CC BY
57
УДК 650*416.1
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОРОСЛЕВЫХ ДУБРАВ НА ЭКОЛОГИЮ ЯБЛОКОВИДНОЙ ОРЕХОТВОРКИ (DIPLOLEPIS QUENCUS FOLП)
ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЫ Г. ВОРОНЕЖА И. М. Казбанова
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
kazbanova.irina@yandex.ru
Химическое загрязнение лесов зеленой зоны г. Воронежа отрицательно влияет на лесные компоненты и биологические процессы лесных экосистем, которое проявляется в изменении структуры леса, меняет свой облик, напочвенный покров, исчезает подрост, изреживается подлесок, уменьшается разнообразие лесных видов, но общий уровень биоразнообразия может увеличиваться за счет появления сорной растительности и других чуждых для естественных лесных экосистем компонентов [1].
Как совокупность видов, трофически и экологически связанных с древесными растениями рода Quercus, фауна дубовых орехотворок многообразна. Так, в дубравах УОЛ ВГЛТА было выявлено 13 видов орехотворок [4]. В наших сборах в зеленой зоне г. Воронежа было выявлено 12 видов. В фауне орехотворок, паразитирующих на дубе черешчатом, преобладают виды рода Andricus (50 %). Среди них Diplolepis quencus 6эШ принадлежит к группе наиболее многочисленных видов, является эври-бионтом и стабильно сохраняет высокий уровень численности, даже при достаточно широких колебаниях факторов среды, когда другие виды Diplolepis quercus 6эШ перестают встречаться.
Исследования проводились в порос-
левых дубравах зеленой зоны г. Воронежа в ходе рекогносцировочных обследований насаждений и фенологических наблюдений на постоянных и временных пробных площадях и в лабораторных условиях. Фауна орехотворок исследовалась в зависимости от удаленности источника загрязнения автомобильной трассы. Степень загрязнения атмосферы оценивалась относительно - по близости источников загрязнения (от 4 до 0 баллов). А поражаемость орехотворками листьев дуба оценивалась по 5-балльной шкале: 0 - поражение существует; 1 - поражаемость низкая (<10 %, в среднем 5 %); 2 - поражаемость средняя (10-50 %, в среднем 30 %); 3 - поражаемость высокая (>50 %, в среднем 75 %); 4 - поражаемость полная (100 %).
Для исследования влияния химического загрязнения порослевых дубрав на экологию и численность Diplolepis quercus 6эШ вдоль основных автомагистралей и автодорог закладывались сети учетных пунктов. Конфигурация учетных лент при этом менялась в зависимости от расположения насаждений. В каждом пункте наблюдений в осенний период брались пробы опавших листьев дуба для анализа на содержание тяжелых металлов, и брались пробы лесной подстилки на определение численности яблоковидной орехотворки. В
энтомологических садках in situ исследовалась зависимости плодовитости яблоко-видной орехотворки в зависимости от уровня химического загрязнения насаждений. Следует отметить, что растительность вдоль автодорог часто используют для це-
лей биомониторинга тяжелых металлов [2].
Влияние выхлопных газов автотранспорта на степень обилия дубовых орехотворок приведено в табл. 1.
Таблица 1
Обилие орехотворок в зависимости от удаленности от автомобильной трассы
Воронеж-Москва
Удаленность от источника Относительный уровень Показатели обилия
загрязнения, км (СО3, СО2) загрязнения орехотворок
число видов
5 6 9
3 1 7
1 2 7
0,5 3 5
0,5 4 3
Из данных табл. 1 следует, что зависимость обилия дубовых орехотворок достаточно сложная. При удаленности от источников загрязнения 75 км - число обнаруженных видов максимально 9, а средне-видовой уровень обилия составляет - 2,1 балла. При приближении к автомагистралям видовое разнообразие снижается до 3-х видов, а средневидовой уровень обилия постепенно увеличивается до 3,5 баллов, а затем, начиная с 500 м, отметки рез-
ко снижаются. Следовательно, повышенный уровень атмосферного загрязнения в этой зоне ингибирует жизнедеятельность даже оставшихся, наиболее толерантных видов, к которым относится яблоковидная орехотворка (Diplolepis quepcus folii L) нумизматическая (Andricus inflotor Htd), корневая (Biophiza Pallida Oc), стебельчатая (Andricus curvator Htd) и большекрылая
[5, 6].
Таблица 2
Сравнительная выживаемость имаго орехотворок в зависимости от удаленности источника
загрязнения
Расстояние до источника загрязнения Выживаемость имаго по видам орехотворок
яблоковидная шишковидная полосатая
0 0,65* 0,94ns' 0,18
10 0,68* 0,81- 0,32**
20 0,71ns' 0,96ns' 0,52**
30 0,79ns' 0,95- 0,68ns'
50 0,83 1,00 0,71
Примечание: Уровень значимости по отношению к условию фоновому загрязнению (при удаленности от источника загрязнения 50 км): ***= 0,1 %; **= 1,0 %; *=5,0 %; п^. - нет существующих различий.
Из данных табл. 2 следует, что наибольшая продолжительность жизни имаго исследованных видов зарегистрирована в отношении шишковидной орехотворки на 50-метровом удалении от источника загрязнения (автотрассы) - 1; что соответствует 32 часам. У яблоковидной орехотворки этот уровень составил 0,83, а выживаемость полосатой и корневой орехотворок в данной полосе загрязнения составила соответственно 0,71 и 0,78. А по мере приближения к автотрассе выживаемость имаго у шишковидной орехотворки существенно не изменилась - n.s. (по significant). Сам термин выживаемости в данном случае понимается в сравнительном аспекте,
как относительная продолжительность жизни в определенных условиях:
V - D
Бшах
где Бтах - максимальная продолжительность жизни имаго в эксперименте (1 год);
Б] - продолжительность жизни имаго в других пунктах наблюдений. Загрязнения СО, СО2 - показатели общие.
Массовые анализы на содержание тяжелых металлов в опавших листьях дуба позволили выделить условные уровни загрязнения, более удобные как для дальнейших исследований, так и для практического использования (табл. 3).
Таблица 3
Условные уровни загрязнения порослевых дубрав тяжелыми металлами в зеленой зоне
г. Воронежа
Уровни загрязнения Содержание тяжелых металлов мг/кг
Zn Pb Cd Cu Ni I
Низкий <27,0 <2,0 <0,20 <6,0 <2,0 <37,20
Средний 27,1-29,0 2,1-3,0 0,21-0,30 6,1-7,0 2,1-3,0 37,61-42,3
Высокий >29,0 >3,0 >0,30 >7,0 >3,0 >42,30
Из данных табл. 3 следует, что оценку уровня загрязнения можно делать как на основе их суммарного содержания, так и на основе отдельных элементов. Уровень загрязнения зависит от нескольких факторов, но наибольшее значение имеет расстояние от источника загрязнения - автотрассы. В дальнейшем он использовался для исследования влияния загрязнения на обилие яблоковидной орехотворки (Dip-
lolepis quercua 6эШ) и зависимость уровня ее обилия на плодовитость этого вида. Галлы данного вида способны депонировать тяжелые металлы, но в меньших по сравнению с листьями количествах. Сравним содержание наиболее распространенных химических загрязнителей у яблоко-видной и нумизматической орехотворок (по встречаемости они занимают второе место) (табл. 4).
Таблица 4
Сравнительное содержание свинца и никеля в галлах яблоковидной и нумизматической _орехотворок_
Виды орехотворок Содержание тяжёлых металлов, мг/кг
Свинец Никель
у дороги в лесу у дороги в лесу
Diplolepis quercus 6эШ (Яблоковидная) 2,81** 1,41** 1,72* 0,58*
Neuroterus numismales (Нумизматическая) 1,86* 1,23* 0,32- 0,21п-
Примечание - Достоверность различий при уровне различий.
По нашему мнению [3], имаго орехотворок заселяли уже более насыщенные тяжелыми металлами листья дуба, поскольку их общее влияние локализуется защитной реакцией растения. Причина предпочтения насекомыми листьев с повышенным содержанием тяжелых металлов, возможно, заключается в том, что такие листья физиологически ослаблены и не способны в достаточной мере оказать сопротивление инвазии насекомых. Положи-
значимости а: **=1 %; *=5 %; п^. - нет существенных
тельный эффект данного явления заключается в том, что пораженные листья преждевременно опадают и освобождают дерево от чрезмерной загрязненности тяжелыми металлами.
Как показывает диаграмма (рисунок), в условиях низкого уровня химического загрязнения среды плодовитость яблоко-видной орехотворки максимальна и снижается более резко при среднем уровне загрязнения.
п-г
низкий средний
Уровни химического загрязнения
высокий
Рисунок. Сравнительная плодовитость яблоковидной орехотворки при разных уровнях
химического загрязнения: Dq - Diplolepis quercus folii, ^ - Ши^вгш numismalis
В данном случае допустимой является наша гипотеза о том, что увеличение плотности популяции яблоковидной орехотворки в условиях высокого уровня химического
загрязнения наиболее достоверно можно объяснить уменьшением конкуренции со стороны других видов. Нами установлено, что в зоне высокого химического загряз-
нения не встречаются другие виды орехотворок (АЫпсш testaceipis, А^псш са1-Мота, Andricus testaceipis, Frigonapsis megaptera, Neuroterus quercus-baccarum). Освобожденную экологическую нишу занимает яблоковидная орехотворка (также и нумизматическая). Их репродуктивного потенциала, хотя и уменьшенного, достаточно, чтобы поддержать в условиях высокого фонового загрязнения повышенную плотность популяции.
Выводы
1. Галлы яблоковидной орехотворки наиболее восприимчивы к накоплению тяжелых металлов.
2. В условиях низкого загрязнения среды ее плодовитость значительно снижается.
3. Химическое загрязнение воздействует на исследованный вид как непосредственно, так и косвенно, вызывая те или иные изменения в видовом составе и попу-ляционных параметрах.
Библиографический список
1. Арефьев Ю.Ф., Дроздова А.В. Мониторинг биоразнообразия в порослевых дубравах южной местности Центрального Черноземья // Вопросы региональной экологии - Тамбов, Изд-во ТГУ им. Г.Р. Дер-
жавина, 1998. С. 25-26.
2. Zimdahl R.L.. Entry and movement in vegetation of leand derived from air and sail sources // J. Air Poll Control Assoc., 1976. № 26. P. 655-660.
3. Арефьев Ю.Ф., Казбанова И.М. Лесистость и орехотворки зеленой зоны г. Воронежа // Материалы Всеросс. науч.-техн. конф. Динамика лесистости в малолесных районах европейской части России. Проблемы и перспективы. - Воронеж, 2003. C. 25-27.
4. Положенцев П.А., Коровина Н.И. Наиболее вредные насекомые на древесных и кустарниковых породах Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА. Воронеж, 1957. 113 с..
5. Арефьев Ю.Ф., Казбанова И.М. Дубовые орехотворки (Cynipoidae, Hymen-optera) - биоиндикаторы загрязнения атмосферы // Материалы докл. 5-й регион. на-уч.-техн. конф. «Вопросы региональной экологии». - Тамбов, 2002. C. 96-98.
6. Казбанова И.М. Роль загрязнения среды в распространении дубовых щрехо-творок // Экологические, экономические и социальные аспекты лесоустройства и лесозащиты. Тез. докл. межрегион. науч.-произ. конф. Брянск, 2003. C. 104-106.
