Изменения сообществ пауков при антропогенном загрязнении окружающей среды

Автор: Хныкин Александр Сергеевич, Иванцова Елена Анатольевна, Лебедева Татьяна Николаевна

Журнал: Вестник Нижневартовского государственного университета @vestnik-nvsu

Рубрика: Экология животных

Статья в выпуске: 4, 2022 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрены аспекты трансформации сообщества пауков под влиянием антропогенного пресса в сухостепных условиях Волгоградской области. Представлены данные об изменении численности и видового состава отряда Aranei по мере удаления от типичных для города источников загрязнения: несанкционированной свалки (в государственной лесной полосе Камышин-Сталинград), автомагистрали (2-я Продольная, в районе проспекта Университетский) и энергетического предприятия (Волгоградская ТЭЦ-3). Пробы отбирались возле объекта загрязнения, за пределами законодательно определённой зоны, на которой влияние источника загрязнения снижается до приемлемых для ведения хозяйства величин (например, в случае с автомобильными дорогами это границы полосы отчуждения) и посередине между объектом и границей зоны отчуждения. В случае с несанкционированными свалками законодательной регламентации нет, а потому за размеры зоны отчуждения принято расстояние в 30 м. При сборе пауков использовались открытые почвенные энтомологические ловушки Барбера диаметром 10 см, с фиксирующим раствором. Для оценки качественных изменений видового состава пауков (без учёта численности особей каждого вида) использован индекс Чекановского-Сьёренсена, а для качественных (с учётом численности особей) индекс количественного сходства Брея-Кёртиса. В результате проведенных исследований установлено качественное соотношение видового разнообразия представителей отряда Aranei на территории вблизи источников антропогенного загрязнения, получены сравнительные данные о степени сходства видового состава пауков на ключевых полигонах. Результаты исследований показали, что влияние всех источников загрязнения на сообщества пауков велико, но оно заметно ослабевает по мере удаления от них, а за границами зоны отчуждения снижается до приемлемых величин.

Еще

Пауки, волгоградская область, антропогенное загрязнение, биоразнообразие, сухая степь

Короткий адрес: https://sciup.org/14127128

IDR: 14127128   |   DOI: 10.36906/2311-4444/22-4/07

Текст научной статьи Изменения сообществ пауков при антропогенном загрязнении окружающей среды

Хныкин А.С., Иванцова Е.А., Лебедева Т.Н. Изменения сообществ пауков при антропогенном загрязнении окружающей среды // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2022. № 4(60). С. 68-77.

Введение. В условиях высоких темпов развития человечества влияние источников антропогенного воздействия на живые организмы играет все большую роль в сокращении биоразнообразия. Подобные изменения в структуре биоценоза могут привести к масштабным последствиям. Подобные последствия будут нести неопределенный характер и отрицательно влиять на устойчивость экосистемы в целом. На сегодняшний день не теряет остротыпроблема изученности видового разнообразия пауков, как и проблема влияния антропогенного загрязнения окружающей природной средына их сообщества. Несмотря на удовлетворительный уровень изучения видового составаЮга Европейской Части России [1; 68; 12; 13; 15], вопрос о влиянии антропогенного воздействия на сообщества пауков, в том числе и для Волгоградской области имеет очень важное значение.

Цель исследований заключалась в изучении закономерностей между различными источниками загрязнения и изменениями в видовом составе пауков. В задачи исследований входил выбор объектов с различным характером негативного влияния на окружающую среду, находящихся в равных микроклиматических условиях, а также исследование изменений в сообществах пауков по мере удаления от объекта загрязнения. В данной работе охарактеризовано влияние антропогенного загрязнения на сообщества пауков в аридных условиях Волгоградской области. Для этого былоисследовано биологическое разнообразие пауков возле типичных для города объектов негативного воздействия на окружающую среду: несанкционированная свалка, автомагистраль и энергетическое предприятие.

Материалы и методы. При сборе пауков использовались открытые почвенные энтомологические ловушки Барбера диаметром 10 см, с фиксирующим раствором (6% раствор уксусной кислоты). Ловушки закладывались линейной трансектой по 10 штук на расстоянии 5 м друг от друга. Серии ловушек устанавливались непосредственно возле источника загрязнения, а также на расстоянии 0,5Hи >H от него. За величину H принималось расстояние, на котором влияние источника загрязнения снижается до приемлемых для ведения хозяйства величин (например, в случае с автомобильными дорогами это границы полосы отчуждения). Ловушки проверялись с интервалом в 7 дней. Собранный материал фиксировался в 70% спиртовом растворе.

В 2020 году исследования проводились с 12.07 по 23.08 и заняли в общей сложности 182 ловушко-суток. За указанный период отловлено 186 особей из 28 видов, 19 родов и 12 семейств. Динамическая плотность пауков составила 102 особи/100 ловушко-суток. Видовая идентификация проводилась сотрудником ИАЗ ЮНЦ РАН А.В. Пономарёвым, а также авторами при помощи отечественных и зарубежных определителей и интернет-источников [2; 6; 10; 16] , , .

Собранный материал хранится в ст. Раздорская Ростовской области.

Поскольку сухая степь является наиболее характерным зональным ландшафтом в регионе исследования на широте г. Волгограда, дляисследованийаранеофауныбыли выбраны три ключевых участка, находящихся в сухостепном биотопе, с расположенными на них разными источниками загрязнения окружающей среды:

– несанкционированная свалка ТБО (N48°38’41,80’’ E44°23’06,76’’),

– 2-я Продольная автомагистраль (N48°38’19,73’’ E44°25’47,55’’),

– энергетическое предприятие «Волгоградская ТЭЦ-3» (48°27’18,88’’ E44°40’16,82’’).

Несанкционированная свалка твердых бытовых отходов, расположенная на участке Государственной лесной полосы Камышин-Сталинград возле урочища Лысая Гора, представляет собой техногенный массив размещения отходов навалом, насыпью. В массиве свалочных масс, как известно, протекают процессы биохимического и химического разложения отходов, формирующие эмиссии загрязняющих веществ (в виде биогаза и фильтрата), оказывающих негативное воздействие на состояние окружающей среды [4]. Источником загрязнения атмосферного воздуха от свалки является биогаз, выделяющийся из тела полигона и образующийся в толще твёрдых бытовых отходов, размещенных на свалке. Под воздействием микрофлоры происходит биотермический анаэробный процесс распада органической составляющей отходов. Конечным продуктом этого процесса является биогаз, основную объёмную массу которого составляют метан и диоксид углерода. Возникает угроза пожароопасности, а также происходит загрязнение окружающей среды [5]. Размеры полосы отчуждения вдоль несанкционированных свалок законодательно не указаны, поэтому за величину было принято H расстояние, равное 30 м от границы свалки.

Основным источником загрязнения окружающей среды при эксплуатации автомобильных дорог является транспорт. В результате работы двигателя внутреннего сгорания в окружающую природную среду выбрасываются такиезагрязнители, как N2, O2, H2O, CO2, CO, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен-3,4. Воздушным и водным путем на прилегающую территорию переносятся вредные и токсичные этого, прилегающие территории также подвергается акустическому и вибрационному загрязнению. Согласно Федеральному закону от 08.11.2007 N 257-ФЗ , полоса отчуждения для автомобильных дорог 1-й и 2-й категорий составляет 75 м.

В значительной степени отрицательное воздействие от ТЭЦ-3 связано с огромным потреблением кислорода и выделением углекислого газа (табл. 1), что приводит к повышению температуры из-за большого количества парниковых газов, и в результате – к возникновению кислотных дождей. Работа ТЭЦ сопровождается выбросом твердых частиц, оседающих непосредственно вблизи источника выбросов. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, размеры СЗЗ возле ТЭЦ-3 должны составлять не менее 500 м .

Таблица 1

Количество и состав выбросов в атмосферный воздух ТЭЦ-3 (по данным Реестра ОНВОС,

Наименование вещества

Масса, т/год

Азота диоксид (Азот (IV) оксид)

4560,95

Азот (II) оксид (Азота оксид)

741,15

Углерод (Сажа)

124,66

Сера диоксид

5174,4

Углерод оксид

1224,43

Алканы C12-C19 (Углеводороды предельные C12-C19, растворитель РПК-265П и др.)

31,19

Мазутная зола теплоэлектростанций /в пересчете на ванадий/

13,36

Для подсчёта степени сходства биотопов использовался индекс Чекановского-Сьёренсена:

2а s (a + h) + (a + c)

где а – число общих видов дляобоих биотопов; b– число видов, имеющихся только в первом биотопе; с – число видов, имеющихся только во втором биотопе

Для сравнения проб с учётом данных о численности особей – индекс количественного сходства Брея-Кёртиса:

2C ij

В = 1 -

Si+Sj где Cij – это сумма меньших значений только для тех видов, которые являются общими для обеих выборок, Si и Sj – общее количество экземпляров, подсчитанных на обеих выборках.

При расчётах обоих индексов не учитывались неполовозрелые особи за исключением тех, чью видовую принадлежность можно идентифицировать не только по взрослым экземплярам.

Результаты исследований. Расположение почвенных ловушек на полигоне «Свалка» представлена на рисунке 1. Древесная растительность участка Государственной лесной полосы Камышин-Сталинград представлена вязом ( Ulmus sp. ), дикой грушей ( Pyrus communis L.), робинией ( Robinia pseudoacacia L.).

В 350 м к северу от ключевого участка расположены посадки сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) и смородины золотистой ( Ribes aureum Pursh). В травянистом покрове присутствуют цмин песчаный ( Helichrysum arenarium (L.) Moench), шалфей ( Salvia sp. ), типчак ( Festuca sp. ), ковыли ( Stipa spp. ).

Рис. 1. Расположение почвенных ловушек на полигоне «Свалка»

Всего здесь обнаружено 55 особей из 15 видов, 15 родов и 10 семейств. Как можно видеть из таблицы 2, на данном ключевом полигоне наблюдается резкая смена сообществ пауков по мере отдаления от источника негативного антропогенного воздействия.

Таблица 2

Количественное соотношение видового разнообразия на территории несанкционированной свалки

Семейство

Вид

Возле объекта

0,5H

Agelenidae

Tegenaria lapicidinarum

1m, 2 juv.

Gnaphosidae

Berlandina cinerea

1 juv.

Gnaphosa sp.

2 juv.

2 juv.

Nomisia aussereri

2m

3m

Zelotes longipes

1m

1m

Lycosodae

Lycosa praegrandis

3m

Oxyopidae

Oxyopes globifer

1m, 1f

Philodromidae

Thanatussp.

1 juv.

Pholcidae

Pholcusponticus

1f

Salticidae

Aelurillus sp.

1 juv.

Attulus sp.

6 juv.

Pellenes sp.

2 juv.

Thomisidae

Xysticus sp.

1 juv.

Titanoecidae

Nurscia albosignata

1f

Zodariidae

Zodarion thoni

2f

Примечание: здесь и далее в таблицах: m – самец; f – самка; juv. – ювенильные

Сравнение трансект, расположенных возле объекта и на расстоянии 0,5H на ключевом полигоне «Свалка» показало, что индекс Чекановского-Съеренсена составил 0,33, а Брея-Кертиса – 0,73. Указанные значения индексов свидетельствуют о наибольшей степени сходства видового состава как с учётом численности особей, так и без такового. Однако, как можно видеть из таблицы 2, численность пауков возле свалки значительно ниже. Следовательно, влияние свалок на видовой состав пауков наименьшее среди обследованных объектов, но пауки держатся от них на значительном расстоянии.

На ключевом полигоне «2-я Продольная» преобладает степная травянистая растительность. Непосредственно возле автомагистрали доминировали полыни ( Artemisia spp. ), горец птичий ( Polygonum aviculare L.). По мере удаления от дороги растительность сменялась пыреем ползучим ( Elytrigia repens (L.) Nevski), житняком гребенчатым ( Agropyron cristatum (L.) Gaertn . ), овсяницами ( Festuca spp. ) и пр. Древесная растительность присутствовала в виде отдельных деревьев вяза ( Ulmus sp. ), лоха ( Elaeagnus sp. ). Расположение почвенных ловушек на полигоне «2-я Продольная автомагистраль» представлена на рисунке 2.

На данном ключевом полигоне отловлено 82 особи из 19 видов, 16 родов и 9 семейств. Как можно видеть из таблицы 2, возле проезжей части динамическая плотность популяции низкая и по мере удаления от неё значительно увеличивается. Это предположительно связано с вибрационным воздействием автотранспорта, т.к. пауки весьма чувствительны к колебаниям почвы и атмосферного воздуха. Однако влияние загрязнителей в атмосферном воздухе также сильно влияют на пауков, о чём свидетельствуют данные, демонстрирующие существенную разницу в сообществах пауков между трансектами 0,5 Hи >H.

Рис. 2. Расположение почвенных ловушек на полигоне «2-я Продольная»

Таблица 3

Семейство

Вид

Возле объекта

0,5H

>H

Agelenidae

Agelena sp.

1 juv.

Gnaphosidae

Berlandina cinerea

1f, 1 juv.

Civizelotes caucasius

2f

Drassodes caspius

1f

1f

Gnaphosa lucifuga

1f

Gnaphosa steppica

2f

Gnaphosa taurica

1f

Gnaphosa sp.

1 juv.

3juv.

Micaria rossica

1m, 1f

Nomisia aussereri

1 juv.

3m

Lycosodae

Lycosa praegrandis

2m

Lycosidae gen. sp.

2 juv.

Mimetidae

Ero koreana

1m

Oxyopidae

Oxyopes lineatus

1 f

Philodromidae

Thanatus vulgaris

1 m

Thanatus sp.

3 juv.

Salticidae

Aelurillus m-nigrum

2m

Aelurillus v-insignitus

3f

3f

Aelurillus sp.

4 juv.

2juv.

14 juv.

Attulus sp.

5juv.

Phlegrabicognatha

1 m

Salticidae gen. sp.

7juv.

5 juv.

Theridiidae

Steatoda albomaculata

2m

Zodariidae

Zodarion sp.

2 juv.

Количественное соотношение видового разнообразия на территории, прилегающей к 2 Продольной автомагистрали

При сравнительном анализе степени сходства пауков на этом ключевом полигоне установлено, как видно из таблицы 4, что наибольшим видовым сходством здесь обладают точки непосредственно возле проезжей части и за пределами её влияния, тогда как общее сходство, с учётом отловленных особей, между ними существенно ниже. При этом сообщество пауков полностью сменяется через 50 м от проезжей части (расстояние 0,5H), что в совокупности с низкой численностью пауков возле 2-й Продольной позволяет сделать вывод о наиболее сильном влиянии вибрационного загрязнения окружающей среды от проезжающего автотранспорта на сообщество пауков, поскольку воздушное загрязнение распространяется на гораздо большее расстояние.

Таблица 4

Сравнение степени сходства видового состава пауков на ключевом полигоне «2-я Продольная» по индексам биоразнообразия

Возле объекта-0,5H

0,5H->H

Возле объекта->H

Ics

0

0,1

0,27

B

1

0,83

0,82

Расположение почвенных ловушек на полигоне «ТЭЦ-3» представлено на рисунке 3. Древесная растительность полигона ТЭЦ-3 представлена тополем чёрным ( Populus nigra L.) и вязом ( Ulmus sp. ), травянистая – полынями ( Artemisia spp. ), прутняком ( Bassia prostrata (L.) Beck), житняком ( Agropyron cristatum (L.) Gaertn.), пыреем ( Elytrigia repens (L.) Nevski).

Рис. 3. Расположение почвенных ловушек на полигоне «ТЭЦ-3»

Данные о количественном соотношении видового разнообразия на территории вблизи ТЭЦ-3 представлены в таблице 5. Таксономическое разнообразие пауков здесь составило 49 особей из 12 видов, 10 родов и 4 семейств. Среди рассмотренных полигонов видовое разнообразие аранеофауны здесь является наименьшим, что предположительно связано с микроклиматическими условиями (ТЭЦ-3 находится на 25 км южнее остальных объектов). Установлено, что динамическая плотность популяции пауков по мере удаления от объекта меняется слабо; в данном случае этот показатель можно считать неизменным.

Таблица 5

Количественное соотношение видового разнообразия на территории вблизи ТЭЦ-3

Семейство

Вид

0H

0,5H

>H

Gnaphosidae

Civizelotes caucasius

1f

1f

Drassodes sp.

1 juv.

1 juv.

Gnaphosa leporina

3f

Gnaphosa steppica

1f

Nomisia aussereri

3m

Zelotes sp.

1 juv.

Lycosodae

Alopecosa sp.

2 juv.

3juv.

Lycosa praegrandis

1m

Oxyopidae

Oxyopes globifer

1m, 1f

Salticidae

Aelurillus m-nigrum

1m

Aelurillus v-insignitus

1f

Aelurillus sp.

8 juv.

4juv.

8 juv.

Phlegra bicognatha

2m

Salticidae gen. sp.

5juv.

Данные о степени сходства видового состава пауков на ключевом полигоне «ТЭЦ-3» по индексам биоразнообразия представлены в таблице 6.

Сравнение степени сходства видового состава пауков на ключевом полигоне «ТЭЦ-3» по индексам биоразнообразия

Таблица 6

Возле объекта-0,5H

0,5H->H

Возле объекта->H

Ics

0,25

0,28

0,17

B

0,86

0,94

0,94

Установлено, что видовое разнообразие местности возле ТЭЦ-3 претерпело наименьшие изменения под воздействием источника загрязнения по сравнению с остальными ключевыми полигонами. Однако, с учётом количества отловленных особей каждого вида эти изменениязначительны. На участке от объекта до 0,5H биологическое разнообразие пауков отличается на 0,86. При сравнении с другими точками индекс Брея-Кёртиса почти равен 1, что означает почти полное различие в сообществах пауков между ними. Предположительно это указывает на неоднородность микроклиматических условий на ключевом полигоне исследования.

Заключение. В результате проведенных исследований установлено, что возле ТЭЦ и автомагистралив результате антропогенного воздействия на атмосферный воздух наблюдается значительное влияние на изменение видового состава и численность пауков.Мелкие несанкционированные свалки сильно влияют наразнообразие пауков, но ихвлияние редко распространяется дальше 20 м от свалки.Возле автомобильных дорогпоказатель динамической плотности популяции достаточно низкий и по мере удаления от автомагистрали значительно увеличивается, что предположительно связано с вибрационным воздействием автотранспорта. Однако, негативное влияние выбросов автотранспортав атмосферный воздухна сообщества пауков снижается до приемлемых величинтолько за пределами полосы отчуждения.

Список литературы Изменения сообществ пауков при антропогенном загрязнении окружающей среды

  • Абдурахманов Г.М., Алиева С.В. Итоги изучения фауны пауков (Aranei) Республики Дагестан // Юг России: экология и развитие. 2011. №1. С. 44-66.
  • Ажеганова Н.С. Краткий определитель пауков (Aranei) лесной и лесостепной зоны СССР. Л.: Наука, 1968. 147 с.
  • Иванцова Е.А. Проблемы и перспективы управления твердыми бытовыми отходами // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3: Экономика. Экология. 2016. № 2(35). С. 148-159.
  • Коротаев В.Н. Научно-методические основы и технические решения по снижению экологической нагрузки при управлении движением твердых бытовых отходов: дис. … д-ра. техн. наук. Пермь, 2000. 319 с.
  • Питеркина Т.В., Михайлов К.Г. Аннотированный список пауков (Aranei) Джаныбекского стационара // Животные глинистой полупустыни Заволжья (конспекты фаун и экологические характеристики). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2009. С. 62-88.
  • Пономарев А.В., Ивлиев П.П. О фауне пауков (Aranei) дельты Дона // Вестник ЮНЦ РАН, 2008. Т. 4. № 1. С. 61-67.
  • Пономарев А.В., Хныкин А.С. Пауки (Aranei) Волгограда и его окрестностей // Юг России: экология, развитие. 2013. №4. С. 109-136.
  • Тыщенко В.П. Определитель пауков европейской части СССР. Л.: Наука, 1971. 281 с.
  • Хныкин А.С. Сезонные изменения видового состава лесной аранеофауны Волгоградской области // Экологическая безопасность и охрана окружающей среды в регионах России: теория и практика: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2016. С. 343-348.
  • Хныкин А.С. Сезонная динамика численности и видового состава пауков околоводных биотопов Волгоградской агломерации // Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования: II Междунар. науч.-практ. Соленое Займище, 2017. С. 140-142.
  • Khnyckin A.S., Ivantsova E.A. Biological Diversity of the Spiders Herpetobiont Population of Degraded Biotopes in Volgograd city and its Surroundings // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2021. №2. C. 63-69. https://doi.org/10.36906/2311-4444/21-2/08
  • Norton T. W. Conservation of biological diversity in temperate and boreal forest ecosystems // Forest Ecology and Management. 1996. Vol. 85. №1-3. P. 1-7.
  • Roberts M. J. Collins Field Guide to Spiders of Britain & Northern Europe. – HarperCollins, 1995.
Еще
Статья научная