CC BY
54
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕРПЕТОБИОНТОВ НА ГРАДИЕНТЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ФАКТОРА
л
М. А. ГОРДЕЕВА, йтсппэ т v к
^ ’ 625003, г. 1юмень, ул. Республики,
аспирант, д 7. тел . 89612082766; Тюменская государственная сельскохозяйственная академия e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена С. Н. Гашевым, доктором биологических наук, профессором, заведующим кафедрой зоологии и эволюционной экологии животных Тюменского государственного университета
Электромагнитные поля играют существенную роль во всех процессах, происходящих на земле. Являясь первичным периодическим экологическим фактором, естественное магнитное поле (МП) Земли на протяжении миллиардов лет постоянно воздействовало и воздействует на становление, состояние и динамику экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону МП. На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек существенно трансформирует естественное магнитное поле, нередко резко повышая его напряженность и придавая ему новые параметры [1, 2]. В настоящее время одним из основных источников изменения параметров естественного магнитного поля являются электромагнитные поля (ЭМП) линий электропередач (ЛЭП).
Герпетобионты, как организмы, обитающие в специфической среде — эдафической, являются чуткими индикаторами изменения состояния окружающей среды. Эта экологическая группа животных является классическим объектом экологических исследований, и их индикаторная значимость несомненна [3, 4]. Однако воздействие электромагнитных полей на указанные группы животных ранее было изучено недостаточно [5, 6, 7].
Цель и методика исследований.
Цель исследований — изучение воздействия компонентов электромагнитного поля разных интенсивностей на структуру сообществ герпетобионтов.
Исследования герпетобионтов проводили в 2010— 2011 гг. Обследованы линии электропередач разного напряжения (220, 10, 0,4 кВ) в окрестностях д. Московка Нижнетавдинскго района Тюменской области. Всего было отработано в 2010 г. 2700 ловушко-суток, собрано 775 экземпляров герпетобионтов. В 2011 г. было отработано 9360 ловушко-суток, отобрано 7962 представителей герпетобия.
Отлов герпетобионтов проводился методом почвенных ловушек Барбера [8]. Сроки отбора проб герпетобионтов в 2010 г. продолжались с 22 июля по 18 августа (4 выборки), в 2011 г. — с 14 мая по 28 августа (15 выборок). На каждой трассе ЛЭП было выделено 5 зон, в которых устанавливались ловушки Барбера и определялись характеристики ЭМП. Зоны соответствовали изменению основных характеристик ЭМП, показатели интенсивности которого резко уменьшались с удалением от центрального токонесущего провода (табл. 1).
1-я зона — 5 м от центрального токонесущего провода на 220 кВ, 2,5 на 10 и 0,4 кВ; 2-я зона — 10 м от центрального токонесущего провода на 220 кВ, 2,5 на 10 и 0,4 кВ; 3-я зона — 15 м от центрального токонесущего провода на 220 кВ, 2,5 на 10 и 0,4 кВ; 4-я
зона — 20 м от центрального токонесущего провода на 220 кВ, 2,5 на 10 и 0,4 кВ; 5-я зона — 25 м от центрального токонесущего провода на 220 кВ, 2,5 на 10 и 0,4 кВ.
Результаты исследований.
Всего в составе герпетобия за два года исследований были выявлены представители 3 отрядов паукообразных: пауки, акариформные клещи и сенокосцы, и 7 отрядов насекомых: прямокрылые, равнокрылые, клопы, жуки, перепончатокрылые, двукрылые и чешуекрылые.
Наибольшее участие в формировании герпетобия просек ЛЭП принимали пауки и жужелицы. Эти группы в целом определяют облик герпетобия [9, 10, 11]. Также высокую долю от общей численности в отдельные периоды сборов имели представители пластинчатоусых, мертвоедов, стафилинид и муравьев.
В почвенные ловушки случайно, но регулярно попадались и представители других экологических групп беспозвоночных, в частности прямокрылых, которые относятся к группе хортобионтов, причем их численность в отдельных участках была высокой, и они входили в состав доминантов.
Численность, биомасса и таксономическое разнообразие герпетобионтов сильно различались в зависимости от года исследования и трассы ЛЭП. Так, в 2011 г. численность и биомасса герпетобионтов была гораздо выше, чем в 2010 г. на всех просеках.
Между разными трассами ЛЭП наблюдались различия, причем они совпадали в разные годы. И в 2010, и в 2011 г. наибольшими показателями численности отличалась трасса 10 кВ, в остальных численность была ниже, однако ненамного. В то же время, наибольшим таксономическим разнообразием отличалась трасса 220 кВ, что можно объяснить ее большей шириной и большим выбором стаций для населяющих ее организмов.
Таксономический состав герпетобия на разных трассах ЛЭП также имел существенные различия. В 2010 г. состав доминантов был в целом сходен, на всех трассах ЛЭП преобладали жуки из семейств жужелиц, мертвоедов, пластинчатоусых, и муравьи. Доля пауков была небольшой, прямокрылые практически отсутствовали. В 2011 г. таксономический состав трасс ЛЭП был гораздо более разнообразным, и различался на разных трассах. В число доминирующих групп входили прямокрылые, гораздо выше была роль пауков, существенно ниже — ряда семейств жесткокрылых (стафилины, пластинчатоусые, чернотелки).
В целом в динамике общей численности герпето-бионтов прослеживалась четкая закономерность: наибольшие показатели численности наблюдались в мае-
Дата
Дата
Рисунок 1
Динамика численности герпетобионтов (А), численности жужелиц (В) и биомассы герпетобионтов (С) в 2011 г. на трассе ЛЭП 220 кВ
июне на всех трассах ЛЭП, после чего наступал спад, и наименьшие показатели отмечены в конце августа (рис. 1).
Среди доминировавших групп герпетобионтов графики сезонной динамики численности пауков и жужелиц были сходными и сохраняли тенденцию характерную для изменений общей численности: в мае — начале июня наблюдался пик численности, после которого следовал резкий спад, в конце лета численность была низка и не испытывала значительных колебаний (рис. 1).
Численность прямокрылых, (кобылок и кузнечиков), отличалась иным характером сезонной динамики. В мае представители этих семейств практически отсутствовали, далее начинался медленный рост численности, наибольшие показатели же приходились на конец июля — август.
В динамике биомассы резких пиков не наблюдалось, и зачастую большую часть лета она была одинаково высока. Это объясняется тем, что в начале лета высокую биомассу обеспечивают пауки и жужелицы, имеющие маленькие индивидуальные массы, но высокую численность. К концу лета, когда численность доминантов снижалась, резко увеличивалась численность прямокрылых, имеющих очень высокую индивидуальную массу, благодаря чему сохранялись высокие показатели общей биомассы и даже появлялись пики.
В 2010 г. общие тенденции были такими же. Схожим характером сезонной динамики численности обладали герпетобионты и двух других трасс ЛЭП.
Из выявленных представителей герпетобия высокой численностью и встречаемостью за оба года исследований и на всех трассах ЛЭП обладали только пауки и жужелицы. Следовательно, для исследования влияния ЭМП на распределение организмов герпето-бия на трассах ЛЭП наиболее информативны следующие показатели: численность пауков, численность жужелиц, а также общая численность и биомасса.
В 2010 г. на трассе ЛЭП 220, общая численность и биомасса распределялись следующим образом (рис. 2). Наибольшими показателями численности отличались
2-я и 5-я зоны. Остальные зоны отличались низкими показателями численности. Различия между зонами достоверны по нескольким методам анализа (однофакторный дисперсионный анализ (ОДА) — р < 0,0003, медианный критерий (МК) — р < 0,002, метод Краске-ла-Валлиса (МКВ) — р < 0,0026).
Распределение жужелиц сходно с распределением общей численности, но пики были выражены слабее. пауки были отмечены только в двух зонах и не использовались в анализе.
В 2011 г. общие тенденции сохранились (рис. 2). Наблюдался пик численности герпетобионтов во второй зоне, во всех остальных зонах численность была заметно ниже. Различия были статистически достоверны между второй зоной и всеми остальными (ОДА — p < 0,00001; МК — p < 0,0002; МКВ — p < 0,00001). В отличие от 2010 г., 3-5-я зоны близки по численности герпетобионтов. Распределение средней численности жужелиц и пауков соответствовало распределению общей численности, однако статистически достоверных различий не было.
В то же время биомасса распределялась по зонам в другой закономерности, увеличиваясь к пятой зоне, что связано с тем, что в этой зоне на границе леса преобладали массивные жуки рода Geotrupes, которые при низкой численности давали высокие показатели биомассы.
Таким образом, на трассе 220 кВ за оба года наблюдалось низкое значение численности и биомассы герпетобионтов в зоне наибольшего воздействия ЛЭП (зона 1), в следующей зоне пик численности, последующие зоны характеризовались также низкой численностью. Можно предположить, что 2-я зона характеризуется более благоприятными условиями, и беспозвоночные сосредотачиваются в ней, перемещаясь туда из соседних зон, что является проявлением стимулирующего эффекта, или гормезиса ЭМП [12, 13, 14].
Распределение герпетобионтов на трассе ЛЭП 10 кВ за оба года отвечало одной закономерности (рис. 3). Во всех зонах общая численность, биомасса и численность доминирующих групп была схожей, наблюдался небольшой пик численность на третьей зоне (в центре стороны просеки), причем достовер-
в
с
Рисунок 2
Распределение параметров герпетобионтов по зонам на ЛЭП 220 кВ. А — общая численность в 2010 г.,
В — общая численность в 2011 г., С — численность жужелиц в 2011 г.
А
В
Рисунок 3
Распределение параметров герпетобионтов по зонам на ЛЭП 10 кВ. А — общая численность в 2010 г.,
В — общая численность в 2011 г.
А
В
Рисунок 4
Распределение параметров герпетобионтов по зонам на ЛЭП 0,4 кВ. А — общая численность в 2010 г., В — общая численность в 2011 г.
ных различий он достиг только в 2011 г. для общей Для просек ЛЭП 0,4 кВ закон°мерн°сти распреде-
численности. Наличие этого пика можно связать ления организмов герпетобия были схожими с 10 кВ скорее с особенностями микроклимата и ландшафта за оба года исследований. Все исследуемые параме-данной территории, чем с влиянием электромагнит- тры во всех зонах были одинаковы (рис. 4). Достоверного фактора, уровень которого был гораздо ниже, ных различий между зонами не выявлено. чем на трассе ЛЭП 220.
Поскольку показатели электромагнитного поля в этих просеках были низки (на 0,4 на уровне естественного фона), можно предположить, что электромагнитный фактор на этих просеках практически не воздействует на герпетобионтов. Пик можно объяснить скорее не влиянием электрического или магнитного поля, а особенностями рельефа и микроклимата данной территории.
Выводы.
1. Герпетобионты исследованных ЛЭП отличаются достаточно высоким разнообразием и численностью. Основу фауны герпетобия составляют представители жужелиц и пауков, также высока численность случайно попадающих в ловушки хортобионтов.
2. В распределении герпетобия четко выражена сезонная динамика. Численность наиболее массовых групп максимальна в конце мая — начале июня, и снижается к концу лета.
3. Электромагнитное воздействие ЛЭП дифференцировано в зависимости от его интенсивности. Герпетобионты предпочитают зону с определенным уровнем плотности потока энергии, сосредотачиваясь в ней с соседних зон с большими или меньшими значениями. На ЛЭП с низкими показателями потока энергии достоверных изменений численности не отмечено.
Литература
1. Пресман А. С. Электромагнитные поля и живая природа. М. : Наука. 1968, 288 с.
2. Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф., Рубин А. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения : учебник для вузов. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2008. 184 с.
3. Аникин В. В., Шляхтин Г. В. Обследование состояния энтомофауны в зоне влияния ЛЭП-500. Электромагнитная безопасность. Проблемы и пути решения : материалы науч.-практич. конф. Саратов : СГУ, 2000. С. 3-6.
4. Анюшин В. В. Видовой состав и особенности пространственного распределения жужелиц и чернотелок (Coleoptera: Carabidae, Tenebrionidae) в Краснотуранском лесу Идринского лесхоза. Насекомые лесостепных боров Сибири : сборник статей. Новосибирск : Наука, 1982. С. 76-98.
5. Еськов Е. К. Актуальные проблемы изучения физиологических эффектов низкочастотных электрических полей в энтомологии. Биологические механизмы и феномены действия низкочастотных и статических электромагнитных полей на живые системы / под ред. Г. Ф. Плеханова. Томск, 1984. С. 19-23.
6. Еськов Е. К., Карев В. А. Фауна просек высоковольтных линий электропередач // Известия самарского центра РАН. Самара, 2009. Т. 11 № 1. С. 127-132.
7. Золотов Г. В. Реагирование организмов разной сложности на низкочастотное электрическое поле : автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Рязань, 2004. 23 с.
8. Barber H. S. Traps for Cave-Inhabiting Insects // Journal of the Elisha Mitchell Scientific Society. 1931. Vol. 46. P. 259-265.
9. Тихомирова А. Л. Учет напочвенных беспозвоночных. Методы почвенно-зоологических исследований. М. : Наука, 1975. С. 73-85.
10. Еремеева Н. И. Герпетобионты как индикаторы чистоты городской среды // Известия ТРТУ. Таганрог : ТРТУ. 2002. № 6 (29). С. 145-148.
11. Марусик Ю. М. Фауна и население пауков верховьев Колымы : автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Л. : ЛГУ 1988. 18 с.
12. Gems D., Partridge L. Stress-Response Hormesis and Aging : “That which Does Not Kill Us Makes Us Stronger” // Cell Metabolism. 2008. V. 7 (3). P. 200-203.
13. Rattan S. Principles and practice of hormetic treatment of aging and age-related diseases // Human and Experimental Toxicology. 2008. V 27. P. 151-154.
14. Kaiser J. HORMESIS : Sipping From a Poisoned Chalice // Science. 2003. V 302 (5644). P. 376-379.
