Influence of motor transport on species composition and number of roadside habitat carabid beetles

Cover Page

Abstract


This paper examines the impact of road transport on species composition and abundance of roadside habitat carabid beetles. The studies were carried out in Saransk and its suburban area, because it is cities that are most affected by anthropogenic press, as they evolved and exist in concentrated and intensive impact of human society. When analyzing urban fauna one can get objective information about how harmful pollution of air, soil, water, plants to organisms, how effective those or other environmental measures, what dynamics of ecological situation is in the city. The study of carabid fauna in these circumstances, is оf great interest, as it allоws to find measures to restore damaged ecosystems and to track the dynamics of changes in the implementation of these measures.

Full Text

Влияние человеческого общества на природную среду на протяжении последних десятилетий приобрело глобальный характер и продолжает увеличиваться с каждым годом, несмотря на многочисленные меры охранного порядка, реализуемые на различных уровнях. Именно поэтому проблемы рационального использования ресурсов, а также разработки оптимальных отношений между обществом и природой остаются приоритетными направлениями деятельности современного человека. Общеизвестным фактом является то, что экстенсивное использование земельных ресурсов, сопровождающееся попутным загрязнением бытовыми и промышленными отходами, приводит к обострению проблемы сельскохозяйственных земель в большинстве регионов Российской Федерации. В этой связи возрастает роль исследований почвенной фауны как одного из ведущих показателей нарушения целостности природной среды. Подобные исследования возможны лишь при выявлении существенных реакций тех групп почвообитающих организмов, которые проявляются под комплексным антропогенным воздействием. Представители семейства Carabidae, по мнению большинства исследователей, занимают ведущее место среди типичных обитателей почвенной мезофауны. Количественное и качественное обилие жужелиц, обитающих на территориях, прилегающих к автодорогам, напрямую зависит от состояния сопутствующих им таким естественным местообитаниям, как овражно-балочные, луговые или болотные системы. Биотопическое распределение жужелиц определяется рядом существенных факторов, среди которых ведущее значение приобретают микроклимат, состояние почвы и растительности [1, с. 131-137; 2; 3; 4]. При этом и сами жужелицы выступают крайне значимым элементом процесса круговорота биогенного вещества в природе. Велико значение жужелиц и в почвообразовании. Личинки, как и взрослые жуки, также разрыхляют и перемешивают почву, что способствует не только лучшей аэрации ее верхних слоев, но и существенному накоплению здесь разнообразных органических веществ. Одной из главных проблем последнего десятилетия во всем мире стало загрязнение среды обитания автомобильными выбросами. В ходе проведенного нами анализа специальной литературы было установлено следующее. Значительный массив исследований затрагивает проблемы изучения карабидокомплексов, населяющих биоценозы, находящиеся под гнетом системы антропогенных факторов. При этом важное место в подобных исследованиях занимают вопросы динамики численности отдельных видов жужелиц, их общий видовой состав, а также особенности их экологической структуры [5, с. 165-189; 6; 7; 8, с. 32-36; 9, с. 73-84; 10, с. 21-24; 11; 12; 15, с. 63-66]. Особенности распределения населения жужелиц в условиях, как правило, среднего города представлено в трудах В.М. Душенкова [13, с. 32-36]; И.Е. Киселева [14, с. 148-149]. Однако влияние автомобильного транспорта на карабидофауну изучено в недостаточной степени, что, собственно, и определило тему нашего исследования. Основной целью организованных нами исследований явилось изучение особенностей карабидокомплексов, сформированных в условиях автомобильного загрязнения. Объект исследования: население жужелиц придорожных биотопов. Материалы и методика исследований Экологическую ситуацию в Саранске благоприятной назвать трудно. В последние годы город претерпевает существенные перемены: строительство стадиона, появление и эксплуатация новых автомобильных дорог и жилых микрорайонов. Все это связано с активным использованием автомобильного транспорта, а это один из ведущих источников загрязнения социоприродной среды. Так, по мнению опрошенных респондентов, было выяснено, что в исследуемом районе большая доля загрязнений атмосферы приходится как раз на выбросы автотранспорта. Сбор энтомологического материала проводился с мая по октябрь в 2016-2017 годах в придорожных биотопах г. Саранска. Для определения видового состава, численности и распределения жужелиц по биотопам был использован метод учета почвенных ловушек Барбера. Данный метод дает возможность одновременно провести сопоставимые исследования сразу в нескольких биотопах, получить довольно разнообразный и обширный материал. В качестве почвенных ловушек были использованы пластиковые стаканчики емкостью 0,5 л с диаметром отверстия 75 мм, заполненные 4% раствором формалина, этиленгликоля, именно они служили фиксатором. В каждом районе исследования было размещено по 20 ловушек. Ловушки устанавливались в 10 м друг от друга в одну линию. За два сезона было собрано 5095 экземпляров имаго жужелиц, относящихся к 12 родам (табл. 1). Для характеристики обилия видов жужелиц в различных зонах г. Саранска мы использовали следующее деление: - более 5% - доминантны; - от 1% до 5% - субдоминантны; - менее 1% - редкие. Для определения собранного материала был использован стереоскопический микроскоп (МБС-9) и определительные таблицы имаго жужелиц. Жизненные формы взрослых особей насекомых определялись с использованием системы, разработанной И.Х. Шаровой [16]. Расчет видового обилия карабидов определялся по формуле: где X - видовое обилие, А - число видов в данной группе, В - общее количество видов. Для определения численного обилия жужелиц, мы использовали следующую формулу: где X - численное обилие, С - число экземпляров в данной группе, D - общее число экземпляров. Результаты исследования Нами была рассмотрена общая эколого-фаунистическая характеристика карабидофауны (видовой состав жужелиц, зоогеографическая, экологическая характеристика, спектр жизненных форм) в четырех микростациях: микростации № 1 и № 2 располагались в 1,5 и 3 метрах от автомобильной дороги по улице Ульянова; микростации № 3 и № 4 располагались в 3 и 15 метрах от Юго-Западного шоссе. В результате проведенного исследования на исследуемых участках по улице Ульянова и Юго-Западного шоссе зарегистрировано 25 видов из 12 родов жужелиц (табл. 1). Таблица 1 - Видовой состав, зоогеографическая и экологическая характеристика жужелиц в придорожных биотопах (2016, 2017 гг.) № п/п Виды Число экземпляров Численное обилие, % Зоогеографическая характеристика Биотопическая характеристика Жизненная форма 1 Carabus cancellatus Ill., 1798 84 1,7 ЕС Э З.э.х. 2 C. granulatus L., 1758 144 2,8 ТПп Лс, бл З.э.х. 3 С. nemoralis Mull., 1764 74 1,5 Е Лс З.э.х. 4 Loricera pilicornis F., 1775 32 0,6 ГА Лс, бл З.с.п.-п 5 Bembildion guttula F., 1792 11 0,2 Еср Б З.с.п.-п 6 Stomis pumicatus (Panz., 1796) 1 0,01 Еср Лг, бл З.с.п 7 Poecilus cupreus (L., 1758) 551 10,8 ЕС Лг, п З.с.п-пч 8 P. versicolor Sturm., 1824 286 5,6 ТПп Лг, п З.с.п-пч 9 Pterostichus niger Schall., 1783 990 19,4 ТПн Лс З.с.п-пч 10 P. melanarius (Ill., 1798) 1522 29,9 ЕС Лс З.с.п-пч 11 P. anthracinus (Ill., 1798) 14 0,3 ЕС Лс, бл З.с.п-пч 12 P. vernalis (Panz., 1796) 12 0,2 ЕС Лс, бл З.с.п 13 Lasiotrechus discus F., 1792 19 0,4 ТПб Лг, бл З.с.п 14 Agonum assimile (Pauk., 1790) 56 1,1 ТПп Лс, бл З.с.п 15 A. dorsale (Pontor., 1763) 64 1,3 Еср Э З.с.п.-п 16 Synuchus vivalis (Panz., 1797) 26 0,5 ТПп Лг З.с.п 17 Amara aenea (Deg., 1774) 33 0,6 ТПп Лг, п М.гх 18 A. communis Panz., 1797 40 0,8 ТПп Лг, п М.гх 19 A. eurynota (Panz., 1997) 14 0,3 ТПп Лг, п М.гх 20 A. ovata (F., 1792) 7 0,1 ТПп Лг, ст М.гх 21 A. brunnea (Gyll., 1810) 2 0,03 ГА Лс М.с 22 Harpalus rufipes (Deg., 1774) 799 15,7 ТПп П М.сх 23 H. affinis Schrаnk, 1781 184 3,6 ТПп Лг, п М.гх 24 H. tardus Pаnz., 1797 98 1,9 ЕС Лг, п М.гх 25 Badister bipustulatus F., 1792 32 0,6 ТПп Лc З.с.п.-п Итого 5095 100 - - - Примечания. Зоогеографические характеристики: ГА - голарктический, ТПп - транспалеарктический полизональный, ТПб - транспалеарктический бореальный, ТПн - транспалеарктический неморальный, ЕС - европейско-сибирский, Еср - европейско-средиземноморский. Биотопическая характеристика: Лс - лесные, Лс, бл - лесоболотные, П - полевые, Лг, бл - лугово-болотные, Лг, п - лугово-полевые, Э - эврибионтные. Зоофаги: э.х. - эпигеобионты ходящие, с.п.п. - стратобионты поверхностно-подстилочные, с.п. - стратобионты подстилочные, с.п.-пч. - стратобионты подстилочно-почвенные. Миксофитофаги: сх - стратохортобионты, гх - геохортобионты. Зоогеографический комплекс жужелиц двух биотопов за два года исследования, где было зарегистрировано семь комплексов жужелиц, представлен на рис. 1. Рисунок 1 - Зоогеографический состав фауны жужелиц придорожных биотопов. Зоогеографический комплекс жужелиц: 1 - голарктический, 2 - транспалеарктический бореальный; 3 - транспалеарктический полизальный; 4 - транспалеарктический неморальный; 5 - европейско-сибирский; 6 - европейский; 7 - европейско-средиземноморский В зоогеографическом составе карабидофауны представлены транспалеарктические бореальные (4% видового, 0,4% численного обилия); полизональные виды, которые составляют 44% видового и 31,8% численного обилия; транспалеарктические неморальные (4% видового, 19,4% численного обилия). В данном районе в той или иной степени присутствуют европейско-сибирские виды, (видовое обилие составляет 24%, численное обилие 44,7%), европейские виды (4% видового, 1,45% численного обилия), европейско-средиземноморские (12% видового, 1,5% численного обилия), голарктические (8% видового, 0,7% численного обилия). По видовому обилию первое место занимает полизональный комплекс, к которому относится доминирующий вид Harpalus rufipes; по численному обилию преобладает европейско-сибирская группа (44,7%). Второе место по видовому обилию занимает европейско-сибирский комплекс, лидирующее положение в данном комплексе занимает Pterоstichus melanarius. К европейско-средиземноморскому комплексу относятся 3 вида на данном участке: Stomis pumicatus, Bembidion guttula, Agonum dorsale. Европейская, бореальная, неморальная группы представлены одним видом: европейская группа - Carabus nemoralis; транспалеарктическая бореальная группа - Lasiotrechus discus, транспалеарктическая неморальная - Pterostichus niger. В исследованных районах господствуют виды с широким ареалом распространения (транспалеарктические и европейско-сибирские). На двух микростациях в придорожных биотопах выявлено девять экологических групп жужелиц, которые отличаются по числу видов и по числу экземпляров (рис. 2). Превалирующее положение в экологической структуре населения жужелиц принадлежат лугово-полевой, лесoболотной и лесной экологическим группам. Эти группы имеют большее число экземпляров жужелиц, которые составляют в лесной группе 2620 экземпляров, в лугово-полевой группе 1206 экземпляров. Рисунок 2 - Экологический состав фауны жужелиц придорожных биотопов. Экологические группы жужелиц: 1 - лесная; 2 - лесоболотная; 3 - лугово-болотная; 4 - лугово-полевая; 5 - луговая; 6 - полевая; 7 - эврибионтная Используя иерархическую систему жизненных форм имаго жужелиц И.Х. Шаровой мы выделили несколько групп карабидов, встречающихся в придорожных биотопах (рис. 3). Рисунок 3 - Спектр жизненных форм фауны жужелиц придорожных биотопов. Жизненные формы жужелиц: 1 - эпигеобионты ходящие; 2 - стратобионты поверхностно- подстилочные; 3 - стратобионты подстилочные; 4 - стратобионты подстилочно-почвенные; 5 - стратохортобионты; 6 - геохортобионты Лидирующее положение занимают жужелицы, относящиеся к классу зоофагов, среди которых по видовому обилию преобладают стратобионты подстилочно-почвенные, стратобионты подстилочные (20%). По численному обилию равны (66% и 2,2%). Затем находятся стратобионты поверхностно-подстилочные, на долю котoрых приходится 16% видового обилия. На последнем месте по численному обилию расположены эпигеобионты ходящие (12% видового и 5,9% численного облика). Класс миксофитофагов представлен тремя группами: стратобионты, стратохортобионты и геохортобионты. По видовому обилию преобладают геохортобионты (24%). По численнoму обилию преобладают стратохортобионты (15,7%). Группы стратобионты, стратохортобионты по видовому обилию имеют одинаковый процент (4%). В связи с этим большая часть исследованных видов жужелиц относятся к классу зоофагов, которые составляют 68% видового обилия и 76,8% численного обилия. Миксофитофаги имеют меньшее количество и по видовому обилию составляют 32%, а по численному обилию составляют 23,1%. Нами были изучены морфометрические показатели карабидокомплексов придорожных биотопов (№ 1, № 2). Была поставлена задача выяснить и описать частоту встречаемости отдельных морф и диапазоны изменчивости на примере Poecilus cupreus по наиболее ярко выраженному пoлиморфному признаку, такому как окраска надкрылий жуков (рис. 4). Рисунок 4 - Сравнительная характеристика фенотипической структуры жужелиц в придорожных биотопах № 1, № 2 (2016, 2017 гг.). Окраска надкрылий жужелиц: 1 - черный; 2 - темно-зеленый; 3 - красно-зеленый; 4 - коричневый; 5 - зеленый металлический; 6 - синий; 7 - цвет морской волны Самое большое фенетическое расщепление наблюдается в микростации № 4, находящейся в 15 метрах от автодороги. В микростации № 4 было выделено 7 цветовых форм. Так, в популяциях микростации № 1 (1,5 метра) наблюдается обеднение разнообразия окраски надкрылий жуков. Выявлено всего 4 цветовые формы: это черные, темно-зеленые, красно-зеленые и коричневые особи. Численность жуков с коричневыми надкрыльями составляет - 0,3%, красно-зеленого цвета - 2,3%, черных и темно-зеленых особей - соответственно 8,3% и 5,4%. В микростации № 1 значительно снижена яркость цветов. По сравнению с особями, встречающимися в микростации № 4, цвет надкрыльев тусклый и темный. Также мы наблюдаем полное отсутствие особей с яркими надкрыльями. Изменчивость Poecilus cupreus рассматривалась по окраске надкрылий. Мы наблюдаем, что популяция микростации № 4 отличается богатым морфологическим разнообразием, так как мы выявили семь цветов надкрылий. В популяции микростации № 1 мы видим жуков только четырех цветов надкрыльев. Такая высокая вариабельность позволяет нам делать вывод о высоком антропогенном гнете в биотопе № 1 (микростации № 1 и № 2). Следовательно, наиболее загрязненным является биотоп № 1, который находится в 1,5 и 3 метрах от автодороги. Объяснение такому явлению лежит в том, что по автодороге рядом с биотопом № 1 транспорт более интенсивен, а автодорога вдоль биотопа № 2 недавно начала функционировать, и оборот транспорта гораздо ниже. Выводы 1. В районе исследования зарегистрировано 25 видов жужелиц из 12 родов. 2. Максимальное видовое многообразие характерно для родов Amara, Pterostichus, Carabus, Harpalus. 3. Доминирующими по суммарной численности являются виды: Pterostichus melanarius (29,9%), Pterostichus niger (19, 4%), Harpalus rufipes (15,7%). 4. Основу населения жужелиц в той или иной степени составляют виды лугово-полевой и лесной групп. 5. Преобладают жужелицы европейско-сибирской и транспалеарктических полизональных групп. 6. В придорожных биотопах по видовому и по численному обилию преобладают зоофаги. 7. При удалении от дороги видовой состав и численность жужелиц увеличивается, что можно объяснить действием таких факторов, как рост численности сорных растений, устойчивых к транспортному загрязнению, негативный сдвиг температурного режима, смыв почвы во время дождя, выбросы автотранспорта, являющиеся основным источником поступления многих тяжелых металлов в среды жизни. Можно сделать вывод, что все изменения в природе отрицательно сказываются на представителях карабидофауны. Но среди них есть виды, которые приспособились к этим изменениям, такие как: Poecilus cupreus, Pterostichus melanarius, Harpalus rufipes.

About the authors

Margarita Nikolaevna Yakushkina

Mordovian State Pedagogical Institute named after M.E. Evseviev


candidate of biological sciences, associate professor of Biology, Geography and Teaching Methods Department

Alina Sergeevna Malkova

Mordovian State Pedagogical Institute named after M.E. Evseviev


master student of Biology, Geography and Teaching Methods Department

References

  1. Бозаджиев В.Ю., Миноранский В.А. К фауне жуков-копрофагов (Соleoptera, Carabidae) заповедника и его окрестностей // Труды государственного заповедника «Ростовский». Ростов-на-Дону: ЦВВР, 2002. Вып. 1. С. 131-137.
  2. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. М.: Изд-во «Наука», 1965. 278 с.
  3. Догель В.А. Зоология беспозвоночных. М.: Изд-во «Высшая школа», 1981. 606 с.
  4. Козлов М.А. Живые организмы - спутники человека. М.: Изд-во «Просвещение», 1976. 24 с.
  5. Миноранский В.А., Тихонов А.В. Материалы по герпетофауне заповедника «Ростовский» // Труды гос. заповедника «Ростовский». Ростов-на-Дону: ЦВВР, 2002. Вып. 1. С. 165-189.
  6. Официальный сайт Администрации Лямбирского муниципального района Республики Мордовия [Электронный ресурс] // http://lyambir.e-mordovia.ru.
  7. Салищев А.И., Силенок В.Я. Знаете ли вы Мордовию. Саранск: Мордов. кн. изд-во, 2006. 84 с.
  8. Якушкина М.Н., Крюкова Л.И. Воздействие антропогенной нагрузки на животный мир // Актуальные проблемы естественно-технологического образования. Саранск, 2017. С. 32-36.
  9. Душенков В.М. Фенетическая структура популяции Pterosticus oblοngopunctatus (Coleoptera, Carabidae) в зависимости от природных и антропогенных факторов // Структура и динамика популяций пοчвенных и наземных позвоночных: сб. науч. статей., 1990. Ч. 1. С. 73-84.
  10. Киселев И.Е. Общая характеристика зоогеографического состава фауны жужелиц Республики Мордовия // Межвуз. сб. науч.-метод. статей. Саранск: Изд-во Средневолжского математического общества, 2009. С. 21-24.
  11. Крыжановский O.T. Фауна СССР. Жесткокрылые. Т. 1, вып. 2. T.: Изд-во «Наука», 1983. 341 с.
  12. Чегодаева Н.Д. Жужелицы (Coleoptera, Carabidae) защищенных агроценозов. Саранск: Мордов. гос. пед. ин-т, 2014. 109 с.
  13. Якушкина М.Н., Крюкова Л.И. Воздействие антропогенной нагрузки на животный мир // Актуальные проблемы естественно-технологического образования. Саранск, 2017. С. 32-36.
  14. Якушкина М.Н., Лысенков Е.В. Карабидофауна орнитогенных местообитаний в придорожных лесных полосах Мордовии // Материалы второй междунар. науч. конф. молодых ученых и специалистов. Оренбург, 2004. С. 148-149.
  15. Якушкина М.Н., Мамонкина М.В. Видовой состав и экологическая структура карабидокомплексов промышленной территории (на примере г. Саранска) // Актуальные проблемы биологии, экологии, химии и методик обучения. Саранск, 2015. С. 63-66.
  16. Шарова И.Х. Жизненные формы жужелиц (Coleoptera, Carabidae). М.: Наука, 1981. 360 с.

Statistics

Views

Abstract - 34

PDF (Russian) - 15

Cited-By


PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Yakushkina M.N., Malkova A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies