WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Петрашова Дина Александровна ЭКОЛОГИЯ МНОГОНОЖКИ-КОСТЯНКИ MONOTARSOBIUS CURTIPES (C. KOCH, 1847) НА СЕВЕРНОЙ ПЕРИФЕРИИ АРЕАЛА 03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Сыктывкар – 2009 Диссертация выполнена на кафедре биологии Кольского филиала Петрозаводского государственного университета Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Евдокимова Галина Андреевна кандидат биологических наук, доцент Зенкова Ирина Викторовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент Юркина Елена Вениаминовна доктор биологических наук, доцент Филиппов Борис Юрьевич

Ведущая организация: Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Защита состоится « 23» декабря в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 004.007.01 в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул.

Коммунистическая, д. 28.

Факс: (8212) 24-01-63; e-mail: dissovet@ib.komisc.ru Адрес сайта института: http://www.ib.komisc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 24.

Автореферат разослан «_» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Кудяшева А.Г.

доктор биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Многоножка Monotarsobius curtipes – многочисленный и широко распространенный представитель семейства костянок (Myriapoda, Chilopoda, Lithobiidae), фауна которых насчитывает на территории бывшего Советского Союза 122 вида (Залесская, 1978). Вид характеризуется как панпалеарктический, полизональный, эвритопный, с преимущественным распространением в Европе и достаточно хорошо изучен на большей части ареала. Исследована морфология, физиология и биология вида (Залесская, Тихомирова, 1975; Залесская, 1978; Бызова, Залесская, 1980; Сергеева, 1981, 1983; Sergeeva, 1985; Tuf, 2003). По территории Мурманской области проходит северная периферия ареала этого вида. Здесь он распространен от островов Белого моря до побережья Баренцева моря, и, вероятно, является единственным представителем семейства литобиид (Стриганова, 1973;

Почвенные беспозвоночные…, 1986). Изучение экологии M. сurtipes на территории Мурманской области актуально в свете важности разработки концепции периферических популяций, которым принадлежит специфическая роль в процессах микроэволюции (Майр, 1968, 1974, 1982; Одум, 1975; Яблоков, 1980; Ивантер, 2006).

Исследования почвенной фауны Кольского Севера показали, что в сообществах почвообитающих беспозвоночных вид M. сurtipes является доминантом по численности и биомассе (Почвенные беспозвоночные…, 1986; Зенкова, 2000, 2003). В северных широтах стабильность и динамику сообществ с их естественным пониженным разнообразием видов и надвидовых таксонов определяет устойчивость видов-доминантов (Чернов, 1991, 1989;

Алимов, 2005). Исследование состояния, структуры и динамики северных популяций M.

сurtipes как одного из «ключевых» видов мезофауны важно для понимания механизмов поддержания стабильности сообществ почвообитающих беспозвоночных в целом.

Интерес представляет оценка состояния популяций M. сurtipes в зонах промышленного загрязнения. Мурманская область – регион с развитой горно-металлургической промышленностью. В результате атмосферных выбросов крупных предприятий горнообогатительного комплекса в органогенном горизонте почв аккумулируется значительное количество загрязняющих веществ различной природы. Многоножка M. сurtipes – один из немногочисленных видов типично почвенных обитателей (геобионтов), который встречается в импактных зонах промышленных источников. В связи с этим интересна оценка биоиндикационной значимости этого вида.

Цель работы состояла в исследовании экологии, популяционной структуры и морфологических особенностей многоножки-костянки вида M. curtipes на северной периферии ареала на примере территории Мурманской области.

В задачи исследования входило:

1. Исследование структурных параметров популяций M. curtipes (численность, биомасса, доминирование, половозрастной состав, внутри- и межбиотопическое распределение), их многолетней и сезонной динамики и природной вариабельности на территории Мурманской области.

2. Исследование морфологических особенностей особей M. сurtipes разного пола и возраста в природных подзолах Мурманской области.

3. Сравнительный анализ изменений структурных параметров популяций M. curtipes и морфологических показателей многоножек в зонах загрязнения почв атмосферными выбросами алюминиевого и медно-никелевого предприятий.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование вида M. сurtipes на территории Мурманской области. Изучены количественные показатели (численность, биомасса, доминирование), половая и возрастная структура северных популяций и их вариабельность в сезонной и многолетней динамике. Выявлены преферендумы вида по ряду эдафических факторов (мощность, кислотность, температура и влажность лесных подстилок) в пределах северотаежной подзоны региона.

Впервые исследована возрастная структура популяций. Описана сезонная динамика спектра анаморфных стадий многоножек. Установлена сходная активность взрослых (эпиморфных) самцов и самок на протяжении вегетационного сезона. Определены сроки и особенности репродуктивной динамики вида M. сurtipes в условиях северных широт.

Исследованы размерно-весовые показатели особей M. сurtipes разного пола и возраста на северной периферии ареала. Определен половой диморфизм эпиморфных самцов и самок по длине тела и размерам головной капсулы. Впервые установлено, что в исследуемых популяциях M. сurtipes эпиморфные самцы представлены двумя размерными категориями (мелкими и крупными), тогда как среди самок преобладают особи крупных размеров.

Продемонстрированы основные направления в адаптивной стратегии многоножкикостянки M. сurtipes, которые позволяют ей не только выживать в экстремальных северных условиях, но и занимать доминирующее положение в комплексе почвенных беспозвоночных.

Выявлены сходные изменения структуры и динамики популяций исследуемого вида в почвах, загрязняемых выбросами промышленных предприятий разного типа (медноникелевого и алюминиевого), свидетельствующие о негативном влиянии техногенного фактора. Возрастная структура и размеры тела многоножек предложены в качестве неспецифических биоиндикационных показателей техногенной трансформации почв.

Теоретическая значимость. Полученные результаты вносят вклад в познание экологии многоножек-костянок в условиях обитания в северных широтах. Изучение широко распространенных видов на периферии их ареалов имеет большое значение для решения ряда вопросов микроэволюции, в частности, определения центра расселения вида, оценки его способности к расширению границ ареала, пониманию механизмов стабильности и адаптаций к условиям среды, прогнозирования направлений дальнейшей эволюции вида.

Оценка состояния, структуры и динамики вида M. сurtipes как одного из доминирующих видов мезофауны важно для выявления механизмов поддержания устойчивости сообществ почвообитающих беспозвоночных в экосистемах северных широт.

Практическая значимость. Материалы исследований используются в системе почвенно-зоологического мониторинга лесных подзолов Кольского Севера, подверженных хроническому загрязнению выбросов промышленных предприятий. Составлена база данных, которая может использоваться в качестве сравнительного материала при проведении исследований по биологии и экологии вида M. сurtipes в других частях ареала.

Препараты изучаемого объекта используются на практических занятиях и в лекционных курсах по зоологии беспозвоночных для студентов экологического факультета Кольского филиала Петрозаводского государственного университета и кафедры геоэкологии Апатитского филиала Мурманского государственного технического университета.

Апробация результатов. Результаты работы представлены на конференциях с международным участием: «Разнообразие беспозвоночных на Севере» (Сыктывкар, 2003), «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации» (Ростов-на-Дону, 2006), «Структурно-функциональные особенности биосистем Севера (особи, популяции, сообщества)» (Петрозаводск, 2005), «Современные экологические проблемы» (Апатиты, 2006), «Экологические проблемы Северных регионов и пути их решения» (Апатиты, 2004), «ЛОМОНОСОВ – 2007» (Москва, 2007), школах-конференциях молодых ученых и студентов: «Геология и геоэкология Северо-Запада России» (Апатиты, 2006), «Естественнонаучные проблемы Арктического региона» (Мурманск, 2005), «Сбалансированное природопользование на примере освоения минеральных ресурсов» (Апатиты, 2004), КФ ПетрГУ (Апатиты, 2002 - 2006), «Экотоксикология – современные биоаналитические системы, методы и технологии» (Пущино, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 34 работы: три статьи, в том числе две статьи — в изданиях из Перечня ВАК РФ, 12 материалов и 19 тезисов конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и содержит 44 рисунка, 35 таблиц, 6 приложений. Общий объем работы - 145 страниц. В списке литературы - 191 источник, в том числе 45 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Биология и экология многоножки-костянки M. сurtipes Обобщены литературные данные по морфологии, биологии питания, размножения и развития костянок, их распространению, сезонной активности, роли в почвенных зооценозах.

Глава 2. Средообразующие факторы Приведены сведения по географии, геологии, климату, типам почв и растительности Мурманской области.

Глава 3. Объекты и методы исследований Объекты исследований: популяции многоножки-костянки M. curtipes, населяющие органогенный горизонт А(подстилку) целинных и техногеннотрансформированных Al-Fe-гумусовых подзолов, доминирующих в Мурманской области.

Полевые работы выполнены в период 2002 – 2007 гг. в лесных биотопах Рис. 1. Местоположение биотопов.

I – тундра; II – тайга северотаежной подзоны, а также тундровой зоне Мурманской области (рис. 1). Сравнительный анализ количественных показателей вида M. curtipes (встречаемость, абсолютная и относительная численность и биомасса) проведен в десяти природных биотопах (5 ельников Е1-Е5 и 5 сосняков С1-С5), произрастающих в центральной и юго-западной частях Мурманской области. Биотопы различались уровнем увлажнения (от 130 до 405%), мощностью (от 2 до 10 см) и кислотностью (pH от 3,9 до Н2О 6,0) лесных подстилок. Детальный анализ половой и возрастной структуры выполнен для популяции M. curtipes, обитающей в старовозрастном сосняке С1. Также был проанализирован фиксированный материал (180 особей M. curtipes), собранный на территории этого биотопа в 1996 - 2000 гг.

Оценку состояния популяций в промышленно загрязненных почвах проводили на участках, удаленных от Кандалакшского алюминиевого завода (КАЗ, г. Кандалакша) на расстояние 2, 5, 10 и 20 км, что соответствует зонам максимального, сильного и умеренного загрязнения окружающей среды, и на участках, расположенных в 5, 15 и 30 км от медноникелевого комбината «Североникель» (МНК), соответственно, зонам сильной, умеренной и слабой деградации экосистем (Евдокимова, 1995; Evdokimova, 1999; Евдокимова и др., 2005).

В качестве контрольного (условно-фонового) участка был выбран сосняк С1, удаленный от обоих предприятий на расстояние около 50 км. Для корректного сопоставления результатов в зонах загрязнения с контролем учитывали только совпадающие сроки полевых работ.

Для зоологических исследований и физико-химического анализа был проведен отбор образцов подстилки размером 2525 см на глубину органогенного горизонта. Экстракция животных осуществлялась двумя методами: ручным разбором образцов и последующим электропрогревом почвы на ситах (Количественные методы…, 1987). Для каждого образца были определены температура, мощность, влажность и кислотность подстилки в водной и солевой вытяжках. Всего проанализировано 850 образцов подстилки, выявлено 777 экз.

многоножек. Для каждой особи определен пол, возрастная стадия, размеры и масса тела, количество метамерных органов. Для статистической обработки результатов использовались пакеты программ MS Excel 2002, STATISTICA 6.0 и StatGraphics Plus, методы корреляционного, регрессионного и многофакторного дисперсионного (ANOVA) анализов.

Глава 4. Структура и динамика популяции M. curtipes в целинных подзолах Мурманской области В главе обсуждаются данные по встречаемости, абсолютным и относительным значениям численности и биомассы многоножек, сезонной и многолетней динамике этих количественных показателей в 10 типах сосняков и ельников. На территории сосняка Спроведен детальный анализ половозрастной структуры и репродуктивной динамики популяции M. curtipes.

Распространение и обилие. Численность, биомасса и встречаемость многоножки M.

curtipes на территории Мурманской области значительно варьировали как между природными зонами (тундрой и подзоной северной тайги), так и между биотопами в пределах северотаежной подзоны.

Уровни обилия многоножек в лесных подзолах северотаежной подзоны сопоставлены с данными по тундровой зоне и прибрежным районам Кольского полуострова. В пределах лесной зоны Мурманской области численность M. curtipes варьировала от 1 до 32 экз./м2, биомасса – от 5 до 150 мг/м2, встречаемость в образцах лесной подстилки – от 13 до 70% (табл. 1).

Наименьшие значения обилия многоножек были характерны для подстилок сосняков и ельников с величиной pH < 4.2, а наибольшие – с pH > 5.0, независимо от уровня их H2O увлажнения. Кислотность подстилок была основным фактором, определяющим межбиотопическое распределение M. curtipes в пределах лесной зоны. По результатам многофакторного дисперсионного анализа доля дисперсии этого фактора составила 77%.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






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