Введення
Отримання повноцінної інформації про те чи іншому районі земної кулі неможливо без даних про біологічне різноманіття видів даного району. Дані про біологічне різноманіття видів у класичній екології використовуються не тільки як пряма інформація про таксономічний складі співтовариства і розподілу особин у ньому, але і як інформація, що дозволяє судити про різні показники біоценозу, наприклад, про його стійкості. Тому вчені всього світу займаються вивченням біологічного різноманіття видів у цілому.
Комахи ... Звичайне уявлення про них, як про щось дрібне, повзати, стрибаємо, що дзижчить. Багато їх, бігають, повзають навколо! І всі вони різні, зайняті якимись своїми справами. Дивишся на них - і відпочиваєш від повсякденних турбот, а то приходять думки про складність чудового світу, який у нас під ногами і про який ми часто зовсім забуваємо.
А може бути про нього і не обов'язково пам'ятати? Для чого вони нам, ці комахи? Адже зараз століття техніки! Якщо ж потрібно знищити шкідливих комах, то хіба у нас мало хімічних засобів?
Але так можна думати, лише перебуваючи в чотирьох стінах міської кімнати і не відчуваючи тому всього значення світу комах. А насправді положення куди серйозніше ...
Тисячі вчених у всьому світі, сотні інститутів і лабораторій досліджують будову, розвиток і життя комах. Багато чого про них вже стало добре відомо. Зараз людина не так, як у минулому, безпорадний перед комахами [4]. Але не завжди ми перемагаємо. Щорічно у всьому світі шкідливі комахи знижують у середньому на 25-30% врожаї сільськогосподарських рослин. Таким прикладом є колорадський жук. А скільки вони знищують ліси і деревини, зерна, овочів і плодів при зберіганні та перевезенні, скільки з'їдають трави на пасовищах!
Десятки мільйонів людей щорічно хворіють, незважаючи на великі успіхи медицини, важкими інфекційними хворобами, збудників яких переносять комахи. Для сотень тисяч людей в будь-якому віці хвороба закінчується смертю. Хоча б тому комахи заслуговують того, щоб більше про них знати. Так що ж представляють собою комахи? У двох словах на це питання не відповіси - багато сторін їх життя стають зрозумілими тільки тоді, коли уважно придивишся до цим організмам, пізнаєш особливості їх розвитку та будови [5].
Мета нашої роботи: оцінити біологічне різноманіття жуків у районі селища Борок, прилеглого до Рибінському водосховищу.
До завдань роботи входило:
1. Вивчити вплив типу біотопу на видовий склад і чисельність жуків.
2. Дослідити добову динаміку біологічного різноманіття видів та родин жуків.
1. Огляд літератури
Вивчення історії розвитку комах було пов'язано з дуже великими труднощами. Було необхідне серйозне знання геології та палеонтології членистоногих. веке и особенно в XIX веке, когда происходит наиболее бурный штурм этой проблемы и были получены удивительные результаты.
Але в ентузіастах і повністю знають предмет вчених-палеонтологів не бракувало вже в XVIII столітті і особливо в XIX столітті, коли відбувається найбільш бурхливий штурм цієї проблеми і були отримані дивовижні результати. Ряд вчених вписали свої імена в історію ентомопалеонтологіческіх досліджень. Цих імен занадто багато, щоб їх перераховувати. Вивченням комах займаються в неослабній темпі до сьогоднішнього дня велика кількість фахівців, які застосовують новітні методи. досліджень.У випадку з комахами, зокрема з жуками, переоцінити важливість подібних досліджень неможливо. У першу чергу це пов'язано з величезним значенням грунтових комах у процесах грунтоутворення і регенерації грунтового шару.
В якості основного джерела, в якому аналізується різні підходи до оцінки та методи вимірювання екологічного різноманіття, ми використовували книгу Мегарран «Екологічне різноманітність і ..., 1992 р.» [3]. У ній є опис та інтерпретація різних індексів, що описують різноманітність співтовариств тварин, а так само конкретні приклади того, як застосовувати ці індекси. У книзі дається пояснення, які акценти різноманітності краще відображають той чи інший індекс.
Основні відомості про життєві цикли турунів, їх географічному та зональному поширення, добової активності, способи і типи живлення, тривалості життя і розмноженні знайдені в книзі «Фауна СРСР. Твердокрилі. Т.1, випуск 2 ..., 1983 р. »[5]. У ній же наводиться докладний опис методики використання грунтових пасток і описується ефективність різних принад і фіксують розчинів. Цю книгу ми використовували також як посібник зі збору та зберігання комах, створення колекції та визначення комах. З літературних джерел ми отримали інформацію про життєві форми жуків турунів.
Відомостей про карабідофауне Ярославської області вкрай мало. В основному це дослідження, пов'язані з 19 століття.
.
Загін Твердокрилі, або Жуки, Coleoptera.Це комахи з повним перетворенням, із гризучими ротовими органами. Передні крила (надкрила) тверді, як і інші покриви тіла, склеротизовані; вони втратили активну літальну функцію і служать для захисту задніх крил і тіла комах. Задні крила перетинчасті збідненим жилкуванням і в спокої складаються під надкрила. Тіло розділене на три основних відділи: голову, груди і черевце. Голова зазвичай округла, своєю частиною часто всунути в передню груди, іноді заходить настільки глибоко, що зверху непомітна. , Attelabidae , Anthribidae ) голова впереди вытянута в головотрубку.
У деяких родин (Curculionidae, Attelabidae, Anthribidae) голова попереду витягнута в головотрубку. Очі круглі або овальні, іноді глибокою виїмкою. Вусики різні за довше і будовою, зазвичай 11 - членисті, ниткоподібні, щетинковидні, четковідние, булавоподібні, пластинчасті, колінчасті і інГруди складаються з 3 сегментів, з яких найбільш розвинена передня груди, а найменш среднегрудью. Ноги розвинені добре, і кожна складається з 5 основних частин: тазика, вертлуг, стегна, гомілки і лапки. Кінцівки типово бегательниє або ходильні, але в залежності від біологічної пристосованості зустрічаються стрибальні, копальні, плавальні, хапальні і прісасивательний. Черевце без зовнішніх придатків, часто розвинений телескопічний або помилковий яйцеклад.
Личинки досить різноманітного будови, більшою частиною червоподібні різних типів, рідше паленовідние і плоскі. Грудні ноги в окремих видів розвинені добре, в інших редуковані або відсутні. Ротовий апарат гризе типу. Живуть ці комахи в основному приховано, але деякі види родини листоїдів мешкають відкрито - на рослинах.
Лялечки вільні, зазвичай з тонкими шкірними покривами, у більшості видів розвиваються відкрито - в грунті, деревині і т.д.
) и разноядные ( Polyphaga ).
Загін ділиться на 2 нерівних за кількістю видів підряду: м'ясоїдні (Adephaga) і разноядние (Polyphaga).Перший нараховує в своєму складі трохи більше 10 родин, з яких головними в нашій фауні можна вважати турунів, скакунів, плавунців вертячек. Всі вони, за рідкісним винятком, хижаки. Представники цього підряду характеризуються великими задніми тазиками, що тягнуться через весь перший стерніт черевця.
ПІДЗАГІН разноядних жуків об'єднує в собі близько 90 сімейств, тобто більшу частину жуків.
Для них характерно поперечне будова тазиків, які не закривають стерніт черевця. Найбільш великі сімейства підряди: Пластинчастовусі, довгоносики, листоїди, вусачі, ковалики, златки, чернотелки.
Сімейство жужелиці представлено видами, для яких характерні бегательниє ноги з 5-членикові лапками і ниткоподібні вусики з боків голови. Багато жужелиці безкрилі і мають зрощені надкрила. Жужелиці - типові наземні мешканці, ведуть переважно нічний спосіб життя. Більшість видів родини - хижаки, харчуються різними комахами, слимаками та іншими безхребетними. Тіло у турунів зазвичай невелике або середньої величини, великих видів порівняно небагато.
Жужелиці широко відомі як винищувачі багатьох шкідників сільського і лісового господарства.
Сімейство листоїди включає близько 1350 видів. Це звичайно невеликих розмірів жуки з овальним тілом, часто яскравозабарвлені. Ноги ходильні з 4-членикові лапками (3-й членик дволопатеве). Жуки ведуть відкритий спосіб життя, харчуючись частинами рослин.
Сімейство рогачі представлено в нашій фауні не більше ніж 15 видами, для яких характерне видозміна верхніх щелеп самців: сильно розростаючись, щелепи утворюють подобу рогів. Вусики колінчасті з гребінцевої булавою, лапки 5-членикові.
Сімейство Пластинчастовусі об'єднує понад 15 тисяч видів. Дорослі комахи характеризуються колінчатими вусиками з односторонньою пластинчастої булавою, звичайно сильніше розвинені у самців. Лапки 5-членикові, передні ноги копальні, звичайно з золотисто - рудим плямою або пензликом волосків при підставі стегна.
Сімейство вусачі (Дроворуби) представлено видами, більшість яких мешкає в лісах. Вусачі - зазвичай великі або середніх розмірів жуки з довгими, в більшості випадків перевищують половину тіла вусиками, в спокої спрямованими назад. Ноги ходильні типу з 4-членикові лапками, з яких третя членик дволопатеве.
2. Матеріал і методи досліджень
Відбір матеріалу для нашої роботи проводився в районі п. Борок (38.21 «сш; 58.5» вд) у липні 2003-2006 рр.. На території Некоузского району Ярославської області робіт з вивчення біологічного різноманіття жуків практично не проводилося. Проведення подібних досліджень, територіально вузько орієнтованих, обумовлено регіональним аспектом, який полягає в особливостях біохора району сел. Борок. До особливостей даної території можна віднести її географічне положення і наявність Рибінського водосховища. Так само слід зазначити, що зростаючий інтерес до біологічного розмаїття жуків даної території можна пояснити проведенням заходів з охорони навколишнього середовища території, району, сел. Борок, званого Волзьким плесом, відповідно до численних природоохоронними програмами уряду РФ і світового співтовариства.
Матеріал відбирався в 4 біотопах.
Вологий луг. Даний біотоп розташований в безпосередній близькості від струмка. У період весняного водопілля луг затоплюється. У рослинному покриві домінуючими видами є: чіхотная трава, пижмо, конюшина лучна, деревій, кропива дводомна, гірча тміноносная.
Зрілий ліс. Цей біотоп розташований в старому парку селища Борок, який представляє собою переспілі ліс на схилі невеликого пагорба з переважанням старих беріз, ялин, осики і сосни. Значну домішка становить липа. У підліску: клен, черемха, горобина та інші чагарникові породи. Добре розвинена підстилка.
Чагарник. Біотоп розташований на рівнинній ділянці, який до заростання служив пасовищем для великої рогатої худоби. Домінуючим поданням флори є: верба вухата, волошка, вероніка весняна, кропива дводомна.
Молодий березняк. Даний біотоп антропічний породи представлений молодими берізками п'яти - семирічного віку. Підстилка практично відсутня.
Відбір матеріалу проводився за допомогою методу, заснованого на короткочасному використанні грунтових пасток. В якості пасток використовували одноразові білі стаканчики (250 мл), які закопували у землю або підстилку так, щоб краї стаканчиків були врівень із землею. Особливість короткочасного дослідження полягає у застосуванні приманок, на відміну від фіксуючих розчинів, які використовуються при тривалому дослідженні. В якості приманки нами були використаний 10% розчин оцтової кислоти.
Відповідно до методики, в кожному з біотопів було встановлено по 10 грунтових пасток. Інтервал між пастками дорівнював 10 метрам. Перевірка пасток проводилася двічі на добу: рано вранці і пізно ввечері. Така частота перевірки необхідна для виявлення добової динаміки чисельності та різноманіття жуків.
Обробка матеріалу здійснювалася на базі Лабораторії екологічної паразитології ІБВВ РАН (Інститут біології внутрішніх вод ім. І. Д. Папаніна РАН). Для визначення жуків використовували визначник комах. Комах визначали під мікроскопом типу МБС-9.
Для оцінки біологічного різноманіття карбофауни досліджуваних біотопів нами було використано кілька індексів різноманітності. Кожен з обраних індексів характеризується певним видом одержуваної інформації і залежності результатів використання індексу від якого-небудь показника досліджуваного біотопу.
Індекс різноманітності Шеннона дозволяє оцінити видове багатство досліджуваного біотопу, тобто визначити кількість представлених видів і рівномірність їх розподілу. Даний індекс чутливий до розміру вибірки. При збільшенні розміру вибірки зростає і точність результатів використання цього індексу. Індекс Шеннона розраховується за формулою:
H = - Nmax / N * log (Nmax / N).
Також нами використовувався індекс Сімпсона, який є представником дещо інший групи індексів різноманітності і заснований на визначенні ступеня домінування кожного з представлених в біотопі видів. У ході використання даного індексу відзначається зворотна залежність результатів його використання та показника біологічного різноманіття досліджуваного біотопу, тобто при найбільшому його значенні відзначається найменше біологічне різноманіття, тому найчастіше використовують показник зворотний індексу. Індекс Сімпсона широко використовується екологами завдяки своїй слабкої залежності від видового багатства досліджуваного біотопу. Однак при цьому він чутливий до присутності у вибірці рясно видів, які зустрічаються. Індекс Сімпсона розраховується за формулою:
= 1 – ( Nmax / N ) 2
D = 1 - (Nmax / N) 2Індекс Бергера - Паркера схожий з індексом Сімпсона за характером одержуваної за допомогою нього інформації. Він також широко поширений серед екологів завдяки винятковій легкості обчислення. Індекс Бергера-Паркера виражає відносну значимість найбільш рясного виду. На результати використання даного індексу не впливає число представлених видів. Однак, він чутливий до розміру вибірки. У практиці, як і у випадку з індексом Сімпсона, використовується показник зворотний показнику даного індексу для зростання показника індексу з збільшенням біологічного розмаїття. Індекс Бергера-Паркера розраховується за формулою:
= Nmax / N .
d = Nmax / N.– количество особей доминирующего вида
Де Nmax - кількість особин домінуючого виду– Общее число особей
N - Загальне число особинУ нашій роботі поряд з індексами різноманітності нами використовувалася міра подібності Жаккара, яка показує ступінь подібності біологічного різноманіття двох досліджуваних біотопів. Міра подібності Жаккара розраховується за формулою:
= j /( a + b - j )
Cj = j / (a + b - j)– Число общих видов на обоих участках
j - Число загальних видів на обох дільницях– число видов на участке A
a - число видів на ділянці A– Число видов на участке B
b - Число видів на ділянці BДля статистичної обробки даних використовували програму EXEL 2000.
Протягом чотирьох років досліджень стояла різна погода:
2003 р. З тояла ясна, сонячна, суха погода. Дощів практично не було.
2004 Стояла дощова погода.
2005 Стояла помірна погода
2006 Стояла спекотна погода, однак в останні дні експедиції були дощі.
3. Результати та їх обговорення
У ході роботи був відібраний 231 примірник, що відноситься до 10 родин і 28 видів (додаток 1,2).
Погодні умови помітно впливали на домінування тих чи інших видів. Тому в 2003 році спостерігалася велика різноманітність бронзовок, у 2004 році - турунів, у 2006 році - турунів і гнойовиків, а в 2005 стабільне різноманітність всіх видів.
При визначенні сімейств було виявлено, що у всіх 4 біотопах переважаючими з'явилися жужелиці. Показники видового різноманіття в кожному біотопі були різні. Для кожного з біотопів характерний свій домінуючий вид (таблиця 1).
Таблиця 1.
Біотоп | Домінуючий вид | |||
2003 | 2004 | 2005 | 2006 | |
Вологий луг | Бронзовка металева | Бронзовка металева | Странгалія чотирьох-смуга | Странгалія чотирьохсмугова |
Зрілий ліс | Вусачі | Туруни | Туруни | Туруни |
Чагарник | Листоед вільховий | Лептура красн а | Листоед осиковий | Листоед осиковий |
Молодий б ерезняк | Лептура зелена | Слоник зеленушка | Восковик перев'язаний | Слоник зеленушка |
Оцінка видового різноманіття проводилася для всіх родин, однак далі розглядається на прикладі сімейства турунів. Найбільша кількість видів даного сімейства знайдено в біотопах вологий луг і чагарник. Такі результати можна пояснити наступним чином.
Активність турунів безпосередньо залежить від вологості повітря. Під час проведення відбору матеріалу для роботи стояло різна погода. Однак по території вологого луки постійні нічні тумани сприяли підтриманню високого відносного постійного рівня вологості. Найбільш низька різноманітність видів турунів нами було зазначено в молодому березняку, що можна пояснити монокультурність біотопу і сухістю грунту.
Домінування того чи іншого виду в конкретному біотопі пояснюється його біологією. На підставі застосування індексу різноманітності Бергера-Паркера встановлено, що при найбільшому видовому розмаїтті у чагарнику в ньому ж спостерігається і найменше домінування окремого виду, тобто найбільша вирівняність, тоді як при такій же кількості видів і практично рівній кількості виловлених особин у вологому лузі спостерігається менша вирівняність а, отже, і менше видове різноманіття.
Однак високий показник різноманітності в чагарнику можна пояснити активними сукцессіонного процесами, що проходять в даному біотопі, і вираженими в заростанні колишнього пасовища для великої рогатої худоби. Найменша різноманітність видів турунів зазначено в молодому березняку, де було виявлено найбільшу домінування окремого виду. Отримані результати були підтверджені при використанні індексу Сімпсона, схожого по чутливості до великої кількості видів з індексом Бергера-Паркера (таблиця 2).
Таблиця 2. Різноманітність жуків у вивчених біотопах
Параметри | Роки спостережень | ||||
2003 | 2004 | 2005 | 2006 | Разом | |
Видове багатство (S) | 18 | 15 | 16 | 20 | 28 |
Число особин (N) | 82 | 45 | 44 | 60 | 231 |
Домінуючий вид | Бронзовка металева | Жужелиця лісова | Странгалія чотирьох-смугова | Жужелиця лісова | Жужелиця лісова |
Число особин самого багатого виду (Nmax) | 11 | 6 | 6 | 8 | 21 |
Індекс Бергера-Паркера (d) | 0,134 | 0,133 | 0,136 | 0,133 | 0,123 |
1 / d | 7,463 | 7,519 | 7,353 | 7,518 | 8,130 |
Індекс Шеннона (Н *) | 0,116968 | 0,116528 | 0,117838 | 0,152380 | 0,111941 |
Індекс Сімпсона (D) | 0,982044 | 0,982311 | 0,981504 | 0,982311 | 0,984871 |
1 / D | 1,01828 | 1,01800 | 1,01884 | 1,01800 | 1,01536 |
Низькі показники індексу Шеннона пояснюються низькою вирівняність і низьким видовим багатством. При використанні індексу подібності Жаккара (таблиця 3) нами було встановлено, що найбільш подібними біотопами є вологий луг і чагарник.
Таблиця 3. Показники міри схожості Жаккара для досліджуваних біотопів
Біотопи | Зрілий ліс | Чагарник | Молодий березняк |
Вологий луг | 0,176 | 0,588 | 0,266 |
Зрілий ліс | - | 0,255 | 0,3 |
Чагарник | - | - | 0,333 |
Це можна пояснити подібної ступенем прояву в цих біотопах факторів, що визначають активність турунів. Найбільш низький показник подібності виявлений між зрілим лісом і вологим лугом, біотопів, яких більше за інших відрізняються за основними показниками (середнє значення температури і вологості, ступінь освітленості, рівень складності систем біотопів та фітосообществ і т.д.).
Нами було підтверджено, що активність турунів безпосередньо залежить від вологості повітря. Так в один із днів липня після сильного дощу нами були виставлені пастки. На наступний день в зрілому лісі ми виявили велику кількість особин виду Carabus hortensis, виявляли пасивність під час відбору матеріалу. Також спостереження за динамікою різноманіття жуків показали, що зі збільшенням тривалості періоду спостережень видове багатство збільшується. Прогресивно зростало число родин жуків, зростали чисельність і кількість видів, однак не настільки інтенсивно як кількість родин. Тим самим ми підтвердили відому закономірність збільшення різноманітності з зростанням числа вибірок або періоду спостереження навіть за такий короткий період в сім діб.
У ході вивчення добової динаміки активності жуків нами було встановлено, що при незначній різниці в денний період спостережень відзначається найбільша активність жуків.
Висновок
За результатами роботи нами зроблені наступні висновки:
• Видовий склад співтовариств біотопів та активність особин виявлених видів відповідають біологічним особливостям даних видів.
• В ході роботи був відібраний 231 примірник, що відноситься до 10 родин і 28 видів
• На активність жуків у цілому і турунів зокрема істотно впливає вологість повітря.
• Добове коливання активності турунів не суттєво.
• Найбільш високе видове різноманіття зазначено в чагарнику.
Література
1. Академія наук СРСР. Зоологічний інститут. Визначник комах європейської частини СРСР (в 5-ти томах). Том 2 (жорсткокрилі і веярокрилие). Москва - Ленінград. «Наука». 1965 670 стор
2. Арапова І. X. Москва , « Наука ». Життєві форми турунів. (Coleoptera, Carabidae). Москва, «Наука». г . 1981
3. Мегарран Е. Екологічне різноманіття та його вимір. М.: Мир. 1992. 184 с.
4. Плавильників М.М. Визначник комах, Короткий визначник найбільш звичайних комах європейської частини СРСР. Видання 2. Москва. Пос. навчально-педагогічне видавництво міністерства освіти РРФСР. 1950 544 стор
5. Рижановскій О.Л. Фауна СРСР. Твердокрилі. Том 1 випуск 2.
(Жуки підряду Adephada: сімейства Rhysodidae, Trachypachidae; сімейство Carabidae, (вступна частина, огляд фауни СРСР)). Москва. «Наука». 1983 341 стор