CC BY
51
Н.И. Еремеева
РОЛЬ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ В ФОРМИРОВАНИИ МЕЗОФАУНЫ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ
Состояние городских экосистем определяется двумя основными группами факторов: 1 - природного происхождения (климат, ландшафт, рельеф, водный и ветровой режимы, характер почвенного покрова), 2 - техногенного происхождения, которые определяются развитием промышленности и транспорта (Фролов, 1998). Под воздействием этих же естественных и антропогенных факторов происходят процессы формирования и трансформации мезофауны беспозвоночных города.
Исследования проводились на территории крупнейшего промышленного центра Сибири - г. Кемерово - на пяти газонах, четырех суходольных лугах и двух лесных лугах. По типу растительности все модельные участки - это разнотравнозлаковые луга. Кроме того, исследовали разнотравно-злаковые луга в загородной зоне.
Беспозвоночных собирали среди растительных и других органических остатков на поверхности почвы и в травяном покрове. Полученные данные по плотности особей различных групп мезофауны использовали для определения значимости для мезофауны беспозвоночных различных факторов. Из природных факторов рассматривали условия биотопов: проективное покрытие, общее число видов растений в травостое, влажность почвы, длительность существования биотопа, из антропогенных - частота кошения травостоя, степень рекреации, уровень загрязнения атмосферного воздуха (по индексу загрязнения воздуха - ИЗА), уровень загрязнения почвы (по суммарному показателю химического загрязнения почвы -СХПЗ)). Для интерпретации полученных результатов, оценки значимости различных факторов для мезофауны и оценки ее состояния проводили корреляционный, факторный и информационный анализы (Автандилов, 1990; Владимирский с со-авт., 2002; Гайдышев, 2002).
В результате изменчивости плотности различных групп мезофауны беспозвоночных в городе были выделены блоки положительных и отрицательных корреляций с действующими факторами городской среды. Блоки отрицательных корреляций выявлены при рассмотрении связей различных групп мезофауны и таких факторов, как частота кошения, степень рекреации, уровень загрязнения почвы и атмосферного воздуха, а блоки положительных - с проективным покрытием, длительностью существования биоценоза, влажностью почвы, видовым богатством фитоценоза. Некоторые из рассматриваемых факторов взаимосвязаны. Так, влажность почвы наиболее зависима от частоты кошения (г - коэффициент корреляции = - 0,77, N = 584, р < 0,05). Поэтому не случайно для ряда групп мезофауны можно выделить сходные реакции на действие определенных факторов. В частности, для подавляющего числа групп членистоногих установлена отрицательная корреляционная связь с частотой кошения и, соответственно, положительная - с влажностью. Лишь у двух групп мезофауны (у двукрылых и муравьев (р. Ьаыш)) проявляется положительная реакция на кошение травостоя и, соответственно, отрицательная - на влажность (рисунок).
С помощью факторного анализа были выявлены различия в значимости факторов, влияющих на формирование мезофауны беспозвоночных в условиях города. Было установлено, что ведущими факторами являются влажность почвенного покрова, длительность существования биоценоза, частота кошения (табл.1).
Таблица 1
Оценка влияния факторов городской среды на мезофауну беспозвоночных урбанизированных территорий г. Кемерово
Факторные включения
Степень рекреации -0,247 871 0,887 713 0,086 267
Проективное покрытие 0,000 800 -0,903 557 0,196 683
Влажность почвы 0,952 930 -0,072 712 -0,175 817
Частота кошения -0,787 036 0,364 546 -0,107 545
Длительность 0,887 590 0,013 486 0,061 888
ИЗА 0,034 490 0,029 669 0,842 874
СХПЗ -0,189 203 -0,056 332 0,661 163
Видовое богатство травостоя 0,055 453 -0,715 619 -0,350 491
% общей дисперсии 0,302 102 0,282 372 0,282 372
Примечание: жирным шрифтом выделены достоверные значения при р < 0,05.
Вторыми по значимости факторами, влияющими на состояние мезофауны города, являются степень рекреации и проективное покрытие участка, которые связаны между собой достоверной отрицательной корреляционный связью. Третий по значимости фактор - загрязнение атмосферного воздуха города. Аналогичные данные о ведущих факторах городской среды получены при проведении корреляционного анализа (табл. 2).
Таблица 2
Результаты корреляционного анализа связи факторов городской среды и плотно -сти особей беспозвоночных на урбанизированных территориях г. Кемерово
Показатель Влажность почвы Частота кошения Длительность существования Проективное покрытие <с со 53 Степень рекреации со О Видовое богатство травостоя
Сумма модулей всех корреляций 5,97 5,28 4,79 3,88 3,43 3,36 3,04 2,92
Средняя величина корреляции 0,27 0,24 0,22 0,18 0,16 0,15 0,14 0,13
Оценку адаптивных возможностей мезофауны к комплексу факторов городской среды проводили с использованием информационного анализа. На основе изучения сообществ беспозвоночных в условиях г. Кемерово нами были рассчитаны следующие информационные характеристики мезофауны: структурная энтропия (Н) - мера неупорядоченности системы; относительная энтропия (И) - показатель, характеризующий относительную загруженность системы информацией от
максимально возможной; коэффициент избыточности (Я) - мера надежности системы, ее структурный запас; информационный показатель влияния (ИПВ).
Myrmica Foimica
влажность
Hymen х
Homopх
R[xy) > О R[xy) < О
Hymen
Myrmica
б
Модели достоверных корреляционных связей плотности различных групп мезофауны с частотой кошения (А) и влажностью почвы (Б) на территории города. Обозначения: - прямая корреляционная связь; — - обратная корреляционная связь
а
Информационные характеристики сообществ беспозвоночных мезофауны в условиях городской среды и в загородной зоне приведены в табл. 3. Для мезофау-ны беспозвоночных городских биоценозов получены более высокие средние значения структурной (0,983-1,112 - город; 0,924 - контроль) и относительной энтропии (0,169-0,186 и 0,166 соответственно) и одновременно более низкие средние значения коэффициента избыточности (Я) по сравнению с контролем (81,37-83,08 и 83,41), что свидетельствует о повышении неупорядоченности структурной орга -низации мезофауны, снижении ее адаптационных и компенсаторных возможностей. Однако величина Я в условиях городской среды сохраняется на достаточно высоком уровне, что свидетельствует о высоком структурном резерве биосистем, работающих лишь на 16,9-18,6 %, о процессе развития этих систем, включении адаптационных механизмов, компенсирующих нарушенность сообществ.
Таблица 3
Информационные характеристики мезофауны беспозвоночных модельных
участков
Участки Структурная энтропия Н, нат Относительная энтропия к, нат Коэффициент избыточности я, % Информа- ционный показатель влияния ИПВ
Город Газоны 0,983 0,178 82,24 0,219
Суходольные луга 1,112 0,186 81,37 0,166
Лесные луга 1,006 0,169 83,08 0,086
Загородная зона 0,924 0,166 83,41 —
Степень нарушенности сообществ беспозвоночных городских участков можно выразить последовательностью (в порядке уменьшения): газоны, суходольные луга, лесные луга. В условиях города на газоны оказывается постоянное антропогенное воздействие (рекреация, загрязнение, регулярный покос травостоя и т.д.), поэтому для сохранения мезофауны этих участков необходимы методы коррекции, разработка мер по ограничению воздействия. По сравнению с газонами, воздействие факторов городской среды на мезофауну суходольных лугов не столь велико (ИПВ = 0,166). Структурное разнообразие сообществ беспозвоночных на суходольных лугах в среднем выше на 10,8 %, структурный резерв высокий (ниже контроля лишь на 2 %). Наиболее близки к контролю информационные характеристики мезофауны беспозвоночных лесных лугов (ИПВ = 0,086).
Таким образом, применение корреляционного и факторного анализа позволяет выделить ведущие факторы (1 - влажность почвенного покрова, длительность существования биоценоза, частота кошения травостоя; 2 - степень рекреации и проективное покрытие участка; 3 - загрязнение атмосферного воздуха города), определяющие формирование и существование мезофауны беспозвоночных в условиях сибирского города. Информационный анализ показал, что несмотря на повышение неупорядоченности структурной организации мезофауны, снижение ее адаптационных и компенсаторных возможностей в условиях города, структурный запас мезофауны сохраняется на достаточно высоком уровне. Существующий уровень антропогенного воздействия на городскую мезофауну пока не является критическим, однако повышение уровня антропогенного вмешательства будет способствовать дальнейшей деградации мезофауны, особенно на городских газонах.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Автандилов Г.Г. Медицинская морфология. - М.: Медицина, 1990. - 384 с.
2. Владимирский Б.М., Горстко А.Б., Ерусалимский Я.М. Математика. - СПб.: Лань, 2002. - 955 с.
3. ГайдышевИ. Анализ и обработка баз данных. - СПб.: Питер, 2002. - 752 с.
4. Фролов А.К. Окружающая среда крупного города и жизнь растений в нем. -СПб.: Наука, 1998. - 328 с.
С.В. Блинова ВЛИЯНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ НА МИРМЕКОФАУНУ ГОРОДОВ
Муравьи - одно из самых многочисленных семейств насекомых, представители которого обитают практически во всех наземных биотопах. По мнению ряда авторов (Длусский, Захаров, 1965; Puszkar, 1978; Majer, 1983; Дмитриенко, 1985 и др.), муравьи из-за своего обилия, высокого видового разнообразия, сложной структуры образуемых сообществ, постоянного обитания на одном и том же участке являются информативным компонентом биоценоза и способны служить индикаторами определенных условий обитания. Поскольку выявлено, что при нарушении растительного покрова в техногенных сообществах резко возрастает функциональная роль мирмекофауны (доля в составе герпетобия - 8,2 %, плотность поселений - 68,2 гнезд/100 м2) по сравнению с заповедными территориями (4,4 % и 37,8 гнезд/100 м2, соответственно) сходного экологического режима местообитаний (Апостолов, Малий, Кобечинская, 1982), целесообразно изучение изменений мирмекокомплексов под воздействием промышленного города.
Исследования проводили в 1998 - 2003 годах на разнотравно-злаковых лугах г.Кемерово. Сбор всего материала осуществляли по общепринятым методикам (Длусский, 1965). На территории города было выделено 4 участка. Участок К1 находится на основной промышленной площадке города, дающей около 70 % всех промышленных выбросов города, остальные - по трансекте в 5 км (К2), 6 км (К3) и в 7 км (К4) от источников загрязнения. В качестве контроля использовали аналогичный участок в 30 км от города, расположенный против розы ветров. На каждом участке исследовали по 5 -10 пробных площадок 5 х 5м.
В качестве промышленных выбросов в г. Кемерово преобладают газообразные фракции. Наибольший вклад в загрязнение вносят предприятия энергетики и автотранспорт (Лодза и др., 2004). Уровень загрязнения рассчитывали согласно работе О.П. Андрохановой (1992): высокая степень загрязнения (выше 3,5 ПДК) -участок К1, средняя степень загрязнения (2,0-3,5 ПДК) - участки К2 и К3, слабая степень загрязнения (менее 2 ПДК) - участок К4. Степень рекреационной нагрузки определяли согласно классификации Н. М. Бугровой и Ж. И. Резниковой (Bugrova, Reznikova, 1990). Низкой степенью рекреационной нагрузки характеризуется участок К4, средней (умеренной) степенью - участки К1 и К3, высокой - участок К2. Такое деление участков по степени загрязнения в г. Кемерово соответствует данным, полученным с использованием методов биоиндикации (Неверова и др., 2003).
Весь полученный в ходе исследований цифровой материал обрабатывался стандартными статистическими методами (Длусский, 1965; Песенко, 1982).
В результате изучения разнотравно-злаковых лугов территории города выяв -лено 7 видов муравьев, в контроле - 6 (рис. 1). Минимальное количество видов
