Влияние антропогенных факторов на численность и структуру сообщества беспозвоночных аллювиальной луговой почвы Западного Забайкалья

Автор: Ильин Ю.М., Семенова М.В., Хаптухаева Н.Н.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 9, 2017 года.

Бесплатный доступ

Численный состав, соотношение домини-рующих групп и структурная организация бес-позвоночных в почвенной системе может слу-жить важной оценкой влияния антропогенных факторов на их существование в геопро-странстве земной поверхности. Цель иссле- дования - оценить влияние оросительной ме-лиорации и способа сельскохозяйственного использования на беспозвоночное население аллювиальной луговой почвы в условиях сухо-степного ландшафта Западного Забайкалья. В зависимости от орошения и способа сель-скохозяйственного использования исследуемой почвы в геотопах сухостепного ландшафта отловлено от 8,01 до 157,21 экз/м2. Всего от-ловлено 309,2 экз. педобионтов на 1 м2, кото-рые принадлежат 2 классам, 4 отрядам и 15 семействам. Выявлено, что возделывание почвы в условиях богары и орошения приводит к снижению численного состава беспозвоноч-ных. Орошение многолетних трав снижает численность мезофауны в сравнении с целин-ным аналогом в 1,8 раз, и в то же время в этом геотопе появляется класс многоножек (Myriopoda) в количестве 2,67 экз/м2. При заме-не естественных фитоценозов посевами мно-голетних трав происходит исчезновение не-которых семейств. Максимальное структур-ное разнообразие сообщества беспозвоночных зафиксировано под посевами многолетних трав на фоне искусственного дождевания - 2 класса, 4 отряда и 10 семейств. Антропоген-ные факторы однозначно уменьшают числен-ность беспозвоночных в агрогенных фитоце-нозах. Однако в рукотворных фитоценозах при орошении и без орошения наблюдается рост структурного разнообразия в сообществе беспозвоночных. В результате установлено, что оросительная мелиорация является сдерживающим фактором падения численно-сти педобионтов в аллювиальной луговой поч-ве Западного Забайкалья.

Еще

Беспозвоночные, почва, геотоп, орошение, агротехника, многолетние травы, картофель, семейство, фитоценоз, целина

Короткий адрес: https://sciup.org/140224268

IDR: 140224268

Текст научной статьи Влияние антропогенных факторов на численность и структуру сообщества беспозвоночных аллювиальной луговой почвы Западного Забайкалья

Введение . Почва является целостным био-косным образованием природного происхождения. Согласно В.И. Вернадскому [1], живое и неживое в почвенной системе находится в тесном и взаимообусловленном взаимодействии, где одно дополняет другое. Это означает, что комплекс живых организмов в абиотической среде существует как единая функциональная система, характеризующаяся энергией, круговоротом вещества и информацией. Движущей силой почвенной системы является противоречие между живым веществом и неорганическими условиями существования бытия в биотопах. В результате этого противоречия в окружающей среде формируются почвенные системы [2], которые становятся экологической средой, экологическим пространством и убежищем биоты и биотических сообществ в геотопах.

Цель исследования : оценка влияния мелиорации и способа сельскохозяйственного использования земель на мезофауну аллювиальной луговой почвы в условиях сухостепного ландшафта Западного Забайкалья.

Объект и методы исследования . Опытные площадки по отлову беспозвоночных заложены в августе месяце на Сужинской оросительной системе и прилегающих к ней целинных и залежных территориях учебно-мелиоративного полигона «Сужа» Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова. Некогда единая территория расположена в пределах Иволгинской межгорной котловины Западного Забайкалья и приурочена к левобережной надпойменной террасе р. Селенги. Участок орошения представлен аллювиальной равниной со сложным микрорельефом поймы р. Иволгинки левого притока р. Селенги.

Территория Сужинской оросительной системы характеризуется преобладанием в структуре почвенного покрова аллювиальных луговых слабозасоленных, средне- и тяжелосуглинисто- го гранулометрического состава с содержанием гумуса 3,4–7,7 %.

Объект исследования – беспозвоночные, которые определяют структурное состояние биоценозов и изменения, произошедшие в них под влиянием антропогенных факторов. Как правило, в экосистемном метаболизме ландшафтов не один из видов биоты не является самостоятельным. В связи с этим определение таксонов беспозвоночных аллювиальной луговой почвы проводили до уровня семейств.

В основу настоящей работы положены данные отлова и учета педобионтов, проведенных в 2013–2015 гг. Исследования проводились согласно общепринятой методике [3]. Время отлова беспозвоночных – август.

Результаты исследования и их обсуждение . Общая численность беспозвоночных в гео-топах аллювиальной луговой почвы Западного Забайкалья колеблется в пределах 8,01– 157,21 экз/м² (табл. 1).

Таблица 1

Геотоп	Вариант	Открыточелюстные ( Insecta-Ectognatha)		Многоножки ( Myriopoda )		Всего, экз/м²
Геотоп	Вариант	экз/м²	%	экз/м²	%	Всего, экз/м²
Целина	Богара	157,21	100	-	-	157,21
Многолетние травы	Богара	8,01	100	-	-	8,01
Многолетние травы	Орошение	86,64	97,0	2,67	3,0	89,31
Картофель	Богара	8,01	100	-	-	8,01
Картофель	Орошение	46,66	100	-	-	46,66

Численность, экз/м2, и обилие, %, в геотопах аллювиальной луговой почвы Западного Забайкалья

В целинном геотопе с естественными абиотическими условиями общая численность мезофауны составляет 157,21 экз/м2, и эта численность является максимальной из всех геото-пов, где отлавливались педобионты. Численность беспозвоночных аллювиальной луговой почвы Западного Забайкалья близка к численности отловленных педобионтов в антропогенных фитоценозах юга Сибири [4], пастбища Центрально-Черноземного заповедника [5] и сухой степи Монголии [6]. Сельскохозяйственное использование почвы в условиях богары и орошения приводит к снижению численного состава почвенных беспозвоночных. Наиболее выпукло, критично снижение почвы наблюдается в геотопах без орошения, где ее численность уменьшается в 19,6 раз как под посевами многолетних трав, так и под посадками картофеля.

Орошение многолетних трав снижает численность мезофауны в сравнении с целинным аналогом в 1,8 раз, и в то же время в этом гео-топе появляется класс многоножек (Myriopoda) в количестве 2,67 экз/м², что составляет 3,0 % от общего обилия геобия.

Возделывание картофеля при орошении не имеет преимуществ по численности беспозвоночных в сравнении с целинным и орошаемым геотопом многолетних трав. Под влиянием агро- технических мероприятий численность мезофауны картофельного поля уменьшается до 46,66 экз/м2. Смена растительности и регулярные междурядные обработки на посадках картофеля являются определяющими факторами снижения численности беспозвоночных. Что касается орошения картофельного поля, то оно здесь становится сдерживающим фактором падения численности почвенных животных.

В современных представлениях почвенной зоологии агроценоз рассматривается как упрощенный вариант естественных геотопов, но при этом в монокультурных агроценозах формируется закономерная структура биотических сообществ, повторяющаяся в сходных условиях [7]. Так, беспозвоночные целинного геотопа колонизируют 0–20 см слой почвы шестью семействами общей численностью 157,21 экз/м2 и биомассой 1,533 г/м2 (табл. 2).

Таблица 2

Беспозвоночные	Глубина встречаемости, см
	0–10		10–20		Всего
	экз.	г	экз.	г	экз.	г
Открыточелюстные (Insecta-Ectognatha)	137,87	1,355	19,34	0,178	157,21	1,533
Жесткокрылые ( Coleoptera )	120,54	0,999	18,67	0,166	139,21	1,165
Долгоносики ( Curculionidae )	105,33	0,676	14,00	0,078	119,33	0,752
Чернотелки ( Tenebrionidae)	11,20	0,019	0,67	0,002	11,87	0,021
Щелкуны ( Elateridae)	2,67	0,067	4,00	0,086	6,67	0,153
Усачи (Cerambycidae)	0,67	0,234	-	-	0,67	0,234
Пластинчатоусые (Scarabaeidae)	0,67	0,003	-	-	0,67	0,234
Двукрылые (Diptera)	17,33	0,356	0,67	0,012	18,00	0,368
Ктыри (Asilidae)	17,33	0,356	0,67	0,012	18,00	0,368
Всего	137,87	1,335	19,34	0,178	157,21	1,533
Итого (слой 0–20 см)	157,21/1,533

Здесь и далее: прочерк – не обнаружено.

Средняя численность и биомасса беспозвоночных в целинном геотопе аллювиальной луговой почвы, м2

Большая часть населения беспозвоночных проживает в верхнем слое почвы – 137,87 экз/м2, или 87,7 % от общего обилия. Абсолютными доминантами среди семейств насекомых является семейство долгоносиков – 119,33 из 157,21 экз/м2 всего населения. Семейство долгоносиков – ярко выраженные растительноядные беспозвоночные, которые могут развиваться только на растениях.

Другие семейства насекомых (чернотелки, щелкуны, усачи и пластинчатоусые) составляют незначительную часть геобия, но совместно с долгоносиками представляют активную структуру фитофагов целинного геотопа. Наличие семейства ктырей отряда Diptera, которые являются хищниками степных и пустынных ландшафтов, типично для геотопа целины Иволгин- ской котловины Западного Забайкалья. Ктыри в целинном геотопе выполняют функцию регулятора численности насекомых.

Целинный геотоп взят как эталон, модель состоит из одного класса насекомых, двух отрядов и шести семейств, и они колонизируют 0–20 см слой аллювиальной луговой почвы.

Хозяйственная деятельность человека приводит к скачкообразным изменениям всех компонентов биоценозов, в этом контексте не является исключением животное население почвенных систем. Степень и характер структурных изменений биоценозов определяются способом и интенсивностью его хозяйственного использования. Так, под воздействием агротехнических мероприятий на фоне естественного увлажнения под посевами картофеля обнаружено се- мейство горбаток из отряда жесткокрылых (Coleoptera) и семейство ктырей и лжектырей из отряда Diptera. Общая биомасса беспозвоноч- ных в данном геотопе составляет 0,041 г/м2, что меньше в сравнении с целинным в 37,4 раза (табл. 3).

Таблица 3

Беспозвоночные	Глубина встречаемости, см
	0–10		10–20		20–30		Всего
	экз.	г	экз.	г	экз.	г	экз.	г
Открыточелюстные (Insecta-Ectognatha)	7,34	0,040	0,67	0,001	-	-	8,01	0,041
Жесткокрылые ( Coleoptera )	0,67	0,001	-	-	-	-	0,67	0,001
Горбатки (Mordellidae)	0,67	0,001	-	-	-	-	0,67	0,001
Двукрылые (Diptera)	6,67	0,039	0,67	0,001	-	-	7,34	0,040
Ктыри (Asilidae)	-	-	0,67	0,001	-	-	0,67	0,001
Лжектыри (Therevidae)	6,67	0,039	-	-	-	-	6,67	0,039
Всего	7,34	0,040	0,67	0,001	-	-	8,01	0,041
Итого (слой 0–20 )	8,01/0,041

Средняя численность и биомасса беспозвоночных под картофелем в богарном геотопе аллювиальной луговой почвы, м2

В результате вспашки и междурядных обработок под посевами картофеля формируется усеченное подобие структуры сообщества мезофауны целинного геотопа с крайне низкой численностью (8,01 экз/м2) и биомассой (0,041 г/м2), которые занимают 0–20 см слой аллювиальной луговой почвы. В этой толще почвы проживают три семейства двух отрядов и одного класса насекомых.

Замена естественных фитоценозов посевами многолетних трав антропогенного происхож- дения приводит к исчезновению семейств долгоносиков, чернотелок, усачей и пластинчатоусых, которые являются частью структуры фитофагов целинного геотопа. Они заменяются семейством жужелиц. Освободившиеся ниши также заполняются семействами лжектырей, круглошовных и толкунчиков, выполняющих функции хищников. Антропогенная направленность смены природных фитоценозов определяет появление отряда чешуекрылых – вредителей сельскохозяйственных полей (табл. 4).

Таблица 4

Средняя численность и биомасса беспозвоночных под посевами многолетних трав в богарном геотопе аллювиальной луговой почвы, м2

Беспозвоночные	Глубина встречаемости, см
	0–10		10–20		20–30		Всего
	экз.	г	экз.	г	экз.	г	экз.	г
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Открыточелюстные (Insecta-Ectognatha)	1,34	0,025	2,67	0,041	4,00	0,062	8,01	0,128
Жесткокрылые ( Coleoptera )	-	-	1,33	0,016	4,00	0,062	5,33	0,078
Щелкуны ( Elateridae)	-	-	1,33	0,016	3,33	0,054	4,66	0,070
Жужелицы ( Carabidae)	-	-	-	-	0,67	0,008	0,67	0,008
Двукрылые (Diptera)	1,34	0,025	0,67	0,008	-	-	2,01	0,033
Лжектыри (Therevidae)	0,67	0,024	-	-	-	-	0,67	0,024

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Круглошовные (Cyclorrhapha)	-	-	0,67	0,008	-	-	0,67	0,008
Толкунчики (Empididae)	0,67	0,001	-	-	-	-	0,67	0,001
Чешуекрылые ( Lepidoptera)	-	-	0,67	0,017	-	-	0,67	0,017
Куколки	-	-	0,67	0,017	-	-	0,67	0,017
Всего	1,34	0,025	2,67	0,041	4,00	0,062	8,01	0,128
Итого (слой 0–30)	8,01/0,128

Численность беспозвоночных под посевами многолетних трав без орошения соответствует численности мезофауны пашни, где возделывается картофель в условиях богары. Изменение численности беспозвоночных в геотопах пахотных земель под картофелем и посевами многолетних трав определяет силу воздействия внешних факторов. Значит, жизнь и благополучие животного населения данной почвы напрямую зависит от способа использования в сельскохозяйственном производстве и агротехнических мероприятий.

Культивирование многолетних трав в богар- трех, а семейств – до шести. Мезофауна этого геотопа обживает 0–30 см слой исследуемой почвы. Следовательно, создание культурных фитоценозов в естественных условиях имеет преимущества перед пропашными культурами с ее биоценозами беспозвоночных и опережает целинный геотоп, где количество отрядов всего два против трех под посевами многолетних трав.

В условиях орошения обнаружено снижение численности мезофауны в изучаемых геотопах аллювиальной луговой почвы (табл. 5, 6).

ных условиях увеличивает число отрядов до

Средняя численность и биомасса беспозвоночных под картофелем в орошаемом геотопе, м2

Таблица 5

Беспозвоночные	Глубина встречаемости, см
	0–10		10–20		20–30		Всего
	экз.	г	экз.	г	экз.	г	экз.	г
Открыточелюстные (Insecta-Ectognatha)	14,66	0,356	16,67	0,585	15,33	0,150	46,66	1,091
Жесткокрылые ( Coleoptera )	14,66	0,356	16,67	0,585	15,33	0,150	46,66	1,091
Пластинчатоусые (Scarabaeidae)	2,00	0,270	2,00	0,477	-	-	4,00	0,747
Жужелицы ( Carabidae)	1,33	0,003	-	-	-	-	1,33	0,003
Щелкуны ( Elateridae)	11,330	0,083	14,00	0,099	15,33	0,150	40,66	0,332
Двукрылые (Diptera)	-	-	0,67	0,009	-	-	0,67	0,009
Лжектыри (Therevidae)	-	-	0,67	0,009	-	-	0,67	0,009
Всего	14,66	0,356	16,67	0,585	15,33	0,150	46,66	1,091
Итого (слой 0–30)	46,66/1,091

Однако это численное сокращение не столь критично. Так, под посадками картофеля отловлено 46,66 экз/м2, и их общая биомасса составляет 1,09 г/м2. В сравнении с численностью мезофауны целинного геотопа в орошаемом гео-топе под посадками картофеля численность беспозвоночных падает в 3,4 раза.

Залужение многолетними травами геотопа аллювиальной луговой почвы на фоне орошения также ведет к элиминации организмов, и их численность снижается до 89,31 против 157,21 экз/м2 в сравнении с целинным геотопом (табл. 6).

Таблица 6

Средняя численность и биомасса беспозвоночных под посевами многолетних трав в орошаемом геотопе аллювиальной луговой почвы, м2

Беспозвоночные	Глубина встречаемости, см
	0–10		10–20		20–30		Всего
	экз.	г	экз.	г	экз.	г	экз.	г
Открыточелюстные (Insecta-Ectognatha)	16,00	0,184	21,33	0,152	49,31	0,777	86,64	1,113
Жесткокрылые ( Coleoptera )	13,34	0,104	14,67	0,054	46,64	0,417	74,65	0,575
Долгоносики ( Curculionidae )	2,67	0,025	-	-	-	-	2,67	0,025
Пластинчатоусые (Scarabaeidae)	-	-	-	-	1,33	0,020	1,33	0,020
Стафилиниды (Staphilidae)	2,67	0,004	2,67	0,005	-	-	5,34	0,009
Чернотелки( Tenebrionidae)	1,33	0,024	-	-	-	-	1,33	0,024
Щелкуны ( Elateridae)	6,67	0,051	12,00	0,049	45,31	0,397	63,98	0,497
Двукрылые (Diptera)	1,33	0,024	6,66	0,098	2,67	0,360	10,66	0,482
Ктыри (Asilidae)	-	-	5,33	0,87	2,67	0,360	8,00	0,447
Лжектыри (Therevidae)	-	-	1,33	0,011	-	-	1,33	0,011
Журчалки (Surphidae)	1,33	0,024	-	-	-	-	1,33	0,024
Чешуекрылые ( Lepidoptera)	1,33	0,056	-	-	-	-	1,33	0,056
Куколки	1,33	0,056	-	-	-	-	1,33	0,056
МНОГОНОЖКИ (Myriopoda)	-	-	2,67	0,003	-	-	2,67	0,003
Костянки (Lithobiida)	-	-	2,67	0,003	-	-	2,67	0,003
Всего	16,00	0,184	24,0	0,155	49,31	0,777	89,31	1,116
Итого (слой 0 – 30)	89,31/1,116

Анализ табличного материала показывает, что возделывание многолетних трав и искусственное орошение изменяет структуру сообщества беспозвоночных: появляется класс многоножек (Myriopoda) , увеливается число отрядов в два раза, количество семейств достигает десяти против шести семейств целинного геотопа. Беспозвоночные данного геотопа организмов обживают верхний слой толщиной в 0,3 м.

Выводы

1. Применение ландшафтного подхода позволило выявить структуру и численность почвенной мезофауны в геотопах сухостепного ландшафта Западного Забайкалья. Всего отловлено 309,2 экз/м² педобионтов, которые принадлежат 2 классам, 4 отрядам и 15 семействам.
2. Педобионты богарных агрофитоценозов пашни (картофель) малочисленны и представлены 1 классом, 2 отрядами и 3 семействами с общей численностью 8,01 экз/м². Столь же ма-
лочисленно сообщество беспозвоночных под посевами многолетних трав, возделываемых в естественных условиях. Однако структурное разнообразие ее педобионтов выше в сравнении с мезофауной целинного фитоценоза и посадками картофеля с естественными условиями.
3. Максимальное структурное разнообразие сообщества беспозвоночных зафиксировано под посевами многолетних трав на фоне искусственного дождевания – 2 класса, 4 отряда и 10 семейств.
4. Антропогенные факторы как чуждые экологические стимулы однозначно уменьшают численность почвенных беспозвоночных под посевами и посадками агрогенных фитоценозов. Однако в рукотворных фитоценозах при орошении и без орошения наблюдается рост структурного разнообразия в сообществе почвенных беспозвоночных. Следует отметить, что оросительная мелиорация является сдерживающим фактором падения численности педобионтов в аллювиальной луговой почве Западного Забайкалья.

Список литературы Влияние антропогенных факторов на численность и структуру сообщества беспозвоночных аллювиальной луговой почвы Западного Забайкалья

Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфе-ре//Успехи современной биологии. -М., 1944. -С. 113-120.
Количественные методы в почвенной зоо-логии/отв. ред. М.С. Гиляров, Б.Р. Стри-ганова. -М.: Наука, 1987. -286 с.
Докучаев В.В. Русский чернозем. -СПб., 1883. -376 с.
Бессолицына Е.П. Ландшафтно-экологический анализ структуры зооцено-зов почв юга Сибири. -Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2001. -166 с.
Покаржевский А.Д., Гонгальский К.Б., Зай-цев А.С. и др. Пространственная экология почвенных животных/отв. ред. Г.В. Доб-ровольский. -М.: КМК, 2007. -174 с.
Улыкпан К. Почвенная мезофауна пус-тынных и сухих степей Монгольской На-родной Республики: автореф. дис. … канд. биол. наук. -Улан-Батор, 1978. -36 с.
Стриганова Б.Р. Структура и функции со-обществ почвообитающих животных//Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. -М.: Наука, 2003. -С. 51-173.

Статья научная