Фенотипическая изменчивость Carabus cancellatus (Insecta, Coleoptera, Carabidae) популяции Жигулевского заповедника Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии.

Самарская Лука. 2009. - Т. 18, № 2. - С. 180-184.

УДК 595.7

ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СЛЯАЕШ CANCELLATUS (1ШЕСТЛ, COLEOPTERЛ, CЛRЛЕIDЛE) ПОПУЛЯЦИИ ЖИГУЛЕВСКОГО ЗАПОВЕДНИКА

© 2009 И.Н. Исаева

Самарский государственный университет, г. Самара (Россия) [email protected] Поступила 13 января 2009 г.

Изучена локальная популяция СагаЬ^ сапсе1Ыш (Carabidae) на территории Жигулевского заповедника.

Ключевые слова: популяция СагаЬ^ сапсеПаШ^ Жигулевский заповедник.

Представители семейства СагаЫбае накапливают тяжелые металлы в тканях своего тела, служа показателем фонового загрязнения ими окружающей среды. Многие виды жужелиц достигают высокой численности и играют заметную роль в естественных и антропогенных экосистемах. Эта группа имеет большое значение в экологических исследованиях, как удобные индикаторы состояния окружающей среды и количества вносимых человеком загрязнений. Ведущими факторами, определяющими облик комплекса жужелиц, являются влажность и тип растительности (Кадастр беспозвоночных..., 2007). Внешний облик жужелиц полностью определяется их образом жизни как активных хищных насекомых. Г олова у жужелиц всегда прогнатическая -челюсти направлены вперед, плоскости лба и наличника почти горизонтальны. По бокам головы расположены сложные фасеточные глаза. Среднеспинка и заднеспинка прикрыты надкрыльями. Ноги у большинства жужелиц бега-тельного или ходильного типа. Крылья жужелиц характеризуются довольно полным жилкованием и наличием замкнутой продолговатой ячейки между ветвями радиального и медиального стволов (карабоидный тип жилкования). Надкрылья у жужелиц очень разнообразны. В типичных случаях надкрылья несут 8 продольных бороздок, на дне которых имеются углубленные точки. Наиболее часто встречающееся и легко наблюдаемое проявление полового диморфизма у жужелиц - расширенные и опушенные снизу передние лапки самцов. Обычно самки крупнее и массивнее самцов (Кадастр беспозвоночных..., 2007). Самцы часто имеют более длинные усики. Чтобы отличить самца от самки, бывает достаточно посмотреть на передние лапки отловленного жука - у самцов карабусов членики передних лапок расширенные, а у самок передние лапки имеют "простые" членики (по толщине такие же, как на средних и задних лапках). Также отличить самца от самки можно по форме вершины брюшка (у самки вершина брюшка более заострённая). В пищевой специализации жужелиц отмечается способность отдельных особей растительноядных жужелиц питаться животной пищей, и не только в личиночной стадии, в которой сдвиг в сторону зоофаги у всех жужелиц более значителен *

Ирина Николаевна Исаева, студент.

по сравнению с имаго (Шарова, 1981). Жужелицы, как многоядные хищники, способны ограничивать численность ряда вредителей сельскохозяйственных культур (Суходольская, Шагивалеева, 2008).

В пределах Самарской области для жужелиц рода Carabus выявлены видовой состав, численность и распределение по биотопам (Тили, 1991), однако, характер их морфометрической и особенно фенотипической изменчивости в пределах региона совершенно не изучены. Поэтому цель данной работы -выявить некоторые черты фенотипической изменчивости массового вида р. Carabus в условиях Жигулевского заповедника - крупнейшего в регионе ре-фугиума беспозвоночных и, в частности, насекомых. Исследуемые выборки жужелиц были собраны на территории Государственного природного Жигулевского заповедника имени И.И. Спрыгина. Жигулевский заповедник расположен на излучине реки Волга - Самарской Луке. Вместе с волжскими островами Шалыга и Середыш его площадь составляет 23,1 тыс. га (Беспозвоночные Жигулевского., 1996). Эта территория охватывает большую часть Жигулевских гор. Жигули преимущественно покрыты лесами (92%). Вглубь полуострова горы сменяются очень полого-наклонной к югу поверхностью плато Самарской Луки. Большая часть плато покрыта лесами с господством липы, которые во многих местах сменили осинники, кленовые леса и заросли лещины. В южной части заповедника пологие склоны древних долин занимает лесостепная растительность: суходольные луга, перемежающимися с лиственными и смешанными лесами (Кудинов, 1982). Биотоп, в котором производились отловы жуков, характеризуется высокой плотность данного вида и благоприятен для обитания в силу его мезофильности, хорошего развития подстилки, обильной кормовой базы. Отловы вида Carabus cancellatus проводились почвенными ловушками с 20 июня по 3 июля 2008 г. Для поимки использовались почвенные ловушки Барбера, представляющие емкости 0,5 литра, с верхним диаметром 11см, на 1/3 заполненные 4%-ным раствором формальдегида (Фасулати, 1971). Выемка жуков проводилась однократно на 7-е сутки. После изъятия из ловушек попавших туда насекомых, особи жуков р. Carabus накалывались на булавки, снабжались этикетками с указанием места и периода сбора.

Линейные размеры имаго жуков определяли с помощью кронциркуля и линейки, с точностью до 0,1 мм. Промеры делались по 23 параметрам тела. Измерения длины отделов тела (головы, переднеспинки, надкрыльев) проводили по средней линии между границами их сочленений. Длину головы измеряли без мандибул и верхней губы (от переднего края наличника к заднему краю головы). Общую длину тела насекомого рассчитывали как сумму длин головы, переднеспинки и надкрыльев. Измерения ширины переднеспинки и надкрыльев проводили в самом широком месте, а головы - перед глазами, в области при-членения мандибул. Длину отделов ног измеряли от сочленения до сочленения. Ширину бедра измеряли в самом широком месте, голени - у вершины (Фалы, 2006). Общую длину ноги измеряли как сумму длин ее отделов. Для анализа получены 2 выборки (30 особей самцов и 25 особей самок). Результаты обработаны с помощью дисперсионного однофакторного анализа, с использованием критерия Стьюдента. Каждая выборка проверялась на соответствие

нормальному распределению. При сравнении линейных размеров тела имаго C. cancellatus были выявлены отличия по 5 параметрам отделов тела из 23. Достоверно больше у самок, чем у самцов, длина головы (р<0,001, 1ф=3,68, 1:ст=3,46), длина надкрыльев (р<0,001, 1ф=10,25, 1;ст=3,46), ширина надкрыль-ев (р<0,001, 1ф=5,244, 1;ст=3,46), общая длина тела (р<0,001, 1ф=7,16, 1;ст=3,46), а также размеры различных отделов пар ног: ширина голени 1-ой пары ног (р<0,05, 1ф=2,032, 1;ст=2,00), длина голени 2-ой пары ног (р<0,05, 1ф=2,61, 1:ст=2,00). Это подтверждает наличие полового диморфизма у видов рода Ca-шЬш, выраженного в больших размерах и массивности самок по сравнению с самцами, в пределах популяции, обитающей на территории Жигулевского заповедника. Подобные данные по этому виду недавно получены для города Казани (Баязитова, Суходольская, 2008). Следует заметить, что неоднозначные данные получены при измерении длины отделов 3-ей пары конечностей у самцов и самок исследуемой нами популяции. Оказалось, что у самцов больше, чем у самок, длина бедра (р<0,05, 1ф=0,61, 1;ст=2,02), длина голени (р<0,05, 1ф=1,45, 1;ст=2,02) и длина лапки 3-ей пары ног (р<0,05, 1ф=1,12, 1:ст=2,02). Таким образом, получается, что у самцов Carabus cancellatus 3-я пара ног в целом более стройная и длинная, чем у самок. Однако, различия эти не достоверны.

Таблица

Сравнительная характеристика изменчивости параметров тела самцов и самок СатаЬш cancellatus с территории Жигулевского заповедника

CV (коэффициент вариации)

Измеряемый параметр самцы самки

N=30 N=25

Длина головы 8,91% 7,71%

Ширина головы 8,46% 9,70%

Длина переднеспинки 6,52% 7,58%

Ширина переднеспинки 4,03% 5,30%

Длина надкрыльев 17,50% 4,39%

Ширина надкрыльев 5,54% 8,92%

Длина бедра 1-ой пары ног 8,42% 1,29%

Ширина бедра 1-ой пары ног 6,63% 13,60%

Длина голени 1 -ой пары ног 6,32% 4,04%

Ширина голени 1 -ой пары ног 14,80% 31,20%

Длина лапки 1-ой пары ног 6,17% 9,95%

Длина бедра 2-ой пары ног 10,64% 7,90%

Ширина бедра 2-ой пары ног 6,39% 6,50%

Длина голени 2-ой пары ног 9,23% 7,50%

Ширина голени 2-ой пары ног 16,26% 14,70%

Длина лапки 2-ой пары ног 7,66% 6,28%

Длина бедра 3-ей пары ног 5,43% 6,32%

Ширина бедра 3-ей пары ног 4,61% 4,94%

Длина голени 3-ей пары ног 5,63% 4,94%

Ширина голени 3-ей пары ног 8,81% 12,43%

Длина лапки 3-ей пары ног 4,26% 3,96%

Общая длина 3-ей пары ног 7,71% 5,40%

Общая длина тела 5,44% 2,31%

Нами вычислены коэффициенты вариации для всех измеряемых параметров, соответственно для самок и самцов (табл.).

Таким образом, самки более вариабельны по ширине головы, длине и ширине переднеспинки, ширине надкрыльев, ширине бедра и голени 1-ой пары ног, длине лапки 1-ой и 2-ой пар ног, длине бедра и ширине голени 3-ей пары ног. При анализе такого параметра, как ширина бедра 2-ой и 3-ей пар ног, выяснилось, что самки и самцы практически неотличимы по их вариабельности. Следует отметить, что по длине головы и надкрыльев, длине бедра и голени 1-ой пары ног, длине бедра, голени и лапки 2-ой пары ног, а также общей длине 3-ей пары ног более вариабельны самцы, чем самки.

Так, при сравнении линейных размеров тела имаго C. cancellatus с территории Жигулевского заповедника выявлены отличия между полами по 5 параметрам тела из 23. Достоверно больше у особей самок, чем у самцов длина головы и надкрыльев, ширина надкрыльев, общая длина тела, а также размеры различных отделов пар ног: ширина голени 1-й пары ног и длина голени 2-ой пары ног. При этом оказалось, что длина отделов 3-ей пары конечностей у самцов больше, чем у самок. Возможно, это связано с большей подвижностью самцов в силу их более стройного телосложения и относительно более длинной и стройной третьей парой ног, являющейся функционально важной при передвижении по субстрату на бегательных конечностях.

В общем, популяция C. cancellatus на территории Жигулевского заповедника имени устойчива и экологически благополучна; на это указывают большая вариабельность параметров размеров самок, по сравнению с самцами, небольшая статистически значимая разность между самцами и самками по разным признакам на фоне высокой плотности особей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Баязитова Г.Р., Суходольская Р.А. Популяции жужелиц в условиях города // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов 6 Всероссийской научно-практической конференции. Часть 1 (г. Киров, 25-27 ноября 2008 г.). Киров: Изд-во «О-Краткое», 2008. С. 133-135. - Беспозвоночные Жигулевского заповедника // Флора и фауна заповедников. Вып.61. М. 1996. 143 с.

Кадастр беспозвоночных животных Самарской Луки: учебное пособие / Под ред. Г.С. Розенберга. Самара: ООО «Офорт», 2007. 441 с. - Крыжановский О.Л. Жуки подотряда Adephaga: семейства Rhysodidae, Trachypachidae; семейство (вводная часть и обзор фауны СССР). Фауна СССР, Новая серия. Т. 1. Вып. 2. 1983. 341 с. - Кудинов К.А. Жигулевский государственный заповедник. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство. 1982. 48 с.

Суходольская Р.А., Шагивалеева Г.Д. Некоторые аспекты экологии полевых видов жужелиц // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов 6 Всероссийской научно-практической конференции. Часть 1 (г. Киров, 25-27 ноября 2008 г.). Киров: Изд-во «О-Краткое», 2008. С. 133-135.

Тили А.С. Обзор фауны жужелиц (Carabidae) Самарской области // Самарская Лука. Бюллетень. 1991. № 2. С. 176 -196.

Фалы Л.И. Выявление морфологической изменчивости Philonthus decorus (Co-leoptera, Staphylinidae) с использованием однофакторного дисперсионного анализа // Популяционная экология животных: Материалы международной конференции «Проблемы популяционной экологии животных», посвященной памяти академика И.А.Шилова. Томск: Томский гос. ун-т, 2006. С. 551-552. - Фасулати К.К. Полевое

изучение наземных беспозвоночных. Изд. 2. Учебн. пособие для университетов. М.: Высшая школа. 1971. С. 145-146.

Шарова И.Х. Жизненные формы жужелиц Carabidae, Coleoptera). М.: Наука. 1981. 306 с.

PHENOTIPICAL VARIABILITY CARABUS CANCELLATUS (INSECTA, COLEOPTERA, CARABIDAE) POPULATIONS OF ZHIGULEVSK RESERVE

© 2009 I.N. Isaeva

Is studied local population Carabus cancellatus (Carabidae) on territories of Zhigulevsk reserve.

Key words: Population Carabus cancellatus, Zhigulevsk reserve.