Энергетические показатели беспозвоночных животных естественных парцелл горно-лесных коричневых почв

DOI:

Введение. Различные группы и виды живых организмов (растения и животные), населяющие определенные природные ареалы обитания, находятся в тесном взаимоотношении друг с другом и окружающей средой, образуя сложные взаимозависимые сообщества (биогеоценозы или экосистемы).

В конкретном сообществе каждый организм (группа, вид) имеет свою экологическую нишу (то есть положение данного организма), которая объединяет комплекс физических, химических, физиологических и биотических факторов, необходимых организму для индивидуальной жизнедеятельности [5].

Неоднородность окружающей среды в отношении климата (температуры, влажности и других абиотических показателей), почвенного фактора (различия между поверхностью почвы и отдельными слоями) вынуждают организмы вырабатывать в процессе эволюции и закреплять в последующих поколениях специальные адаптивные механизмы приспособления к естественным ландшафтам [2].

Будучи открытой системой каждый организм получающий энергию солнца по пищевой цепочке претерпевает цикл индивидуальных (развитие с неполным и полном метаморфозом) преобразований, которое сопровождается энергетическими затратами.

Часть этой энергии расходуется на сложные метаболические процессы, другая часть трансформируется на создание вторичной продукции (биомассы) животного [4].

При оценке роли беспозвоночных животных в парцеллах горно-лесных коричневых почв первым необходимым условиям является инвентаризация, то есть определение видового состава и биомассы педобионтов, населяющих данную почву.

Таким образом, масса живого вещества и видовое разнообразие беспозвоночных животных является важным биологическим критерием, определяющим роль живых организмов в общем энергетическом балансе и геохимическом круговороте веществ.

Однако, биомасса живых организмов является статическим элементом биогеоценоза. Понимание ее с точки зрения динамической системы возможно только через оценку изменяющихся количественных показателей (численности, скорости размножения, метаболической активности), а также дифференцированного участия каждого отдельно взятого вида (группы) в сложных биогеоэнерге-тических процессах.

Различные типы биогеоценозов характеризуются определенным соотношением экологических групп организмов, которые отражают экологическую структуру сообщества. Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями.

Наличие в экосистеме (биогеоценозе) функционально различных групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов обеспечивает осуществление круговорота веществ и трансформацию энергии по отдельным, трофическим уровням пищевой цепи.

Объект исследования и методика. Исследование проводились в естественных ценозах горно-лесных коричневых почв (Большой Кавказ). В качестве объекта были выбраны две парцеллы, под дубовыми деревьями и травянистой растительностью (представленная семействами злаковых, бобовых, сложноцветных, крестоцветных и др.).

Учет почвенных беспозвоночных (мезофауны) проводилось по методике М.С. Гилярова [1].

Энергию аккумулированной в биомассе беспозвоночных животных определяли с учетом энергетических показателей отдельных групп [3].

Обсуждение результатов. Исследованиями установлено, что популяционная плотность беспозвоночных животных в дубовой и травянистой парцеллах количественно и качественно отличаются между собой, которая реально отражает различную биоценотичес-кую интенсивность круговорота веществ и трансформацию энергии в которых участвуют выявленные группы педобионтов. Как известно, почва и населяющие ее организмы составляют важное звено в глобальном биогеохимическом круговороте веществ и энергии в биогеоценозах.

Следует однако учесть, что каждому биогеоценозу присущ свой круговорот веществ и определенный характер трансформации потоков солнечной энергии, функцией которого является формирование биопродукции.

Надежность функционирования биогеоцена как сложной системы связей между его звеньями определяется уровнем и надежностью работы почвенных организмов.

Поэтому, нарушение количественных и качественных характеристик биогеоэнерге-тических процессов неизбежно ведет к изменению видового разнообразия животных их биопродуктивности (биомассы), а возможно даже качественной структуры самого биогеоценоза.

Как видно из этого теоретического анализа изучение энергетических показателей основных групп беспозвоночных животных, населяющих дубовую и травянистую парцеллы, имеет важное значение при комплексных исследованиях лесных экосистем Большого Кавказа.

Исследования комплексов беспозвоночных животных показали, что сообщество почвенной мезофауны представлены видами относящихся к совершенно различным система- тическим группам: насекомые (Insecta), люм-брициды (Lumbricidae), изоподы (Isopoda), гастроподы (Gastropoda) и губоногие многоножки (Lithobiidae).

В дубовой парцелле доминирующими группами являются насекомые и моллюски, то есть потребители живых частей растений (фитофаги), а в травянистой парцелле преобладают дождевые черви, мокрицы и насекомые со смешанным типом метания, поэтому здесь формируется многоступенчатый сап-ротрофный комплекс.

В целом почвенная мезофауна исследуемых парцелл относится к трем типам беспозвоночных – Artropoda , Annelida и Mollusca .

Среди всех зарегистрированных беспозвоночных, класс насекомых ( Insecta ) по сравнению с другими группами более адаптированы к естественным ценозам (парцеллам) и присутствуют практически на всех уровнях трофической (пищевой) цели.

По численности и биомассе беспозвоночных животных исследуемые парцеллы несколько отличаются между собой. Так, если в дубовой парцелле общая численность и биомасса была 35,5 экз/м2 и 7,5 г/м2, то в травянистой парцелле численность и биомасса беспозвоночных возрастает соответственно до 40,6 экз/м2 и 8,70 г/м2 (см. рисунок).

Численность (экз/м2) и биомасса (г/м2) беспозвоночных животных в естественных парцеллах горно-лесных коричневых почв:

• 1 ,    3 – численность и биомасса беспозвоночных в почве травянистой парцеллы;

• 2 ,    4 – численность и биомасса беспозвоночных в почве дубовой парцеллы;

• 1 ,    2 – численность (экз/м²); 3 , 4 – биомасса (г/м²)

Энергия, аккумулированная в биомассе почвенных беспозвоночных, вовлекается в глобальный биологический круговорот, стимулируя начало развития других жизненных форм почвенной биоты.

Расчеты энергии, аккумулированной в биомассе беспозвоночных животных изучаемых парцелл, показали не только их количественные различия, но и контрастное распределение ее между отдельными группами животных (см. таблицу).

Как видно из данных приведенных в таблице 1 суммарная энергия, аккумулированная в биомассе (живой) беспозвоночных животных дубовой парцеллы, составляет 38 ккал/м². Однако, энергетические показатели отдельных групп очень резко различаются между собой. Больше всего энергия аккумулирована в биомассе насекомых ( Insecta ) 17,37 ккал/м², гастропод ( Mollusca ) 8,97 ккал/м² и изопод ( Isopoda ) 6,19 ккал/м². Меньше всего энергия сосредоточена в биомассе люмбрицид ( Lumbricidae ) 3,53 ккал/м² и хищных губоно-гих многоножек ( Chilopoda ) 1,94 ккал/м².

В травянистой парцелле суммарная энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных, увеличивается до 43,5 ккал/м2. В отличии от предыдущей парцеллы суммарная энергия более сбалансировано распределена между отдельными группами беспозвоночных. Больше всего энергии аккумулировано в дождевых червях 12,83 ккал/м2, насекомых – 9,82 ккал/м2, мокрицах – 8,57 ккал/м2, и несколько меньше, в гастроподах – 7,94 ккал/м2 и хилоподах – 4,35 ккал/м2.

Таким образом, формирование биогеоце-нотической (парцеллярной) организации между растениями и всеми группами живых организмов осуществляют трансформацию энергии на каждом звене пищевой цели, что явля- ется одним из условий существования природных ценозов.

Выводы:

• 1.    Установлено, что численность и биомасса беспозвоночных животных в дубовой и травянистой парцеллах составляют соответственно 35,5 экз/м², 7,6 г/м² и 40,6 экз/м²; 8,7 г/м².

• 2.    Энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных животных, увеличивается от дубовой парцеллы 38 ккал/м² к травянистой парцелле 43,5 ккал/м².