Мезофауна участков сосновых лесопосадок окрестностей г. Караганды

В статье приведены сведения о беспозвоночных, обитающих в почвах разновозрастных участков со­сновых лесопосадок окрестностей г. Караганды. Определена общая численность, доминирующие тро­фические группы и фоновые виды. Показана динамика почвенной влажности и температуры почвен­ных горизонтов. Выявлена взаимосвязь почвенно-растительных условий и экологических преферен-думов. Предложены рекомендации для закладки сосновых лесополос в районе города. 

Исследования почвенной фауны как техногенных, так и природных ландшафтов за последние 15-20 лет подтвердили, что комплекс видов педобионтов может быть успешно использован для вы­яснения общих закономерностей происходящих сукцессионных процессов в биоценозах. В город­ском культурном ландшафте почвенные животные остаются последним <<реликтом» бывшего некогда естественного животного населения. Но почва и ее население здесь сильно изменены городской сре­дой. Однако в черте города существуют территории, использование которых приводит к развитию высококультурных почв — это лесопосадки. В городах лесопосадочные полосы служат незаменимым источником биоразнообразия. Здесь повышено разнообразие растительного покрова, где зачастую произрастают растения, не характерные для природной зоны города. Многие животные находят для себя убежище под покровом древесной и травяной растительности. Для того чтобы такие участки были устойчивы, должно проводиться за ними слежение — мониторинг, частью которого и является данная работа. Интерес к теме обусловлен почти полным отсутствием сведений о структуре и дина­мике комплексов мезофауны городской среды [1, 2]. Цель нашей работы — установление структуры и динамических особенностей мезофауны сосновых лесопосадок окрестностей г. Караганды.

Материалы и методы исследования

Исследования были проведены в июле 2011 г. Земельный участок лесопосадок площадью в 10 га расположен в районе Пришахтинска г. Караганды. Фонообразующей породой является сосна. Из тра­вянистой растительности здесь произрастают: пырей ползучий, пастушья сумка, ячмень гривистый, полынь, житняк, остролодочник, донник лекарственный и др. Также на данном участке встречаются кустарники: шиповник собачий, смородина золотистая и др. Рельеф представляет собой равнину с понижениями на юго-востоке. Почва светло-каштановая, глинистая, содержит недостаточное коли­чество гумуса. Относится к карбонатным солонцеватым почвам, так как содержит глину, которая не даёт полного промыва почвы. По механическому составу тяжелая, на ощупь комковатая, влажная.

В почвенных срезах с глубиной наблюдается переход глинистой почвы в песок. Почва пронизана корнями растений.

Для сбора материалов использовались ловчие банки с фиксирующими жидкостями — ловушки Барбера [3,4]. Их применяли в сочетании с ловчими канавками. В качестве почвенных ловушек брали сосуды с отвесными краями объёмом 0,5-1,0 л.с. диаметром отверстия 75 мм. Банку закапывали в почву так, чтобы её верхний край находился на уровне поверхности земли или несколько ниже. В ловушку в качестве фиксатора наливали 4-%-ный формалин. Животных из ловушки периодически извлекали. При сочетании ловушек с канавками выкапывали канавку 2 м длиной и 20 см глубиной и по её краям устанавливали ловчие банки. Всего за время эксперимента было установлено 20 почвен­ных ловушек. 10 из них располагалось в канавках, а 10 — без канавок. За период проведения экспе­римента учитывались и фиксировались температура и осадки.

Метод почвенных раскопок даёт возможность учитывать плотность популяции каждого вида на определенной площади [4]. Размер почвенных проб 25х25х30 см. Почву выбирали по слоям: 0-5, 5-15, 15-25 см. Всего нами было взято 16 почвенных проб. За время проведения эксперимента было собрано и обработано около 600 почвенных беспозвоночных. Измерения температуры проводили ко­ленчатыми термометрами Соренсена и лабораторными термометрами ТЛ-2. Влажность почвенных образцов определялась термовесовым методом. При идентификации состава почвенного населения использованы соответствующие определители [3].

Результаты исследований и их обсуждение

Согласно нашим исследованиям, проведенным на заповедных территориях Казахского мелкосо-почника, мезофауна беспозвоночных в посадках сосны 25-30-летнего возраста обнаруживает в своем составе элементы лесной фауны [4]. Работая разными методами, мы попытались в данном исследова­нии наиболее полно определить динамику и структуру почвенного населения пригородных лесопоса­док в разгар вегетационного периода.

Рисунок 1. Процентное соотношение доминирующих, сопутствующих и редких групп беспозвоночных на 10 ловушко/суток в лесопосадках

При использовании почвенных ловушек доминантными группами оказались перепончатокрылые (муравьи) и жесткокрылые (рис. 1), сопутствующими — паукообразные, равнокрылые и двукрылые; редкие группы — клопы, ногохвостки, многоножки, прямокрылые, чешуекрылые, дождевые черви.

При исследовании мезонаселения методом почвенных раскопок, позволяющим получить стати­стически достоверные данные, оказалось, что произошла смена доминантных групп беспозвоночных. Доминантными группами в данном случае стали жесткокрылые и клопы; сопутствующими, или ко-доминантами, — паукообразные, перепончатокрылые и дождевые черви; редкими группами являлись равнокрылые, чешуекрылые и двукрылые (рис. 2). Низкая доля редких групп, как мы полагаем, свя­зана с тем, что именно они наиболее чувствительны к гидротермическому режиму почвы, поэтому численность данных групп зависит от увлажнённости исследуемого участка.

Рисунок 2. Процентное соотношение доминирующих, сопутствующих и редких групп почвенных беспозвоночных на 1 м²

В целом анализ материала показал, что в ловушках, расположенных в канавках, наблюдается самая высокая численность беспозвоночных: муравьи (60±1,7э/10л.с.), далее следуют жужелицы (21±0,6 э/10 л.с.) и цикадовые (18±0,4э/10 л.с.) (табл. 1).

В ловушках без канавок также доминируют муравьи, их численность возросла до 130± 3,8э/10 л.с., численность жужелицы снизилась, а пауки вытеснили цикадовых (12±0,3 э/10 л.с.) (табл. 1).

При подсчете общей уловистости оказалось, что в ловушках, расположенных в канавках, она ниже, чем в ловушках без канавок. Средняя численность беспозвоночных в ловушках с канавками уменьшалась подекадно: I декада — 217±6,8 э/10 л.с.; II декада — 195±5,7 э/10 л.с.; III декада — 186±5,6 э/10 л.с. В ловушках с канавками численность мезофауны постепенно возрастала: I декада — 151±4,4 э/10 л.с.; II декада — 169±5 э/10 л.с.; III декада — 173±5,1 э/10 л.с. (рис. 3).

Рисунок 3. Подекадная средняя численность беспозвоночных на 10 ловушко/суток в ловушках с канавками и без канавок

Педобионты чувствительны к нарушению структуры почвенного покрова канавками, что объяс­няет меньшую уловистость в данном случае. Однако при ухудшении погодных условий (понижение температуры, выпадение осадков) канавки способствуют большей уловистости, служа укрытием. Со­гласно полученным данным, увеличение количества осадков и понижение температуры способству­ют росту уловистости беспозвоночных в ловушках с канавками (рис. 3, 4).

При анализе материала почвенных раскопок обнаружилась смена доминантных групп беспозво­ночных, найденных в пробах, по сравнению с доминантами, учтенными при помощи ловушек. Самая высокая численность особей зарегистрирована для жужелиц (35±1 э/м²), на втором месте стафилины (20±0,5 э/м²), кодоминанты — дождевые черви (11±0,3 э/м²) (табл. 1).

Оказалось, что при помощи ловушек лучше улавливаются мелкие формы, не поддающиеся или слабо поддающиеся ручной разборке при почвенных раскопках. Между тем разнообразие представи­телей мезофауны выше при использовании метода почвенных ловушек. Так, за один и тот же проме­жуток времени для отряда жесткокрылых почвенными ловушками учтено 17 семейств, а почвенными раскопками — всего 9 семейств.

Рисунок 4. Ход температур в июле и изменение влажности

Анализ результатов почвенных раскопок показал, что почвенные животные сконцентрированы в основном на глубине 0-15 см. Ниже этого слоя животные отмечены в небольших количествах и имеют низкое видовое разнообразие. В подстилке доминируют жесткокрылые и муравьи, в слое 0-5 см доля жесткокрылых возрастает, глубже увеличивается численность дождевых червей.

При анализе средней уловистости ловушек, расположенных в шахматном порядке на открытых пространствах и под комлем дерева, выявлено, что самая высокая численность беспозвоночных ха­рактерна для ловушек, расположенных под комлем дерева (279±7,1 э/10 л.с.). Здесь доминантными группами являются только перепончатокрылые (муравьи), сопутствующими — жесткокрылые, пау­кообразные, равнокрылые; редкие группы — двукрылые, клопы. Дождевых червей не отмечалось. Значительно ниже уловистость ловушек, расположенных на свободных от растительности участках (151±4,2 э/10 л.с.).

Численность беспозвоночных под деревьями увеличивается за счет большого количества пред­ставителей отряда перепончатокрылых (муравьев). На открытых участках доминантными группами являются перепончатокрылые и жесткокрылые; сопутствующими — паукообразные и равнокрылые; редкие группы — двукрылые, клопы, дождевые черви, ногохвостки; группы, встречающиеся в еди­ничных случаях, — многоножки, прямокрылые, чешуекрылые (личинки, куколки). Для участков с густой травянистой растительностью отмечены те же группы беспозвоночных. Наблюдается отли­чие в их долевом составе (табл. 2).

Анализ трофических связей беспозвоночных показал, что методом почвенных ловушек больше всего получено хищных форм (47,4 %) и фитофагов (22,9 %), значительно меньше доля сапрофитофа-гов (10,9 %).

Метод почвенных раскопок позволил выявить еще большую долю хищников (61,5 %). Вторая группа по численности — сапрофитофаги (18,5 %).

По нашим данным, в утилизации органики в исследованном ценозе большое участие принимают напочвенные обитатели — фитофаги, сапрофаги и сапрофитофаги. Фитофаги представлены как на­почвенными формами, так и их почвенными личинками. Высокое число хищных форм указывает на прямую экологическую зависимость хищник-жертва и относительно благоприятный трофический режим.

В целом население почвенных беспозвоночных исследованных сосновых лесопосадок окрестностей г. Караганды представлено двумя типами: Annelida и Arthropoda, четырьмя классами: Oligochaeta, Arachnida, Myriapoda, Insecta и двенадцатью отрядами. В структуре педобионтов при­сутствуют следующие семейства: Lumbricidae, Lithobiomorpha, Licosidae, Tomisidae, Formicidae, Carabidae, Staphilinidae, Silphidae. Использованные в работе методы дополняют друг друга и позво­ляют наиболее полно изучить мезонаселение ценоза. Среди трофических групп педобионтов наибо­лее многочисленны сапрофаги, фитофаги и хищники. В герпетобии доминируют первые две группы, а среди мезофауны почвы выше оказалась доля хищников.

В структуре почвенного населения преобладают насекомые, что является зональным признаком, характерным для фауны беспозвоночных Центрального Казахстана [5]. Значительная доля группы Insecta обнаруживает остепененный характер участка лесопосадок, а также указывает на начальные стадии становления этого ценоза, несмотря на значительный возраст посадок (25-30 лет). В то же время высокая численность хищных форм свидетельствует о благоприятном экологическом режиме биотопа. Среди почвенных животных есть опасные вредители: личинки жуков-щелкунов, черноте­лок, пластинчатоусых. Среди почвообразователей значительна доля дождевых червей: Lumbricus ru-belus, Apporrectodea caliginosa. Сходство фауны почвенных беспозвоночных ценозов, образованных посадками сосновых культур и естественных остепненных сосняков нами не обнаружено. Общий анализ результатов исследования мезофауны на участках насаждений сосны в черте города показал, что сформировавшийся комплекс подпологовой растительности и педобионтов достаточно далек от естественного. Длительный процесс формирования биоразнообразия соснового биоценоза, таким об­разом, предполагает более тщательный подбор посадочных площадей и посадочного материала, а также мониторинг процессов сукцессии.

References

1. Pokarzhevskij A.D., Gongalskij K.B., Zajtsev A.S., Savin F.A. The spatial ecology of soil animals. — Мoscow: КМК, 2007.— 176 p.
2. Bioindication of the cities and suburban areas / Red. D.A.Krivolutsky. — Мoscow: Nauka, — 122 p.
3. Krivolutsky D.A. The soil fauna in ecological control. — Мoscow: Nauka, — 272 p.
4. Giljarov M.S. Methods of soil-zoological researches. — Мoscow: Nauka, — 280 p.
5. Gribanov L.N. Pine woods of Kazakhstan and biological bases of an economy in them. — Sverdlovsk, — 54 p.