CC BY
10
Серия «Биология. Экология»
2009. Т. 2, № 1. С. 16-18 Онлайн-доступ к журналу: http://isu.ru/izvestia
И З В Е С Т И Я
Иркутского
государственного
университета
УДК 634.0.15+501.574
К характеристике динамики численности популяций жужелиц рода Pterostichus (Coleoptera, Carabidae) в экосистемах Баргузинского хребта
Т. Л. Ананина
Государственный природный биосферный заповедник «Баргузинский», Улан-Удэ E-mail: [email protected]
Аннотация. На основании многолетних данных по динамике численности жужелиц Баргузинского хребта (20 лет наблюдений) представлена диаграмма - фазовые портреты жужелиц Pterostichus montanus Motsch., Pt. eximius Mor., Pt. adstrictus Eschs., Pt. dilutipes Motsch., Pt. orientalis Motsch. Принадлежность жужелиц к типу динамики численности можно определить по размеру, форме окружности рассеивания и местоположению на плоскости.
Ключевые слова: Баргузинский хребет, жужелицы, динамика численности, фазовый портрет, окружность рассеивания.
Введение
Осуществление долговременных мониторинговых исследований природных комплексов - одна из главных задач заповедников, которые, по сути, являются единственными обладателями информации о мезодинамических (20-70-летних) процессах в экосистемах [4]. Флуктуации численности насекомых, в том числе жужелиц, являются своеобразным индикатором состояния природных комплексов [1]. В настоящем сообщении излагаются результаты многолетних исследований представителей наиболее многочисленного рода Pterostichus (Pterostichus montanus Motsch., Pt. eximius Mor., Pt. adstrictus Eschs., Pt. dilutipes Motsch., Pt. orientalis Motsch.) на территории Баргузинско-го государственного заповедника.
Материалы и методы
Изучение семейства жужелиц за период 1988-2008 гг. было ориентировано на количественные показатели и проводилось по стандартным методикам. На энтомологическом трансекте длиной в 30 км, проложенном от берега Байкала до гольцов и пересекающем все высотные пояса растительности западного склона Баргузинского хребта, разместились 11 стационарных площадей. Отловы напочвенных насекомых велись по стандартным методикам в период активности жуков с июня по август. В ходе анализа полученных данных оказалось, что процессы динамики численности жужелиц
довольно сложны, чтобы их можно было проследить без моделирования [2]. Используя метод Карунена-Лоэва [3], были получены многомерные представления динамики численности популяций - фазовые портреты, дающие возможность визуального изучения траектории ряда. Сущность метода состоит в следующем: совокупность отрезков, порожденную данной динамической системой, рассматривают как точки многомерного фазового пространства. Используя функциональную связь плотности популяции жужелиц с коэффициентом размножения (КР), для каждого вида жужелиц на плоскости (^ у) были построены фазовые портреты, отражающие качественные и количественные варианты динамики численности.
Для оценки многолетних изменений численности применен метод, основанный на использовании первой суммы (п + 1) между двумя соседними членами ряда. Коэффициент размножения - характерный показатель скорости изменения численности популяций (КР):
КР = у^п) = x(n+1)/xn,
где xn - плотность популяции в п-й год наблюдений.
Результаты и обсуждение
Как и при анализе любой компьютерной модели, мы выбрали контрольные точки (КТ), отражающие характеристики популяции. В структуре каждого видового фазового портрета
ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ ЖУЖЕЛИЦ РОДА PTEROSTICHUS 17
присутствуют следующие КТ, необходимые для описания его формы: Xmin, Xmax, Ymin, Ymax, у = 1. Прямая линия у = 1 - зона устойчивости, вокруг которой происходит дрейф системы. Область траектории, которая размещается выше у = 1 - фазы нарастания численности, нижняя зона траектории - фазы снижения плотности, соответствующие депрессивному состоянию популяции. Стабилизация численности популяции в этих пределах обеспечивает подвижную устойчивость экологической системы и возможность успешного существования вида. Xmin - наименьшая предельная плотность популяции, при которой вид еще способен успешно существовать. Xmax - максимальная предельная плотность популяции. Показатель оптимальности биотопа Xmin, в разных типах местообитаний неодинаков. В
более благоприятных условиях обитания он выше, в менее благоприятных - ниже [5]. Важная характеристика в фазовом портрете - предельные значения коэффициентов размножения, т. е. максимальных и минимальных скоростей движения численности популяций (Ymin, Ymax). Невысокая амплитуда флуктуации КР -свидетельство стабильности популяции. Расположение фазовых портретов локальных популяций на плоскости (х, у) имеет свой смысл. При изменении условий существования в благоприятную сторону наблюдается рост КР -окружность рассеивания на фазовой плоскости вытягивается вправо и вверх, относительно прямой у = 1. Распределение плотности популяций жужелиц рода Pterostichus с учетом коэффициента размножения представлено на рисунке.
КР
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0 4,0,
3.0
2.0 1,0 Ч
0,0
У=1
15 20 25 30 35 40
О
- шоШ:апш;
Плотность популяции (экз. на 100 л/сут)
( ' (
ч--- ^еюйсИш ех^ш; *•
- ^еюйсИш &1ийре8;
- Р1его8йсЬш adstrictus;
; *
4.** - Pterostichus ойеПа^.
Рис. Точечные диаграммы распределения плотности популяций доминантных видов жужелиц рода Pterostichus на высотном трансекте Баргузинского хребта в 1988-2007 гг.
Серия «Биология. Экология» 2009. Т. 2, № 1
18
Т. Л. АНАНИНА
Заключение
Анализ фазовых портретов жужелиц рода Pterostichus в экосистеме Баргузинского хребта свидетельствует о наличии двух режимов динамики численности: стабильном с небольшими флуктуациями численности и продромальном, численность которых колеблется в значительном диапазоне. К стабильному типу динамики численности отнесены доминантные виды Pt. тоМапш и Pt. dilutipes. Окружности рассеивания этих видов на фазовом портрете имеют небольшой радиус, компактны, вытянуты вправо, не удаляясь на значительное расстояние от зоны устойчивости у = 1. Продромальный тип свойствен группе субдоминант-ных видов - Pt. ехШШ, Pt. adstrictus, Pt. опеп-talis. Окружности рассеивания на фазовой плоскости имеют большой радиус, вытянуты вверх относительно прямой у = 1. Наиболее неустойчивый тип динамики численности из всех исследованных видов имеет Pt. eximius.
Таким образом, видовую принадлежность жужелиц к типу динамики численности можно также определить по размеру, форме окружности рассеивания, расположению фазового портрета на плоскости, амплитуде колебания коэффициента размножения.
Литература
1. Ананина Т. Л. Особенности многолетней динамики численности фоновых видов жужелиц (Co1eoptera, Carabidae) западного макросклона Бар-гузинского хребта / Т. Л. Ананина // Биоразнообразие Байкальского региона : тр. биол.-почв. ф-та ИГУ. Вып. 5. - Иркутск : Изд-во ИГУ, 2001. -С. 42-59.
2. Ананина Т. Л. Жужелицы западного макросклона Баргузинского хребта / Т. Л. Ананина. -Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 2006. - 201 с.
3. Ананина Т. Л. К характеристике сообществ жужелиц (Co1eoptera, Carabidae) Баргузинского хребта / Т. Л. Ананина // Вестн. БГУ. Химия, биология, география. Вып. 3. - Улан-Удэ : БГУ, 2007. -С. 196-200.
4. Гречаниченко Т. Э. Перспективы мезоди-намического биомониторинга в заповеднике (на примере жужелиц) / Т. Э. Гречаниченко // Актуальные вопросы в области охраны природной среды : информ. сб. / Всерос. науч.-исследоват. ин-т охраны природы. - М. : ФГУ «ВНИИ природы», 2009. -С. 140-145.
5. Ефимов В. М. Многомерный анализ биологических данных : учеб. пособие / В. М. Ефимов, В. Ю. Ковалев. - Горно-Алтайск : РИО ГАГУ, 2007. - 75 с.
To characteristic of population dynamics of carabids from the genus Pterostichus (Coleoptera, Carabidae) in ecosystems of Barguzin mountain ridge
T. L. Ananina
State natural biospheric reserve “Barguzinskу”, Ulan-Ude
Abstract. Based on perennial dynamics (20 years) of carabids populations in Barguzin mountain range the phase portrait models are made. The phase portraits of Pterostichus montanus Motsch., Pt. eximius Mor., Pt. adstrictus Eschs., Pt. dilutipes Motsch., Pt. orientalis Motsch are considering. Type of dynamics of number has define by size, shape of dispersion circle and position of phase portrait in diagram.
Key words: Barguzin mountain range, carabids, dynamics of number, phase portrait, dispersion circle.
Ананина Татьяна Львовна Государственный природный биосферный заповедник «Баргузинский» 670002, Улан-Удэ, ул. Лимонова, 12-90 кандидат биологических наук ведущий научный сотрудник тел. 8(3012)44-17-24 E-mail: [email protected]
Ananina Tatyana Lvovna State natural biospheric reserve “Barguzinskу”
12-90, Limonov St., Ulan-Ude, 670002 Ph. D. in Biology senior research scientist phone: (3012) 44-17-24 E-mail: [email protected]
Известия Иркутского государственного университета
