CC BY
57
Вестник СамГУ — Естественнонаучная серия. 2010. № 6(80)
БИОЛОГИЯ
УДК 595.754:575.21
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОЛОВОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИЙ КЛОПА-СОЛДАТИКА (PYRRHOCORIS ARTERUS L.) ИЗ РАЗЛИЧНЫХ БИОТОПОВ
© 2010 И.В. Батлуцкая, О.А. Маканина, Е.А. Прохорова1
Проведен анализ половой структуры популяций клопа-солдатика из биотопов, испытывающих разный уровень антропогенного воздействия. Выявлены две основные адаптационные стратегии в динамике половой структуры популяций клопа-солдатика. На основании проведенного исследования стало возможным выделение информационно значимого для мониторинга соотношение самцов к самкам.
Ключевые слова: клоп-солдатик, динамика, половая структура, антропогенное воздействие.
Введение
Изучение половой структуры популяции и ее динамики — важнейшее направление современной популяционной экологии. Соотношение полов в популяции в каждом конкретном месте может иметь индикационное значение, поскольку динамика этого показателя носит регуляционный характер и отражает общее состояние популяции в каждый отрезок времени [1].
Динамика половой структуры популяции представляет собой один из элементов гомеостатических популяционных процессов, обеспечивающих относительную стабильность популяции в изменяющихся условиях среды [2].
Доказано, что самцы и самки по-разному реагируют на изменение среды. В.А. Геодакян в своей теории дихронной эволюции полов утверждает, что существует зависящее от среды равновесие в соотношении разнополых особей: [женский пол]<=>[мужской пол], которое в оптимальной среде сдвигается влево, в экстремальной — вправо [3].
1. Материалы и методы исследования
Выбор клопа-солдатика как вида-биоиндикатора в качестве объекта нашего исследования обусловлен следующим: этот вид широко распространен, характери-
1 Батлуцкая Ирина Витальевна ([email protected]), Маканина Олеся Александровна ([email protected]), Прохорова Евгения Александровна, кафедра биотехнологии и микробиологии Национального исследовательского университета Белгородского государственного университета, 308015, Российская Федерация, г. Белгород, ул. Победы, 85.
зуется высокой популяционной численностью, обладает небольшой подвижностью и потому трофически связан с конкретной средой обитания, имеет широкий диапазон интенсивности метаболических процессов. Высокая скорость размножения (и как следствие — быстрая смена генераций) также важнейший критерий биоиндикаторной ценности, поскольку отражает высокую скорость формирования ответной реакции живых систем на изменяющиеся условия [4].
Цель исследования — проследить динамику половой структуры популяций клопа-солдатика из биотопов с разной антропогенной нагрузкой. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
— проанализировать половую структуру популяций клопа-солдатика из биотопов с различным уровнем антропогенного воздействия;
— выявить основные адаптационные стратегии в динамике половой структуры популяций клопа-солдатика;
— выделить информационно значимое для мониторинга соотношение самцов к самкам.
Материалом исследования явились выборки клопа-солдатика, собранные с 2007 по 2009 гг., из биотопов г. Белгорода, а также Алексеевского и Старооскольского районов Белгородской области. Всего было проанализировано более 1 500 половозрелых особей. Использовался комплекс общепринятых методов полевых наблюдений, а камеральная обработка была модифицирована в связи с разработанным алгоритмом исследования. Оценка степени антропогенного воздействия (АВ) проводили по шкале, разработанной И.В. Батлуцкой [4]. Анализ популяционных выборок проводили по двум экологическим факторам: удаленность от дорог, активно используемых транспортом, и содержание в кормовых растениях некоторых химических элементов (табл. 1).
Таблица 1
Характеристики популяционных выборок
№ Описание мест Уровень № Дата Объем Соотно-
попу- проведения выборок АВ выборки сбора выборки, шение
ляции из популяций особей к
г. Белгород, терри- 1 22.08.08 140 1:1,3
тория профессио- 2 27.09.08 187 1:1,1
1 нального лицея № 20, Слабый 3 12.05.09 164 1:1,3
в 10 м дорога с ак- 4 22.07.09 180 1:1,2
тивным движением 5 23.10.09 187 1,5:1
Алексеевский р-н, 1 10.06.08 125 1:1,6
с. Алексеевка. Луго- 2 1.07.08 107 1:1,2
2 вой участок на тер- Средний 3 7.09.08 105 1,3:1
ритории ДОУ № 50, 4 19.06.09 117 1:1,1
в 300 м предприятие 5 16.07.09 92 1:1,1
"ЭФКО"
Старооскольский р-н, 1 17.05.07 105 1:1,3
с. Бабанинка, уда- 2 09.08.07 105 1:1,3
3 ленность от Осколь- Средний 3 01.06.08 103 1:1,7
ского электрометал- 4 16.08.08 103 1:1,3
лургического
комбината 10-15 км 5 14.04.09 104 1:1
2. Результаты и их обсуждение
Первичные наблюдения за динамикой половой структуры клопа-солдатика позволили нам предположить существование у клопа-солдатика двух основных адаптационных популяционных стратегий, каждая из которых доминирует в различные периоды существования популяции. Первая, обусловленная климатическими факторами, направлена на приспособление к сезонным условиям среды. Вторая, вызванная действием антропогенных факторов, является ответной реакцией популяции на степень урбанизации среды. В ходе исследования были более детально рассмотрены аргументы в пользу данной рабочей гипотезы.
Популяция 1. Выборочный материал данной популяции представлен пятью выборками. Соотношение самцов и самок в исследуемых выборках представлено на рис. 1.
выб1 выб2 выб3 выб4 выб5
Рис. 1. Процентное соотношение самок и самцов из популяции № 1 клопа-солдатика
Из рис. 1 видно, что во всех выборках преобладают самки, несмотря на время сбора материала. Преобладание самок в выборке 3, собранной в весенний период, свидетельствует о том, что популяция благополучно перенесла условия зимовки. Преобладание самок в выборках 2 и 5, учитывая осеннее время сбора, связано с тем, что популяция стремилась подготовиться к зимовке, активно размножаясь в течение летнего времени года.
Популяция 22. Выборочный материал данной популяции представлен пятью выборками. Соотношение самцов и самок в исследуемых выборках представлено на рис. 2.
выб1 выб 2 выб 3 выб 4 выб 5
Рис. 2.
Процентное соотношение самок и самцов из популяции № 2 клопа-солдатика
Из рис. 2 видно, что в начале летнего периода преобладают самцы, поскольку в зимний период действовали экстремальные условия, и популяция насекомых стремилась адаптироваться к ним за счет сохранения самцов. В середине и в конце лета преобладают самки, поскольку адаптационная стратегия клопа-солдатика направлена на активное размножение.
Популяция 3. Выборочный материал данной популяции представлен пятью выборками. Соотношение самцов и самок в исследуемых выборках представлено на рис. 3.
выб1 выб2 выб3 выб 4 выб 5
Рис. 3. Процентное соотношение самок и самцов из популяции № 3 клопа-солдатика
На рис. 3 видно, что в выборочном материале анализируемой популяции наблюдается преобладание самок над самцами во всех выборках. В выборках, проводимых в летнее время, такое распределение полов связано с адаптационной стратегией, направленной на размножение за счет увеличения числа самок. Можно предположить, что преобладание самок в весенних выборках связано с тем, что неблагоприятные условия зимы были благополучно перенесены данной популяцией.
Изменчивость половой структуры клопа-солдатика, обусловленную сезонными факторами, можно представить следующим соотношением полов: весной наблюдается преобладание самцов над самками, поскольку популяция перенесла экстремальные условия зимовки за счет сохранения самцов. Затем соотношение полов выравнивается и становится близким к 1:1 за счет активного размножения самок. Поэтому в течение летнего периода, как правило, наблюдается преобладание самок над самцами. Таким образом, на зиму популяция клопов-солдатиков "уходит" с численным преобладанием самок в половой структуре.
Изменчивость половой структуры клопа-солдатика, обусловленную действием антропогенных факторов, можно проследить в середине летнего периода начиная примерно с 20 июля (±5 дней) по 25 августа (±5 дней). Анализируя соотношение полов в популяциях с разной степенью урбанизации среды, нами было установлено, что в популяциях насекомых, среда обитания которых испытывает антропогенное воздействие в наибольшей степени, наблюдается смещение соотношения полов в сторону преобладания самцов. В популяциях насекомых, среда обитания которых менее подвержена антропогенным влияниям, самцов и самок примерно одинаковое количество. В популяциях насекомых, собранных на территории с благополучной экологической обстановкой выявлено соотношение полов 1 : 1.
Заключение
На основании проведенного исследования представляется возможным сделать следующие выводы:
1. Половая структура популяции клопа-солдатика не остается постоянной на протяжении всего времени своего существования, она имеет сложную динамику. В популяциях насекомых из биотопов с наибольшей степенью антропогенного воздействия наблюдается смещение соотношения полов в сторону преобладания самцов. В популяциях насекомых из биотопов, не значительно подверженных антропогенным влияниям, самцов и самок примерно одинаковое количество. В популяциях насекомых из территорий с благополучной экологической обстановкой сохраняется соотношение полов 1 : 1.
2. У клопа-солдатика отчетливо прослеживаются две основные адаптационные популяционные стратегии в динамике половой структуры популяций клопа-солдатика: первая, обусловленная климатическими факторами, вторая, вызванная действием средообразующих факторов, среди которых основными являются антропогенные.
3. Выявленное информационно значимое для мониторинга соотношение самцов к самкам 1,7:1 свидетельствует о том, что условия обитания популяции клопа-солдатика подвергаются антропогенному воздействию среднего уровня; 1:1,3 возможно расценивать как слабый уровень антропогенного воздействия. Для подтверждения полученных данных необходимо дальнейшее изучение динамики половой структуры популяций клопа-солдатика из биотопов с различной степенью АВ.
Литература
[1] Брехов О.Г. Соотношение полов и размеры самцов и самок плавунца Laccophilus poecilus Klug 1834 в водоемах Волгоградской области как показатель антропогенной нагрузки // Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования. Чита, 2001. С. 478-479.
[2] Хашиева Л.С. Эколого-фаунистическая и зоогеографическая характеристика жужелиц Джейрахской и Таргимской котловин Республики Ингушетия: ав-тореф. дис. ... канд. биол. наук. Махачкала, 2005. С. 14-16.
[3] Геодакян В.А. Эволюционная роль половых хромосом (новая концепция) // Генетика. 1998. Т. 34. № 8. С. 1171-1184.
[4] Батлуцкая И.В. Изменчивость фенетической структуры природных популяций клопа-солдатика в различных экологических условиях // Экологическая безопасность и здоровье людей в XXI веке. Белгород, 2000. С. 14-17.
Поступила в редакцию 14/VJ/2010; в окончательном варианте — 14/V7/2010.
178
M.B. BarnA'yvfta-H, O.A. MaKanuna, E.A. npoxopoeo,
THE STUDY OF DYNAMICS OF SEXUAL STRUCTURE OF RED-SOLDIER BUGS' POPULATION (PYRRHOCORIS ARTERUS L.) FROM DIFFERENT BIOTOPES
© 2010 I.V. Batlutskaya, O.A. Makanina, E.A. Prokhorova2
This article deals with the analysis of sexual structure of red-soldier bugs' population from biotopes influenced by different levels of man's impact. In the process of analysis two main adaptive strategies in the dynamics of sexual structure of red-soldier bugs' population were revealed. As a result it became possible to establish the informatively meaningful correlation between male and female species for monitoring.
Key words: red soldier bug, dynamics, sexual structure, man's impact.
Paper received 14/VI/2010. Paper accepted 14/VI/2010.
2Batlutskaya Irina Vitalievna (Batabsu.edu.ru), Makanina Olesya Alexandrovna (ognyashkSmail.ru), Prokhorova Evgenya Alexandrovna, the Dept. of Biotechnology and Microbiology, Belgorod State University, Belgorod, 308015, Russian Federation.
