CC BY
23ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ЗАПОВЕДНИК "ТИГИРЕКСКИЙ"
"ГОРНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ ЮЖНОЙ СИБИРИ: ИЗУЧЕНИЕ, ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ"
Вторая межрегиональная научно-практическая конференция, посвященная 10-летию организации
Тигирекского заповедника
Труды Тигирекского заповедника Выпуск 3
Барнаул - 2010
УДК 58+59+91+631.4+502.7
ББК 20.1 (253.7) я431 + 28.088 л64 я431
Г 699
Горные экосистемы Южной Сибири: изучение, охрана и рациональное природопользование. Труды Тигирекского заповедника. Вып. 3. Барнаул, 2010. 303 с.
Сборник содержит материалы представленные на II межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 10-летию организации Тигирекского заповедника "Горные экосистемы Южной Сибири: Изучение, охрана и рациональное природопользование". Обобщены данные современных исследований природных комплексов ГПЗ "Тигирекский". Анализируется стратегия развития и функционирование системы особо охраняемых природных территорий Алтае-Саянского экорегиона. Рассматривается актуальные вопросы изучения рельефа, климата и почв горных территорий, изучения и охраны растительного и животного мира гор Южной Сибири, проблемы устойчивого развития регионов.
Сборник рассчитан на широкий круг специалистов, работающих в области биологии, экологии и охраны природы, а также всех, кому небезразличны проблемы охраны и рационального использования природных ресурсов.
Редакционная коллегия: Е. Н. Бочкарёва, Н. И. Быков, П. В. Голяков, Е. А. Давыдов, Н. Л. Ирисова, Т. А. Терёхина
Издание подготовлено при поддержке ООО "Золото Курьи"
3ОЛОГо
*VP btf
ISSN 2076-7390
©ФГУ Государственный природный заповедник "Тигирекский"
TIGIREKSKY STATE NATURAL RESERVE
MOUNTAIN ECOSYSTEMS OF SOUTH SIBERIA: STUDY, CONSERVATIN AND RATIONAL NATURE USE
The second interregional scientific-practical conference, devoted to the 10-year anniversary of the Tigirek State Natural Reserve establishment
Proceedings of the Tigirek State Natural Reserve Volume 3
Barnaul - 2010
Mountain ecosystems of South Siberia: study, conservatin and rational nature use.
Proceedings of the Tigirek State Natural Reserve, 2010. Vol. 3. Barnaul, 2010. 303 pp.
Reports presented at the first interregional scientific-practical conference "Mountain ecosystems of South Siberia: study, conservatin and rational nature use", devoted to the 10-year anniversary of the Tigirek State Natural Reserve establishment, are compiled in the book. Data on present-day investigations of natural complexes in Tigirek ("Tigireksky") reserve are summarized. The developmental strategy and activity of the system of especially protected natural areas in Altai-Sayan mountainous ecoregion are analyzed. Actual problems of mountainous relief, climate and soil investigation, flora and vegetation, fauna and animal population of South Siberian Mts. study and protection, stable development of the region are considered.
The book may be interesting to a wide range of specialists in the field of biology, ecology, and nature protection, as well as to anyone anxoius in problems of natural resources stable use and protection.
Editorial board:
E. N. Bochkaryova, N. I. Bykov, E. A. Davydov, P. V. Golyakov, N. L. Irisova, T. A. Terekhina
This publication has been made with support of Zoloto Kurii L.l.c
3OAOTq V.VP btf
ISSN 2076-7390
©FSI Tigirek State Natural Reserve
УДК 574.21
Onishchenko S.S. Il'yashenko V.B.
MORPHOLOGICAL ASPECTS OF THE ENVIRONMENT'S QUALITY ESTIMATION
В работе рассмотрены результаты исследования по биологической оценке качества среды по морфологическим маркерам. В ходе работ оценен диапазон асимметрии билатеральных признаков в популяциях обыкновенной бурозубки с территории Кемеровской области и Красноярского края. Выявлен естественный уровень встречаемости уродств и отклонения в пигментации зубов бурозубки обыкновенной в горных условиях и в условиях антропогенного воздействия.
Ключевые слова: морфологические маркеры, качество среды, асимметрия, аномалии развития, пигментация зубов,
Важным показателем степени благополучия живых систем является отсутствие у них отклонений от нормального естественного состояния на молекулярно-клеточном, организменно-популяционном или биоценотическом уровнях их организации. Стрессирующие по характеру воздействия приводят к заметным отклонениям в онтогенезе и физиологических процессах, сопровождаются увеличением в популяциях видов частоты уродств и сопровождаются другими негативными для жизнедеятельности организмов проявлениями (Захаров, Чубинишвили, 2000). Выявление диапазона естественных (фоновых) реакций у модельных объектов по морфологическим маркерам при отсутствии или минимальном антропогенном воздействии являлось целью настоящей работы.
В настоящем исследовании привлекался материал с территории заповедников «Кузнецкий Алатау» (Кемеровская область) и «Саяно-Шушенский» (Красноярский край). Общей чертой этих территорий является то, что они представляют горные экосистемы с четко выраженной поясностью в растительном покрове. Для сравнения привлекался материал из Кемеровской области из окрестностей (окр.) шахты «Ягуновская» и со стационара Кемеровского госуниверситета (КемГУ) «Ажендарово».
В качестве модельного объекта выбрана бурозубка обыкновенная (Sorex araneus Linnaeus). Выбор определяется широким распространением, высокой степенью изученности, относительной простотой получения массового материала.
В качестве основного приема использована оценка степени стабильности развития организмов, когда регистрируются нарушения симметрии морфологических структур по билатеральным признакам. Теоретические основы нарушения симметрии изложены в работе В.М. Захарова (1987). Нами использованы также дополнительные признаки, позволяющие выявить степень нарушения некоторых важных физиологических процессов, а именно нарушение образования меланина в зубах. Кроме того, для оценки отклонения в развитии зверьков вне нормы реакции вида выявлялись пороки развития скелетных и одонтологических структур. Считается, что регистрация случаев аномалий является одним из надежных индикаторов состояния природных популяций и служит одним из критериев оценки качества природной среды в экологическом мониторинге (Меженина, 1974; Журавель, 1977; Графодатский, Железова и др., 1999; Израэль, 1984; Гашев, 2000; Дистель и др., 2001; Шадрина, Вольперт и др., 2003). Для видов рода Sorex за норму принималась частота встречаемости уродств не более 1-2% (Онищенко и др., 2007).
Для выявления отклонений в физиологическом состоянии оценивалась частота встречаемости среди сеголеток обыкновенной бурозубки нарушений пигментации зубов (Онищенко и др., 2003; Толкачев, 2007), которые выражаются в появлении мелких белых пятен на окрашенных участках коронок зубов или отсутствии окраски отдельных зубов.
аберрация.
Актуальные вопросы изучения и охраны животного мира
Всего проанализировано более 600 черепов зверьков, отловленных в Кемеровской области и Красноярском крае. Для оценки уровня встречаемости аномалий развития среди бурозубок проанализированы сборы землероек с Кузнецкого Алатау (около 5000 экз.).
Для каждой выборки рассчитывался интегральный показатель стабильности, где в долях отражается среднее количество асимметричных признаков. Кроме того, оценивалась нормальность распределения значений показателя асимметрии по выборкам. Оценка достоверности различий между выборками производилась с помощью критерия Стьюдента.
Для выявления диапазона колебаний показателя асимметрии краниальных признаков в естественных условиях проанализированы выборки зверьков за ряд лет 1998-2004 гг. из окрестностей стационара КемГУ «Ажендарово». Это позволяет оценить влияние такой группы естественных факторов, как межгодовые изменения плотности популяции или колебания погодных условия, которые приводят к выраженным отклонениям в развитии зверьков этого вида (Захаров и др., 1984; 2акЬагоу а±а1., 1997).
Диапазон колебаний численности обыкновенной бурозубки в окрестностях стационара значителен и составляет от 5 до 37 особей на 100 цилиндро-суток. Ежегодные резкие изменения численности свидетельствует о выраженной зависимости популяции вида от факторов внешней среды. Действительно, погоды этого ряда лет характеризовались частыми аномальными проявлениями. Несмотря на это, показатель стабильности развития менялся в незначительных пределах (табл. 1). Единственный год, когда произошел существенный сдвиг показателя асимметрии, - 2002-й, т. е. во время пика численности вида. Популяции обыкновенной бурозубки из других районов по уровню нарушения стабильности развития оказались сходными. Единственная группа, которая достоверно отличается от большинства из них, это сеголетки из высокогорья Кузнецкого Алатау, в окрестностях озера Рыбное. Для них обнаружен достоверно более низкий уровень асимметрии краниологических признаков.
Анализ отклонений в пигментации зубов показывает, что эта аберрация среди сеголеток в разных популяциях может достигать 16% (табл. 2). Сравнение материалов по ажендаровской популяции за 2004 и 2005 гг. показывает, что в год низкой численности (2005 г.) возрастает доля зверьков с нарушениями окраски эмали зубов меланином. Для популяций горных территорий ГПЗ «Кузнецкий Алатау» доля зверьков с нарушениями пигментации зубов значительно выше, чем у таковых из предгорных районов Кузнецкого Алатау. Обращает внимание, что максимум зверьков с такого рода нарушениями обнаружен в сборе 2006 г. из окрестностей реки Средняя Маганакова. В этот год из-за затяжной холодной и дождливой весны численность вида была довольно низкой.
Среди сборов землероек из разных районов Кузнецкого Алатау зверьки с аномалиями развития отловлены в окр. озера Рыбного и реки Безымянка. В сборе из района ручья Ивановский (левый
Таблица 1
Интегральный показатель стабильности развития обыкновенной бурозубки
Место, год К, экз. М±ш 5 тт тах
Шахта Ягуновская 1997 39 0,18 ±0,02 0,15 0,00 0,50
Ажендарово 1998 27 0,14 ±0,02 0,12 0,00 0,43
Ажендарово 2002 100 0,23 ± 0,02 0,19 0,00 1,16
Ажендарово 2003 100 0,15 ±0,01 0,13 0,00 0,57
Ажендарово 2004 100 0,17 ±0,01 0,15 0,00 0,60
Озеро Рыбное 2006 19 0,04 ±0,01 0,06 0,00 0,14
Средняя Маганакова 2006 57 0,11 ±0,02 0,14 0,00 0,57
Кордон Безымянка 2007 90 0,15 ±0,01 0,13 0,00 0,50
Хребет Бархатный 2007 64 0,12 ±0,01 0,11 0,00 0,38
Галовка 2 15 0,18 ±0,03 0,10 0,00 0,38
Сарлы 12 0,13 ±0,03 0,11 0,00 0,25
Таблица 2
Встречаемость особей с нарушением пигментации зубов среди сеголеток обыкновенной бурозубки разных популяций
Место, год 14, экз. Доля (в %)
Ажендарово, 2004 771/205 4,02
Ажендарово, 2005 435/130 8,3
Река Средняя Маганакова, 2006 50/7 16
Озеро Рыбное, 2005 88/46 10,2
Озеро Рыбное, 2006 18/4 -
Река Безымянка, 2007 158/76 10,7
приток реки Кия) найдена одна травмированная бурозубка. Аномальных зверьков в других массовых сборах нет. В окрестностях озера Рыбное в поясе субальпийских и альпийских лугов и горных тундр среди проанализированных 159 экземпляров аномалии развития обнаружены у трех бурозубок (1,9%). Видимо, достаточно своеобразные для вида условия обитания в этом районе являются довольно мощным фактором, стимулирующим возникновения различного рода уродств у зверьков. В окрестностях реки Безымянка более благоприятные условия для обитания видов. Участок расположен в диапазоне абсолютных высот от 5 80 до 1 ООО м. Однако в сборе сеголеток обыкновенной бурозубки доля аномальных зверьков составляла 3,8%, что заметно превышает видовую норму в 1,5%. В этой популяции было довольно много травмированных животных, вероятно, вследствие напряженных внутрипопуляционных взаимодействий на фоне высокой численности (78,8 особей на 100 конусо-суток.).
Анализ асимметрии краниологических признаков обыкновенной бурозубки позволил выделить две популяции, которые достоверно отличались от остальных в большинстве попарных сравнений: из окрестностей стационара «Ажендарово» за 2002 г. и из окрестностей озера Рыбное. Наибольший уровень нарушения развития зверьков отмечен в ажендаровской популяции в 2002 г., когда зарегистрирован пик численности. Известно, что в популяциях мелких млекопитающих в фазе роста и пика численности наблюдаются различные явления, в том числе и нарушения развития (Захаров, 1987). Наибольшей стабильностью развития краниологических структур отличаются популяции вида, населяющие высокогорья окрестностей озера Рыбное. Однако для них и зверьков с реки Безымянка характерно высокая частота встречаемости уродств.
Для других популяций обыкновенной бурозубки выраженные отклонения в развитии зверьков не характерны, несмотря на существенную разницу в условиях обитания, уровне численности и степени доминирования вида в таксоцене землероек. Примечательно, что популяция вида из пригорода г. Кемерово достоверно не выделялась в серии выборок, обладающих умеренными проявлениями нарушений в развитии зверьков. В целом диапазон варьирования признака в одной популяции за ряд лет может превосходить степень различий таковых разных географически удаленных популяций.
Анализ отклонений в пигментации зубов показывает, что доля этой аберрации в популяции может достигать 16%. Имеющийся материал по 2004 и 2005 гг. показывает, что в год низкой численности популяции (2005 г.) возрастает доля зверьков с нарушениями окраски эмали зубов. Для популяций из ГПЗ «Кузнецкий Алатау» доля зверьков с нарушениями пигментации зубов значительно выше, чем у таковых из предгорных районов Кузнецкого Алатау. Максимум зверьков с такого рода нарушениями обнаружен в сборе 2006 г. из окрестностей реки Средняя Маганакова. В этот год сложились своеобразные условия для популяции модельного вида (затяжная холодная и дождливая весна, позднее размножение, низкая стартовая численность вида и т. д.), что могло привести к сбоям некоторых физиологических процессов. Следует отметить, хотя обыкновенная бурозубка в темнохвойной тайге один из фоновых видов, но для нее условия сильно увлажненной местности являются не совсем оптимальными.
Оценка качества среды с использованием морфологических маркеров показывает, что условия обитания обыкновенной бурозубки исследованных популяций следует считать близкими к оптимальным. Этот вывод можно распространить не только на малонарушенные территории заповедника «Кузнецкий Алатау», но и на трансформированные и подвергающиеся постоянному
Актуальные вопросы изучения и охраны животного мира
загрязнению и сельскохозяйственному воздействию районы. Использование других критериев дает несколько иную и противоречивую картину. Так, регистрация нарушений пигментации зубов как индикатора нормы протекания физиологических и ростовых процессов показывает, что наиболее часто эти отклонения регистрируется в популяциях обыкновенной бурозубки Кузнецкого Алатау. Это позволяет считать, что модельный вид в горной тайге существует в достаточно напряженном взаимодействии с биотическим и абиотическим окружением. Еще более существенно расхождение результатов анализа флуктуирующей асимметрии и врожденных пороков скелетных и одонтологических структур. Зарегистрированный у обыкновенной бурозубки высокий уровень аномалий развития в окрестностях реки Безымянка позволяет предполагать существование в этом районе, по крайней мере, в год проведения исследований достаточно мощного стрессирующего фактора неясной природы.
ЛИТЕРАТУРА
Гашев С.Н Млекопитающие в системе экологического мониторинга (на примере Тюменской области). - Тюмень: ТюмГУ, 2000. - 220 с.
Графодатский А.С., Железова А.И, Князев С.П, Мычко Е.В., Полетаева ИИ, Сотская М.Н. Генетика собаки. -Новосибирск: изд-во Новосиб. ун-та, 1999. - 196 с.
Дистель В. А., Сунцов В.Г., Вагнер В. Д. Зубочелюстные аномалии и деформации: основные причины развития. - М.: Медицинская книга, Н. Новгород: изд-во НГМА, 2001. - 102 с.
Журавель А.А. Патологическая физиология сельскохозяйственных животных. - М., 1977. - 368 с. Захаров В.М. Асимметрия животных. -М.: Наука, 1987. -216 с.
Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г., Баранов А.С., Борисов В.И, Валецкий А.В., Крысанов Е.Ю., Кряжева ИГ., Пронин А.В, Чистякова Е.К Здоровье среды: практика оценки. - М.: Центр экологической политики России, 2000. - 320 с.
Захаров В.М., Шефтель Б.И., Александров Д.Ю. Нарушение стабильности развития на фазе пика численности в
Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 435 с. Меженина В.П Врожденные уродства. - Киев: Здоров'я, 1974. - 144 с.
Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур). Утверждены Распоряжением МПР №460-р от 16.10.2003. - Москва, 2003.
Онищенко С.С., Ильяшенко В.Б., Бибик Е.В. Травмы и деформации черепа бурозубок (Insectívora, Sorex) II Териофауна России и сопредельных территорий (7 съезд Териологического общества). Материалы Международного совещания 6-7 февраля 2003 г., Москва - М., 2003. - С. 244.
Онищенко С. С., Ильяшенко В.Б., Бибик Е.В. Тератологическая и травматическая изменчивость сибирских землероек родов Sorex и Crocidura // Биология насекомоядных млекопитающих. Матер. III Всерос. науч. конф. по биологии насекомоядных млекопитающих (15-20 сент. 2007 г., Новосибирск). - Новосибирск: изд-во «ЦЭРИС», 2007. - С. 90-93. Толкачев О.В. Воздействие урбанизации на население бурозубок лесных экосистем: автореф. дис...канд. биол. наук. -Екатеринбург, 2007. - 24 с.
Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л., Данилов В.А., Шадрина Д.Я. Биоиндикация воздействий горнодобывающей промышленности на наземные экосистемы Севера: морфогенетический подход. - Новосибирск: Наука, 2003. - 110 с. Zakharov VM., Demin D.V, BaranovAS., Borisov V.I., Valetsky A.V., Sheftel B.I Developmental stability and population dynamics of shrews Sorex in central Sibiria // Acta theriologica, 1997. - S. 4. - P. 41^18.
SUMMARY
In work are considered results of research by a biological estimation of environment's quality by morphological markers. During the works we appreciated the range of asymmetry attributes in common shrew's population from Kemerovo area and Krasnoyarsk region territory. Have defined level of uglinesses occurrence and deviations in pigmentation of a shrew's teeth in mountain and in conditions of anthropogenous influence.
