CC BY
22
ЗООЛОГИЯ
УДК 595.7:574.3
DOI 10.21685/2307-9150-2019-3-4
А. А. Короткова, М. С. Дубинин
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ ЖУЖЕЛИЦ В РАЙОНЕ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕ РЕДАЧ В ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация.
Актуальность и цели. Целью данного исследования явилось изучение морфологических аномалий у жужелиц на территориях линий электропередач в Тульской области и оценка качества среды в зоне влияния ЛЭП на основании этого параметра.
Материалы и методы. Материалом для данного исследования послужили 6043 экземпляра жужелиц, собранных в 2014-2016 гг. на территории двух ЛЭП (напряжением 750 и 220 кВ) и в контрольной зоне.
Результаты. На территориях ЛЭП в Тульской области у жужелиц выявлено 10 вариантов морфологических аномалий: 9 - в зоне действия ЛЭП-750, 6 - в зоне действия ЛЭП-220 и 5 - на контрольной территории. Доля особей с морфологическими аномалиями на всех территориях лежит в интервале от 2,25 до 3,36 %. На всех исследуемых участках преобладает нарушение жилкования (от 41,82 до 75,00 %). Количественные показатели, характеризующие морфологические аномалии Carabidae, выше на территориях ЛЭП, чем на контрольной территории.
Выводы. Оценка состояния среды на основе частот появления морфологических аномалий у жужелиц характеризует ее как «умеренное загрязненное», что позволяет предполагать наличие влияния электромагнитного излучения на данный параметр.
Ключевые слова: насекомые, энтомофауна, морфологические аномалии, ЛЭП.
A. A. Korotkova, M. S. Dubinin
MORPHOLOGICAL ANOMALIES OF CARABIDS IN THE POWER LINE AREAS IN TULA REGION
Abstract.
Background. The purpose of this study was to study the morphological anomalies of Carabidae in the areas of power lines in Tula region and assess the quality of the environment in the zone of influence of power lines on the basis of this parameter.
© Короткова А. А., Дубинин М. С., 2019. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
Materials and methods. The material for this study was 6043 Carabidae specimens collected in 2014-2016 in the territory of two power transmission lines (750 and 220 kV) and in the control zone.
Results. In the areas of power transmission lines in Tula region Carabidae featured 10 variants of morphological anomalies: 9 - in the area of the TL-750, 6 -in the area of the TL-220 and 5 - in the control area. The proportion of individuals with morphological anomalies in all territories lies in the range from 2,25 to 3,36 %. In all the studied areas, the violation of venation (from 41,82 to 75,00 %) prevails. The quantitative indicators characterizing the morphological anomalies of Carabidae are higher in the areas of power transmission lines than in the control area.
Conclusions. An assessment of the state of the environment based on the frequency of occurrence of morphological anomalies in carabides describes it as "moderately polluted," which suggests the presence of electromagnetic radiation impact on this parameter.
Keywords: insects, entomofauna, morphological anomalies, power lines.
Введение
В морфологии насекомых нередко встречаются различные отклонения от нормы (тератозы). Аномалии могут быть обусловлены генетическими факторами, механическими, термическими, химическими, радиационными и иными повреждениями развивающегося организма. Однако тератология насекомых малоизучена, в основном на констатирующем уровне [1-3]. Из крупных исследований по этой теме можно выделить работы Ж. Балажука и Ю. А. Присного, которые составили «классификацию уродств» [4, 5]. Несмотря на имеющуюся классификацию, основанную на времени формирования аномалий, конкретные механизмы, условия и причины возникновения тератозов в большинстве случаев остаются неизвестными. На основе анализа частот встречаемости морфологических аномалий вполне возможно производить оценку качества среды [6].
Целью данного исследования явилось изучение морфологических аномалий у жужелиц на территориях линий электропередач в Тульской области и оценка качества среды в зоне влияния ЛЭП на основании этого параметра.
Материалы и методы
Материалом для данного исследования послужили 6043 экземпляра жужелиц, собранных в 2014-2016 гг. на территории двух ЛЭП (напряжением 750 и 220 кВ) и в контрольной зоне. Контрольная зона исследования определена на расстоянии 200 м от центра опоры ЛЭП-750 и 100 м от центра опоры ЛЭП-220, где отсутствует влияние ЛЭП (показатели электрического и магнитного полей равны нулю). Измерение показателей проведено с помощью измерителя напряженности поля промышленной частоты (ПК-50). Исследуемые модельные участки расположены вдали от крупных автомагистралей, застроек и предприятий, таким образом, иные техногенные и рекреационные воздействия исключены. Для отлова жужелиц использовались почвенные ловушки Барбера.
Результаты и обсуждение
В имеющемся материале было определено 63 вида жужелиц, относящихся к 32 родам. Из них представители 36 видов (57,14 %) из 21 рода в количестве 177 особей (2,93 %) имели различные морфологические аномалии.
Наибольшая частота аномалий отмечена для видов Poecilus cupreus (L.), Amara aenea (Deg.) и Carabus cancellatus (111.). Для Poecilus cupreus (L.) этот показатель составил 14,69 %, для Amara aenea (Deg.) и Carabus cancellatus (1ll.) - по 12,43 %.
Согласно известной классификации [5], были выделены две обширные группы морфологических аномалий - механические повреждения и морфологические аномалии (тератозы).
В первую включены повреждения механического происхождения, такие как надломы, проколы, трещины, обрывы и различные деформации. Все они не связаны с загрязнением среды обитания, а являются результатом травмирующего действия на имаго, произведенного после завершения процесса склеротизации. Такие травмы могут служить для оценки рекреационной нагрузки, а также передвижения транспорта, выпаса скота. Механические повреждения были отмечены у 45 экземпляров (25,42 %) Carabidae из 22 видов и 10 родов. Чаще всего этот вариант (24,44 %) повреждений встречается у представителей рода Poecilus. Это, вероятнее всего, объясняется тем, что данные особи являются стратобионтами поверхностно-почвенными, обитают на поверхности почвы и в большей степени могут подвергаться травмирующему механическому воздействию.
Наиболее часто встречаемые травмы - деформации (вдавливания), зафиксированные у 22 особей (12,43 %) из 14 видов (рис. 1). Надломы, проколы и трещины отмечены у 20 особей (11,29 %) из 12 видов, обрывы надкрылий и крыльев - у 3 особей (1,69 %) из 3 видов. Механические повреждения в данном случае можно объяснить только естественными причинами в связи с отсутствием какого бы то ни было регулярного антропогенного прессинга.
Рис. 1. Механические повреждения Carabidae: а - надлом у Poecilus cupreus (L.); б - вдавливание у Pterostichuspunctulatus (Schall.); в - обрыв у Poecilus cupreus (L.)
Вторая крупная группа морфологических аномалий формируется на пре-имагинальном этапе развития, что может быть результатом механического воздействия на куколку и (или) результатом генетических изменений. Данная категория морфологических отклонений разнообразнее и насчитывает семь групп. В имеющемся материале нами выделены общие аномалии и уродства.
К общим аномалиям относятся несколько вариантов тератозов. Наиболее распространено (18 особей, 10,17 %) нарушение пигментации (рис. 2,г), проявляющееся как в виде общей гипомеланизации, так и в локальном отсут-
ствии пигмента или прозрачности покровов. Это обусловлено блокировкой синтеза кутикулярного и гиподермального пигмента в результате каких-либо мутаций, а также нехватки кислорода и гормональных нарушений.
/ .
в)
а) б)
Рис. 2. Общие аномалии у Carabidae: а - деформация надкрылья у Carabus nemoralis (Müll.); б - затянутость у Poecilus cupreus (L.); в - гипосклеротизация у Amara aenea (Deg.); г - нарушение пигментации у Cicindela campestris (L.)
Деформации, вызванные механическим воздействием на куколку или нарушением куколочного экзувия, отмечены у шести особей (3,39 %). Одним из их проявлений является «измятость» надкрылий (см. рис. 2,а).
Сбой синтеза хитина и процесса склеротизации, приводящие к гипо-склеротизации (см. рис. 2,в), встречается на изучаемых территориях реже -в 1,13 % случаев. Нарушение склеротизации на последних ее этапах характеризуются заживлением (затянутостью) (см. рис. 2,б). В наших исследованиях выявлена только одна особь (0,56 %) вида Poecilus cupreus (L.).
Вторая группа, отмеченная нами в составе морфологических аномалий, - это уродства. В исследуемом комплексе жужелиц отмечены аномалии покровов, к которым относятся различные опухоли: грыжи, вздутия, морщинистость и др. (рис. 3,а). Такая аномалия встречается у пяти экземпляров (2,83 %) из четырех видов.
а) б) в) г)
Рис. 3. Уродства у Carabidae: а - морщинистость у Harpalus luteicornis (Duft.); б - брахэлитрия у Pterostichus melanarius (111.); в - аномалия жилкования у Carabus cancellatus (1ll.); г - комплексная аномалия у Poecilus cupreus (L.)
Выявлены также жужелицы с брахэлитрией, которая характеризуется укорочением или редукцией дистальной части, что приводит к уменьшению размеров надкрылий (см. рис. 3,6). В некоторых случаях это связано с неполным расправлением надкрылий при выходе имаго из куколки. Брахэлитрия установлена у двух экземпляров (1,13 %), относящихся к двум видам (Pteros-tichus melanarius (111.), Poecilus cupreus (L.)).
Для жужелиц известны также аномалии жилкования, которые проявляются в результате слияния «жилковых» промежутков и в разрывах точечных бороздок (см. рис. 3,е). У всех видов семейства Carabidae жилки надкрылий в норме не ветвятся, что подтверждается ходом трахей, расположенных в «жилковых промежутках». В результате исследований было обнаружено 95 особей (53,67 %) из 19 видов с аномальным жилкованием. Таким образом, данная форма аномалий является самой распространенной. Для 1,69 % особей, относящихся к двум видам (Poecilus cupreus (L.), Anchomenus dorsalis (Pontop.)), были выявлены случаи комплексных аномалий (см. рис. 3,г).
В результате исследования на всей территории ЛЭП выявлено 149 экземпляров (3,11 %) из 36 видов и 21 рода Carabidae, имеющих 10 вариантов аномалий (табл. 1).
Таблица 1
Относительная встречаемость морфологических аномалий, %
Тип Вид Общая территория ЛЭП ЛЭП-750 ЛЭП-220 Контрольная зона
Механические Вдавливания 14,09 17,27 5,13 3,57
Обрывы 2,01 2,73 - -
Проколы, надломы, трещины 11,41 12,73 7,69 10,71
Тератозы
Общие аномалии Немеханические деформации 4,03 4,54 2,56 -
Повреждения до завершения склеротизации 0,67 - 2,56 -
Гипосклеротизация 1,34 1,82 - -
Нарушение пигментации 10,74 10,91 10,26 7,14
Уродства Аномалии покровов 3,36 4,54 - -
Брахэлитрия 0,67 0,91 - 3,57
Нарушение жилкования 49,66 41,82 71,79 75,00
Комплексные аномалии Пигментация + + жилкование 0,67 0,91 - -
Деформация + + жилкование 0,67 0,91 - -
Брахэлитрия + + жилкование 0,67 0,91 - -
Довольно многочисленны травмы механического характера (вдавливания, надломы, трещины). Они отмечены у 41 экземпляра (27,52 %) жужелиц из 20 видов.
Среди общих аномалий наиболее распространено нарушение пигментации, которое выделено для 16 особей (10,74 %). Различные деформации тела выявлены у шести экземпляров (4,03 %) карабидофауны. Кроме того, на территории ЛЭП отмечены две жужелицы (1,34 %) с гипосклеротизацией и одна (0,67 %) с повреждениями до завершения склеротизации.
Вблизи ЛЭП обнаружено три варианта уродств. В основном это нарушение жилкования. Таковые встречаются почти у половины экземпляров -74 особи (49,66 %), относящиеся к 18 видам. Также среди уродств выделены пять экземпляров (3,36 %) с аномалиями покровов и один (0,67 %) с брахэлит-рией. Отметим, что вблизи ЛЭП найдены три особи с комплексными аномалиями (2,01 %)
В зонах влияния ЛЭП с напряжением 750 кВ выявлено 110 особей (3,02 %) из 32 видов и 17 родов Carabidae, имеющих различные варианты аномалий (см. табл. 1). Общее количество тератозов в пределах ЛЭП-750 составило девять вариантов. Зафиксировано 32,73 % механических повреждений и 67,27 % тератозов.
Среди травм механического характера чаще других встречаются деформации (вдавливания) - 19 особей (17,27 %). Довольно многочисленны проколы, надломы и трещины, отмеченные у 14 особей (12,73 %). Обрывы надкрылий и крыльев выделены у трех представителей (2,73 %) Carabidae.
Среди общих аномалий наиболее распространенной является нарушение пигментации. Данный вариант встречается у 12 особей (10,91 %) карабидофауны. Различные деформации тела выявлены у пяти экземпляров (4,54 %) Carabidae, а гипосклеротизация - у двух особей (1,82 %).
Наиболее многочисленным вариантом среди уродств на территории ЛЭП-750 является нарушение жилкования (46 особей, 41,82 %). Аномалии покрова (морщинистость и вздутость) отмечены у пяти особей (4,54 %), брахэлитрия - у одного экземпляра (0,91 %), комплексные аномалии - у трех особей (2,73 %).
В результате исследования в зоне действия ЛЭП-220 отмечено 39 особей (3,36 %), относящихся к 12 видам и 10 родам Carabidae, с различными вариантами тератоза. Общее количество морфологических аномалий в пределах ЛЭП-220 составило шесть вариантов. Механические повреждения выявлены у 12,82 % особей жужелиц, тератозы - у 87,18 %.
У трех особей (7,69 %) механические повреждения представлены проколами, надломами и трещинами. Также два экземпляра (5,13 %) имеют деформации типа вдавливания.
Общие аномалии на территории ЛЭП-220 представлены четырьмя особями (10,26 %) с нарушением пигментации. Также отмечено по одной особи (2,56 %) с деформацией и повреждениями покровов до завершения склероти-зации.
Среди уродств на данной исследуемой территории отмечен только один вариант аномалий - нарушение жилкования, встречающийся у 28 (71,79 %) особей Carabidae.
В контрольной зоне было отмечено 28 особей (2,25 %) из девяти видов и пяти родов с морфологическими аномалиями, причем их количество вариантов наименьшее - пять разновидностей. Механические повреждения (проколы, надломы, трещины, вдавливания) выявлены лишь у 14,29 % особей, в остальных случаях (85,71 %) наблюдаются тератозы.
Из общих аномалий в контрольной группе отмечен только один вариант отклонения - нарушение пигментации, встречающееся у двух особей (7,14 %). Среди уродств по обыкновению преобладают особи с нарушением жилкования. Таковых на данном маршруте насчитывается 21 экземпляр (75,00 %). Также в контрольной группе отмечена одна особь (3,57 %) с брахэ-литрией.
Все количественные показатели, характеризующие морфологические аномалии Carabidae, выше вблизи линий электропередач, чем на контрольной территории (табл. 2). В зоне влияния ЛЭП-750 количество вариантов терато-зов несколько больше, чем в пределах ЛЭП-220. Доля особей с морфологическими аномалиями на данных модельных участках приблизительно одинаковая (в среднем 3,11 %). Хотя стоит отметить, что относительное количество общих аномалий и уродств у жужелиц несколько выше на территории ЛЭП-220 - 2,93 %. Для ЛЭП-750 данный показатель равен 2,03 %.
Таблица 2
Сравнительная оценка морфологических аномалий Carabidae
Количественные показатели морфологических аномалий Общая территория ЛЭП Территория ЛЭП-750 Территория ЛЭП-220 Контрольная территория
Количество вариантов морфологических аномалий 10 9 6 5
Доля особей с морфологическими аномалиями, % 3,11 3,02 3,36 2,25
В том числе:
доля особей с механическими повреждениями, % 0,85 0,99 0,43 0,32
доля особей с общими аномалиями и уродствами (тератозы), % 2,25 2,03 2,93 1,93
Для оценки качества среды в зоне действия ЛЭП на основе изученных аномалий был проанализирован первичный энтомологический материал этой территории (модельные участки) и контрольной зоны. Оценка состояния исследуемых территорий проводилась по 5-балльной шкале [6].
Доля особей с морфологическими аномалиями на всех территориях лежит в интервале от 2,25 до 3,36 % (табл. 3). В связи с тем, что на контрольной
территории этот показатель низкий (2,25 %) и соответствует по приведенной шкале 1-11 баллам, качество среды можно оценить как «хорошее». На участках, расположенных в пределах ЛЭП, частота морфологических аномалий выше (3,02-3,36 %), соответствует II баллам, следовательно, качество среды немного хуже. Этот факт также позволяет предполагать наличие влияния электромагнитного излучения линий электропередач на качество среды.
Таблица 3
Оценочная шкала качества среды на основе частот появления морфологических аномалий у жужелиц (Carabidae)
Доля особей с морфологическими аномалиями, % Баллы Характеристики состояния среды обитания
<1,70 I Отличное / до слабого загрязнения
1,71-2,55 I—II Хорошее / умеренное загрязнение
2,56-3,40 II
3,41-4,25 II-III Удовлетворительное / критическое загрязнение
4,26-5,10 III
5,11-5,95 III-IV Плохое / сильное загрязнение
5,96-6,80 IV
6,81-7,65 IV-V Очень плохое / очень сильное загрязнение
> V
Заключение
В результате исследования морфологических аномалий жужелиц было выявлено, что количество их вариантов в зоне влияния ЛЭП-750 несколько больше, чем на территории ЛЭП-220. Доля особей с общими аномалиями и уродствами немного выше вблизи ЛЭП-220. На контрольных маршрутах, где воздействие электромагнитного излучения отсутствует, встречаемость аномалий невысока. Частота появлений аномалий, а также оценка состояния среды дают возможность предположить влияние ЭМИ на карабидофауну в зоне действия линий электропередач, что может являться причиной возникновения тератозов у Carabidae.
Библиографический список
1. Castro Tovar, A. Nuevos casos de teratologías en Coleoptera (Insecta) / A. Castro Tovar, M. Baena, M. A. López Vergara // Zoologica baetica. - 2014. - Vol. 25. -P. 3-12.
2. Кондратьева, А. М. Аномалии усиков у клопа-кружевницы Tingis cardui (L.) (Heteroptera, Tingidae) / А. М. Кондратьева, В. Б. Голуб, Е. В. Аксёненко // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. - 2014. -Т. 119, № 1. - С. 25-27.
3. Назаренко, В. Ю. Морфологические аномалии у долгоносиков подсемейства Molytinae (Coleoptera, Curculionidae) / В. Ю. Назаренко // Укранський ентомоло-пчний журнал. - 2014. - № 1. - С. 69-72.
4. Balazuc, J. La teratologie des Hymenopteroides / J. Balazuc // Annales de la Société entomologique de France. - 1958. - Vol. 127. - P. 167-203.
5. Присный, Ю. А. Использование частот появления морфологических аномалий у жесткокрылых насекомых (Insecta, Coleoptera) в локальном мониторинге : дис. ... канд. биол. наук / Присный Ю. А. - Белгород, 2009. - 238 с.
6. Присный, Ю. А. Оценка состояния особо охраняемых природных территорий Белгородской области на основе частот встречаемости аномалий у жужелиц (Carabidae) / Ю. А. Присный // Научные ведомости. Сер.: Естественные науки. -2013. - Вып. 7. - С. 72-76.
References
1. Castro Tovar A., Baena M., M. A. Lopez Vergara. Zoologica baetica. 2014, vol. 25, pp. 3-12.
2. Kondrat'eva A. M., Golub V. B., Aksenenko E. V. Byulleten'Moskovskogo obshchestva ispytateley prirody. Otdel biologicheskiy [Bulletin of the Moscow Society of Naturalists. Biological department]. 2014, vol. 119, no. 1, pp. 25-27. [In Russian]
3. Nazarenko V. Yu. Ukraïns'kiy entomologichniy zhurnal [Ukrainian entomological journal]. 2014, no. 1, pp. 69-72.
4. Balazuc J. Annales de la Société entomologique de France [Annals of the French Society of Entomology]. 1958, vol. 127, pp. 167-203.
5. Prisnyy Yu. A. Ispol'zovanie chastot poyavleniya morfologicheskikh anomaliy u zhest-kokrylykh nasekomykh (Insecta, Coleoptera) v lokal'nom monitoringe: dis. kand. biol. nauk [The use of frequencies of morphological anomaly occurrence in coleopteran (Insecta, Coleoptera) in local monitoring: dissertation to apply for the degree of the candidate of biological sciences]. Belgorod, 2009, 238 p. [In Russian]
6. Prisnyy Yu. A. Nauchnye vedomosti. Ser.: Estestvennye nauki [Scientific bulletin. Series: Natural sciences]. 2013, iss. 7, pp. 72-76. [In Russian]
Короткова Анна Альбертовна доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биологии и экологии, Тульский государственный педагогический университет имени Л. Н. Толстого (Россия, г. Тула, проспект Ленина, 125)
E-mail: [email protected]
Korotkova Anna Al'bertovna Doctor of biological sciences, professor, head of sub-department of biology and ecology, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University (125 Lenina avenue, Tula, Russia)
Дубинин Максим Сергеевич преподаватель, кафедра биологии и экологии, Тульский государственный педагогический университет имени Л. Н. Толстого (Россия, г. Тула, проспект Ленина, 125)
Dubinin Maksim Sergeevich Lecturer, sub-department of biology and ecology, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University (125 Lenina avenue, Tula, Russia)
E-mail: [email protected]
Образец цитирования:
Короткова, А. А. Морфологические аномалии жужелиц в районе линий электропередач в Тульской области / А. А. Короткова, М. С. Дубинин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2019. - № 3 (27). - С. 34-42. - БОТ 10.21685/2307-9150-2019-3-4.
