Влияние длительного воздействия выбросов известковой пыли на фауну паукообразных соснового биогеоценоза

Автор: Майшанова М.И., Краснобаев Ю.П., Демаков Ю.П., Чемерис А.Н.

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Наземные экосистемы

Статья в выпуске: 1-1 т.14, 2012 года.

Бесплатный доступ

Приводятся сведения о влиянии длительного воздействия известковой пыли, выбрасываемой в атмосферу заводом силикатного кирпича, на численность и структуру комплекса паукообразных животных (Arachnida: Aranei, Opiliones) соснового биогеоценоза. Выявлено 62 вида пауков, в том числе 5 новых для Республики Марий Эл видов, и 2 вида сенокосцев. Выделены наиболее информативные биоиндикационные показатели структуры комплекса паукообразных для диагностики степени воздействия длительного известкового загрязнения на сосновый биогеоценоз.

Пауки, сенокосцы, известковое загрязнение, сосновый биогеоценоз, биоиндикация

Короткий адрес: https://sciup.org/148205569

IDR: 148205569

Текст научной статьи Влияние длительного воздействия выбросов известковой пыли на фауну паукообразных соснового биогеоценоза

Активное развитие промышленности в последние полвека привело к увеличению загрязнения окружающей среды, что делает необходимым изучение его влияния на состояние наземных экосистем и всех их компонентов, в том числе и паукообразных животных, которые являются важным элементом почвенно-подстилочной фауны биогеоценозов и одним из главных факторов регуляции численности многих членистоногих [8, 9]. Однако несмотря на это, использование паукообразных в качестве индикаторов состояния биогеоценозов не нашло пока должного внимания среди исследователей [7-10]. Это связано, вероятно, с тем, что паукообразные животные – одна из самых сложных и разнообразных в таксономическом плане группа членистоногих, видовая идентификация которых очень сложна, а экология слабо изучена [4, 12, 15]. Очень мало сведений по влиянию на фауну паукообразных щелочного загрязнения [13]. Полностью отсутствуют данные о влиянии загрязнения окружающей среды на фауну сенокосцев, хотя они, наравне с пауками, вносят существенный вклад в регуляцию численности наземных членистоногих.

Целью нашей работы является оценка влияния длительного известкового загрязнения на численность и структуру комплекса паукообразных животных соснового биогеоценоза. Решаемые задачи: 1) оценить влияние известкового загрязнения на численность и структуру комплексов паукообразных животных; 2) выделить наиболее информативные индикационные показатели для оценки состояния соснового биогеоценоза в условиях длительного известкового загрязнения.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования являлся сосновый биогеоценоз, расположенный с северной стороны ЗАО «Марийский завод силикатного кирпича» (квартал 27 Силикатного участкового лесничества Республики Марий Эл). Завод действует с 1953 г. Основным компонентом выбросов является оксид кальция (известь негашеная) и пыль известняка. Кроме того, весомую долю выбросов составляет пыль SiO 2 .

Для оценки влияния интенсивности загрязнения на фауну паукообразных нами заложено 5 пробных площадок, расположенных в сосновом биогеоценозе на разном удалении от источника загрязнения: пп № 1 – 100 м, № 2 – 130 м, № 3 – 190 м, № 4 – 280 м и № 5 – 340 м. Древостой на объекте исследования чисто сосновый разновозрастный (60+100 лет) II класса бонитета полнотой 0,6-0,7. На первых двух площадках подрост сосны средней густоты, а на остальных – редкий. Подлесок на первых двух площадках средней густоты из ракитника русского и ивы розмаринолистной, а на остальных очень редкий из можжевельника обыкновенного. Почва на всех площадках песчаная слабоподзолистая на древнеаллювиальных песках. Пробная площадка № 1 расположена на опушке леса, примыкающего к полотну железной дороги, и является, по сравнению с другими, более освещенной. На пробной площадке № 2 имеется действующий очаг корневой губки ( Hetero-basidion annosum (Fr.) Bref.), где произошел отпад сосны и образовалось «окно» диаметром 5 м.

Для отлова паукообразных использованы ловушки Барбера [1], которые были расположены в ряд перпендикулярно к линии, направленной к источнику загрязнения. На каждой площадке было установлено по 5 ловушек, расстояние между которыми составляло 10 м. Сбор из ловушек проводили 2 раза в месяц с 30 апреля по 29 сентября 2010 г. (исполнитель М.И. Майшанова). Опреде-

Таблица 1. Распределение численности сенокосцев на учетных площадках

Номер пробной площадки

Численность Odiellus lendli

Численность

Phalangium opilio

Абсолютная, экз.

Относительная, %

самок

самцов

нимф

самок

самцов

нимф

самок

самцов

нимф

1

322

22

694

31,0

2,1

66,9

2

0

9

2

261

12

522

32,8

1,5

65,7

3

0

3

3

242

18

186

54,3

4,0

41,7

0

1

4

4

192

15

222

44,8

3,5

51,8

1

1

0

5

243

15

133

62,2

3,8

34,0

0

0

3

Таблица 2. Математические уравнения, отображающие зависимость численности Odiellus lendli по градиенту известкового загрязнения

Показатель

Уравнение

R 2

Численность всех особей, экз.

Y = 636,0·exp[-20,5·(X-0,1 )] + 402,0

0,982

Численность самок, экз.

Y = 99,0·exp[-28,6·(X-0,1)] + 223,0

0,824

Численность нимф, экз.

Y = 529,0·exp[-19,3·(X-0,1)] + 165,0

0,950

Доля самок, %

Y = 70,6·(X - 0,1)0,64 + 30,2

0,726

Доля нимф, %

Y = 24,9·exp·[-14,1·(X-0,1)]+ 42,0

0,705

Примечание : X расстояние от источника загрязнения, км, R2 коэффициент детерминации уравнения.

Таблица 3. Таксономическая структура фауны пауков на объекте исследования

Семейство

Род

Вид

Число особей, отловленных на площадках

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7

8

Araneidae

Cercidia

1. Cercidia prominens Westring

0

7

5

6

3

Nuctenea

2. Nuctenea umbratica Clerck

0

0

1

0

0

Clubionidae

Clubiona

3. Clubiona caerulescens L. Koch

1

0

0

0

1

4. Clubiona subsultans Thorell

0

1

0

0

0

Dictynidae

Dictyna

5. Dictyna arundinacea L.

3

1

0

0

0

6. Dictyna vicina Simon

1

0

0

0

0

Lathys

7. Lathys humilis Blackwall

1

0

0

0

0

Eresidae

Eresus

8. Eresus cinnabarinus Olivier

1

0

0

0

0

Gnaphosidae

Berlandina

9. Berlandina cinerea Menge

0

0

0

1

0

Drassodes

10. Drassodes pubescens Thorell

1

0

0

0

0

Gnaphosa

11. Gnaphosa muscorum L. Koch

0

1

0

1

0

Haplodrassus

12. Haplodrassus cognatus Westring

0

1

0

0

0

13. Haplodrassus signifer C.L. Koch

1

0

0

1

0

14. Haplodrassus silvestris Blackwall

3

0

0

1

0

15. Haplodrassus umbratilis L. Koch

10

3

4

2

5

Micaria

16. Micaria silesiaca L. Koch

0

1

1

0

0

Zelotes

17. Zelotes subterraneus C.L. Koch

4

5

2

4

7

Hahnidae

Hahnia

18. Hahnia ononidum Simon

14

14

17

13

10

19. Hahnia pusilla C.L. Koch

0

0

0

0

2

Linyphiidae

Agyneta

20. Agyneta rurestris C.L. Koch

12

8

14

5

6

Bathyphantes

21. Bathyphantes nigrinus Westring

0

0

1

0

0

Erigone

22. Erigone atra Blackwall

1

0

0

0

0

Helophora

23. Helophora insignis Blackwall

0

0

0

0

1

Walckaenaeria

24. Walckenaeria clavicornis Emerton

0

0

0

1

0

25. Walckenaeria corniculans O. P.-Cambridge

0

0

0

1

0

26. Walckenaeria cucullata C.L. Koch

0

1

0

0

0

27. Walckenaeria atrotibialis O. Pickard-Cambridge

0

0

1

1

0

28. Walckenaeria furcillata Menge

1

0

0

2

0

29. Walckenaeria obtusa Blackwall

0

0

1

1

1

Liocranidae

Agroeca

30. Agroeca brunnea Blackwall

0

0

0

0

1

Phrurolithus

31. Phrurolithus festivus C.L. Koch

0

1

1

0

0

Lycosidae

Pardosa

32. Pardosa agrestis Westring

0

0

0

1

0

33. Pardosa lugubris Walckenaer

1

1

2

3

1

34. Pardosa pullata Clerck

0

1

0

0

1

Tarentula

35. Tarentula aculeata Clerck

4

1

2

7

3

36. Tarentula fabrilis Clerck

2

2

0

0

1

Trochosa

37. Trochosa ruricola De Geer

0

0

0

2

1

Lycosidae

Trochosa

38. Trochosa terricola Thorell

7

6

4

10

5

Xerolycosa

39. Xerolycosa nemoralis Westring

28

33

2

6

1

Philodromidae

Philodromus

40. Philodromus aurealus Clerck

0

0

0

0

1

41. Philodromus cespitum Walckenaer

2

0

0

1

0

42. Philodromus margaritatus Clerck

1

0

1

1

1

Окончание табл. 3

1

2

3

4

5

6

7

8

Thanatus

43. Thanatus formicinus Clerck

0

0

2

0

0

№1

№2

№3

№4

№5

Salticidae

Asianellus

44. Asianellus festivus C.L. Koch

1

0

0

0

0

Dendryphantes

45. Dendryphantes rudis Sundevall

0

0

0

1

0

Evarcha

46. Evarcha falcata Clerck

1

3

11

5

5

47. Evarcha laetabunda C.L. Koch

2

0

0

0

0

Neon

48. Neon levis Simon

5

7

8

0

4

Sitticus

49. Sitticus saltator Simon

2

0

0

0

0

50. Sitticus saxicola C.L. Koch

5

0

0

0

0

51. Sitticus zimmermanni Simon

1

0

0

0

0

Synageles

52. Synageles venator Lucas

0

1

0

0

0

Tetragnathidae

Pachygnatha

53. Pachygnatha degeeri Sundevall

2

0

0

0

0

Theridiidae

Dipoena

54. Dipoena tristis Hahn

1

0

0

0

0

Euryopis

55. Euryopis flavomaculata C.L. Koch

2

0

5

2

0

Robertus

56. Robertus lividus Blackwall

0

1

0

1

0

Steatoda

57. Steatoda phalerata Panzer

1

0

0

0

0

Thomisidae

Ozyptila

58. Ozyptila praticola C.L. Koch

28

14

3

0

0

Xysticus

59. Xysticus cristatus Clerck

0

1

1

2

0

60. Xysticus luctuosus Blackwall

0

1

0

0

1

61. Xysticus ulmi Hahn

0

1

0

0

0

Titanoecidae

Titanoeca

62. Titanoeca schineri L. Koch

3

1

1

0

2

Всего особей

153

118

90

82

64

Примечание. В данную таблицу не вошли 4 особи половозрелых пауков, вид которых не определен: 2 самки Clubiona sp . (площадка № 2) и Agyneta sp . (площадка № 4); 2 самца Linyphiidae sp . (площадка № 2) и Thanatus sp . (площадка № 1).

Таблица 4. Таксономический состав неполовозрелых особей на объекте исследования

Семейство

Род

Число особей, отловленных на площадках

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7

1

Araneidae sp.

0

1

0

4

2

2

Araniella sp.

0

0

1

0

0

Araneidae

3

Cercidia sp.

0

0

1

0

0

4

Hypsosinga sp.

0

0

1

0

0

5

Singa sp.

0

0

0

1

1

Clubionidae

6

Cheiracanthium sp.

0

2

0

3

1

7

Clubiona sp.

2

1

6

3

2

Dictynidae

8

Dictynidae sp.

1

0

0

0

0

9

Dictyna sp.

1

0

0

0

0

Gnaphosidae

10

Gnaphosidae sp.

0

1

0

0

0

11

Drassoides sp.

0

0

0

1

0

12

Haplodrassus sp.

0

1

3

3

2

Gnaphosidae

13

Micaria sp.

1

0

0

0

0

14

Zelotes sp.

4

2

4

4

0

Hahnidae

15

Hahnia sp.

1

0

1

0

0

16

Linyphiidae sp.

2

0

1

1

0

Linyphiidae

17

Agyneta sp.

1

0

0

1

1

18

Lepthyphantes sp.

0

0

1

0

0

Linyphiidae

19

Walckenaeria sp.

0

0

2

0

1

Liocranidae

20

Phrurolithus sp.

0

1

2

0

0

21

Lycosidae sp.

0

0

0

0

1

22

Pardosa sp.

9

2

2

3

5

Lycosidae

23

Pirata sp

0

0

0

0

1

24

Tarentula sp.

1

8

13

13

10

25

Trochosa sp.

2

12

6

13

8

26

Xerolycosa sp.

3

18

8

3

7

27

Philodromus sp.

3

1

4

5

2

Philodromidae

28

Thanatus sp.

3

0

0

0

0

29

Tibellus sp.

0

0

2

0

0

30

Euophrys sp.

0

2

0

0

0

31

Evarcha sp.

2

4

5

2

4

32

Neon sp.

1

0

0

0

0

33

Sitticus sp.

4

2

0

1

0

Tetragnathidae

34

Tetragnatha sp.

0

0

0

1

0

Окончание табл. 4

1

2

3

4

5

6

7

Theridiidae

35 Steatoda sp.

0

0

0

1

0

36 Euryopis sp.

0

1

0

0

0

Thomisidae

37 Ozyptila sp.

6

10

0

4

1

38 Xysticus sp.

1

0

0

1

0

Titanoecidae

39 Titanoeca sp.

1

0

0

0

1

Всего особей

49

69

63

68

50

Таблица 5. Матрица коэффициентов количественного сходства Жаккара видовой структуры пауков

Номер площадки

Значения коэффициентов Жаккара между площадками

1

2

3

4

5

1

1,00

2

0,49

1,00

3

0,29

0,38

1,00

4

0,27

0,33

0,39

1,00

5

0,26

0,34

0,41

0,40

1,00

Cercidia prominens Pardosa lugubris

Xysticus cristatus Walckenaeria furcillata

Trochosa terricola

Tarentula aculeata

Trochosa ruricola

Hahnia ononidum Euryopis flavomaculata

Agyneta rurestris

Neon levis

Walckenaeria obtusa

Evarcha falcata Philodromus margaritatus Dictyna arundinacea

Ozyptila praticola

Sitticus saxicola Haplodrassus silvestris Philodromus cespitum Haplodrassus umbratilis

Titanoeca schineri

Zelotes subterraneus

Tarentula fabrilis Xerolycosa nemoralis

01 2345678

Мера расстояния 1-r

Рис. 2. Дендрограмма сходства видовой структуры пауков по их численности

Увеличение численности пауков приводит к снижению индексов β-разнообразия, Симпсона-Гибсона и особенно, выравненности их видовой структуры. Наиболее тесно связаны между собой индексы видового богатства и видовой насыщенности, видовой насыщенности и выравненности, β-разнообразия и Симпсона-Гибсона, Симпсона-Гибсона, выравненности и Бергера-Паркера, что свидетельствует о их сходной информационной значимости. Менее всего коррелируют между собой индексы видового богатства, β-

разнообразия, Симпсона-Гибсона и Бергера-Паркера, которые имеют различный информационный смысл.

На пробной площадке № 2 были отловлены самка и самец Zelotes subterraneus , которые отличались строением от своих сородичей (рис. 3). Самка имела больше щетинок на поверхности тела, то есть была более «лохматой», а самец отличался более светлой окраской. Причины, вызвавшие изменение морфологии, пока не известны.

Таблица 6. Значение показателей видовой структуры пауков на пробных площадках

Показатель

Значения показателей на пробных площадках

1

2

3

4

5

Общее число пауков, экз. (N)

153

118

90

82

64

Видовое богатство (ВБ)

34

27

23

27

23

Видовая насыщенность (ВН)

14,6

11,2

10

9,8

8,8

Индекс β-разнообразия Уиттекера

1,33

1,41

1,30

1,86

1,61

Индекс Симпсона-Гибсона (SG)

10,6

8,0

10,3

13,5

13,0

Индекс выравненности (E)

0,31

0,30

0,45

0,50

0,57

Индекс Бергера-Паркера (BP)

29,9

12,8

28,0

39,8

41,0

Доля массовых видов по численности, % (D)

45,8

51,7

46,7

36,2

35,9

Таблица 7. Математические уравнения, отображающие зависимость численности пауков по градиенту известкового загрязнения

Показатель

Уравнение

R 2

Численность пауков (имаго и нимф), экз.

Y = 130,0·exp·[-4,0·(X-0,1)] + 73,0

0,917

Численность половозрелых пауков (♀,♂), экз.

Y = 85,0·exp·[-15,4 (X-0,1)] + 69,0

0,973

Численность самок пауков, экз.

Y = 18,1exp·[-9,5·(X-0,1)] + 16,9

0,925

Численность самцов пауков, экз.

Y = 67,0·exp·[-17,8·(X-0,1)] + 52,0

0,965

Видовое богатство

Y = 9,8·exp·[-46,6·(X-0,1)] + 24,4

0,862

Видовая насыщенность

Y = 5,2·exp·[-32,7·(X-0,1)] + 9,4

0,968

Численность Xerolycosa nemoralis , экз.

Y = 27,0·exp·[-11,4·(X-0,1)] + 1,0

0,737

Численность Ozyptila praticola , экз.

Y = 8,0·exp·[-23,8·(X-0,1)]

0,999

Численность трех массовых видов, экз.

Y = 58,2·exp·[-6,7·(X-0,1)] + 11,8

0,996

Таблица 8. Численность массовых видов на каждых пробных площадках

Номер пробной площадки

Массовые виды пауков

Численность пауков

абсолютная, экз.

относительная, %

1

Xerolycosa nemoralis

28

18,3

Ozyptila praticola

28

18,3

Hahnia ononidum

14

9,2

Общая численность

70

45,8

2

Xerolycosa nemoralis

33

28,0

Ozyptila praticola

14

11,9

Hahnia ononidum

14

11,9

Общая численность

61

51,8

3

Hahnia ononidum

17

18,9

Agyneta rurestris

14

15,6

Evarcha falcata

11

12,2

Общая численность

42

46,7

4

Hahnia ononidum

13

15,7

Trochosa terricola

10

12,0

Tarentula aculeata

7

8,4

Общая численность

30

36,1

5

Hahnia ononidum

10

15,6

Zelotes subterraneus

7

10,9

Agyneta rurestris

6

9,4

Общая численность

23

35,9

Таблица 9. Матрица коэффициентов корреляции между параметрами видовой структуры пауков

Параметр Значения коэффициента корреляции между параметрами N ВБ ВН β SG E BP D N 1,00 ВБ 0,86 1,00 ВН 0,98 0,90 1,00 β -0,58 -0,11 -0,52 1,00 SG -0,59 -0,12 -0,43 0,79 1,00 E -0,92 -0,67 -0,82 0,60 0,81 1,00 BP -0,55 -0,12 -0,37 0,65 0,98 0,81 1,00 D 0,66 0,21 0,51 -0,80 -0,98 -0,86 -0,96 1,00 жения обилия под действием загрязнения. Известковое загрязнение не повлияло существенным образом на видовое богатство аранеофауны. Наиболее информативным показателем известкового загрязнения является общая численность паукообразных.

Список литературы Влияние длительного воздействия выбросов известковой пыли на фауну паукообразных соснового биогеоценоза

  • Гиляров М.С. Учет крупных беспозвоночных животных (мезофауна)//Количественные методы в почвенной зоологии. М.: Наука, 1987. С. 9-26.
  • Демаков Ю.П. Структурная организация комплексов насекомых-ксилобионтов сосняков//Экология и леса Поволжья: сб. науч. статей. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002. Вып. 2. С. 349-365.
  • Демаков Ю.П. Унифицированные математические модели динамики природных процессов//Экологические основы рационального лесопользования в Среднем Поволжье: материалы научно-практич. конф. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. С. 72-76.
  • Краснобаев Ю.П. Каталог пауков (Aranei) Среднего Поволжья. Самара, 2004. 213 с.
  • Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 1992. 181 с.
  • Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М.: Наука, 1982. 286 с.
  • Прокопенко Е.В, Жуков А.В. Морфометрическая изменчивость и морфологическое разнообразие популяций Pardosa lugubris (Walckenaer, 1802) (Araneae, Lycosidae) в градиенте условий урбанизации//Bicник Донецького унiверситету. Сер.А. Бiологiя. Природничi наукаи. 2008, вип. 1. С.311-319.
  • Сидоренко М.В. Беспозвоночные -индикаторы состояния природных комплексов в условиях большого города (на примере г. Нижнего Новгорода)//Изв. Самар. НЦ РАН. 2001. Т. 3, № 2. С. 358-366.
  • Сидоренко М.В. Фауна и экология пауков и сенокосцев (Arachnida: Aranei, Opiliones) Керженского заповедника: материалы по фауне Нижегородского Заволжья//Тр. Государственного природного заповедника «Керженский». -Нижний Новгород, 2002. Т. 2. С. 115-133.
  • Танасевич А.В., Рыбалов Л.Б., Камаев И.О. Динамика почвенной мезофауны в зоне техногенного воздействия//Лесоведение. 2009. № 6. С. 63-72.
  • Чевризов Б.П. Краткий определитель сенокосцев (Opiliones) Европейской части СССР//Фауна и экология паукообразных. Труды Зоол. Ин-та АН СССР. 1979. Т. 85. С. 4-27.
  • Чемерис А.Н. К экологии Mitopus morio (Fabricius, 1779) (Opiliones: Phalangiidae) в условиях юго-востока Томской области//Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы: материалы международной конференции (14-17 марта 2000). Томск, 2000. Т. III. С. 115-116.
  • Штернбергс М.Т. Воздействие выбросов цементного завода на пауков (Aranei) подстилки леса//Загрязнение природной среды кальцийсодержащей пылью. Рига: Зинатне, 1986. С. 101-109.
  • Шмидт В.М. Статистические методы в сравнительной флористике.Л.: ЛГУ, 1980. 176 с.
  • Chemeris A.N., Kovblyuk N.M. Contribution to the knowledge of the harvestman fauna of the Crimea (Arachnida:Opiliones)/A.N. Chemeris,//Arthropoda Selecta. 2005. №14(4). P.305-328.
  • Heime, S., Nentwig W. Spinnen Mitteleuropas: ein Bestimmungsbuch. Berlin-Hamburg: Parey, 1991. 543 s.
Еще
Статья научная