Курсовая: Структура герпетобия урбанизированных территорий (на примере г. Кемерово)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЗООЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ
СТРУКТУРА ГЕРПЕТОБИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА КЕМЕРОВО).
Курсовая работа №2
| Выполнил: | Н.И. Савосин, студент 4 курса БФ. |
| Проверил: | Н.И. Еремеева, доцент каф. зоологии и экологии, к.б.н. |
Кемерово, 2005
Содержание
Введение............................. | 3 |
| |
Глава 1. Степень изученности герпетобия урбанизированных территорий............................. | 5 |
| |
Глава 2. Характеристика района исследования............. | 9 |
| |
Глава 3. Методика и материал.................... | 13 |
| |
Глава 4. Соотношение различных таксономических групп беспозвоночных в герпетобии луговых ценозов города.................... | 15 |
| |
4.1 Таксономические группы членистоногих................. | 16 |
4.2 Таксономические группы насекомых.................. | 17 |
4.3 Таксономические группы жесткокрылых................. | 19 |
Глава 5. Изменение структуры герпетобия в различных стациях (луга, газоны)............................. | 21 |
Глава 6. Видовая структура доминантной группы герпетобия Ц жужелиц Ц на различных урбанизированных территориях.............. | 24 |
Выводы.............................. | 25 |
Литература.............................. | 27 |
| |
Приложение............................. | 31 |
Введение
Большая часть населения в промышленно развитых странах сосредоточена в
городах. Однако сведений о фауне населяющей созданные человеком экосистемы в
городских условиях, очень мало. В последние годы во многих странах стали
заниматься этой проблемой, поскольку человек должен знать, какие виды и в
каких количествах встречаются в городских условиях, чтобы иметь критерии
оценки состояния среды, в разной степени подвергнутой антропогенному прессу
(Молодова, 1987).
Урбанизация Ц процесс, полностью изменяющий окружающую среду. Постройка
зданий, прокладка улиц, коммуникаций, обильные промышленные эмиссии приводят
к уничтожению природной среды Ц почвенного и растительного покрова, животного
населения. Различные антропические факторы нарушают водный, воздушный,
световой режимы. Формирующийся в городских зонах техноценоз покрывает
значительную часть города и образует сеть, имеющую конечную структуру.
Свободные зоны внутри техноценоза Ц биоценозы Ц приобретают островную
структуру. Техноценоз и биоценоз пронизывают друг друга, влияют один на
другой, формируя таким образом одну систему Ц урбоценоз.
Техноценоз в значительной степени преобразует природную среду города. В
урбанизированных зонах дождевая вода стекает в ливневую канализацию, что
значительно уменьшает размеры площади испарения. В то же время здания и
бетонированные улицы и площади испускают накопленное и выработанное тепло;
все это приводит к очень сильной аридизации и усилению потепления
микроклимата города.
Человек в городах изменяет природную среду (биоценозы). Природные
растительные сообщества разрушаются, а антропогенная растительность
интродуцируется из близлежащих экологических сообществ или даже из других
географических зон. Когда элементы двух различных экосистем (травяной покров
из луговой экосистемы и деревья из лесной экосистемы) интродуцируются на один
участок, результатом является формирование гетерогенного биоценоза.
Все эти факторы, связанные с урбанизацией и относящиеся к ее прессу, имеют
огромное влияние на численность, видовой состав и структуру фауны (Писарев,
1993).
Среди животных, быстро и адекватно реагирующих на изменения в окружающей
среде, особую группу составляют беспозвоночные Ц герпетобионты (Анюшин, 1982,
1988).
Термин герпетобионты введен В. Д. Догелем (1924) предложившим назвать так
обитателей поверхности почвы. К. В. Арнольди (1949) к герпетобионтам отнес
эврибионтных подвижных беспозвоночных, в активном состоянии обитающих на
поверхности почвы. В. Г. Мордкович (1968, 1973), учитывая размеры крупных
животных, уточнил этот термин, добавив слово лмезо Ц мезогерпетобионты,
подобно мезофауне М. С. Гилярова (1965). В настоящее время к герпетобионтам
относят напочвенных (подстилочных) беспозвоночных животных из надкласса
многоножки, классов ракообразные паукообразные и открыточелюстные насекомые,
населяющих поверхность почвы.
Актуальность изучения этих животных диктуется их обилием и важной ролью в
биоценозах, чуткостью к изменениям природных режимов, малоизученностью их
фауны в пределах и окрестностях города Кемерово, где подробное изучение еще
не проводилось. Особенно мало сведений о герпетокомплексах специфичных для
города озелененных территорий Ц газонов.
Несомненно, ведущую роль в герпетобии играют открыточелюстные насекомые,
среди которых преобладают представители отрядов жесткокрылые (Coleoptera),
перепончатокрые (Hymenoptera) и клопы (Hemiptera). Наиболее удобным объектом
изученя являются жужки-жужелицы (Coleoptera, Carabidae), так как это самая
разнообразная и массовая группа насекомых, населяющих поверхность почвы.
Новые данные по экологии населения жужелиц городских территорий на фоне
трансформации урбоценозов могут быть использованы в области экологического
мониторинга за состоянием городских биоценозов. Также могут послужить основой
для проведения мероприятий по улучшению экологической обстановки в городе
(Киселев, 1997).
Целью данной работы было изучить структуру комплексов герпетобия
урбонизированных ценозов города Кемерово. Постановка работы определила
следующие задачи исследования:
1. Выявить комплексы животных-герпетобионтов в различных биоценозах города.
2. Выяснить соотношение различных таксономических групп в герпетобии.
3. Оценить изменения структуры герпетобия в искусственных ценозах города
(газонах).
4. Определить видовой состав карабидокомплексов.
5. Выявить особенности карабидокомплексов в естественных и искусственных
ценозах..
Глава 1. Степень изученности герпетобионтов урбанизированных территорий
В настоящее время исследования распространения и экологии насекомых в
техногенных экосистемах акцентировано на изучении герпетобионтов как группы,
наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Наибольший интерес
ученых вызывают карабидокомплексы, так как представители сем. Carabidae
доминируют в герпетобии.
Существует множество публикаций, в которых представлены результаты
исследования комплексов герпетобионтов, численности, видового разнообразия и
структуры доминирования карабидокомплексов в различных урбонизированных
ценозах России и странах бывшего СССР.
В Грузии исследовалось население жужелиц города Тбилиси и его окрестностей
(Рекк, 1987). Отмечено резкое падение численности жужелиц от окрестностей
города к его центру. Проведено исследование сезонной активности жужелиц а
также эколого-фаунистической структуры населения.
На территории Беларусии исследования проведены городах Рогачев и Жлобина
Гомельской области (Молодова, 1987); городе Витебске (Солодовников,
Филимонов, 2000), Г.Ф. Ярмашевич (1987) изучал изменения карабидофауны
рекреационных Сосновых насаждения близ г. Минска; в работах было показано
снижение видового разнообразия и численности жужелиц в участках наибольшего
антропогенного пресса.
На территории республики Украина в окрестностях города Ивано-Франковск
проведено комплексное изучение мезофауны близ предприятия лХлорвинил методом
разработки почвенных образцов (Телюк, Шутак, 1988), показано, что наибольшее
влияние промышленных выбросов на структуру мезофауны наблюдается на
расстоянии 2 км. от предприятия, что обусловлено характером рассеивания
промышленных эмиссий. Проведены исследования карабидокомплексов в
Черновицкой области Украины, показано пагубное влияние вырубки и трелевки
леса на численность и видовое разнообразие жужелиц; благодаря этим
исследованиям создано два заказника местного значения в горной и предгорной
зоне области (Иванчик, 1988). Изучение антропогенного воздействия (сенокос,
вспашка, выпас скота, строительство искусственных водоемов) на фауну жужелиц
проводилось в уникальных биогеоценозах Караби-яйлы Ц крупнейшего нагорья в
Крыму; выявлена интенсивная деградация растительного покрова и связанных с
ним энтомокомплексов (Перваков, Кобечинская, 1991).
Л.И. Касандровой (1987) изучалось изменение спектров жизненных форм жужелиц
антропогенных и естественных ландшафтов Тамбовской области России.
Аналогичные исследования проводились в городе Саранске (Киселев, 1997;
Шарова, Киселев, 1999): проведено сравнение эколого-фаунистической структуры
населения города и естественных лесов и агроценозов Мордовии. Отмечено, что
зоогеографический состав фауны жужелиц урбоценозов характеризуется видами с
широкими ареалами и занимает промежуточное положение между таковыми в
агроценозах и естественных лесах. Авторами также отмечено усложнение
структуры населения по направлению от новостроек к городским садам и паркам,
показана островная структура карабидокомплексов на территории действующих
предприятий. Выявлены основные пути формирования населения жужелиц за счет
прилегающих биоценозов.
В связи с повсеместным ухудшением экологической обстановки, внимание ученых
фокусируется на возможности использования различных параметров состояния
экосистем для биоиндикации и экологического мониторинга. Имеется множество
работ, посвященных использованию животных-герпетобиотов в качестве
индикаторов антропогенных воздействий, в том числе и на городских
территориях. Значимость различных биологических показателей жужелиц (пищевая
специализация, микроэлементный состав) для биоиндикации отражено в работе
А.М. Степанова и Т.В. Черненьковой (1987).
В.П. Приставко (1991) изучал реакцию жужелиц на загрязнение среды
нефтепродуктами. Опыт был заложен на территории Березинского государственного
биосферного заповедника (Лепельский район Витебской области, Белорусия).
Отмечено, что численность и видовое разнообразие жужелиц, как критерии, не
достаточно показательны для мониторинга, так как обе величины не коррелируют
между собой и степенью загрязнения. В данной работе также изучено изменение
видового разнообразия родов Bembidion, Amara, Pterostichus и Harpalus в
зависимости от влажности и степени загрязнения. Также в Березинском ГБЗ и
близлежащих мелиорированных территориях изучалась функциональная структура
населения жужелиц (Хотько, Чумаков, Селявко, 1993). Исследования показали,
что в условиях антропогенного пресса происходит перестройка функциональной
структуры сообществ, направленная на снижение доли крупных зоофагов и
возрастание ее у мелких зоофагов и миксофитофагов, что может быть
использовано в качестве критерия степени нарушения природной среды.
Изучение влияния некоторых видов промышленного загрязнения на колеоптерофауну
проводилось в лесных насаждениях вблизи крупных предприятий Павлоградского
района Днепропетровской области Украины: были выявлены доминирующие в
герпетобии технозенозов и естественных насаждений семейства жесткокрылых,
отмечено 8 семейств, представители которых не встречаются в техногенной зоне.
Отмечены разнообразные случаи уродства жуков в зоне сильного загрязнения
(Лапин, Фомичев, Киселев, 1988).
Возможности использования представителей почвенной мезофауны как индикаторов
состояния ельников изучалась в Тишковском лесопарке Московской области.
Авторами в качестве биоиндикаторов было выделено четыре группы
герпетобионтов: жужелицы, щелкуны, многоножки-костянки и муравьи. В работе
представлены обширные данные по изменению численности и общей биомассы
различных систематических групп беспозвоночных (в том числе некоторых родов и
видов Carabidae) в зависимости от степени дигрессии ельника-кисличника
(Захаров и др., 1982). С.И. Сигидой (1990) было изучено влияние
антропогенного пресса на структуру карабидокомплексов степных биоценозов
прикавказья (Ставропольский край). Было выявлено резкое падение численности
жужелиц в местах рекреации и выпаса скота. Также показано замещение в
агроценозах степных видов сорно-полевыми и эврибионтными. Аналогичные
исследования проведены на севере страны в тундровых экосистемах Улинского
района республики Коми на участках Харьягинского нефтегазоносного
месторождения (Ужакина, Долгин, 1999). На изученной территории зафиксировано
сокращения видового разнообразия (за счет редких и имеющих крупные размеры
видов) а также резкое снижение общей численности жужелиц на участках,
подверженных сильному загрязнению нефтепродуктами.
К.Б. Гонгальский и Р.О. Бутовский (1997) исследовали воздействие рекреации на
лесные экосистемы Подмосковья. Была показана тесная связь структуры населения
жужелиц с физико-химико-географическими условиями среды; в качестве вида-
индикатора рекреационной нагрузки был выделен Carabus nemoralis, который
встречается только в экосистемах искусственного происхождения или
подверженных рекреационной нагрузке. Эти же авторы проводили исследования
карабидофауны в окрестностях Косогорского металлургического комбината
(Тульская область): показан рост доли зоофагов от опытного к контрольному
участку; проведен анализ микроэлементного состава жужелиц (Cd, Cu, Zn, Fe,
Pb), который, однако, показал недостоверную зависимость концентрации тяжелых
металлов в биомассе от уровня загрязнения (Гонгальский, Бутовский, 1999).
Большое внимание исследователей привлекает изучение влияния автодорог на
фауну жужелиц. Наибольшее число работ в придорожных ценозах выполнено в
пределах Московской области, в том числе на Московской кольцевой дороге
(Бутовский, Еремина, 1990; Бутовский, 1991, 1992; Бутовский, Минор, 1998).
Выла выявлена сравнительно низкая численность жужелиц в придорожных участках,
проведен анализ видоизменения структкры карабидокомплексов на различном
расстоянии от дороги, показана возможность использования жизненных форм
жужелиц при оценке степени автотранспортного воздействия на экосистемы.
Ряд работ показывают возможности использования отдельных видов жужелиц для
индикации состояния экосистемы: Л.Г. Сысолетиной изучена экология и
распространение жужелицы Carabus nemoralis, объяснены возможные причины
высокой численности этого вида в антропогенных ландшафтах. Изучен ряд
морфометрических показателей вида Pterostichus oblongopunctatus F. в г.
Москва и показана зависимость некоторых параметров от уровня антропогенного
воздействия (Бутовский, Гонгальский, 1999). Аналогичные исследования
проведены для вида Pterostichus niger Schall (Савинов, Кюрерян, 2000), помимо
морфометрических показателей авторами отмечается возможность объективно
оценивать состояние биотопов по величине флуктуирующей асимметрии
билатеральных признаков (прежде всего Ц задних конечностей).
На территории Кемеровской области работ по изучению карабидокомплексов
техногенных ценозов не много. В.Г. Мордкович и О.В. Кулагин (1986) проводили
диагностику направления сукцессии техногеных ценозов в разновозрастных
рекультивированных экосистемах Красногорского, Байдаевского и Моховского
угольных разрезов Кузбасса. Было показано, что количество видов в техногенных
ценозах не на много ниже, чем в сравниваемых участках; изучены изменения
экологической структуры сообществ по мере развития сукцессионного процесса;
выявлены основные жизненные формы жужелиц на участках с разной степенью
антропогенного пресса.
Все приведенные публикации указывают на существенное влияние человека на
комплексы напочвенных беспозвоночных, на чуткость к изменению состояния
окружающей среды многих групп герпетобионтов (в основном карабидокомплексов).
В целом это свидетельствует о принципиальной возможности использования
показателей состояния энтомофауны в качестве метода диагностики в системе
экологического мониторинга и биоиндикации.
Глава 2. Характеристика района исследования
Физико-географическая характеристика и климат.
Город Кемерово расположен в северной части Кузнецкой котловины по обоим
берегам р. Томь. Котловина в долине Томи, занятая городом и его
окрестностями, напоминает почти круговое обрамление в форме подковообразного
амфитеатра с открытым выходом на северо-запад.
В последние годы в Кемеровском промышленном районе образуется все больше
техногенных форм рельефа: отвалов пород, терриконов, карьерных выемок, дамб и
различных насыпей. В орографическом отношении территория Кемерова
представляет собой плато с широкими и плоскими водоразделами и с
чередующимися неглубокими долинами небольших рек, логов, оврагов, западин.
Орографическая неоднородность города и его окрестностей в значительной
степени сказывается на микроклиматических различиях отдельных его частей.
Долина Томи с притоками, асимметрия ее берегов (правый Ц высокий, левый Ц
низкий и пологий) искажают ветровые потоки в приземном слое на территории
всего города. В результате на уровне флюгера в Кемерово преобладают южные и
югозападные ветры (25 %), реже - ветры северные и восточные (менее 10 %).
Наибольшее число ветров южных приходится на холодное полугодие (зимой Ц 33 %,
осенью Ц 25 %). Максимум юго-западных ветров отмечен в конце осени (октябрь Ц
34 %) и начале зимы (ноябрь, декабрь - 30 %). Средняя годовая скорость ветра
в Кемерово на высоте флюгера (12м) составляет 4,4 м/с. Ее изменчивость из
года в год небольшая, в среднем 0,4 м/с. В годовом ходе средней скорости
ветра проявляются два максимума: первый Ц в ноябре (5,5 м/с), второй Ц в
марте (5,2 м/с). Повышенная вероятность штилевой погоды характерна для июля и
августа при небольшой средней скорости ветра - 3,0-2,5 м/с. Зимой, при низких
температурах и слабых ветрах, особенно в ночные и утренние часы, в долине
реки и других пониженных местах города на 10-15 градусов холоднее, чем на
возвышенностях. Следовательно, котловинный характер рельефа Ц основная
причина формирования местных особенностей климата и микроклимата в
Кемеровском промышленном районе. Значительная часть территории Кемерово
благоприятна для застоя холодных масс воздуха и образования приземных
инверсий с городскими туманами. Наиболее опасны для таких явлений пониженные
участки большинства районов города. Это, вероятно, обеспечивает специфичность
распределения атмосферных загрязнителей в городе и локальность или очаговость
формирования зон повышенных их концентраций.
По теплообеспеченности Кемерово и его окрестности в радиусе примерно 50 км
относятся к району умеренно теплому, в основном с недостаточным увлажнением
(ГТК от 1,0 до 1,2). Средняя годовая температура колеблется от +1,0 до -0,9
С. Средняя температура наиболее холодного месяца (января) -17, Ц 20 С, хотя
морозы нередко доходят до -40
