Структура сообществ паукобразных–герпетобионтов в градиенте токсического загрязнения
УДК 595.4
М. П. Золотарев
Институт экологии растений и животных УрО РАН, Россия, E-mail: zmp@ipae.uran.ru
Ключевые слова: пауки, сенокосцы, техногенная нагрузка
STRUCTURE OF EPIGEAL ARACHNIDS communities
IN THE TOXIC POLLUTION GRADIENT
M. P. Zolotarjov
Institute of Plant and Animal Ecology of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, Russia
E-mail: zmp@ipae.uran.ru
Key words: spiders, harvestmen, technogenic loading
Паукобразные являются важным компонентом животного населения наземных сообществ. Эта группа беспозвоночных чувствительна к изменениям параметров окружающей среды, что делает ее удобным объектом при изучении токсического загрязнения экосистем. Так как почва и подстилка – основные аккумуляторы полютантов в экосистемах, особое значение приобретают герпетобионты. В связи с этим целью данной работы было выявление таксономической структуры сообществ пауков и сенокосцев в зонах с различным уровнем загрязнения.
Среднеуральский медеплавильный завод, расположенный около города Первоуральска Свердловской области, действует с 1940 года. Основу воздушных выбросов завода составляют SO2 и тяжелые металлы (преимущественно Cu, Zn, As, Pb, а также Cd, Hg и другие). За длительный период в коренных экосистемах под влиянием выбросов произошли различные структурные изменения, которые в различной степени проявляются на разном удалении от завода. Согласно ранее проведенным исследованиям (Воробейчик и др., 1994) выделяются три зоны по степени загрязнения, в каждой из которых был проведен отлов беспозвоночных: импактная – 1–1,5 км от завода, буферная – 6–7 км, контрольная – 16–20 км. Контрольная зона подвержена минимальному воздействию, находящемуся на уровне регионального фона, в импактной зоне воздействие максимальное, буферная зона является переходной от фона к импакту. В каждой зоне обследованы наиболее типичные биоценозы для подзоны южной тайги: коренной елово-пихтовый лес и производный березовый лес.
Сбор материала проводился с мая по сентябрь 2003 года почвенными ловушками непрерывно в течение 5–7 дней с пятидневным интервалом. В качестве фиксатора применялась уксусная кислота (3 %). Таким образом, за весь сезон в трех зонах установлено 974 ловушки. При анализе материала учитывались только пауки–герпетобионты. В расчетах использовалась динамическая плотность беспозвоночных (Тихомирова, 1975).
Все отловленные пауки относятся к 8 семействам: Agelenidae, Clubionidae, Gnaphosidae, Hahniidae, Linyphiidae, Liocranidae, Lycosidae и Zoridae. Сенокосцы представлены двумя семействами: Phalangiidae и Nemastomatidae. Семейства пауков неравномерно распределяются по биотопам. В ельнике–пихтарнике наибольшее количество семейств наблюдается в импактной зоне (7); в буферной и фоновой зонах их количество одинаково (6). В березовом лесу пауки представлены наименьшим количеством семейств, на фоне (5) и в равной степени на буфере и импакте (6). Динамическая плотность пауков возрастает от импакта к фону, что характерно для двух биотопов (табл. 1). Наибольшая плотность сенокосцев отмечена в буферной зоне.
На протяжении летнего сезона в двух биотопах во всех зонах преобладают два семейства – Linyphiidae и Lycosidae. Наблюдается закономерность в распределении этих семейств по зонам. От импакта к фону динамическая плотность ликозид снижается, а линифиид, напротив, увеличивается. Исключение представляет ельник–пихтарник, где семейство линифиид в импактной зоне достигает большей численности, чем в буферной. От импакта к контрольной зоне также снижается плотность таких семейств как Gnaphosidae, Liocranidae, Zoridae и Hahniidae. Плотность Clubionidae и Agelenidae, напротив, возрастает от импакта к фону.
Таблица 1. Среднее значение динамической плотности пауков и сенокосцев в зонах
техногенной нагрузки Среднеуральского медеплавильного завода (Свердловская область)
Биоценоз |
Импактная зона |
Буферная зона |
Контроль |
|||
пауки |
сенокосцы |
пауки |
сенокосцы |
пауки |
сенокосцы |
|
Ельник–пихтарник |
0,4 |
0,1 |
0,9 |
1,7 |
1,5 |
0,9 |
Березовый лес |
0,7 |
0,3 |
1,2 |
1,6 |
1,4 |
0,8 |
В ельнике–пихтарнике наибольшим сходством обладает пара «буфер – импакт» (коэффициент Чекановского–Серенсена равен 0,813), «фон – буфер» имеет меньшее сходство (0,809), еще меньшее сходство имеет пара фон–импакт (0,626). В березовом лесу максимальным сходством отличаются те же пары – «буфер – импакт» (0,750) и «фон – буфер» (0,668); фон менее всего сходен с импактом (0,463). Данное обстоятельство характеризует буферную зону как переходную между фоном и импактом.
Если буферная зона имеет промежуточное положение между фоном и импактом, можно предположить, что она обладает свойствами экотона и характеризуется наибольшим разнообразием. Однако индексы разнообразия (Шеннона, Маргалефа) свидетельствуют в пользу импактной зоны (табл. 2). При низкой динамической плотности и наибольшем количестве семейств пауков импактная зона обладает достаточно высоким разнообразием по сравнению с двумя другими. Достоверное отличие разнообразия семейств в зонах наблюдается только в ельнике–пихтарнике (р = 0,003–0,005); для березового леса отличия не достоверны (р = 0,674).
Таблица 2. Значения индексов Маргалефа и Шеннона фауны пауков в зонах
техногенной нагрузки Среднеуральского медеплавильного завода (Свердловская область)
Импактная зона |
Буферная зона |
Контроль |
|
Индекс Маргалефа |
|||
Ельник–пихтарник |
1,38 |
1,26 |
1,13 |
Березовый лес |
1,25 |
1,17 |
1,14 |
Индекс Шеннона |
|||
Ельник–пихтарник |
0,947 |
0,665 |
0,113 |
Березовый лес |
1,013 |
0,919 |
0,524 |
В отличие от пауков, у сенокосцев количество семейств к импакту снижается. В зоне наибольшей техногенной нагрузки встречается одно семейство Phalangiidae, представленное одним видом – Lacinius ephippiatus (C. L. Koch, 1835). В фоновой зоне отмечено два семейства: Phalangiidae (Oligolophus tridens (C. L. Koch, 1836), Rhilaena triangularis (Herbst, 1799), Lacinius ephippiatus (C. L. Koch, 1835)) и Nemastomatidae (Nemastoma lugubre (O. F. Muller, 1776)). Динамическая плотность сенокосцев также значительно уменьшается к импакту.
В результате проведенного исследования на уровне семейств пауков выявляются следующие закономерности: на фоне снижения динамической плотности в градиенте загрязнения разнообразие пауков снижается, что не характерно для других групп беспозвоночных, например жужелиц. Известно, что таксономический состав пауков в значительной степени зависит от ярусности фитоценоза и его архитектуры. Фитоценоз импактной зоны, в отличие от фоновой, имеет большую мозаичность, а следовательно, более разнообразные микроклиматические условия. Вероятно, именно структура фитоценоза в первую очередь определяет таксономический состав пауков в исследованном градиенте.
В пользу данного заключения свидетельствует закономерное изменение экоморфической структуры. Пауки–тенетники предпочитают закрытые биотопы со сложной архитектурой, засадники же встречаются преимущественно на открытых пространствах. Доля засадных форм (преимущественно Lycosidae) в импактной зоне увеличивается по сравнению с фоном в березняках в 2,1 раза и в ельнике–пихтарнике в 7,5 раза. Доля тенетников (в основном Linyphiidae), напротив, увеличивается в фоновой зоне в березняках в 5,8 раза и в ельнике–пихтарнике в 6,0 раз.
В отличие от пауков сенокосцы проявляют иную реакцию на загрязнение. Биологически данная группа беспозвоночных в большей степени зависит от характеристик почвы и подстилки, которые являются накопителями поллютантов. Это позволяет предположить, что таксономическая структура сенокосцев непосредственно зависит от уровня токсической нагрузки.
Работа выполнена при поддержке гранта Президиума УрО РАН для молодых ученых.
Zoocenosis — 2005
Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 189-191.