Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время все острее ощущается антропогенное влияние на все экосистемы нашей планеты. В первую очередь это касается территорий городов и промышленных зон, где воздействие техногенных выбросов на природу усугубляется высокой степенью урбанизации и постоянно увеличивающейся степенью рекреационной нагрузки.
Одной из наиболее антропогенно измененных территорий Сибири является Кузнецко-Салаирская горная область, включающая Кузнецкую котловину и три прилегающие горные системы: Кузнецкий Алатау, Горную Шорию и Салаирский кряж. Большая часть Кузнецко-Салаирской горной области расположена в административных границах Кемеровской области. Особенно высокая степень деградации зарегистрирована в Кузнецкой котловине, где сосредоточено большинство предприятий угольной, химической и металлургической промышленности региона. Это обстоятельство требует постоянного контроля уровня загрязнения окружающей среды.
Важным показателем экологической обстановки является состояние биогеоценозов. Одним из обязательных компонентов наземных экосистем умеренной зоны России являются муравьи (Hymenoptera, Formicidae). Они обитают в различных типах биоценозов, где их роль сложна и многообразна: регулируют численность фитофагов, разлагают древесину, распространяют семена и др.
По мнению ряда авторов (Длусский, Захаров, 1965; Puszkar, 1978; Majer, 1983; Дмитриенко, 1985 и др.), муравьи из-за своего обилия, высокого видового богатства, сложной структуры образуемых сообществ, постоянного обитания на одном и том же участке являются информативным компонентом биогеоценоза и способны служить индикаторами определенных условий обитания. На основе анализа таксономической и видовой структуры мирмекокомплексов на участках с различной степенью антропогенного воздействия, ландшафтно-биотопического распределения муравьев, плотности их поселений возможна оценка степени воздействия различных антропогенных факторов на исследуемые участки (Блинова, Еремеева 2003, Блинова 2007, 2008; Еремеева и др., 2009). Изучение мирмекокомплексов также позволяет лучше понять пути формирования и функционирования различных экосистем и, следовательно, дает научные предпосылки для проведения экологического мониторинга, чему в настоящее время уделяется повышенное внимание.
Цель и задачи исследований. Цель работы - выявление особенностей формирования мирмекокомплексов естественных и антропогенных экосистем (на примере Кузнецко-Салаирской горной области) и оценка индикаторных возможностей Formicidae.
Задачи исследований:
-
Провести анализ биоразнообразия мирмекокомплексов естественных и антропогенных экосистем и выявить особенности их трансформации при техногенном вмешательстве.
-
Рассмотреть экологическую дифференциацию мирмекофауны естественных и антропогенных экосистем.
-
Провести анализ реакций мирмекокомплексов и отдельных родов муравьев на различные типы техногенных воздействий (газообразные выбросы, угольная и цементная пыль, отходы свинцово-цинкового производства, комплексные выбросы).
-
Рассмотреть особенности гнездостроения муравьев на участках с различной степенью антропогенной трансформации.
-
Выявить достоверно изменяющиеся в условиях техногенной нагрузки показатели мирмекокомплексов, оценить их биоиндикаторные возможности.
Научная новизна. Настоящая работа является оригинальным многолетним научным исследованием территорий Западной Сибири с различной степенью антропогенной трансформации. Впервые подробно на современном научном уровне описана таксономическая структура и видовой состав мирмекокомплексов Кузнецко-Салаирской горной области в целом и отдельных орографических районов, выделены биотопические группы и классы обилия муравьев, проанализированы зоогеографическая структура и плотность поселений.
На основе изучения структуры мирмекокомплексов на участках, подверженных газообразным промышленным выбросам (на примере г. Кемерово), угольной (г. Прокопьевск) и цементной (г. Топки) пыли, действию отходов свинцово-цинкового производства (г. Салаир), комплексных промышленных выбросов (г. Новокузнецк), выявлены основные изменения таксономической структуры и плотности поселений муравьев в зависимости от степени влияния промышленного производства.
Показаны специфические реакции отдельных родов и видов муравьев на действие техногенного загрязнения.
Впервые показана зависимость соотношения различных типов гнезд муравьев от степени техногенного влияния на экосистемы и типа преобладающего загрязнения.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Представленный материал расширяет имеющиеся сведения о влиянии техногенных факторов на мирмекокомплексы и является существенным дополнением к информационной базе биоразнообразия энтомокомплексов естественных и антропогенных экосистем Кузнецко-Салаирской горной области.
Выявленные особенности мирмекокомплексов и отдельных видов муравьев, наиболее подверженных антропогенному воздействию, служат основой для изучения функционирования и прогнозирования возможных изменений техногенных экосистем на сходных в экологических параметрах территориях.
Данные по распространению отдельных видов муравьев вносят корректировки в карты ареалов и разрешению вопросов о происхождении мирмекофауны.
Результаты исследования плотности гнезд, распространения муравьев в антропогенных и естественных ценозах, соотношения подземных и купольных гнезд, таксономической структуры экосистем дают возможность использовать муравьев для мониторинга наземных экосистем, выявляя степень антропогенного воздействия.
Представленные данные могут служить основой при проведении экологического мониторинга, экспертных экологических работ, реализации программ по сохранению биоразнообразия, разработке и создании системы лесозащитных мероприятий, составлении региональных кадастров животного мира и региональной Красной книги.
Материалы диссертации используются при чтении лекций по дисциплинам «Биомониторинг», «Введение в биоразнообразие», «Экология насекомых», «Практическая зоологии беспозвоночных», при написании учебно-методических пособий для полевой практики по биоразнообразию в ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет».
Связь работы с научно-исследовательскими темами. Приведенные в настоящей работе результаты, частично были отражены в отчетах по региональным научно-исследовательским проектам, финансируемым Администрацией Кемеровской области: «Формирование кадастров животного мира. Раздел «Беспозвоночные животные», «Ведение Красной книги Кемеровской области. Редкие и охраняемые виды животных». Кроме этого, исследования по теме «Мирмекокомплексы антропогенных ландшафтов Кемеровской области» были поддержаны грантом Губернатора Кемеровской области для поддержки молодых ученых - кандидатов наук 2008 года.
Обоснованность и достоверность результатов. Представленные результаты многолетних исследований основаны на материале, собранном стандартными мирмекологическими и экологическими методами, и обработаны с использованием современного пакета статистических программ Statistica 6.0 и Excel 2003.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно составлен план исследований, проведен сбор всего фактического материала в естественных и антропогенных экосистемах, проведена его обработка и анализ полученных данных. Личный вклад автора в совместные публикации составляет не менее 70 %.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
-
Техногенные загрязнения в условиях Кузнецко-Салаирской горной области вызывают снижение видового разнообразия и плотности популяций семейства Formicidae.
-
В зависимости от типа и силы антропогенного воздействия на экосистемы трансформируется эколого-фаунистическая структура мирмекокомплексов, у муравьев родов Myrmica, Tetramorium, Lasius и Formica (подрод Serviformica) изменяется тип гнезд.
-
Реакции муравьев на различные типы техногенных изменений являются родоспецифичными, что можно использовать в биомониторинге.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены на III Междунар. конф. «Экополис - 2000. Экология и устойчивое развитие города» (Москва, 2000), 11-13 Всерос. симпоз. «Муравьи и защита леса» (Пермь, 2001; Новосибирск, 2005; Нижний Новгород, 2009), XII-XIII съездах РЭО (Санкт-Петербург, 2002, Краснодар, 2007); Междунар. науч. конф. «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2004); Всерос. конф. с участием зарубежных ученых «Сибирская зоологическая конференция» (Новосибирск, 2004); XII междунар. молодежная науч. конф. «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар,2005); 3 междунар. науч.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования» (Тамбов, 2005); Междунар. конф. «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики. Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Тольятти, 2005); III Междунар. конф. «Биоразнообразие и роль зооценоза в естественных и антропогенных экосистемах» (Днепропетровск, 2005); IV (XIV) Всерос. сов-я по почвенной зоологии «Экологическое разнообразие почвенной биоты и биопродуктивности почв» (Тюмень, 2005); 3 Междунар. науч. конф. «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий» (Оренбург, 2006); IV Всеросс. конф. «Экология 2006 - море и человек» (Таганрог, 2006); 7 и 8 Межрегион. сов-я энтомологов Сибири и Дальнего Востока «Энтомологические исследования в Северной Азии» (Новосибирск, 2006, 2010); Х Междунар. научно-практ. экол. конф «Живые объекты в условиях антропогенного пресса» (Белгород, 2008); Междунар. конф. «Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее» (Горно-Алтайск, 2008); VI Всеросс. конф. «Экология 2009 - море и человек» (Таганрог, 2009); Междунар. науч. конф. «Зоол. исследования в регионах России и на сопредельных территориях» (Саранск, 2010); II Симп. стран СНГ по перепончатокрылым насекомым. 8-й колок. Росс. Секции Междунар. союза иссл-ей общественных насекомых (Санкт-Петербург, 2010). II Всерос. науч.-практ. конф. «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов России (Самара, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 75 печатных работ, в том числе 13 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 монографии (раздел).
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы; изложена на 287 страницах, включающих 5 таблиц и 117 рисунков. Список использованной литературы включает 413 источников, из которых 55 - иностранных.
Похожие диссертации на Мирмекокомплексы (Hymenoptera, Formicidae)естественных и антропогенных экосистем Кузнецко-Салаирской горной области
-
