CC BY
14
УДК 574.4:595.7
Ю. Б. Смирнов
Днепропетровский национальный университет
РОЛЬ ЛИЧИНОК ЖУКОВ-ЩЕЛКУНОВ (COLEOPTERA. ELATERIDAE) В ТРАНСФОРМАЦИИ И МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Визначено мшроелементний склад личинок ковалиюв у р1зних за ступенем забруднення бштопах Придншровськиго perioHy. Встановлено CTyniHb забруднення навколишнього середовища важкими металами та ïx вщносне накопичення у безхребетних тварин.
The microelement composition of larvae of elat eridae wos described in biotopes which différent on the degree of contamination of the Pridneprovsky région. A degree of contamination of environment by the heavy metáis and their relative accumulation in the invertebrate animais wos det ermined.
Введение
Личинки щелкунов, называемые проволочниками, более многочисленны в тяжелых почвах, если последние не слишком кислые. Однако определенные виды их заселяют и легкие почвы. К таковым относятся, например, Selatosomus aeneus (L.) - эвритопный вид, обитающий как в полевых почвах, так в луговых и лесных.
Большинство почвообитающих личинок - фитофаги, а те, которые обитают в лесной подстилке, - хищники. Роды Limonius, Agriotes, Melanotus, считающиеся фитофагами, имеют виды, которые в определенных условиях становятся хищниками, являясь потенциально полезными видами. В наших раскопках обнаружены более 12 видов личинок щелкунов, но на содержание микроэлементов исследованы только несколько, наиболее часто встречающиеся: Agripnus murinus (L.), Agriotes gurgistanus (Fald.), Agriotes lineatus (L.), Agriotes obscurus (L.).
Материалы и методы исследований
Материалом для написания настоящей работы послужили сборы личинок элатерид в почвенно-зоологических раскопках на пробных площадях Международного, биосферного Присамарского стационара им. A. J1. Бельгарда в течение нескольких лет по общепринятым методикам [1; 3]. Микроэлементный состав животных проведен методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе AAS-ÍN [4].
Результаты и их обсуждение
Щелкун серый — Agripnus murinus (L.). Обитатель лесной и лесостепной зоны. По определению В. Г. Долина [2], личинки встречаются под пологом леса, иногда на пахоте и являются хищниками. На пробных площадях Присамарья нами отмечен этот вид в искусственных насаждениях акации белой в пристене на нижней трети склона, прирусловье, центральной пойме и су дубраве. В прирусловой пойме личинки обнаружены на глубине от 10 до 30 см, в то время как в почвах центральной поймы и судубравы - только до 10 см.
Твердые покровы личинок щелкунов не способствуют проникновению металлов в организм и поэтому можно считать, что основная масса металлов проникает с пищей. Накопление личинками некоторых металлов превышает их
© Смирнов Ю. Б., 2005
Вюник Дтпропетровського утверситету. Бюлопя, еколопя. 259
Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
показатели для почв: никель в 3,4; медь в 4,2; свинец в 1,4 раза. В почвах искусственных белоакациевых насаждений концентрации марганца, железа, цинка и кадмия находятся на уровне или ниже их содержания в почве.
Абсолютные значения содержания металлов в теле личинок широкого щелкуна представлены в табл. 1. Самое высокое содержание токсичных элементов кадмия и свинца мы наблюдали в илистых супесчаных почвах прирусловой поймы р. Самары, где, очевидно, эти металлы привносятся с половодьем.
Таблица 1
Средние значения абсолютных величин содержания тяжелых металлов в тканях личинок щелкуна Agr¡pnus типпт из различных мест обитания
Биотоп Глуб. (см) Мп, мг/кг Fe, мг/кг №. мг/кг Си, мг/кг Zn/ мг/кг Cd, мг/кг РЬ, мг/кг
Посадка акации белой 0 128,0 80,0 18,0 44,0 172,0 0,0 14,0
Прирусловая пойма 10 16,2 0,0 0,0 39.3 36,8 3,8 2,6
20 21,8 44,5 0,0 78,2 30,9 6,4 30,0
30 135,0 620,0 0,0 340,0 0,0 20,0 180,0
Центральная пойма 10 25,5 45,9 17,3 81,6 25,5 3,1 0,0
Судубрава 10 56,7 63,3 170,0 1,7 20,0 0,0 13,3
Максимальных значений в личинках из почв прирусловья достигают: марганец, железо, медь, кадмий и свинец. Коэффициенты концентрации (соотношение содержания элементов в тканях к концентрации в почве) представлены в виде гистограмм на рис. 1.
Участки отбора проб
BMn EIFe BNi ИРЬ
Участки отбора проб
! ШСи OZn BCd
Рис. 1. Накопление тяжелых металлов в теле личинок щелкуна Agripnus murinus относительно почвы в различных биотопах Присамарья: 1 - нижняя треть склона в посадке акации белой на пристене; 2 - прирусловая пойма; 3 - центральная пойма: 4 - судубрава
Вкник Дншропетровського утверситету. Бюлопя, еколопя. О ^Q Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Sena Biologia, ekologia
Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
Щелкун степной - Agriotes gurgistanus (Faid.). Обитатель лесостепной и степной зоны Украины, в пахотных угодьях на черноземных почвах, опасный вредитель сельскохозяйственных культур - овощных и кукурузы [2]. В естественных биогеоценозах нами обнаружен только на степной целинке и примыкающей к ней посадке акации белой.
Личинки этого вида очень мало накапливают железо и почти не накапливают медь и кадмий. Свинец обнаружен у личинок степного щелкуна только в верхних горизонтах почвы на степной целинке и белоакациевых насаждениях (табл. 2).
Таблица 2
Средние значения абсолютных величин содержания тяжелых металлов в тканях личинок щелкуна Agriotes gurgistanus в зависимости от глубины обитания
Биотоп Глуб. (см) Мп, мг/кг Fe, мг/кг Ni, мг/кг Си, мг/кг Zn, мг/кг Cd, мг/кг РЬ, мг/кг
Заповедная целинная степь 10 202,6 0,0 2,6 0,0 223,7 0,0 26,3
20 186,0 924,0 20,0 32,0 196,0 0,0 4,0
30 64.4 0,0 2,9 0,0 93,3 0,0 0,0
40 182,4 0,0 14,7 0,0 155,9 0,0 0,0
Посадка акации белой 0-5 327,8 66,7 50,0 0,0 383,3 0,0 0,0
20 78.4 0,0 4,1 0,0 112,2 0,0 6,8
Кооэффициенты концентрации представлены на гистограммах (рис. 2).
Глубина обнаружения личинок Ш Мп ПД Fe В Ni BCu BZn ИРЬ~|
Рис. 2. Накопление тяжелых металлов в теле личинок щелкуна Agriotes gurgistanus относительно почвы в зависимости от глубины их обнаружения на участках заповедной целинной степи
Кадмий этот вид не накапливает, хотя в почве его содержание колеблется в пределах 0,1-0,2 мг/кг абсолютно сухой массы. Концентрация свинца резко снижается с увеличением глубины, на которой обитают личинки.
Щелкун полосатый - Agriotes lineatus (L.). Обитает по речным поймам, достигает юга степной зоны. Один из важнейших почвенных вредителей в Европе. Предпочитает сильно увлажненные почвы с большим содержанием растительных
Вкник Дтпропетровського утверситету. Бюлопя, еколопя.
Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seriä Biología, ekologiä 26 1
Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology.
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol.
2005. 13(1).
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
остатков и гумуса. [2]. Чаще всего встречается в луговых и лугово-торфянистых почвах. В наших раскопках обнаружен в искусственных насаждениях акации белой на плакоре, прирусловой и центральной пойме, а также на поле, засеянном люцерной. Средние значения содержания зольных элементов показаны в табл. 3.
Таблица 3
Средние значения абсолютных величин содержания тяжелых металлов в тканях личинок щелкуна Agriotes ИпеаШэ из различных мест обитания
Биотоп Глуб. (см) Мп, мг/кг Fe, мг/кг Ni, мг/кг Си, мг/кг Zn. мг/кг Cd, мг/кг РЬ, мг/кг
Посадка акации белой 10 285,0 0,0 30,0 0,0 285 0,0 70,0
Прирусловая пойма 10 37,1 54,3 0,0 194.3 0,0 28,6 125,7
20 71,4 7,1 0,0 735,7 0,0 50,0 128,6
Центральная пойма 0-5 38,9 0,0 0,0 116,7 72,2 0,0 0,0
10 40,9 0,0 22,7 290,9 0,0 13,6 0,0
20 60,0 6745,0 0,0 260,0 485 15,0 0,0
Поле люцерны 10 133,3 2100,0 3493 187,5 117 0,0 300,8
20 100,0 2277,8 6900 91,1 133 11,1 134,4
30 57,1 591,4 314 152,6 91,4 6,0 0,0
В почвах искусственных белоакациевых насаждений личинки этого вида содержат марганца в 2 раза, никеля в 3,5; свинца в 7 и цинка в 13,9 раза больше, чем в почве. В почвах прирусловой поймы животные накапливают свинец, медь и кадмий соответственно в 25,7; 92,5 и 142,9 раза больше. Большие концентрации металлов отмечаются и на сельхозугодьях, где большинство почвообитающих животных содержат повышенные концентрации тяжелых металлов. По всей видимости, накопление металлов в организме беспозвоночных происходит за счет антропогенного загрязнения окружающей среды выхлопными газами автотранспорта и сельхозтехники. В прирусловой и центральной пойме р. Самары личинки содержат примерно одинаковое количество марганца на одних и тех же глубинах. Несмотря на то, что содержание марганца в почве уменьшается с увеличением глубины, у личинок полосатого щелкуна оно увеличивается. Железо и цинк накапливаются крайне неравномерно, и установить какую-либо зависимость трудно. Несколько увеличиваются показатели накопления металлов у личинок Agrietes Imeatus в синузии звездчатки в почве прирусловой поймы и синузии крапивы в центральной пойме.
Коэффициенты концентрации представлены на гистограммах (рис. 3).
Щелкун темный - Agrietes obscurus (L.). Предпочитает почвы тяжелого механического состава. Кормовыми растениями служат разнообразные культурные и дикорастущие злаки, а также некоторые двудольные растения. Однако в большинстве случаев предпочитаются злаки. Этот вид является одним из важнейших почвенных вредителей [2]. Личинки этого щелкуна нами обнаружены только на полях, засеянных пшеницей. Нами проверены поля, на которых не проводилось искусственное орошение, и поля с поливом. На поле без полива марганец накапливается почти в три раза больше, чем на поле с поливом. Концентрации железа находятся на одном уровне на обоих агроценозах. Содержание никеля и меди в два раза выше у личинок с поливных земель (табл. 4).
BicHUK ^HinponeTpoBCfcKoro ymBepcrneTy. Eionoria, eKonoria. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
2 3 4
Участки отбора проб
S Mn ID Fe
Участки отбора проб
BNi a Cu DZn BCd BPb !
Рис. 3. Накопление тяжелых металлов в теле личинок щелкуна Agrióles linea-tus относительно почвы в различных биотопах Присамарья: 1 - искусственные насаждения акации белой; 2 - прирусловая пойма; 3 - центральная пойма; 4 - поле люцерны
Таблице 4
Средние значения абсолютных величин содержания тяжелых металлов в тканях личинок щелкуня Agrióles obscurus и почве с коэффициентами концентрации на полях, засеянных пшеницей
Биотоп Глуб. (см) Мл, мг/кг Fe, мг/кг Ni, мг/кг Си, мг/кг Zn, мг/кг Cd, мг/кг РЬ, мг/кг
Личинки с поля без полива 10 110,0 4285,0 2915,0 53,5 195.0 14,0 0,0
Почва 10 419,4 4862,4 142,4 8,2 35,0 0,3 24,3
Коэф. конц. 10 0,3 0,9 20,5 6,5 5,6 46,7 0,0
Личинки с орошаемого поля 10 40,7 4059,3 5603,7 98,1 100,0 10,0 44,1
Почва 10 278,4 5265.2 25,2 12,7 32,6 0,12 11,6
Коэф. конц. 10 0.1 0,8 222,4 7,7 3,1 83,3 3,8
Коэффициенты концентрации кадмия на обследуемых полях составляют 14 на поле без полива и 10 - с поливом. Это означает, что личинки накапливают этот элемент в указанное число раз больше его содержания в почве. Свинец накапливают личинки на поливных землях.
Вксник Дтпропетровського утверситету. Бюлопя, еколопя.
Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Sena Biologia, ekologia
Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. 263
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol.
2005. 13(1).
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
Выводы
На основании проведенных почвенно-зоологических исследований можно сделать выводы, что обитающие в почве личинки щелкунов - широко распространенная группа беспозвоночных. Будучи массовым компонентом почвенной энтомофауны, проволочники участвуют также в процессах почвообразования. Большинство личинок этих жуков являются вредителями сельскохозяйственных и декоративных культур. Их плотные хитиновые покровы в малой степени контактируют с почвой. Основным источником поступления тяжелых металлов служит пища, и судить о степени загрязнения почвы по личинкам весьма затруднительно. Зато эти животные очень часто обитают только в определенных условиях и их можно использовать для биодиагностики механического состава почв и лесорастительных условий. Только некоторые виды из них могут быть использованы в мониторинге окружающей среды как индикаторы ее загрязнения тяжелыми металлами.
Библиографические ссылки
1. Гиляров М. С. Учет крупных беспозвоночных // Количественные методы в почвенной зоологии,-М., 1987. - С. 9-11.
2. Долин В. Г. Определитель жуков-щелкунов фауны СССР. - К.: Урожай, 1978.
3. Покаржевский А. Д. Геохимическая экология наземных животных. - М.: Наука, 1985.
4. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ. - Л.: Химия, 1983.
Надшила до редколегн 23.02.05
УДК 577.4
И. К. Смоляренко, О. А. Шугуров, О. О. Шугуров
Днепропетровский национальный университет
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СВЧ ВОЛН НА ПОДВИЖНОСТЬ ОЛИГОХЕТ
Дослщжували вплив надвисокочастотних хвиль (НВЧ) (10 ГГц) на мехашчш параметри руху клубка ол1гохет tubifex (1300-1500 одиниць) при разному навантаженш та послщовносп його мехашчноУ стимуляцп. Показано, що шсля нетеплового НВЧ-опромшення (1 мВт/см2) на 510% зб|льшуеться латентность i переднш фронт механограми клубка, зменшуеться також амплп-уда i тривалкть вщловщсй. Зменшуеться максимальна нагрузка, що витримуе клубок черв'як!в, потужшсть окремо'| одиниц) падае в середньому на 80%. Робиться висновок про тимчасовнй кегативний вплив хвиль зазначеного дйапазону на прост! бюлопчш системи.
We investigated influence of electromagnetic superhigh frequency (SHF) waves (10 hHz) on mechanical parameters of motility of bunch tubifex (1300 - 1500 units) at a different load and sequence of its mechanical stimulation. Js shown, that after a пот-thermal wave- irradiation (1 MVt/sm2) latency and forward front of mechanograms is increased on 5 - 10 %, amplitude and duration of the answers simultaneously decreases. The maximal mass, which can lift single unit tubifex is decreased. The capacity of single unit is reduccd on the average about 80 %. The authors make conclusion about temporary negative influence SHF-waves on simple biological systems.
Олигохеты (tubifex) - круглые черви, сравнительно простые организмы, нервная система которых состоит из брюшной нервной цепочки. Плотность расселения червя на дне загрязненных водоемов достигает 100000 на 1 м2, поэтому
© CMOJispeHKO M. K., LUyrypoB O. A.. UlyrypoB O. 0., 2005
BicHHK ^HinponeTpoBCfcKoro ymBepcm"eTy. Eionoria, eKonoria. 264 Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia
Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2005. 13(1). ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online www.ecology.dp.ua
