CC BY
51
УДК 650*416.1
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОРОСЛЕВЫХ ДУБРАВ НА ЭКОЛОГИЮ ЯБЛОКОВИДНОЙ ОРЕХОТВОРКИ (DIPLOLEPIS QUENCUS FOLП)
ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЫ Г. ВОРОНЕЖА И. М. Казбанова
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Химическое загрязнение лесов зеленой зоны г. Воронежа отрицательно влияет на лесные компоненты и биологические процессы лесных экосистем, которое проявляется в изменении структуры леса, меняет свой облик, напочвенный покров, исчезает подрост, изреживается подлесок, уменьшается разнообразие лесных видов, но общий уровень биоразнообразия может увеличиваться за счет появления сорной растительности и других чуждых для естественных лесных экосистем компонентов [1].
Как совокупность видов, трофически и экологически связанных с древесными растениями рода Quercus, фауна дубовых орехотворок многообразна. Так, в дубравах УОЛ ВГЛТА было выявлено 13 видов орехотворок [4]. В наших сборах в зеленой зоне г. Воронежа было выявлено 12 видов. В фауне орехотворок, паразитирующих на дубе черешчатом, преобладают виды рода Andricus (50 %). Среди них Diplolepis quencus 6эШ принадлежит к группе наиболее многочисленных видов, является эври-бионтом и стабильно сохраняет высокий уровень численности, даже при достаточно широких колебаниях факторов среды, когда другие виды Diplolepis quercus 6эШ перестают встречаться.
Исследования проводились в порос-
левых дубравах зеленой зоны г. Воронежа в ходе рекогносцировочных обследований насаждений и фенологических наблюдений на постоянных и временных пробных площадях и в лабораторных условиях. Фауна орехотворок исследовалась в зависимости от удаленности источника загрязнения автомобильной трассы. Степень загрязнения атмосферы оценивалась относительно - по близости источников загрязнения (от 4 до 0 баллов). А поражаемость орехотворками листьев дуба оценивалась по 5-балльной шкале: 0 - поражение существует; 1 - поражаемость низкая (<10 %, в среднем 5 %); 2 - поражаемость средняя (10-50 %, в среднем 30 %); 3 - поражаемость высокая (>50 %, в среднем 75 %); 4 - поражаемость полная (100 %).
Для исследования влияния химического загрязнения порослевых дубрав на экологию и численность Diplolepis quercus 6эШ вдоль основных автомагистралей и автодорог закладывались сети учетных пунктов. Конфигурация учетных лент при этом менялась в зависимости от расположения насаждений. В каждом пункте наблюдений в осенний период брались пробы опавших листьев дуба для анализа на содержание тяжелых металлов, и брались пробы лесной подстилки на определение численности яблоковидной орехотворки. В
энтомологических садках in situ исследовалась зависимости плодовитости яблоко-видной орехотворки в зависимости от уровня химического загрязнения насаждений. Следует отметить, что растительность вдоль автодорог часто используют для це-
лей биомониторинга тяжелых металлов [2].
Влияние выхлопных газов автотранспорта на степень обилия дубовых орехотворок приведено в табл. 1.
Таблица 1
Обилие орехотворок в зависимости от удаленности от автомобильной трассы
Воронеж-Москва
Удаленность от источника Относительный уровень Показатели обилия
загрязнения, км (СО3, СО2) загрязнения орехотворок
число видов
5 6 9
3 1 7
1 2 7
0,5 3 5
0,5 4 3
Из данных табл. 1 следует, что зависимость обилия дубовых орехотворок достаточно сложная. При удаленности от источников загрязнения 75 км - число обнаруженных видов максимально 9, а средне-видовой уровень обилия составляет - 2,1 балла. При приближении к автомагистралям видовое разнообразие снижается до 3-х видов, а средневидовой уровень обилия постепенно увеличивается до 3,5 баллов, а затем, начиная с 500 м, отметки рез-
ко снижаются. Следовательно, повышенный уровень атмосферного загрязнения в этой зоне ингибирует жизнедеятельность даже оставшихся, наиболее толерантных видов, к которым относится яблоковидная орехотворка (Diplolepis quepcus folii L) нумизматическая (Andricus inflotor Htd), корневая (Biophiza Pallida Oc), стебельчатая (Andricus curvator Htd) и большекрылая
[5, 6].
Таблица 2
Сравнительная выживаемость имаго орехотворок в зависимости от удаленности источника
загрязнения
Расстояние до источника загрязнения Выживаемость имаго по видам орехотворок
яблоковидная шишковидная полосатая
0 0,65* 0,94ns' 0,18
10 0,68* 0,81- 0,32**
20 0,71ns' 0,96ns' 0,52**
30 0,79ns' 0,95- 0,68ns'
50 0,83 1,00 0,71
Примечание: Уровень значимости по отношению к условию фоновому загрязнению (при удаленности от источника загрязнения 50 км): ***= 0,1 %; **= 1,0 %; *=5,0 %; п^. - нет существующих различий.
Из данных табл. 2 следует, что наибольшая продолжительность жизни имаго исследованных видов зарегистрирована в отношении шишковидной орехотворки на 50-метровом удалении от источника загрязнения (автотрассы) - 1; что соответствует 32 часам. У яблоковидной орехотворки этот уровень составил 0,83, а выживаемость полосатой и корневой орехотворок в данной полосе загрязнения составила соответственно 0,71 и 0,78. А по мере приближения к автотрассе выживаемость имаго у шишковидной орехотворки существенно не изменилась - n.s. (по significant). Сам термин выживаемости в данном случае понимается в сравнительном аспекте,
как относительная продолжительность жизни в определенных условиях:
V - D
Бшах
где Бтах - максимальная продолжительность жизни имаго в эксперименте (1 год);
Б] - продолжительность жизни имаго в других пунктах наблюдений. Загрязнения СО, СО2 - показатели общие.
Массовые анализы на содержание тяжелых металлов в опавших листьях дуба позволили выделить условные уровни загрязнения, более удобные как для дальнейших исследований, так и для практического использования (табл. 3).
Таблица 3
Условные уровни загрязнения порослевых дубрав тяжелыми металлами в зеленой зоне
г. Воронежа
Уровни загрязнения Содержание тяжелых металлов мг/кг
Zn Pb Cd Cu Ni I
Низкий <27,0 <2,0 <0,20 <6,0 <2,0 <37,20
Средний 27,1-29,0 2,1-3,0 0,21-0,30 6,1-7,0 2,1-3,0 37,61-42,3
Высокий >29,0 >3,0 >0,30 >7,0 >3,0 >42,30
Из данных табл. 3 следует, что оценку уровня загрязнения можно делать как на основе их суммарного содержания, так и на основе отдельных элементов. Уровень загрязнения зависит от нескольких факторов, но наибольшее значение имеет расстояние от источника загрязнения - автотрассы. В дальнейшем он использовался для исследования влияния загрязнения на обилие яблоковидной орехотворки (Dip-
lolepis quercua 6эШ) и зависимость уровня ее обилия на плодовитость этого вида. Галлы данного вида способны депонировать тяжелые металлы, но в меньших по сравнению с листьями количествах. Сравним содержание наиболее распространенных химических загрязнителей у яблоко-видной и нумизматической орехотворок (по встречаемости они занимают второе место) (табл. 4).
Таблица 4
Сравнительное содержание свинца и никеля в галлах яблоковидной и нумизматической _орехотворок_
Виды орехотворок Содержание тяжёлых металлов, мг/кг
Свинец Никель
у дороги в лесу у дороги в лесу
Diplolepis quercus 6эШ (Яблоковидная) 2,81** 1,41** 1,72* 0,58*
Neuroterus numismales (Нумизматическая) 1,86* 1,23* 0,32- 0,21п-
Примечание - Достоверность различий при уровне различий.
По нашему мнению [3], имаго орехотворок заселяли уже более насыщенные тяжелыми металлами листья дуба, поскольку их общее влияние локализуется защитной реакцией растения. Причина предпочтения насекомыми листьев с повышенным содержанием тяжелых металлов, возможно, заключается в том, что такие листья физиологически ослаблены и не способны в достаточной мере оказать сопротивление инвазии насекомых. Положи-
значимости а: **=1 %; *=5 %; п^. - нет существенных
тельный эффект данного явления заключается в том, что пораженные листья преждевременно опадают и освобождают дерево от чрезмерной загрязненности тяжелыми металлами.
Как показывает диаграмма (рисунок), в условиях низкого уровня химического загрязнения среды плодовитость яблоко-видной орехотворки максимальна и снижается более резко при среднем уровне загрязнения.
п-г
низкий средний
Уровни химического загрязнения
высокий
Рисунок. Сравнительная плодовитость яблоковидной орехотворки при разных уровнях
химического загрязнения: Dq - Diplolepis quercus folii, ^ - Ши^вгш numismalis
В данном случае допустимой является наша гипотеза о том, что увеличение плотности популяции яблоковидной орехотворки в условиях высокого уровня химического
загрязнения наиболее достоверно можно объяснить уменьшением конкуренции со стороны других видов. Нами установлено, что в зоне высокого химического загряз-
нения не встречаются другие виды орехотворок (АЫпсш testaceipis, А^псш са1-Мота, Andricus testaceipis, Frigonapsis megaptera, Neuroterus quercus-baccarum). Освобожденную экологическую нишу занимает яблоковидная орехотворка (также и нумизматическая). Их репродуктивного потенциала, хотя и уменьшенного, достаточно, чтобы поддержать в условиях высокого фонового загрязнения повышенную плотность популяции.
Выводы
1. Галлы яблоковидной орехотворки наиболее восприимчивы к накоплению тяжелых металлов.
2. В условиях низкого загрязнения среды ее плодовитость значительно снижается.
3. Химическое загрязнение воздействует на исследованный вид как непосредственно, так и косвенно, вызывая те или иные изменения в видовом составе и попу-ляционных параметрах.
Библиографический список
1. Арефьев Ю.Ф., Дроздова А.В. Мониторинг биоразнообразия в порослевых дубравах южной местности Центрального Черноземья // Вопросы региональной экологии - Тамбов, Изд-во ТГУ им. Г.Р. Дер-
жавина, 1998. С. 25-26.
2. Zimdahl R.L.. Entry and movement in vegetation of leand derived from air and sail sources // J. Air Poll Control Assoc., 1976. № 26. P. 655-660.
3. Арефьев Ю.Ф., Казбанова И.М. Лесистость и орехотворки зеленой зоны г. Воронежа // Материалы Всеросс. науч.-техн. конф. Динамика лесистости в малолесных районах европейской части России. Проблемы и перспективы. - Воронеж, 2003. C. 25-27.
4. Положенцев П.А., Коровина Н.И. Наиболее вредные насекомые на древесных и кустарниковых породах Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА. Воронеж, 1957. 113 с..
5. Арефьев Ю.Ф., Казбанова И.М. Дубовые орехотворки (Cynipoidae, Hymen-optera) - биоиндикаторы загрязнения атмосферы // Материалы докл. 5-й регион. на-уч.-техн. конф. «Вопросы региональной экологии». - Тамбов, 2002. C. 96-98.
6. Казбанова И.М. Роль загрязнения среды в распространении дубовых щрехо-творок // Экологические, экономические и социальные аспекты лесоустройства и лесозащиты. Тез. докл. межрегион. науч.-произ. конф. Брянск, 2003. C. 104-106.
