Особенности половой структуры популяций Pyrrhocoris apterus из различных биотопов Киева, как фактор состояния окружающей среды

УДК 595.754:575.21

В. Н. Хоменко*, С. Ю. Леденев**
*Институт зоологии им. И. И. Шмальгаузена НАН Украины, Киев, Украина
**Национальный ботанический сад им. Н. Н. Гришко НАН Украины, Киев, Украина

V. N. Khomenko*, S. Y. Ledenev**
*Schmalhausen Institute of Zoology of NASU, Kyiv, Ukraine
**N. N. Grishko National Botanical Garden of NASU, Kyiv, Ukraine

Контроль над состоянием окружающей среды является одной из экологических задач современности. Загрязнение окружающей среды достигло катастрофических масштабов, особенно в районах больших поселений людей. Мониторинг среды и биоиндикация в настоящее время становятся в один ряд с лабораторными методами физико-химического анализа состояния биот.

Индикаторами антропогенного загрязнения среды могут выступать некоторые виды организмов, которые отражают допороговые критерии опасности определенного состояния окружающей среды для всех организмов, в том числе и для человека (Булгаков, 2002). Удобным объектом подобных исследований могут выступать некоторые виды-индикаторы среди насекомых. Таким видом в настоящих исследованиях был клоп-солдатик (Pyrrhocoris apterus (Linnaeus, 1758)), который широко распространен в регионе, имеет высокую численность, характеризуется небольшой подвижностью и потому трофически связан с конкретным биотопом, обладает широким диапазоном интенсивности метаболических процессов. Высокая скорость размножения, быстрая смена генераций, а значит формирование быстрой ответной реакции этих насекомых на изменяющиеся условия среды – важный информационно-значимый признак.

Важным направлением популяционной экологии является исследование половой структуры популяции, ее динамики. Соотношение полов в популяции носит регуляционный характер и отображает состояние популяции в конкретный отрезок времени. Динамика половой структуры – один из элементов гомеостатических процессов в популяции (Батлуцкая и др., 2010). Постоянно меняющиеся характеристики онтогенеза под воздействием экологи­ческих факторов (особенно антропогенных) могут объективно отражаться на популяционной (в частности, половой) структуре. Согласно своей теории дихронной эволюции полов В. А. Геодакян утверждает, что самцы и самки по-разному реагируют на изменение среды и, что существует зависящее от среды определенное равновесие в соотношении полов. В оптимальной среде оно сдвигается в сторону увеличения самок, а в экстремальной – самцов (Геодакян, 1998).

Таким образом, дифференциация полов – выгодная для популяции форма информационного контакта со средой, как эволюционная специализация по двум главным альтернативным аспектам эволюции: сохранения (консервативный) и изменения (оператив­ный). Женский пол – консервативный, стабильный элемент. Он передает распределение генотипов в популяции новому поколению. Мужской пол – подвижная часть популяции, чувствительная к изменениям среды. Природа экспериментирует на мужском поле. Резуль­таты отбора передаются женскому полу и последующим поколениям. Любой признак эволю­ционирует раньше у мужского пола. Этот разрыв по времени создает половой диморфизм по признакам. Половой диморфизм возникает в результате не только полового отбора (как считал Дарвин), но также естественного и искусственного отбора. Половая дифференциация позволяет эволюционные новации проверять в мужском геноме прежде чем передавать их в женский (Эволюционная теория пола, www.geodakian.com/ru/05_Summary_ru.htm).

Работа проводилась в 2012 году в урочище «Теремки – 1» на экспериментальной базе «Теремки» института зоологии им. И. И. Шмальгаузена НАНУ и в ботаническом саду им. Н. Н. Гришко. В урочище «Теремки» заложен один экспериментальный участок (І – в дубово-кленовом лесу), а в ботаническом саду – два (ІІ – участок рядом с липовой аллеей и березовым гаем, ІІІ – обрабатываемый участок лекарственных растений). Материалом для данной работы послужили сборы 942 половозрелых особей клопа-солдатика из описанных участков. Популяционные характеристики даны в таблице.

Анализ первичных данных показал, что у клопа-солдатика существует два адаптаци­онных механизма: климатический, связанный с сезонными изменениями среды существо­вания, и антропогенный, как ответная реакция популяции на степень урбанизации среды.

Весной обнаружено преобладание самцов во всех исследуемых популяциях, что свидетельствует о различной реакции самцов и самок на резкое колебание температур в этот период. Данный факт связан со спецификой действия природного климатического фактора на самцов и самок в популяции клопа-солдатика. Известно, что для самок характерен более высокий уровень метаболизма и, соответственно, они раньше выходят из диапаузы. Температуры среды в этот период колеблется в очень широких пределах от положительных до отрицательных. Поэтому, самки более подвержены влиянию пониженных температур, что приводит к их ранней смертности. А отсутствие подстилки на кормовых участках приводит просто к катастрофическим последствиям – выживают в большинстве только самцы (популяция ІІІ).

Таблица.Популяционные характеристики исследуемых выборок

 

Летом соотношение полов должно выравниваться за счет активного размножения на фоне относительно стабильного температурного режима (Маканина, 2011). Однако в Киеве для лета 2012 года была характерна аномально высокая температура воздуха, что также сказалось на соотношении полов клопа-солдатика. Только под пологом леса (популяция І), где много подстилки, а поэтому температуру тела клопы могли регулировать, прячась под растительный опад, соотношение полов было 1:1. Здесь также отсутствовал фактор беспокойства, чего не скажешь о двух других популяциях (ІІ и ІІІ). В них зафиксировано преобладание самцов над самками. Данные популяции обитают в парковой зоне, где много посетителей, а значит, присутствует фактор беспокойства. В то же время на участке популяции ІІ имеет место разреженная подстипка и рядом находится пешеходная алея. Участок популяции ІІІ – вообще периодически обрабатываемый.

В начале осени клопу-солдатику необходимо сохранить численность для подготовки к зимовке. Зимуют взрослые особи. Многие самки могут быть оплодотворенными. Адапта­ционные механизмы направлены на то, чтобы стабилизировать численность с уклоном либо на преобладание самок над самцами, либо в равновесии с последними. В природной популяции І и парковой ІІ наблюдалось преобладание самок над самцами, а в парковой популяции ІІІ – наоборот.

Таким образом, в популяциях, подвергающихся стресс-факторам (климатическим или антропогенным) в соотношении полов преобладают самцы. В естественных популяциях половой индекс (отношение числа самок ко всем половозрелым особям) с весны к осени обычно растет, что свидетельствует о стабильности популяции, а значит об устойчивости развития самого биогеоценоза. На участках, которые дополнительно подвергаются воздействию антропогенного стресс-фактора, это наблюдается не всегда или неявно выражено (популяции ІІ и ІІІ). Поведенческая стратегия самок направлена на избегание биотопов, подвергающихся воздействию какого-либо стресс-фактора.

---

Zoocenosis — 2013
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІІ Міжнародної наукової конфе ренції. – Дніпропетровськ: Адверта, 2013. – С. 177-179.