Состояние почвенной фауны пойменных лугов юго-востока Беларуси в условиях недостатка влаги в летний период как экологическая модель их антропогенной трансформации

УДК 591.5

В. Н. Веремеев

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, Гомель, Республика Беларусь

STATE OF SOIL FAUNA OF FLOOD PLAIN MEADOWS
OF SOUTH-EAST BELARUS UNDER MOISTURE LACK IN SUMMER
AS AN ECOLOGICAL MODEL OF THEIR ANTHROPOGENOUS TRANSFORMATION

V. N. Veremeev

Franzisk Skorina Gomel State University, Gomel, Republic of Belarus, veremeev@gsu.unibel.by

Изучение влияния недостатка влаги в летний период в условиях изменения климата, антропогенного воздействия на пойменные луга юго-востока Беларуси имеет существенное практическое значение, особенно на фоне проведенной осушительной мелиорации в поймах рек. В связи, с этим определенный интерес представляет осуществление экологического моделирования состояния пойменных зооценозов (включая комплексы почвенной мезофауны) в условиях недостатка влаги в летний период. В процессе экологического моделирования использовалась натурная высокоградиентная модель на основе реальных компонентов пойменной экосистемы отличающихся степенью увлажнения, которая в большей степени соответствует принципу адекватности.

Исследования проводились в летний период 1999–2006 гг. в пойменных экосистемах рек бассейна Днепра на территории Гомельской области. Изучалась почвенная мезофауна пойменных лугов выбранных по градиенту увлажнения: избыточное увлажнение – нормальное увлажнение – недостаточное увлажнение. Влажный луг ползучеполевицевого типа занимал плоские понижения прирусловой поймы с перегнойно-глеевыми суглинистыми среднебогатыми почвами. Доминантами травостоя были полевица ползучая, осока острая, лапчатка гусиная. Луг нормального и временно избыточного увлажнения дернистощучкового типа занимал верхнюю часть пологого склона прирусловой поймы с дерново-глееватыми супесчаными среднебогатыми почвами. В травостое доминировали щучка дернистая, овсяница луговая, мятлик болотный, лисохвост луговой. Луг умеренно-недостаточного и нормального увлажнения дернистощучкового-красноовсяницевого типа занимал гриву центральной поймы с дерновыми супесчаными обедненными почвами. В травостое доминировали овсяница красная, щучка дернистая, мятлик болотный, полевица обыкновенная.

Классификация пойменных лугов приведена по Л. М. Сапегину. Почвенно-зоологические пробы брались размером 25 х 25 см, глубиной 40 см по стандартной методике. Биомассу определяли по фиксированному в 4 % формалине материалу.

Изучение биоразнообразия и количественных характеристик почвообитающих беспозвоночных пойменных лугов, отличающихся условиями увлажнения, показывает, что по мере уменьшения увлажнения в комплексах почвенной мезофауны отмечается уменьшение видового разнообразия и численности беспозвоночных. В наибольшей степени от недостатка влаги страдают влаголюбивые формы и особенно комплекс дождевых червей, который на влажном лугу и лугу нормального увлажнения представлен 6 видами с доминантом Octolasium lacteum (Orley, 1885), при этом суммарная численность дождевых червей составляет 30–50 экз./м2, а на лугу недостаточного увлажнения дождевые черви полностью исчезают. Сокращается также комплекс жесткокрылых, в котором появляются ксерофильные группы.

В большей степени, чем численность, в условиях уменьшения увлажнения снижается биомасса почвенной мезофауны. Если уменьшение численности составляет 2,0–2,5 раза, то биомасса, в условиях дефицита влаги, уменьшается почти в 20 раз, то есть сокращение биомассы примерно на порядок больше по сравнению с уменьшением численности мезофауны. Если на влажном лугу биомасса мезофауны в среднем составляет 21 г/м2, на лугу нормального увлажнениям она уменьшается до 11 г/м2, то на лугу недостаточного увлажнения почти до 1 г/м2. При если этом на лугу нормального увлажнения уменьшение биомассы определяется в основном уменьшением биомассы дождевых червей, то на лугу недостаточного увлажнения уменьшается биомасса практически всех групп мезофауны. При этом уменьшение биомассы составляет порядка 20 г/м2 (около 200 кг/га), что сказывается как на процессах гумификации и поддержания естественного плодородия почв, так и на кормовой базе млекопитающих и птиц.

В условиях недостаточного увлажнения на пойменных лугах наблюдается изменение характера переработки первичной продукции. На влажных лугах и лугах нормального увлажнения основная часть продукции, используемой почвенной мезофауной, перерабатывается по детритному типу, преимущественно за счет дождевых червей. На долю групп мезофауны входящих в детритную трофическую цепь (сапрофаги) приходится 80–90 % биомассы мезофауны. На лугах недостаточного увлажнения участие почвенной мезофауны в потоке вещества через детритную часть трофической цепи приближается к нулю, составляя менее 1 %. При этом первичная продукция мезофауной перерабатывается по пастбищному типу с преобладанием фитофагов, являющихся как почвенными, так и напочвенными обитателями, причем доля последних имеет тенденцию к росту.

Анализ тенденций изменения характера переработки первичной продукции, на основе использования комплексов почвенной мезофауны пойменных лугов как экологической модели показывает, что проводимое окультуривание земель в поймах рек Полесья, сопровождающееся уменьшением увлажнения этих территорий на основе перераспределения влаги во времени путем различных технических мероприятий, в перспективе, кроме уменьшения биологической активности комплекса почвенной мезофауны, может привести к перестройке комплексов беспозвоночных, переходу их на преобладание пастбищного типа переработки первичной продукции, увеличению существующих и вселению новых групп растительноядных видов за счет обитателей степной зоны, являющихся мощными конкурентами человека за сельскохозяйственную продукцию.

Подтверждением перспектив вселения ксерофильных видов степной фауны является появление жуков-чернотелок (Tenebrionidae) на лугах недостаточного увлажнения, не встречающихся на влажных лугах и лугах нормального увлажнения, а также появление в 2002–2006 годах русского тарантула (Lycosa singoriensis (Laxm.)) не встречавшегося ранее на юго-востоке Беларуси.

Проведенные исследования показывают, что в условиях недостаточного увлажнения в фауне пойменных лугов с большой долей вероятности можно прогнозировать уменьшение биоразнообразия и продукционных характеристик почвообитающих беспозвоночных, изменение типа переработки первичной продукции с детритного на пастбищный. Преобладание пастбищного типа переработки первичной продукции, сокращение потока вещества и энергии в детритной трофической цепи в луговых экосистемах, может способствовать ослаблению механизмов, поддерживающих естественное плодородие почв, что наряду с тенденцией уменьшения периода затопления их весенними паводками, может привести к ксерофилизации и уменьшению продуктивности пойменных лугов юго-востока Беларуси.

Studying influence of lack of a moisture during the summer period in conditions of change of a climate, anthropogenous influence on inundated meadows of a southeast of Belarus, has essential practical value especially on a background of the lead drying land improvement in flood-lands the rivers. In communications, with what the certain interest represents realization of ecological modelling of a condition inundated zoocenosis, including complexes soil mesophauna, in conditions of lack of a moisture to the summer period. During ecological modelling it was used natural (real) high-gradient model on the basis of real components inundated ecosystems differing by a degree of humidifying which in a greater degree meets to a principle of adequacy.

Researches were spent to the summer period of 1999–2006 in inundated ecosystems the rivers of pool of Dnepr in territory of the Gomel area. It was studied soil mesophauna inundated meadows chosen on a gradient of humidifying: superfluous humidifying – normal humidifying – insufficient humidifying. The damp meadow bent-creeping type borrowed flat downturn flood-lands with gley, loamy soils. Dominants of a herbage were bent-creeping, a sedge sharp, silverweed cinqurfoil.

The meadow of normal and temporarily superfluous humidifying lime grass type borrowed the top part a slope flood-lands with sod-soil. Over a herbage dominated lime grass, fescue meadow, fowl fluegrass, brush. The meadow of is moderate-insufficient and normal humidifying lime grass type borrowed a mane central flood-land with turfen sandy grown poor soils. Over a herbage dominated red fescue grass, lime grass, fowl fluegrass, fine bent grass.

Classification of inundated meadows is brought on L. M. Sapegin. Soil-zoological tests undertook in the size 25 х 25 sm, depth of 40 sm by a standard technique. Definition of a biomass was spent on fixed in 4 % formalin to a material.

Studying of a biodiversity and quantitative characteristics soil invertebrate the inundated meadows, differing conditions of humidifying, shows, that in process of reduction of humidifying in complexes soil mesophauna reduction of a specific variety and number invertebrate is marked. To the greatest degree moistureloving forms and especially a complex of earthworms which on a damp meadow suffer from lack of a moisture and is presented to a meadow of normal humidifying by 6 kinds with dominant Octolasium lacteum (Orley, 1885), thus total number of earthworms makes 30–50 экз./м2, and on a meadow of insufficient humidifying earthworms completely disappear. The complex Coleoptera in which appear xerophilous groups is reduced also.

In a greater degree, than number, in conditions of reduction of humidifying is reduced a biomass soil mesophauna. If reduction of number makes 2,0–2,5 times the biomass, in conditions of deficiency of a moisture, decreases almost in 20 times, i.e. reduction of a biomass approximately is much more in comparison with reduction of number mesophauna. If on a damp meadow the biomass mesophauna on the average makes 21 г/м2, on a meadow normal увлажнения it decreases up to 11 г/м2, on a meadow of insufficient humidifying almost up to 1 г/м2. At if it on a meadow of normal humidifying reduction of a biomass is determined, basically, reduction of a biomass of earthworms on a meadow of insufficient humidifying the biomass practically all groups mesophauna decreases. Thus reduction of a biomass makes the order 20 г/м2, that makes about 200 kg/hectares, that, accordingly, affects as processes ulmification and maintenance of natural fertility soils and on a forage reserve of mammals and birds.

In conditions of insufficient humidifying on inundated meadows change of character of processing of primary production is observed. On damp meadows and meadows of normal humidifying the basic part of production used soil mesophauna, is processed on detritus to type, mainly due to earthworms. On a share of groups mesophauna entering in detritus a trophic circuit (saprofage) 80–90 % of a biomass mesophauna are necessary. On meadows of insufficient humidifying participation soil mesophauna in a stream of substance through detritus the part of a trophic circuit comes nearer to zero, making less than 1 %. Thus primary production mesophauna is processed on pasturable with prevalence phytophage, being as soil, and adove ground inhabitants, and the share of the last tends to growth.

The lead analysis of tendencies of change of character of processing of primary production, on the basis of use of complexes soil mesophauna inundated meadows as shows ecological model, that spent improvement soils the grounds in flood-lands the rivers of Polesye, accompanied reduction of humidifying of these territories on the basis of redistribution of a moisture in time by various technical actions, in the long term, except for reduction of biological activity of a complex soil mesophauna, can lead to global reorganization of complexes invertebrate, to their transition to prevalence of pasturable type of processing of primary production, increase existing and to installation of new groups phytophage kinds due to inhabitants of the steppe zone, being powerful competitors of the person for agricultural production.

Acknowledgement of prospects of installation of xerophilous kinds of steppe fauna is occurrence of Tenebrionidae on meadows of insufficient humidifying not meeting on damp meadows and meadows of normal humidifying, and also occurrence in 2002–2006 of Russian tarantula (Lycosa singoriensis (Laxm., 1770)) not met earlier in a southeast of Belarus.

Carried out researches show, that in conditions of insufficient humidifying in fauna of inundated meadows with the big share of probability it is possible to predict reduction of a biodiversity and productional characteristics soil invertebrate, change of type of processing of primary production with detritus on pasturable. Prevalence of pasturable type of processing of primary production, reduction of a stream of substance and energy in detritus a trophic circuit in meadow ecosystems, can promote easing of mechanisms supporting natural fertility soils, that alongside with the tendency of reduction of the period of flooding by their spring high waters, can lead xerophilous and to reduction of efficiency of inundated meadows of a southeast of Belarus.


Zoocenosis — 2007
 Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали ІV Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2007. – С. 193-196.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники