Зоологические исследования в Ботаническом саду ПетрГУ

Основное целевое назначение Ботанических садов – сохранение разнообразия растительного мира посредством поддержания коллекций живых растений с использованием методов сохранения in-situ и ex-situ, а также научно-исследовательская и культурно-просветительская работа. Коллекции и экспозиции растений представляют собой экосистемы, формирующиеся под воздействием совокупности природных и антропогенных факторов, включающие как аборигенные, так и адвентивные виды растений и животных. Кроме того, отличительной чертой таких экосистем является большое разнообразие таксонов растений, образующих целый ряд взаимосвязей с животными и другими компонентами экосистем. Исследование структуры и динамики таких сообществ, взаимодействия их компонентов представляет особый научный интерес для разработки методов поддержания их структуры и функций.

**

В последние годы в Ботаническом саду ПетрГУ уделяется особое внимание зоологическим исследованиям. Это направление поддерживается благодаря формированию единой базы практик ПетрГУ на территории Ботанического сада и расширению функций сада по приему студентов различных специальностей в рамках учебно-образовательного процесса, сотрудничеству с КарНЦ РАН. Проводятся стационарные орнитологические наблюдения за биологией птиц, определяется состав фауны искусственных водоемов, устанавливается видовой состав и биологические особенности некробионтов, проводится учет карантинных вредителей, изучается структура сообществ почвенных нематод. В исследованиях принимают участие преподаватели, студенты, магистранты и аспиранты ПетрГУ и КарНЦ РАН.

Орнитологические исследования

Ботанический сад ПетрГУ интересен с точки зрения орнитологических исследований своим расположением — на берегу Онежского озера, рядом с городом Петрозаводском и уникальным разнообразием элементов ландшафта и растительности, представляющих местообитания для птиц разных экологических групп — дендрофильных, птиц открытых стаций, синантропных, а также водных и околоводных. Во все сезоны года для его территории характерно богатое видовое разнообразие птиц и высокие показатели плотности их населения.

Регулярные орнитологические исследования на территории Ботанического сада проводятся с весенне-летнего периода 2015 года, хотя любительские наблюдения проводились и ранее. За все годы исследований здесь было зарегистрировано 96 видов птиц, но мы считаем, что их значительно больше. Помимо обычных для региона здесь гнездятся или встречаются на пролете редкие и охраняемые виды — черный коршун ( Milvus korschun ) , скопа ( Pandion haliaetus ), коростель ( Crex crex ), клуша ( Larus fuscus ).

Подробные экологические исследования проводятся на группе птиц дуплогнездников. В 2015 году на территории арборетума были развешены первые искусственные гнездовья, и с каждым годом их количество увеличивалось. Основными видами, заселяющими гнездовья, являются большая синица ( Parus major ) и мухоловка-пеструшка ( Ficedula hypoleuca ), в отдельные годы также были случаи заселения вертишейки ( Jynx torquilla ). У данных видов изучается гнездовая биология, в том числе биотопическое распределение, сроки размножения, величина кладок и выводков, успешность гнездования, а также рост и развитие птенцов.

Развеска искусственных гнездовий показала, что таким способом можно в разы увеличить плотность птиц-дуплогнездников в молодых лесах или искусственных насаждениях, не имеющих естественных мест для обитания. А так как кормом для птенцов у данных видов являются личинки листогрызущих насекомых, то развеска искусственных гнездовий в садах и парках должна позитивно сказываться на здоровье плодово-ягодных культур. В перспективе исследования совместно с энтомологами с целью узнать влияет ли развеска искусственных гнездовий на численность насекомых-вредителей.

Финансовое обеспечение орнитологических исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания № 0221-2017-0046. Отдельные этапы работ получили финансовую поддержку Программы Президиума РАН проект № 0221-2018-0002.

Фауна водоемов

Небольшой пруд, расположенный на территории Ботанического сада, относится к временным водоёмам с достаточно богатой флорой и фауной. В теплый период этот неглубокий (до 2 м) водоем хорошо прогревается до дна, что обеспечивает полноценность жизненных процессов для многих групп беспозвоночных. Большая часть животных связанных в своем развитии с водой представлена членистоногими — это водяные клещи, ракообразные (дафнии, остракоды, циклопы) и насекомые. Из насекомых отлавливается большое число особей стрекоз и подёнок. Зарегистрированы личинки родов Libellula и Coenagrion . Такие пруды очень благоприятны и для обитания клопов. В толще воды всегда присутствуют превосходные пловцы — гладыш ( Notonecta glauca ) и гребляк ( Corixa sp . ), а по поверхности скользят водомерки ( Gerris sp . ). Жесткокрылые также представлены многими видами — это вертячки ( Gyrinus sp . ), полоскуны ( Acilius sp . ), пузанчики ( Hyphydrus ferrugineus ) и тинники ( Ilybius fenestratus ) иногда встречаются личинки и имаго плавунца окаймленного ( Dytiscus marginalis ). На водной растительности встречается радужница толстоногая ( Donacia crassipes ). Постоянно в пруду отлавливаются два вида моллюсков — болотный прудовик ( Limnаеа palustris ) и катушка роговая ( Planorbis corneus ). Иногда попадается чашечка озерная ( Ancylus lacustris ), которую, вероятно, водоплавающие птицы переносят с близрасположенного Онежского озера.

Исследования некрофильной группы насекомых на территории Ботанического сада ведутся с 2014 г. Некробионтов отмечено более 70 видов, большую часть в комплексе составляет семейство коротконадкрылых жуков (в основном представители из родов Atheta , Philonthus и Tachinus ). На территории сада обычны жуки-могильщики ( Nicrophorus investigator, N. vespilloiedes, N. vespillo ) и трупоед чёрный ( Nicrodes littoralis) .

Исследования по фауне трупов всегда выполняются во время летней практики со студентами по специальности «биология» и «экология и природопользование». Они необходимы для ознакомления с основными представителями, участвующими в утилизации органического вещества, и этапов гетеротрофной сукцессии в процессе разложения.

Учет карантинных видов насекомых. В период летней учебной практики по зоологии беспозвоночных (июнь 2018 г.) студенты 1–го курса Института биологии, экологии и агротехнологий проводили научную работу по выявлению карантинных видов насекомых на территории ботанического сада. Это исследование осуществлялось совместно с Карельским филиалом ФГБУ «ВНИИКР» «Всероссийский центр карантина растений» в рамках изучения карантинных видов и контроля их численности на территории Республики Карелия.

Для изучения были выбраны наиболее опасные виды насекомых, повреждающие основные древообразующие породы, которые могут обитать в Северо-Западном округе Европейской части России — это жесткокрылые усачи рода Monochamus и чешуекрылые — азиатский подвид непарного шелкопряда ( Lymantria dispar ) и сибирский шелкопряд ( Dendrolimus sibiricus ). Карантинные виды учитывали с помощью феромонных ловушек, изготовленных ФГБУ «ВНИИКР».

В процессе работы обнаружены усачи рода Monochamus. Контроль численности этих жуков необходимо вести постоянно, поскольку они являются потенциальными переносчиками опасных видов нематод — Bursaphelenchus xylophilus и B. mucronatus, вызывающих вилт хвойных пород деревьев, или привести к болезням. Усачи при питании древесиной могут переносить нематоду с пораженных ею отмирающих деревьев на здоровые.

Исследование сообществ почвенных нематод

Нематоды – одна из наиболее многочисленных и разнообразных групп организмов, обитающих в почве. Они играют ключевую роль в почвенных экосистемах, участвуют в процессах разложения органического вещества и создании почвенного плодородия, тесно связаны с составом и структурой растительных сообществ. Часть видов нематод являются паразитами растений: питаясь за счет живых растений, они влияют на их рост, развитие, продуктивность.

Изучение фауны и структуры сообществ почвенных нематод в природных экосистемах Ботанического сада проводилось в 2000 г. на примере сосняка скального (Груздева, 2001), в арборетуме Ботанического сада – в 2013 г. (Сущук и др., 2016).

Установлено, что фауна почвенных нематод корнеобитаемого слоя древесных растений-интродуцентов Ботанического сада представлена 51 таксоном нематод, 10 из которых являются общими для всех исследованных биотопов. Это бактериотрофы родов Panagrolaimus , Rhabditis , Acrobeloides , Cervidellus , Plectus , микотрофы рр. Aphelenchoides и Ditylenchus , политроф р. Eudorylaimus , нематоды, ассоциированные с растениями, родов Filenchus , Malenchus . Данные таксоны нематод, в целом, имеют высокую встречаемость в почвах на территории Республики Карелия независимо от типа биоценоза. В группу паразитов растений входит 6 родов нематод, полигостальных, т. е. широкоспецифичных в отношении растений-хозяев: Cephalenchus , Helicotylenchus , Nagelus , Paratylenchus , Pratylenchus , Tylenchorhynchus . Карантинные виды на территории Ботанического сада не выявлены. Однако в местах посадок древесных интродуцентов найдены редкие для региона виды нематод ( Cephalenchus leptus , Nagelus leptus ), обнаружение которых служит в пользу гипотезы о проникновении новых и распространении редких видов фитопаразитических нематод при интродукции растений в экосистемы Севера. Кроме того, результаты исследования показали, что разнообразие фауны нематод в почве под широколиственными породами выше, чем в местах произрастания хвойных деревьев.

На основе анализа эколого-трофической структуры сообществ нематод выявлено, что в почве под хвойными культурами доминируют бактериотрофы, субдоминантами в большинстве случаев выступают микотрофы. В посадках лиственных пород по сравнению с хвойными относительное обилие нематод-бактериотрофов снижается, паразитов растений – увеличивается. В целом, высокая доля фитопаразитов (до 45.3 %) является отличительной особенностью сообществ нематод корнеобитаемого слоя почвы в местах посадок дендроинтродуцентов, тогда как естественные лесные биоценозы региона характеризуются низким обилием фитопаразитов (0.1–3.6 %) (Груздева, 2001; Груздева и др., 2011). Данный факт вызывает опасения причинения вреда растениям и требует дальнейшего мониторинга нематологической ситуации в Ботанических садах.

***

Таким образом, на территории сада проведены исследования целого ряда различных групп живых организмов. Получены первые результаты о составе разных групп животных в экосистемах природной территории и экспозиций Ботанического сада. Особый интерес в дальнейшем представляют взаимосвязи в экосистемах, в частности, между отдельными 725

видами животных и растений. Практическое значение исследований связано с пониманием процессов и разработкой мер защиты растений, поддержания структуры и функций охраняемых экосистем.

Информация о животном мире в природе и саду, их поведении, является, несомненно, интересной для посетителей Ботанического сада и будет использована для экопросветительской работы.

Благодарности

Финансовое обеспечение исследований частично осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания ИБ КарНЦ РАН (тема № 0221-2017-0042) и гранта РФФИ 18-44-100002 р_а.