CC BY
107
УДК: 591:504
ББК: 28.680
Богодухов П.М.
БИОРАЗНООБРАЗИЕ ЭНТОМОФАУНЫ В САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЕ ВОЛГОГРАДСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО ЗАВОДА
Bogoduhov P. M.
THE BIOLOGICAL VARIETY THE INSECT FAUNA IN THE AFFORESTATION ZONE OF VOLGOGRAD STATE ALUMINIUM PLANT
Ключевые слова: санитарно-защитная зона, техногенное загрязнение, энтомофауна, биоразнообразие, ареалогический анализ.
Keywords: afforestation zone, technogenic emissions, insect fauna, biological variety, arealogic analysis.
Аннотация: на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) Волгоградского алюминиевого завода проведена инвентаризация видового состава энтомофауны. Зарегистрирован 201 вид насекомых из 10 отрядов и 68 семейств. Доминирующее положение занимают семейства Curculionidae - 21 вид, Chrysomelidae - 21 вид, Coccinellidae - 13 видов, Pentatomidae - 6 видов, Miridae - 6 видов, Ichneumonidae - 5 видов, Cicadellidae - 5 видов. Выявлены особенности изменения биоразнообразия насекомых под действием вредных техногенных выбросов. Проведен анализ ареалогической структуры энтомонаселения.
Abstract: an inventory of species composition of insect fauna on the territory of the afforestation zone of volgograd state aluminium. There were determined 201 species of rnsects concerning to 10 orderes and 68 families. The highest ranking is occupied with families Curculionidae - 21 species, Chrysomelidae - 21 species, Coccinellidae - 13 species, Pentatomidae - 6 species, Miridae - 6 species, Ichneumonidae - 5 species, Cicadellidae - 5 species. The characteristics of overpatchinges of biological variety of insects in harmful technogenic emissions are revealed. The analysis of structure arealogic of the insect fauna.
Экология территорий, загрязнённых поллютантами, - одно из актуальных направлений современной биологии. Возрастающие масштабы техногенного воздействия на окружающую среду породили острые проблемы, связанные с её качеством [2]. В насаждениях санитарно-защитных зон (СЗЗ), окружающих промышленные объекты, формируются комплексы насекомых, схожие с соответствующими комплексами в природных условиях [3]. Действие техногенных выбросов на энтомофауну ведёт к изменению видового состава [13, 7] и численности насекомых [14, 10], соотношения жизненных форм [14, 1] и трофических группировок. Данные о трофической структуре энтомокомплексов имеют прогностическое значение и могут быть использованы в биоиндикации [3].
Наше внимание сосредоточено на
территории, прилежащей к Волгоградскому алюминиевому заводу (группа компаний «РУСАЛ»), где исследователями отмечается высокий уровень загрязнения [5, 6]. Особенностью климата района
исследования является континентальность и засушливость. По своим почвенно-климатическим условиям исследуемая территория относится к полупустынной зоне.
Ключевыми вопросами исследования стало изучение видового разнообразия насекомых и особенности
зоогеографической структуры энтомофауны на загрязнённой поллютантами территории.
Материал и методы исследования
Исследование проводилось с применением метода экологических трансект [11, 12]. Нами была выбрана трансекта с пробными точками 200, 500, 1000,
2000, 3000 м и контрольным участком на расстоянии 15000 м от источника загрязнения. Учёт численности насекомых осуществлялся методом кошения и путём подсчёта на пробных площадках [14, 8, 9] на протяжении всего вегетационного периода дважды в месяц. Избранные методы сбора (кошение энтомологическим сачком и ручной сбор) определили к учёту в качестве основных экологических групп насекомых-хортобионтов и дендробионтов, а также связанных с ними хищников и паразитов. Таким образом, нами было оценено влияние промышленных выбросов Волгоградского алюминиевого завода на население насекомых в санитарно-защитной зоне. Определение насекомых проводилось специалистами лаборатории систематики насекомых ЗИН РАН под руководством С.Ю. Синёва.
Результаты и обсуждение
В СЗЗ Волгоградского алюминиевого завода нами зарегистрирован 201 вид насекомых из 10 отрядов и 68 семейств. Всего было собрано более 14 320 особей насекомых. Наглядное представление о видовом разнообразии отрядов насекомых в СЗЗ демонстрирует диаграмма (рисунок 1).
Лидирующее место по разнообразию видового состава в энтомофауне СЗЗ приходится на долю отряда Coleoptera - 97 видов (48,3% от общего числа видов), относящихся к 17 семействам. Наиболее богаты и разнообразны по составу семейства Curculionidae - 21 вид (20,1% видового
разнообразия отряда); Chrysomelidae - 21 вид (20,1% видового обилия), Coccinellidae - 13 видов (17,8% видового обилия). Остальные семейства включают в себя не более 9 видов каждое, причём Scirtidae, Anobiidae, Cleridae, Сantharidae, Bruchidae - только по одному виду
Из семейства Curculionidae отмечены виды вредителей Apion hookeri Kby. (семяед Хукера), Polydrusus undatus F. (слоник-листогрыз березовый), Polydrusus setifrons Jacquelin du Val, Lachnaeus horridus Reit., Chloebius immeritus Boh., Tychius subsulcatus Tourn. Среди Chrysomelidae встречены виды Entomoscelis adonidis Pall. (листоед рапсовый), Phaedon cochleariae F. (листоед хреновый), Pachybrachis hieroglyphicus Laich. (толстогруд разрисованный), Cryptocephalus moraei L. (скрытоглав зверобойный), Plateumaris sericea L. (лжерадужница шелковистая), Aphthona beckeri Jacobs. (блошка льняная Беккера).
К числу редких на территории СЗЗ видов отряда Coleoptera относятся: Sermylassa halensis L., Chrysolina globipennis Suffr., Cryptocephalus laetus F., Hispa atra L. (шипоноска чёрная), Cetonia aurata L. (бронзовка золотистая), Rhynchaenus quercus L. (долгоносик дубовый минирующий), Chromoderus affinis Schrank, Coccidula rufa Herbst. (коровка рыжая), Thea vigintiduopunctata L., Leptura quadrifasciata L. (лептура четырёхполосая), Trichodes apiarius L. (пестряк пчелиный), Cantharis quadripunctata Mull. (мягкотелка
четырехточечная).
Hymenoptera 11,9%
Diptera 7,5%
Heteroptera 13,9%
Homoptera 6,0%
Orthoptera 6,5%
^^Lepidoptera - 3,5% Neuroptera - 1,0%
--Mantoptera - 1,0%
X^Raphidioptera -
0,5%
Заметно ниже Coleoptera видовое обилие отряда Heteroptera.
В экосистеме СЗЗ отмечено 28 видов из 9 семейств, что составляет 13,9% общего видового разнообразия. Наиболее широко представлены в данном отряде семейства Pentatomidae - 6 видов и Miridae - 6 видов. Среди них выделяются обычные в сухостепенной зоне вредители - Eurydema ornata L. (клоп разукрашенный), Eurydema oleracea L. (клоп рапсовый), Aelia rostrata Boh. (элия носатая), Graphosoma lineatum L. (клоп итальянский), Brachycoleus decolor Reut. (клоп расписной люцерновый), Orthotylus tenellus Fall.
Не меньшее значение в составе энтомокомплексов имеют представители семейства Scutelleridae - Eurygaster integriceps Puton. (вредная черепашка), Eurygaster maura L. (маврская черепашка), Eurygaster testudinaria Geoffr. (черепашка черепаховидная), Phimodera nodicollis, Burm. (черепашка песчаная). С небольшой частотой встречаются в сборах клопы семейств Lygaeidae и Reduviidae, из которых присутствуют виды Cymus claviculus Fall. (цимус короткоусый), Orsillus depressus Mulsant & Rey, Empicoris vagabunda L. (хищнец узкий), Rhynocoris iracundus Poda, Rhynocoris annulatus L. (хищнец кольчатый).
Минимальным разнообразием (по 1 виду) среди клопов отличаются семейства
Coleoptera 48,3%
Рисунок 1 - Видовое разнообразие энтомофауны СЗЗ по сравнению с Stenocephalidae (Dicranocephalus medius
Mulsant & Rey), Coreidae (Leptoglossus occidentalis Heid.), Anthacoridae (Anthacoris nemorum L.).
Несколько уступает
полужескокрылым по количеству видов отряд Hymenoptera - 11,9% всех сборов. В СЗЗ выявлено 15 семейств и 24 вида, относящихся к этому отряду. Среди них 5 видов являются вредителями из семейств: Cimbicidae - Trachelus tabidus F. (хлебный черный пилильщик); Tenthredinidae - Athalia colibri Cm. (пилильщик рапсовый), Pteronidea ribessii Scop. (пилильщик крыжовниковый жёлтый.); Cephydae -Cephus pygmeus L. (хлебный пилильщик); Siricidae - Urocerus sp. 19 видов относятся к числу полезных в хозяйственном отношении насекомых. Наиболее разнообразны по составу семейства Ichneumonidae и Crabronidae.
Из семейства Ichneumonidae в СЗЗ присутствует 5 видов наездников из которых 3 вида встречаются достаточно часто. Это Ichneumon pisorius L. (гороховый наездник), Cryptus viduatorius F. (криптус), Diplazon albosignatus Grav. Песочные осы семейства Crabronidae представлены двумя видами рода Cerceris (Cerceris odontophora Schletterer, Cerceris rubida Jurine) и двумя видами родов Oxybelus и Mellinus.
Другие семейства (Eumenidae, Chrysididae, Scoliidae, Andrenidae, Vespidae, Apidae) отличаются низким видовым
разнообразием. Из них в энтомокомплексе представлены виды Eumenes coarctatus L. (оса пилюльная), Odynerus spinipes L. (оса стенная шипоногая), Ellampus auratus L. (оса-блестянка золотая), Vespula vulgaris L. (оса обыкновенная), Apis mellifera L. (медоносная пчела).
Отряд Diptera составляет 7,5% видового разнообразия энтомофауны, в составе отряда нами обнаружено 8 семейств - 15 видов. Лидируют по количеству видов семейства Tephritidae (4 вида) и Muscdae (3 вида). В качестве наиболее распространённых на территории видов выступают Musca domestica L. (муха комнатная), Phorbia genitalis Schnalb (яровая муха), Xyphosia miliaria Schrank (пестрокрылка просяная). А такие виды, как Rhagoletis alternate Fll. (муха шиповниковая), Terellia serratulae L., Ceratitis capitata Wied. (средиземноморская плодовая муха) встречены нами только в условиях сильного загрязнения
поллютантами. Весьма многочислен вид Oscinella pusilla Mg. (ячменная шведская муха) семейства Chloropidae.
Из полезных в хозяйственном отношении семейств данного отряда на территории СЗЗ присутствуют
паразитические Tachinidae - Tachina grossa L. (тахина большая) и Peletieria sp. (пелетьерия) и хищные мухи семейства Asilidae - Asilus picipes Mg. (ктырь черноногий), Asilus albiceps Mg. (ктырь белоголовый).
Доля отряда Homoptera составляет 6% всех видов энтомокомплекса, что соответствует 12 видам, 5 из которых принадлежат к Cicadellidae, это - Macrosteles laevis Rib. (шеститочечная цикадка), Iraphocraerus ventralis, Paradoridium lanceolatum Burn., Macropsis mendax Fieb., Chlorita akdzhusani Zachv. Из Aphrophoridae присутствуют Lepironia coleoptrata L. (лепирония жесткокрылая), Paraphilaenus notatus M.R. и Aphrophora sp.
Единичными видами представлены семейства Issidae (Scorlupella montana Besc.), Dictyopharidae (Dictyophara multireticulata Mulsant & Rey), Delphacidae (Eurysa lineata Fieb.), Caliscelidae (Peltonotillus punctifrons).
Среди многообразия Orthoptera (6,5% видового разнообразия энтомофауны) присутствуют 2 семейства: Acrididae (6 видов) и Tettigoniidae (7 видов). Наибольшие повреждения зелёным насаждениям наносят такие известные виды вредителей, как Calliptamus barbarus Costa. (прус пустынный), Calliptamus turanicus Tarb. (прус туранский), Calliptamus italicus L. (прус итальянский), Poecilimon intermedius Fieb. (пилохвост восточный). Среди представителей Orthoptera нами обнаружен вид Saga pedo Pall. (дыбка степная), занесённый в списки Красных книг России и Волгоградской области.
Доля Lepidoptera в энтомокомплексе составляет 3,5 % видового разнообразия. В его составе выявлены 8 видов, принадлежащих к восьми семействам: Gelechiidae (Sitotroga cerealella Ol. - зерновая моль), Nepticulidae (Stigmella viscerella Stt. - ильмовая моль-малютка), Geometridae (Tephroclystia subnotata Hb.), Sesiidae (Synansphecia muscaeformis Esper), Syntomidae (Syntomis phegea L. -лжепестрянка обыкновенная), Pieridae (Aporia crataegi L. - боярышница), Lycaenidae (Polyommatus icarus Rottemburg - голубянка Икар).
Минимально разнообразны по составу отряды Neuroptera, Mantoptera и Raphidioptera, суммарное количество видов которых в этих условиях не превышает 2,5% (5 видов) от общего видового разнообразия энтомокомплекса. Так из отряда Neuroptera присутствуют два типичных вида - Chrysopa alba L. (златоглазка белая) и Myrmeleon formicarius L. (муравьиный лев обыкновенный). Из отряда Mantoptera - 2 вида: Ameles heldreichi Br. (богомольчик крымский) и Mantis relogiosa L. (богомол обыкновенный); из отряда Raphidioptera -Raphidia ophiopsis L. (верблюдка тонкоусая).
Зоогеографическая структура
энтомофауны
Значимым показателем состояния биосистемы является зоогеографическая характеристика энтомокомплекса.
Информация о распространении видов, представленных в СЗЗ, по биофилотическим областям и царствам суши позволяет судить об уровне их устойчивости к разнообразным условиям
среды. Анализ зоогеографической структуры энтомонаселения выявляет степень устойчивости каждого вида насекомых в отдельности и всего сообщества в целом к изменению среды в условиях различного градиента
техногенного загрязнения.
Энтомосообщества любой
неизолированной биологической системы являются неоднородными по признаку очертания ареалов видов, слагающих эти сообщества. Область наших исследований территориально принадлежит к
Центрально-Азиатской подобласти
Голарктики, и видовое разнообразие энтомонаселения наряду с голарктическими и палеарктическими видами обогащается рядом специфических видов насекомых, характерных для южной Европы и западной Азии.
В основу зоогеографического деления видов мы положили структуру, выделяющую голарктические, палеарктические, европейские, европейско-сибирские, южноевропейско-сибирские, южноевропейские,
южноевропейско-западноазиатские, южноевропейско-ази-атские, южноевропейско-южносибирские и
южноевропейско-дальневосточные виды.
Анализ зоогеографической структуры проводился только для видов, слагающих ядро энтомокомплекса, численность которых в энтомосообществе составила не менее 3% от численности всего сообщества, т.е. учитывались виды-доминанты, субдоминанты и некоторые наиболее обильные резиденты.
В результате нами получены средние показатели соотношения различных зоогеографических групп насекомых для экосистемы в целом (рисунок 2) и по каждому биотопу в отдельности. Следует отметить, что на всех учётных площадках отсутствовали группы северных Европейско-Сибирских и эндемичных южноевропейско-
дальневосточных видов.
Богодухов П.М.
3%
44%
□ Голарктические виды
□ Южноевропейско-Сибирские виды
□ Южноевропейские виды
□ Южноевропейско-Азиатские виды
□ Палеарктические виды
□ Европейские виды
□ Южноевропейско-Западноазиатские виды
□ Южноевропейско-Южносибирские виды
Рисунок 2 - Биофилотическая дифференциация населения насекомых в насаждениях СЗЗ
Группа палеарктических видов представлена наиболее широко и составляет 44% от общего количества видов энтомофауны. Преобладание
палеарктических видов связано с особенным положением района
исследований, который, находясь в узком участке зоны Центрально-Азиатской зоогеографической подобласти, испытывает влияние фаун как Кругобореальной, так и Средиземноморской подобластей
Голарктики. Этот факт вкупе с резко континентальными особенностями климата обусловливает преобладание
палеарктических политопных видов над специфическими олиготопными и стенотопными южными видами, число которых не превышает 20% от видового разнообразия сообщества.
Среди палеарктических видов ядра энтомокомплекса выявлены: Mylabris quadripunctata L. (нарывник
четырёхточечный), Mordellistena tarsata Muls. (горбатка), Aphthona beckeri Jacobs.(блошка льняная Беккера), Dasytiscus indutus Ksw. , Malachius bipustulatus L. (малашка двупятнистая), Scorlupella montana Besc., Iraphocraerus ventralis,
Macropsis mendax Fieb., Macrosteles laevis Rib., Chrysopa alba L., Stigmella viscerella Stt. и некоторые другие.
Доля эвритопных голарктических видов достаточно высока для территории в целом и составляет 30%. По мнению Б. Клауснитцера (1990), увеличение антропогенной нагрузки на территорию вызывает увеличение доли голарктических видов в сообществах, что в нашем случае объясняется высоким уровнем загрязнения среды выбросами алюминиевого завода. При анализе особенностей населения насекомых на учётных площадках трансекты этот факт находит несомненное подтверждение.
Из голарктических видов нами отмечены Entomoscelis adonidis Pall., Apion hookeri Kby., Coccinella quinquepunctata L., Dicyphus globulifer Fall., Lepironia coleoptrata L., Oscinella pusilla Mg., и Musca domestica L.
Доли европейских, южноевропейских и южноевропейско-азиатских видов невелики и примерно одинаковы (6-7%). Это преимущественно виды вредителей из отрядов Heteroptera и Orthoptera, наиболее многочисленны из них - Orthotylus tenellus
Fall., Brachycoleus decolor Reut., Calliptamus barbarus Costa.
Ареалы сравнительно небольшого числа зафиксированных нами видов (1-3%) помимо Южной Европы захватывают Сибирь, юг Сибири или исключительно западно-азиатскую зону. Среди них Chloebius immeritus Boh., Eurydema ornata L., Paraphilaenus notatus M.R., Poecilimon intermedius Fieb. и некоторые другие.
Следует отметить, что ареалы ряда видов фитофагов тесно коэволюционно сопряжены с ареалами их кормовых растений. Так, исследователь П.М. Рафес (Рафес, 1980) отмечает, что ареалы кормового растения в большинстве случаев совпадают с ареалами насекомых -консументов первого порядка. В случае непригодности для фитофагов
экологических условий на границах растительных ареалов происходят качественные изменения энтомокомплексов, и состав насекомых-фитофагов,
участвующих в консорциях с растениями, может меняться. В условиях техногенного загрязнения этот процесс происходит особенно ярко и динамично.
Ряд видов, обитающих в зелёных насаждениях санитарно-защитной зоны Волгоградского алюминиевого завода, трофически связан с вязом приземистым (Ulmus pumila L.), ареал которого является для них определяющим фактором расселения. Наиболее многочисленны среди них стенофаги Stigmella viscerella Stt. и Macropsis mendax Fieb. Ареал вида Orthotylus tenellus Fall. также сопряжён с вязом приземистым и другими лиственными породами, в том числе робинией лжеакацией, широко используемой в защитном лесоразведении. В травянистой растительности подкронового пространства обнаружены виды, ареалы которых тесно связаны с ареалами распространения злаковых, сложноцветных и других семейств растений (Macrosteles laevis Rib. на типчаке), (Apion hookeri Kby. на полынях).
В итоге по результатам ареалогического анализа энтомокомплекса зелёных насаждений на территории СЗЗ Волгоградского алюминиевого завода можно отметить, что более 80% видов
насекомых, слагающих ядро
энтомокомплекса, имеют обширные ареалы, охватывающие от нескольких областей Палеарктического царства до Голарктики в целом. Данный факт на фоне присутствия промышленного загрязнения позволяет говорить о преобладании в энтомофауне защитной территории видов с высокой толерантностью и эврибионтностью.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бирг, B.C. Эколого-физиологические особенности состояния популяций хвоегрызущих чешуекрылых в зоне промышленного загрязнения: дис.... канд. биол. наук. - Мн., 1989. - С. 4-26.
2. Израиль, Ю.А. Экология и контроль природной среды. - 2-е изд. - М.: Гидрометеоиздат, 1984.
3. Клауснитцер, Б. Экология городской фауны. - М.: Мир, 1990.
4. Ковтун, Т.И. Особенности экологической структуры энтомокомплексов зелёных насаждений г. Воронежа: дис.. канд. сельхоз. наук. - Воронеж: Воронежская государственная лесотехническая академия, 1996.
5. Лобачева, Г.К., Гучанова, И.Ж, Фоменко, А.П. Эколого-геохимическая оценка состояния урболандшафтов г. Волгограда // Вестник ВолГУ Серия 3. - 2008. - № 1.
6. Манаенков, И.В. Экологическая оценка влияния алюминиевого производства на содержание металлов в почве и растительности санитарно-защитной зоны: дис.. канд. биол. наук: 03.00.16. - Волгоград, 2002. - 179 с.
7. Мелецис, В.П. Биоиндикационное значение коллембол (Collembola) при загрязнении почвы березняка-кисличника кальцийсодержащей пылью // Загрязнение природной среды кальцийсодержащей пылью. - Рига, 1985. - С. 149-209.
8. Палий, В.Ф. Методика изучения фауны и фенологии насекомых / В.Ф. Палий. -Воронеж: Центр. - Чернозем. кн. изд-во, 1970. - 192 с.
9. Песенко, Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях / Ю.А. Песенко. - М.: Наука, 1982. - 287 с.
10. Рагялис, А. Энтомокомплексы вредителей хвойных насаждений в зоне влияния газовых выбросов // Тр. Лит. НИИ лес. хоз-ва. - 1987. - Вып. 27. - С. 94-103.
11. Соколов, В.Е., Стриганова, Б. Р. Изучение разнообразия животного населения в зональных климатических градиентах с использованием трансектного метода / В.Е. Соколов, Б.Р. Стриганова // Известия РАН. - 1998. - Сер. «Биол». - № 4. - С. 422-427.
12. Стриганова, Б.Р., Порядина, Н.М. Животное население почв бореальных лесов Западно-Сибирской равнины. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. - 234 с.
13. Хотько, Э.И. Влияние выбросов нефтеперерабатывающих заводов на структуру сообществ жужелиц лесных биогеоценозов // Изв. АН БССР. Сер. «Биол. науки». - Мн., 1986. - 31 с. (Рук. деп. в ВИНИТИ, 8 апреля 1986 г., № 2501 - В).
14. Яновский, В.М. Активность насекомых филлофагов в условиях промышленного загрязнения // Лесоведение. - 1988. - № 5. - С. 56-58.
