са и Nа в подстилке (-0,87 и -0.89).

Достоверных корреляций с поллютантами не выявлено. Личинки щелкунов, способные потреблять широкий спектр пищевых ресурсов и обладающие физиологическими механизмами детоксикации поллютантов в виде повышения уровня липидов в тканях и сбрасывания во время линьки хитиновых покровов с накопленными в них тяжелыми металлами, слабо зависят от изменений кормовой базы (Стриганова, 1980, Емец, Жулидов, 1982; Смирнов, 1991;

Популяционная динамика …, 2001).

Уменьшение биомассы дождевых червей по мере приближения к заводу достоверно коррелировало с расширением отношения C:N (r = -0,90) и снижением влажности подстилки (0,84). Эти результаты закономерны: люмбрициды как гумификаторы влияют на содержание гумусовых веществ в почве (Козловская, 1976; Стриганова и др, 1988). Зависимость червей от влажности подстилки объясняется особенностями их морфологии. Эти тонкопокровные животные быстро накапливают и теряют жидкость в зависимости от степени увлажнения субстрата (Кудряшова, 1997). Изменение численности червей по мере приближения к источнику эмиссии определялось в первую очередь характером накопления в подстилке поллютантов: Cu, Na, Fe O (-0,95 r -0,99).

2 Уровень общей биомассы сапрофагов достоверно зависел от содержания элементов (в порядке убывания величины коэфф. r): Mg, K, F, С (-0,94 r 0,93), Zn, Cr, Fe O, SiO, Al O, 2 3 2 2 MgO, зольности и влажности подстилок (-0,89 r 0,87). Общая численность сапрофагов определялась этими же показателями, но в меньшей степени. Результаты корелляционного анализа свидетельствуют, что изменение численности разных групп сапрофагов вдоль градиента загрязнения почвы выбросами алюминиевого предприятия было сопряжено с изменением концентрации загрязняющих веществ в органогенном горизонте, тогда как уровень биомассы беспозвоночных в основном зависел от естественных физико-химических свойств лесных подстилок: содержания биогенов (K, Na, Mg, Ca, N, C, соотношения C:N, состава органического вещества, влажности).

Изменение трофической структуры мезофауны. Увеличение численности сапрофагов по мере приближения к алюминиевому заводу сопровождалось повышением их доли в составе мезофауны. Абсолютная и относительная численность фито- и зоофагов снижались. Изменение трофоструктуры мезофауны по биомассе носило обратный характер. На удалении 20 км от КАЗ преобладали деструкторы. В 2 км от предприятия их доля сократилась, и возросла относительная масса хищников. Аналогичные перестройки трофоструктуры фауны в результате загрязнения почв описаны на примере различных предприятий (Крауклис и др., 1985; Рябинин и др., 1987, 1988; Некрасова, 1993; Косякова, Рыбалов, 1999; Ермаков, 2004), в т.ч. для мезофауны сосняков и ельников в окрестностях медно-никелевых комбинатов «Североникель» и «Печенганикель» (Конева, 1985; Воздействие металлургических …, 1995;

Степанов и др., 1991; Зенкова, 1999, 2000, 2003).

ГЛАВА 6. СОСТОЯНИЕ КОМПЛЕКСА БЕСПОЗВОНОЧНЫХ-САПРОФАГОВ В ИМПАКТНОЙ ЗОНЕ АЛЮМИНИЕВОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Состав сапрофильного комплекса. Наиболее чувствительными к загрязнению почвы выбросами алюминиевого предприятия оказались геобионты – олигохеты: в импактной зоне энхитреиды были малочисленны, дождевые черви отсутствовали. Из 4-х групп сапрофагов, обнаруженных в почве в 2х км от КАЗ, как и в ненарушенных биотопах, доминировали личинки двукрылых. Они встречались в 90% образцов подстилки, их обилие достигало 96% от численности и 60% от биомассы сапрофагов. Общая доля остальных сапрофагов не превысила 4%. В порядке убывания обилия они образовывали следующий ряд: личинки щелкунов моллюски энхитреиды (табл. 13).

Таблица 13. Структура комплекса беспозвоночных-сапрофагов в зоне максимального загрязнения почвы выбросами КАЗ (n = 115) образцов Численность Биомасса Группы Встречаемость, М ± m, М ± m, сапрофагов % образцов экз./м2 Доля, % мг/м2 Доля, % Diptera 91 205 ± 37,8 96 103,4 ± 49,8 Elateridae 21 5,4 ± 1,3 3 62,5 ± 17,0 Mollusсa 6 1,7 ± 0,7 <1 12,8 ± 6,1 Enchytraeidae 3 0,4 ± 0,2 <1 0,7 ± 0,4 <Всего 100 212,3 ± 37,9 100 179,4 ± 53,0 Почвообитающие моллюски в окрестностях КАЗ встречались не ежегодно, характеризовались показателями численности и биомассы, значительно уступающими фоновому уровню, и были представлены единственным видом – D. ruderatus. Вид характеризуется как эвритопный (Шилейко, 1978), однако среди ненарушенных биотопов был найден только в подстилке автоморфного сосняка С1, которая отличалась повышенной зольностью и пониженной кислотностью. В окрестностях алюминиевого предприятия под влиянием загрязнения сформировалась высокозольная (60%), подстилка со сходными значениями кислотности (pH 5,7-5,9) и влажности (~120%) (Евдокимова и др., 2005).

водный Можно предположить, что для вида D. ruderatus уровень зольности и кислотности органогенного горизонта имеет определяющее значение по сравнению с содержанием загрязняющих веществ. Следовательно, этот вид можно рассматривать в качестве индикатора лесных подстилок с повышенной зольностью и пониженной кислотностью.

Проволочники в импактной зоне были представлены 4 видами: M. impressus, A. subfuscus, E. costalis, S. brunneus. Преобладали личинки M. impressus (48% от общего числа личинок) и E.

costalis (29%). Структура элатеридокомплекса в почве в 2 км от КАЗ была наиболее сходна с таковой в подстилке фонового сосняка С1. Оба биотопа отличались наибольшим числом видов щелкунов и выравненностью этих видов по обилию. Из пяти видов в подстилке сосняка С1, и четырех видов в окрестностях КАЗ, общими оказались три: M. impressus, E. costalis, A.

subfuscus. Вероятно, более широкий спектр видов и общность их состава в этих биотопах были обусловлены сходными свойствами подстилок: повышенной зольностью, пониженной кислотностью и нормальным увлажнением.

Виды E. costalis и A. subfuscus встречались в большинстве исследованных старовозрастных сосняков и ельников и, таким образом, могут считаться эвритопными. Вид M.

impressus, наряду с сосняком в 2 км от КАЗ, был обнаружен лишь в ненарушенных сосняках Си С2, различавшихся по зольности и кислотности подстилок. В то же время все три биотопа имели сходный режим увлажнения (автоморфные почвы). Возможно, встречаемость вида M.

impressus определялась именно этим фактором.

Годичная и сезонная динамика сапрофильного комплекса. Супердоминирование в импактной зоне двукрылых – насекомых с коротким жизненным циклом и значительными годовыми и сезонными флуктуациями численности определяло высокую вариабельность общей численности и биомассы сапрофагов по годам (коэфф. корреляции r = 0,99) и нарушало закономерную сезонную динамику этих параметров, установленную для целинных подзолов (Евдокимова и др., 2005). Численность сапрофагов варьировала по годам от 110 до 870 экз./м(в среднем 304,2 ± 109,7 экз./м2), биомасса – от 20 до 850 мг/м2 (в среднем 237,2 ± 116,2 мг/м2).

Коэффициенты варьирования этих показателей превысили 100%: 88,3 ± 25,5% и 119,9 ± 36,6% соответственно (рис. 7).

2 2 экз./м экз./м мг/м 900 Diptera Сапрофаги 600 Остальны е 300 5 группы 0 2000 2001 2002 2003 2004 2000 2001 2002 2003 2004 Рис. 7. Годичная динамика численности (экз./м2) и биомассы (мг/м2) сапрофагов.

В свою очередь преобладание сапрофагов над другими трофическими группами (в разные годы на их долю приходилось от 50 до 90% численности и от 30 до 80% биомассы мезофауны) определяло разногодичную динамику обилия мезофауны в целом: коэфф. корреляции r 0,98.

В фоновом сосняке С1 в 2002 г. также была зарегистрирована вспышка численности сапрофагов и мезофауны в целом. В 2001, 2003, 2005 годах в окрестностях КАЗ отмечался низкий уровень численности двукрылых, моллюсков и энхитреид. Перечисленные группы были малочисленны в эти годы и в контрольном сосняке С1. Динамика численности беспозвоночных с разной биологией и экологией (жизненной стратегией, трофической специализацией, экологическими преферендумами), сходная в целинных подзолах и загрязненной почве, свидетельствует о том, что воздействие техногенного фактора не превышает влияние природных (в первую очередь, регионально-климатических) факторов на функционирование сообщества педобионтов.

ВЫВОДЫ 1. В условиях гумидного режима формирования и функционирования северотаежных подзолов Мурманской области в комплексах почвообитающих беспозвоночных-сапрофагов преобладают вторичные разрушители растительного опада – гумификаторы дождевые черви и энхитреиды и сапрофитофаги моллюски. Кальцефильные минерализаторы (мокрицы и двупарноногие многоножки), типичные для таежных почв южных регионов, отсутствуют. В лесах региона обитают 4 вида дождевых червей, 9 видов моллюсков, 7 видов щелкунов.

Типичными для сосняков и ельников являются черви D. octaedra, L. rubellus, моллюски N.

petronella, E. fulvus, C. lubrica, A. circumscriptus, щелкуны E. costalis, A. subfuscus.

2. Структура сапрофильных комплексов на уровне надвидовых таксонов (семейств и отрядов) отражает различия, характерные для лесов, образованных разными видами деревьевэдификаторов (различия подстилок по степени увлажнения, содержанию биогенных элементов, микробиологической активности). Сапрофильные комплексы ельников характеризуются более высокой численностью, биомассой и разнообразием надвидовых таксонов сапрофагов. Видовой состав деструкторов является более тонким индикатором физико-химических свойств (зольности, кислотности, состава органического вещества) лесных подстилок конкретных биотопов и отражает бльшую дифференцировку видов по отношению к эдафическим факторам.

3. В лесах с низкозольными, кислыми подстилкам сапрофильные комплексы монодоминантны по численности в результате преобладания временных для почвенной среды мелкоразмерных, обильных личинок двукрылых и олигодоминантны по биомасcе за счет доминирования крупноразмерных люмбрицид, щелкунов и моллюсков. Лесные подстилки с повышенной зольностью, пониженной кислотностью и органическим веществом гуматного типа отличаются наибольшим разнообразием видов, численностью и биомассой сапрофагов и представителей других трофических групп. В них формируются устойчивые сообщества мезофауны с экологической стратегией К-типа. Видами – индикаторами таких подстилок являются дождевые черви L. rubellus и моллюск D. ruderatus.

4. Сходные преобразования структуры сапрофильного комплекса вдоль градиентов загрязнения почв выбросами алюминиевого и медно-никелевого предприятий свидетельствуют о едином механизме поддержания структуры и функционирования этой трофической группы при стрессовых воздействиях разной природы и объясняются невысоким биоразнообразием беспозвоночных-деструкторов.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Валькова С.А. Моллюски целинных и техногенно трансформированных подзолов Кольского Севера / И.В. Зенкова, С.А. Валькова // Зоологический журнал, 2008. Т. 87. №3. С. 259267.

В прочих изданиях Валькова С.А. Динамика сообщества моллюсков в лесных подзолах Кольского полуострова / И.В.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.