CC BY
124
УДК 553.068,5 + 553.411
ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ В ИРЛАНДСКИХ НАЦИОНАЛЬНЫХ БОТАНИЧЕСКИХ САДАХ (г.ДУБЛИН)
Г.С. Шутенко, И.Л. Прокофьев, Л.С. Жирина
Коллекция Национальных Ботанических Садов Ирландии (National Botanic Gardens of Ireland, Dublin) включает виды растений со всего мира, в них воссозданы уникальные микроэкосистемы. В процессе формирования коллекций растения транспортировались в Ирландию с неповрежденной корневой системой и с небольшим количеством местной почвы. Это способствовало переносу дождевых червей из различных географических областей в Ботанические Сады Ирландии. Целью работы было изучение видового состава дождевых червей Ботанических Садов Ирландии. Работы проводились в июне - августе 2008 года. На каждой пробной площади было взято 2 почвенных блока (25*25 см) в разных точках. В результате исследований было обнаружено 12 видов дождевых червей (Семейство Lumbricidae) на открытом воздухе, из которых один вид Dendrobaena attemsi (Michaelsen, 1902) ранее был найден в Ирландии только однажды. Найдено также 3 экзотических вида дождевых червей в пальмовой оранжерее (Семейство Megascolecidae).
Ключевые слова: Ирландия, дождевые черви, биоразнообразие, ботанические сады.
Одно из наиболее перспективных направлений современной экологии - исследования сообществ и антропогенного влияния человеческой деятельности на экосистемы. Почва -одна из сред обитания, которая изучена недостаточно [1]. Люмбрикофауна вносит значительный вклад в ее развитие. Многие ученые XVIII-XIX веков, например, Ч. Дарвин, А. Брем, В. Докучаев и другие занимались подобными исследованиями. Уже в XX столетии они обратили особое внимание на дождевых червей, которые являются одним из самых важных компонентов почвы, и влияют на развитие экосистем. В Ирландии тема исследования дождевых червей также актуальна. Такие ученые как Donald C.F. Cotton, O. Schmidt, E. Rota провели исследования отдельных экосистем в некоторых регионах страны [4,11].
Дождевые черви важны в почвенном сообществе, т.к. они способны изменять среду обитания или даже создавать новую, поэтому их еще называют "инженерами экосистемы" [10]. Они увеличивают почвенные поры, когда строят свои ходы и норы; транспортируют почву и органический материал; размельчают органический материал, что является первым шагом в формировании плодородных почв; обеспечивают питательными веществами растения (например, увеличивают количество фосфора); переносят семена в различных слоях почвы; увеличивают разнообразие и улучшают деятельность микробного сообщества, обеспечивая питательными веществами.
Эти действия улучшают структуру почвы, ее водопроницаемую способность [7,14,15] часто приводят к формированию гумусового горизонта на поверхности почвы (главным образом в лесных экосистемах,[5,8]), меньше в садах или поле(е.§., [2]). Дождевые черви могут влиять на эрозию, удаляя почвенную подстилку, которая защищает ее от эрозионного воздействия дождя [6].
Разновидности дождевого червя можно классифицировать по трем морфоэкологическим критериям: Epigeic, Anecics, Endogeic [3,6,9]:
^ Epigeics. Обитают в верхних слоях почвы богатых органическими веществами и питаются ими в больших количествах, типичны в подстилке лесных почв (частично на коре дерева). Разновидности, объединяемые этим классом, лишь иногда опускаются в минеральные слои почвы. Они подвержены климатическим колебаниям и давлению хищников, а также имеют тенденцию быть маленькими, с быстрой сменой поколений.
> Anecics. Под этим названием объединяются разновидности, которые строят постоянные вертикальные норы, проникающие глубоко в почву (до 3 м). Они играют очень важную роль в формировании почвы, а также ферментации органических веществ. Это дождевые черви большого размера и темно-бордового цвета, они способны быстро уползти при
надвигающейся опасности, но обычно им свойственно медленное перемещение. Основными видами в этом классе являются Lumbricus terrestris (Linnaeus, 1758) и Aporrectodea longa (Ude, 1885). Последние известны как отличная приманка для рыбы, в первую очередь благодаря своим размерам, и, благодаря этому своему свойству, активно используются в коммерческих целях.
^ Endogeics. Представители этого класса предпочитают обитать в почве менее насыщенной органическими веществами, а в рацион входит большее количество минеральных веществ. Они строят непрерывно разветвляющиеся норы, как правило, горизонтальные, и они, очевидно, не являются главным звеном в преобразовании органики, но играют очень важную роль в формировании почвы. Они непрерывно смешивают и проветривают почву, а также помогают в разложении корней деревьев.
Коллекция Национальных Ботанических Садов Ирландии (National Botanic Gardens of Ireland, Dublin) включают более 17 000 видов растений со всего мира. Здесь собраны уникальные микроэкосистемы, и это - реальная возможность изучить различные виды дождевых червей на этой небольшой территории в 19,5 га.
Целью наших исследований было изучение видового состава дождевых червей в Национальных Ботанических Садах, Дублин.
Основные задачи включают:
о Рассмотрение фауны дождевых червей Национальных Ботанических Садов в 4 отобранных типах растительности (3 на открытом воздухе, 1 в оранжереях);
о определение обилия дождевых червей и структуру сообщества на каждой пробной площади;
о сравнение структуры сообщества в зависимости от растительности;
о поиск ранее не зафиксированных или экзотических дождевых червей.
Материалы и методы
Материалом для статьи послужили результаты исследований, проведенных нами на 4 отобранных пробных площадях в Национальных Ботанических Садах, расположенных в г.Дублин, Ирландия (52 ° 22’ с. ш, 06°16’ з. д.). Площадь: 19,5 га (приблизительно 48 акров). Почва песчаного и суглинистого механического состава, обогащенная известью, ледникового и аллювиального происхождения; pH 7,5; хороший дренаж. Количество осадков - 724 мм (среднегодовые данные, 1951-1980). Средняя температура в январе + 1.7°C, в июле + 19.3°C [13].
Пробные площади имеют неодинаковую растительность и почву. Одна пробная площадь расположена в оранжереях. На каждой пробной площади мы берем 2 почвенных блока (25^25 см) на различных участках.
Осуществление выборки дождевых червей проводилось в течение 10-недельного периода в конце июня-августа в 2008 г. Методы, отобранные для собирания дождевых червей, учитывают специфику Национальных Ботанических Садов, т.к. все произрастающие там растения представляют собой огромную ценность и не могут быть повреждены. Для отбора дождевых червей мы использовали метод ручной разборки беспозвоночных из почвенных проб площадью 0,25 м2. Дождевых червей помещали в пластмассовые банки и перевозили в лабораторию. В лаборатории производили подсчет количества особей и взвешивали для определения биомассы.
Дождевые черви были разделены на два класса возраста - ювинильные и зрелые особи - в зависимости от развития пояска, который у зрелых дождевых червей формирует хорошо развитую полосу вокруг долей миделя. Ювинильные особи не имеют хорошо выраженного пояска и пубертатных валиков. Зрелые дождевые черви были подвергнуты эвтана-
зии в 4%-ном растворе формальдегида, после чего вымыты и сохранены в алкоголе. Определение видов дождевых червей проводилось с использованием таксономического ключа R. W. Sims and B. M. Gerard (1999). В виду того, что поясок (главная внешняя особенность, используемая в идентификации дождевых червей) полностью выражен только у зрелых особей, дождевые черви ювинильного класса не были идентифицированы. Экземпляры без голов были включены только в исследования биомассы. Для статистической обработки результатов использовался MS Office Excel 2003.
Результаты и выводы
В результате исследований июня-августа 2008 в Ирландских Национальных Ботанических Садах на 4 пробных площадях было найдено 15 видов дождевых червей. Список видов представлен ниже.
1. Allolobophora chlorotica (Savigny, 1826)
2. Aporrectodea caliginosa (Savigny, 1826
3. Aporrectodea longa (Ude, 1885)
4. Aporrectodea rosea (Savigny, 1826)
5. Dendrobaena attemsi (Michaelsen, 1902)
6. Dendrodrilus rubidus (Eisen, 1874)
7. Eisenia fetida (Savigny, 1826)
8. Eisenia hortensis (Michaelsen, 1890)
9. Lumbricus eiseni (Levisen, 1884)
10. Lumbricus festivus (Savigny, 1826)
11. Lumbricus friend (Cognetti, 1904)
12. Lumbricus terrestris (Linnaeus, 1758)
13. Три вида из группы Pheretima (Megascolecidae)
Доминирующим видом дождевых червей в Национальных Ботанических Садах является ер1§ею8 вид Eisenia hortensis (Michaelsen, 1890), который вместе с endogeic видом Al-lolobophora chlorotica (Savigny, 1826) составлял 78 % всех видов (рисунок 1).
0,56%—\ 1,12%
1,12%—V 0,56%—\\ I / 1,12%
7,30%
33,71%
(I Aporrectodea caliginnosa
(I Allolobophora chlorotica
(I Eisenia hortensis
II Lumbricus terrestris
II Aporrectodea rosea
II Lumbricus friendi
(I Aporrectodea longa
Lumbricus festivus
(I Dendrobaena attemsi
Megascolecidae (Pheretima group)
Eisenia fetida II Lumbricus eiseni Dendrodrilus rubidus
45,51%
2,25%
Рисунок 1 - Доминирование видов дождевых червей
Земляные черви Национальных Ботанических Садов принадлежат трем экологическим группам (таблица 1). Разновидность Апесю экологической группы создает глубокие вертикальные норы. Разновидность Епёо§ею создает горизонтальные норы и питается минеральными веществами. Разновидность Ер1§ею живет и питается в поверхностной подстилке.
Таблица 1 - Экологические группы дождевых червей (Lumbricidae), обнаруженных в Ирландских Национальных Ботанических Садах
Epigeics Anecics Endogeics
Dendrobaena attemsi Den-drodrilus rubidus Eisenia fetida Eisenia hortensis Lumbricus eiseni Lumbricus festivus Aporrectodea longa Lum-Ьгісш/гіє^і Lumbricus terrestris АїїоІоЬор^га сМогоЫса Aporrectodea caliginosa Aporrectodea rosea
В лесу было найдено больше видов и особей дождевых червей, в отличие от лугов (рисунок 2). Разнообразие дождевых червей во многом зависит от типа растительности, почв и количества органических веществ. Наличие органических веществ в почве связано с лиственным опадом, что и объясняет большее разнообразие видов в лесу. Наши результаты соответствуют более ранними исследованиям, в ходе которых была установлена корреляция между видоразнообразием дождевых червей и качеством лесной подстилки [6].
Луг Сад (огород)
Пробные площади
Рисунок 2 - Количество видов дождевых червей на различных пробных площадях
Биомасса дождевых червей различается в зависимости от месторасположения пробных площадей (рисунок 3). Максимальна биомасса в лесной пробной площади, а минимальна в саду (огород). Что объясняется большим количеством ювинильных особей, различными видами растительности и морфологическими особенностями видов дождевых червей, которые обитают здесь. Невелика биомасса червей сада (огорода), т.к. здесь обитают дождевые черви небольших размеров. В оранжереи мы также наблюдаем небольшую биомассу.
В
§ 60 С
2
5 50
о
а
И 10
Лес
Луг Сад (огород)
Пробные площади
Оранжерея
Рисунок 3 - Биомасса дождевых червей на различных пробных площадях.
В результате наших исследований мы обнаружили вид Dendrobaena at-temsi(Michaelsen, 1902), который ранее был найден в Ирландии только однажды. В 1992 г. его обнаружил в единственном экземпляре D. C. F. Cotton в Национальном Парке графства Донегол, Ирландия.
Мы нашли также 3 экзотических вида дождевых червей в пальмовой оранжерее. Они принадлежат семье: Megascolecidae (группа Pheretima). К сожалению, не смогли идентифицировать название вида этих дождевых червей. Вероятно, они попали в Национальные Ботанические Сады вместе с корневой системой пальм. Как правило, во время транспортировки растений вместе с корневой системой переносится также некоторое количество почвы. В такой почве могли быть перевезены, обнаруженные нами, экзотические дождевые черви.
Авторы искренне признательны доктору Университета Дублина (University College Dublin) Олафу Шмидту (Dr. Olaf Schmidt) за оказанную помощь и консультации в ходе исследований.
The collections NATIONAL BOTANIC GARDENS of Ireland, Dublin include species and cultivated varieties from throughout the world. Therefore here unique micro-ecosystems systems developed and it is a real opportunity to study a biodiversity earthworms. A survey was carried out in June - August 2008. On each plot we take 2 soil blocks (25 cm x 25 cm) in different points. Twelve native earthworms species (family Lumbricidae) were found in the outdoor parts of Botanic Gardens; one species, Dendrobaena attemsi (Michaelsen, 1902), had only been recorded once before from the island of Ireland. Established populations of at least three exotic species (family Megascolecidae) were found in the tropical Palm house.
The key words: Ireland, earthworms, biodiversity, Botanic Gardens.
Список литературы
1. Ashman M.R. & Puri, G. Essential soil science (a clear and concise introduction to soil science) / Ashman M.R. & Puri G. Blackwell Publishing, 2002.
2. Blakemore R.J. Agronomic potential of earthworms in brigalowsoils of south-east Queensland. Soil Biol / Blakemore, R.J., Biochem, 1997. 29, 603-608.
3. BoucherM. Strategies lombriciennes / Boucher, M. Ecol. Bull., 1977 25, 122-132.
4. Cotton D. C. F. A revision of the Irish earthworms (Oligochaeta: Lumbricidae) with the addition of two species / Cotton, D. C. F. Ir. Nat. J. Vol. 19. No.8., 1978.
5. Doube B.M. Life in a complex community: functional interactions between earthworms, organic matter, microorganisms and plants / Doube, B.M., Brown, G.C., In: Edwards, C.A., 1998.
Я 40-
0
6. Edwards C.A. Biology and Ecology of Earthworms / Edwards, C.A., Bohlen, P.J. London: Chapman and Hall, 1996.
7. Edwards C.A. (Ed.), Earthworm Ecology / Edwards, W.M., Shipitalo, M.J., CRC Press, Boca Raton, FL, 1998. 147-161 pp.
8. Edwards W.M. Consequences of earthworm in agricultural soils: aggregation and porosity. In: Zachariae, G. Spuren tierischer TaЁ tigkeit im Boden des Buchenwalds. Forstwiss. Forsch / Zachariae, G., 1965. 20, 1-68.
9. Lee K.E. Earthworms: Their Ecology and Relationships with Soils and Land Use / Lee, K.E., Academic Press, Sydney, 1985.
10. Maraun M. Fauna: Composition and Function / Maraun M., Illig J., Sandmann D., Krashevska V., Norton R. A., Scheu S. Springer Berlin Heidelberg , Germany 1999.
11. Rota E. & O. Schmidt Dichogaster bolaui (Oligochaeta: Octochaetidae), an unusual invader in a swimming pool in Ireland / Rota E. & O. Schmidt, Journal of Natural History, 2006. 40(3-4): 161-167 p.
12. Sims R.W. Earthworms: notes for the identification of British species. Shrewsbury: Field Studies Council Synopses of the British Fauna (New Series) / Sims, R.W., Gerard, B.M., 1999 No. 31 (revised), 169 p.
13. SynnottD. NATIONAL BOTANIC GARDENS / Synnott, D. Glasnevin: Government of Ireland, 2000.
14. Syers J.K. Earthworm ecology in grassland soils. In: Satchell, J.E. (Ed.), Earthworm Ecology: From Darwin to Vermiculture / Syers, J.K., Springett, J.A., London: Chapman & Hall, 1983, 67-83 pp.
15. Urbanek J. Reviewof some case studies on the abundance and on the hydraulic efficiency of earthworm channels in Czechoslovak soils, with reference to the subsurface pipe drainage / Urbanek, J., Dolezal, F., Soil Biol. Biochem, 1992 . 24, 1563-1572.
Об авторах
Г.С. Шутенко - студентка 4 курса, Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, [email protected].
И.Л. Прокофьев - канд. биол. наук, проф., Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, [email protected]
Л.С. Жирина - канд. биол. наук, проф., Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, [email protected]
