Характеристика экологических условий местообитаний и консорций ценопопуляций Tilia cordata Mill Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

3. Немчинова А.В. Оценка структурной деградации лесных экосистем с помощью марковской модели сукцессии // Научные основы устойчивого управления лесами: Материалы Всероссийской научной конференции. - М.: ЦЭПЛ РАН, 2014. -С. 122-124.

4. Немчинова А.В. Формирование полидоминантности лесных экосистем как параметр марковской модели // Анализ сложных биологических систем. Эксперимент и модели. Тезисы XXI международной конференции «Математика. Компьютер. Образование» / под ред. Г.Ю. Резни-ченко и А.Б. Рубина. - М.: Межрегионалаьная общественная организация «Женщины в Науке и Образовании», 2014. - С. 58.

5. Смирнова О.В., Бобровский М.В., Хани-на Л.Г. Оценка и прогноз сукцессионных процессов в лесных ценозах на основе демографических

методов // Бюллетень московского общества испытателей природы, отд. Биологии. - 2001. - Т. 106. -Вып. 5. - С. 26-35.

6. Смирнова О.В., Бобровский М.В. Ханина Л.Г., Смирнов В.Э. Биоразнообразие и сукцессионный статус старовозрастных темнохвойных лесов европейской России // Успехи современной биологии. -2006. - Т. 126. - № 1. - С. 27-49.

7. Смирнова О.В., Торопова Н.А. Сукцессия и климакс как экосистемный процесс // Успехи современной биологии. - 2008. - Т. 128 - № 2. -С. 129-144.

8. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. - М.: Прогресс, 1980. - 196 с.

9. Stone L., Ezrati S. Chaos, Cycles and Spatiotemporal Dynamics in Plant Ecology // J. Ecology. - 1996. - Vol. 84. - No. 2 (Apr.). -Pp. 279-291.

УДК 574 ; 595.4

Дорогова Юлия Александровна

кандидат биологических наук, доцент Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола

[email protected]

Турмухаметова Нина Валерьевна

кандидат биологических наук, доцент Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола

[email protected]

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТООБИТАНИЙ И КОНСОРЦИЙ ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ TILIA CORDATA MILL

Проведено многолетнее исследование экологических параметров местообитаний ценопопуляций Tilia cordata Mill. в фитоценозах Республики Марий Эл (РМЭ). Охарактеризована структура консорций T. cordata различного биологического возраста в некоторых районах РМЭ и в г. Йошкар-Оле. На основе современных методов геоботанических исследований, их анализа с использованием амплитудных экологических шкал и программного комплекса «EcoScaleWin», реализующего методику обработки данных с учетом потенциальной экологической валентности вида, сбора членистоногих животных в кронах деревьев и анализа структуры консорций выполнен анализ экспериментальных данных. Показано, что разнообразие консортивных связей дерева характеризует качество среды и свидетельствует о степени устойчивости его популяции к антропогенной нагрузке. В работе описана структура кон-сорции ценопопуляций T. cordata, включающая 101 вид насекомых и паукообразных. В ходе исследования обнаружен новый для фауны республики вид насекомых. Высказано предположение, что для подробной характеристики консор-ции необходима организация длительного мониторинга состояния древесных насаждений и состава их консортов с одновременным проведением регулярных геоботанических исследований ценопопуляций T. cordata.

Ключевые слова: Tilia cordata, экологические шкалы, консорция, консорт.

Введение. Для оценки экологических ха- липы сердцевидной (Tilia cordata Mill.) различного

рактеристик местообитаний ценопопу- биологического возраста.

ляций (ЦП) растений в лесных сообще- Цель работы - проанализировать разнообразие

ствах широко используются амплитудные шкалы насекомых и паукообразных, обитающих в кронах

Д.Н. Цыганова [11; 12]. С ценопопуляцией дре- деревьев ценопопуляций Tilia cordata, с одновре-

весного растения постоянно связаны биоценоти- менным исследованием экологических параметров

ческими отношениями разные виды лишайников, местообитаний данных ЦП.

мохообразных, грибов, водорослей и животных, Материалы и методы исследования. Ис-

образующие совместно с ним консорцию [6]. В ле- следования проведены в 2009-2012 годах в Ре-

сохозяйственной практике обычно рассматривают- спублике Марий Эл на территории двух районов

ся типичные вредители деревьев [1], однако работ, и в г. Йошкар-Оле. Участок № 1 находится в Ку-

посвященных всему комплексу членистоногих женерском районе в окрестностях деревни Малый

консортов растений, немного [6; 9]. Впервые на Царанур, участок № 2 расположен в окрестностях

территории Республики Марий Эл было проведено с. Косолапово Мари-Турекского района. Участки

одновременное исследование экологических пара- в г. Йошкар-Оле различаются степенью загрязне-

метров местообитаний ЦП и структуры консорций ния среды промышленно-транспортными выбро-

© Дорогова Ю.А., Турмухаметова Н.В., 2014 Вестник КГУ им. H.A. Некрасова «Ь- № 7, 2014 Щ

сами [2]: № 3 - аллея вдоль улицы в микрорайоне «Дубки» (зона слабого загрязнения), № 4 - аллея около завода ОАО «Марбиофарм» (зона среднего загрязнения).

В хвойно-широколиственных фитоценозах (участки 1-2) были проведены геоботанические описания с использованием общепринятых геоботанических методов [5], в городской среде описания не проводились. Для получения экологических характеристик местообитаний ЦП T. cordata мы обработали флористические списки ЦП видов на исследованных участках по 9 амплитудным экологическим шкалам Д.Н. Цыганова [11] в компьютерной программе «EcoScaleWin» [4]. В «EcoScaleWin» реализована методика обработки данных с учетом потенциальной экологической валентности вида (PEV) [3]. Потенциальная экологическая валентность рассчитывается как отношение числа баллов (ступеней) конкретной шкалы, занятой данным видом, к общей протяженности шкалы в баллах (ступенях) [3]. При проведении исследований конкретных ценопопуляций в сообществе можно определить реализованную экологическую валентность (REV) как отношение числа баллов (ступеней) конкретной шкалы, занятой ценопопу-ляциями данного вида в исследованных сообществах, к общей протяженности шкалы в баллах (ступенях) [3].

Детерминантами консорции являются особи в ЦП T. cordata виргинильного (v) и средневозрастного (g2) онтогенетических состояний. В городской среде консортов изучали только у g2 деревьев. Членистоногих дендробионтов собирали в нижней и средней (у молодых особей) частях кроны деревьев и на стволах, используя стандартные методы: кошения энтомологическим сачком, стряхивания, механического захвата отдельных особей и колоний, использования разнообразных стволовых ловушек [9, 10]. По характерным повреждениям вегетативных и генеративных структур деревьев определяли некоторых насекомых или клещей-фи-

тофагов [1]; рассчитывали относительное обилие дендробионтов [8]. Работу проводили в течение вегетационного периода T. cordata - с конца мая по август включительно (1 раз в декаду, в солнечные дни). Материал был собран со 100 деревьев. Объекты определяли до вида, реже - до рода, сложные группы - до семейства [7]. Паукообразных определил кандидат биологических наук И.О. Камаев, некоторые виды Coleoptera - В.Б. Семенов, сотрудник НИИ медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е.И. Марциновского.

Результаты исследований. Нами получены оценки экологических режимов местообитаний 1-2 ЦП липы сердцевидной по шкалам Д.Н. Цыганова (табл. 1).

Липа сердцевидная может быть отнесена к разным фракциям PEV (табл. 2): гемистеновалентная по четырем шкалам - двум климатическим (Tm, Om) и двум почвенным (Hd, Tr); мезовалентная -по шкале Cr; гемиэвривалентная - по шкалам Kn, Nt; эвривалентная - по Rc, Lc.

Реализованная экологическая валентность ЦП T. cordata в исследованных местообитаниях гораздо ниже, чем потенциальная, ее значения варьируют от 0,05 до 0,21.

Используя значения PEV и REV липы сердцевидной, мы графически отобразили ее экологические пространства по девяти экологическим факторам в виде лепестковой диаграммы (рис.).

В состав консорции изученных ЦП T. cordata в районах Республики Марий Эл входит 101 вид членистоногих животных. Консорции виргиниль-ных и средневозрастных генеративных деревьев T. cordata включают: первый концентр из растительноядных насекомых и клещей - 32 и 57 видов соответственно, второй концентр из зоофагов первого порядка - 28 и 43 видов, третий концентр из зоофагов второго порядка - 10 и 12 видов. 25 видов являются консортами смешанных концентров.

Списки консортов на деревьях T. cordata одного биологического возраста в фитоценозах Куженер-

Таблица 1

Общая характеристика исследованных местообитаний ЦП T. cordata по шкалам Д.Н. Цыганова

Шкалы* Потенциальные диапазоны (по шкалам Д.Н. Цыганова) Диапазоны местообитаний изученных ЦП и типы экологических режимов

Tm 6-12 6,9-8,0 суббореальный - суббореальный/неморальный

Kn 3-11 7,8-8,6 субматериковый/материковый - материковый

Om 6-11 7,8-8,8 субаридный/субгумидный - субгумидный

Cr 5-11 6,6-7,9 умеренные - умеренные/мягкие зимы

Hd 9-18 12,8-14,8 влажно-лесолуговое - сыро-лесолуговое увлажнение

Tr 3-9 4,8-6,5 небогатые - довольно богатые почвы

Nt 3-9 4,4-6,9 бедные - достаточно обеспеченные азотом почвы

Rc 1-11 5,0-7,3 кислые - слабокислые/нейтральные почвы

Lc 2-9 4,0-5,3 полуоткрытые пространства/светлые леса - светлые/тенистые леса

* Условные обозначения. Шкалы: Тт - термоклиматическая, Кп - континентальности климата, От - омброкли-матическая аридности-гумидности, Сг - криоклиматическаая, Ш - увлажнение почвы, Тг - солевой режим почв, № - богатство почв азотом, Rc - кислотность почв, Lc - освещенность-затенение.

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова jij- № 7, 2014

76

Таблица 2

Потенциальная экологическая валентность (PEV) Tilia cordata по шкалам Д.Н. Цыганова (1983)

Шкалы Фракция PEV Значение PEV

Tm ГСВ - гемистеновалентная 0,41

Kn ГЭВ - гемиэвривалентная 0,60

Om ГСВ - гемистеновалентная 0,40

Cr МВ - мезовалентная 0,47

Hd ГСВ - гемистеновалентная 0,43

Tr ГСВ - гемистеновалентная 0,37

Nt ГЭВ - гемиэвривалентная 0,64

Rc ЭВ - эвривалентная 0,85

Lc ЭВ - эвривалентная 0,89

Tin

Рис. Потенциальная (FEV) и реализованная (REV) экологические валентности изученных ЦП Tilia cordata Mill

Таблица 3

Соотношение систематических групп насекомых и паукообразных на разновозрастных деревьях T. cordata в различных местообитаниях (обозначения см. в тексте)

Количество видов на T. cordata

Общее в местообитаниях

Отряды число Районы РМЭ г. Йошкар-Ола

видов 1 2 3 4

v g2 v g2 22 22

Dermaptera 1 0 0 1 1 0 0

Homoptera 6 4 4 4 6 3 3

Hemiptera 14 11 8 7 13 4 5

Coleoptera 29 4 14 3 15 14 6

Neuroptera 2 2 2 2 2 2 2

Mecoptera 1 1 0 0 0 0 0

Lepidoptera 4 0 1 1 3 1 2

Hymenoptera 14 8 9 3 8 7 6

Diptera 10 6 8 6 10 0 2

Aranei 17 7 8 3 2 4 2

Acarina 3 1 2 1 1 0 3

Всего 101 44 56 31 61 35 31

ского и Мари-Турекского районов оказались наиболее сходными, что подтверждено кластерным анализом и оценкой видового разнообразия по индексу Чекановского-Съеренсена (Cs = 0,61-0,68). В кронах взрослых особей T. cordata в 1,3-2,0 раза возрастает разнообразие членистоногих консортов по сравнению с молодыми деревьями (табл. 3).

Среди фитофагов на T. cordata доминируют Coleoptera (31%) (табл. 3). Большинство описанных фитофагов не входят в списки основных вре-

дителей T. cordata [1]. В кронах T. cordata обнаружены жуки семейств Curculionidae, Apionidae, Attelabidae, Chrysomellidae, Elateridae, Dascillidae, Nitidulidae, Buprestidae, Throscidae. Сосущими листья T. cordata являются представители отряда Homoptera - Aphidoidae, Aphrophoridae, Cicadellidae, Membracidae; представители Hemiptera -Acanthosomatidae, Lygaeidae, Pentatomidae, Miridae, Scutelleridae. Среди энтомозоофагов преобладают Coccinellidae (Coleoptera) (20%) и Aranei (34%).

Вестник КГУ им. H.A. Некрасова ¿j- № 7, 2014

77

В кронах T. cordata Мари-Турекского района обнаружены особи двух новых для Республики Марий Эл таксонов - Aphthona nonstriata (Goeze, 1777) (Chrysomelidae) и Trixagus (Kugelann, 1794) (Throscidae).

В консорции взрослых деревьев в различных экологических условиях преобладают антофилы, в консорции подроста - сосущие листья насекомые. В районах Республики Марий Эл впервые описаны как антофилы липы сердцевидной виды семейств Dascillidae, Nitidulidae (Coleoptera), как карпофаги - Betulapion simile (Kirby, 1811), Kleidocerys resedae (Panzer, 1797). В консорции T. cordata преобладают полифаги; монофагами являются Aphidoidea (Homoptera), Stigmellidae, Gracillarioidea (Lepidoptera), Eriophyidae (Acarina).

В кронах городских насаждений T. cordata по сравнению с насаждениями в некоторых районах республики в 1,6-2,0 раза уменьшается видовое разнообразие дендробионтов. Видовой состав консортов T. cordata в лесных и городских условиях различается, что подтверждают невысокие показатели индекса Чекановского-Съеренсена (Cs = 0,38-0,43). В урбонасаждениях T. cordata относительное обилие наиболее массовых вредителей листьев (тлей, клопов, галлиц и клещей) и хищных консортов (Coccinellidae) возрастает до 4-5 баллов (P < 0,05), хищных Hemiptera и Aranei - сокращается.

Большинство дендробионтов в изученных ЦП T. cordata по образу жизни являются открытоживу-щими. Однако в урбосреде возрастает количество консортов, ведущих скрытый или полускрытый образ жизни и формирующих защитные приспособления к загрязнению питательного субстрата (образование галлов, внутренних полостей на листьях, их скручивание), что можно рассматривать как адаптивный механизм.

Выводы. Местообитания изученных ЦП липы сердцевидной в рассматриваемых фитоценозах характеризуются невысоким разнообразием типов экологических режимов. Полученные нами экологические характеристики ЦП T. cordata на исследованной территории укладываются в пределы их потенциальных диапазонов по шкалам Д.Н. Цыганова [11] и являются оптимальными для подзоны хвойно-широколиственных лесов.

Лимитирующими факторами для T. cordata являются термоклиматические и омброклимати-ческие, а также степень увлажнения и богатства почв. Липа сердцевидная может произрастать в широком диапазоне кислотности, богатства почв азотом, континентальности климата, при разных условиях освещенности.

Впервые в некоторых районах Республики Марий Эл получены данные по структуре консорции виргинильных и средневозрастных генеративных особей T. cordata. Расширены представления о спектре питания некоторых видов насекомых.

Консорция изученных ценопопуляций T. cordata включает 3 концентра из 101 вида членистоногих консортов. С увеличением фитомассы и появлением генеративных структур у взрослых особей детерминанта консорции T. cordata возрастает разнообразие организмов, связанных с ним трофическими (биотрофическими, эккрисотрофическими, сапротрофическими), топическими, форически-ми, фензивными и фабрическими связями. Среди консортов T. cordata доминирующими по видовому разнообразию отрядами являются Coleoptera и Aranei. Воздействие промышленно-транспорт-ных выбросов на особи детерминанта консорции изменяет видовой состав и относительное обилие насекомых-фитофагов.

Более подробная характеристика консорции может быть получена в процессе многолетнего мониторинга за состоянием древесных насаждений и составом их консортов с одновременным проведением регулярных геоботанических исследований ценопопуляций липы сердцевидной.

Библиографический список

1. Гусев В.И. Определитель повреждений лесных, декоративных и плодовых деревьев и кустарников. - М.: Лесная промышленность, 1984. - 472 с.

2. Ежегодный доклад о состоянии окружающей среды Республики Марий Эл за 2009 год. - Йошкар-Ола, 2010. - 190 с.

3. Жукова Л.А. Оценка экологической валентности видов основных эколого-ценотических групп: подходы и методы // Восточно-европейские леса: история в голоцене и современность. - М.: Наука, 2004. - Кн. 1. - С. 256-259.

4. Компьютерная обработка геоботанических описаний по экологическим шкалам с помощью программы EcoScaleWin: учеб. пособие / Е.В. Зуб-кова, Л.Г. Ханина, Т.И. Грохлина, Ю.А. Дорогова; Мар. гос. ун-т, Пущинский гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2008. - 96 с.

5. Методы полевых и лабораторных исследований растений и растительных сообществ / отв. ред. Е.Ф. Марковская. - Петрозаводск: ПетрГУ 2001. -320 с.

6. Нотов А.А., Жукова Л.А. О роли популяци-онно-онтогенетического подхода в развитии современной биологии и экологии // Вестник ТвГУ Серия «Биология и экология». - 2013. - Вып. 32. -№ 31. - С. 293-330.

7. Определитель насекомых Европейской части СССР: в 5 т. Т. 2. Жесткокрылые и веерокрылые / под. общ. ред. Г.Я. Бей-Биенко. - М.; Л.: Наука, 1965. - 668 с.

8. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. - М.: Наука, 1982. - 287 с.

9.ХмелевК.Ф., АфанасьевА.А., КирикА.И., Негробов В.В., Онищенко В.В. Методы изучения по-

78

Вестник КГУ им. H.A. Некрасова .¿j. № 7, 2014

Об использовании данных государственного лесного реестра при оценке продуктивности..,

пуляций и их консортивных связей в природных и антропогенно-трансформированных экосистемах // Экологический мониторинг. Методы биологического и физико-химического мониторинга: учеб. пособие / под ред. Д.Б. Гелашвили. - Н. Новгород: Изд-во ННГУ 2000. - Ч. 4. - С. 220-258.

10. Цуриков М.Н. Гуманные методы исследования беспозвоночных // Запов. справа в Украш1. -2004. - Т. 9. - Вып. 2. - С. 52-57.

11. Цыганов Д.Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиствен-ных лесов. - М.: Наука, 1983. - 198 с.

12. Экологические шкалы и методы анализа экологического разнообразия растений: монография / Л.А. Жукова, Ю.А. Дорогова, Н.В. Турмуха-метова и др.; под общ. ред. проф. Л.А. Жуковой; Мар. гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2010. - 368 с.

УДК 639.1.052

Шабров Фёдор Александрович

Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова

[email protected]

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДАННЫХ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЛЕСНОГО РЕЕСТРА ПРИ ОЦЕНКЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ ОХОТНИЧЬИХ УГОДИЙ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЛОСЯ (ALCES ALCES L.)

Для классификации типов лесных охотничьих угодий необходимо определить условия местопроизрастания, состав, возраст и полноту лесных насаждений. Систематизированный свод документированной информации о лесах, в том числе таксационные характеристики древостоев, содержатся в государственном лесном реестре. В настоящей работе произведен сравнительный анализ разных способов обработки данных реестра с использованием ГИС-технологий и автоматизированной информационной системы «АИС ГЛР» с целью оценки качества лесных угодий для питания лося на примере Чухломского лесничества Костромской области. Разница в расчетах средневзвешенного показателя качества лесных угодий не превышает 1 %, что позволяет применять оба способа для оценки качества лесных охотничьих угодий. Менее трудоемким и подходящим для разработки схем размещения, использования и охраны охотничьих угодий Костромской области признан способ оценки путем экспорта данных из «АИС ГЛР» с их последующей обработкой в Microsoft Office Excel. Для внутрихозяйственного охотустройства целесообразно использовать материалы таксации лесов в формате геоинформационных систем, учитывая все стации для адресной оценки охотничьих угодий и составления карт.

Ключевые слова: лось, оценка качества угодий, государственный лесной реестр.

Законом об охоте определено два вида охотустройства: территориальное и внутрихозяйственное. Принятая на законодательном уровне система сформировалась еще в середине прошлого столетия. Так, Д.Н. Даниловым [4] описаны два вида охотустройства - межхозяйственное и внутрихозяйственное. Межхозяйственное охотустройство проводится, как правило, одновременно для группы хозяйств и административных районов для последующего предоставления права пользования государственным охотничьим фондом. Объектом же внутрихозяйственного охотустройства является конкретное хозяйство. Межхозяйственное и внутрихозяйственное охо-тустройства являются звеньями одной цепи мероприятий по рациональному использованию государственного охотничьего фонда как средства производства в охотничьем хозяйстве.

Охотустройство включает в себя оценку качества и определение производительности охотничьих угодий на основе их инвентаризации. Основными признаками для классификации типов лесных охотничьих угодий, по мнению Д.Н. Данилова, являются условия местопроизрастания, состав, возраст и полнота древостоев. При этом для проведения охотустройства различного уровня должны применяться разные «инструменты».

При выборе источников информации необходимо учитывать, что, согласно статье 91 Лесного кодекса Российской Федерации [8], органами государственной власти осуществляется ведение государственного лесного реестра (далее - ГЛР), который представляет собой систематизированный свод документированной информации о лесах. Реестр содержит данные о состоянии, об охране, защите, воспроизводстве и использовании лесов в виде отчетов, а также материалы лесоустройства (таксационные описания, лесоустроительные планшеты, планы лесонасаждений), являющиеся приложением к формам ГЛР.

Сравнение способов оценки качества охотничьих угодий на основе различных данных государственного лесного реестра до настоящего времени не проводилось.

В соответствии с приказом Рослесхоза от 22.01.2013 г. № 10 [10], ведение государственного лесного реестра осуществляется в автоматизированной информационной системе. Программа позволяет экспортировать формы отчетов в Microsoft Office Excel для их дальнейшего анализа.

Дополнительно в государственный лесной реестр по всей России ежегодно поступают материалы таксации лесов в формате геоинформационных систем, позволяющих как получать, так и обраба-

© Шабров Ф.А., 2014

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова № 7, 2014

79