Введение к работе
Актуальность темы. Глобальный характер антропогенного изменения окружающей среды впервые оценил ВИ. Вернадский в 1934 г. А.И. Ферсман (1934) отмечал, что антропогенное рассеивание вещества развивается со скоростью научно-технического прогресса и с мощностью геологического процесса (Ферсман, 1934).
Круг веществ, соединений и элементов, поступающих в природные миграционные потоки из техногенных источников, очень широк. Они отличаются по характеру и интенсивности отрицательного действия на живые организмы. Поэтому необходимо изучать не только процессы миграции этих веществ, но еще более важно оценить их влияние на живые организмы.
Поскольку Приморский край расположен в зоне Тихоокеанского рудного пояса, его металлогеническая специализация (олово, свинец, цинк и сопутствующие им мышьяк, серебро, кадмий) проявляется в водотоках даже без участия человека. Эти же металлы, а также медь, железо, марганец, никель, бор, фтор и их соединения в результате добычи и переработки руд поступают в элементарные бассейны рек. Одной из зон экологической напряженности в Среднем Сихотэ-Алине является бассейн р. Рудной. Здесь сосредоточены основные месторождения цветных металлов и боратов, а также горнодобывающие и перерабатывающие предприятия, располагающиеся узкой полосой вдоль реки, от ее первых притоков до впадения в бух. Рудную.
С 1972 г. сотрудниками ТИГ ДВО РАН и ряда других институтов ведутся работы по мониторингу качества среды в бассейне р. Рудной и в б. Рудной. В импактных условиях выявлены зоны различных уровней загрязнения воды, почвы, растительности, морских организмов. Однако влияние техногенного пресса на наземных животных данного района практически не изучалось. В связи с этим в 1982 г. были начаты исследования по изучению техногенного воздействия на животных и их адаптации к изменениям условий среды. В качестве объекта наблюдений были выбраны мышевидные грызуны, обладающие широким распространением, высокой численностью, важной трофической ролью, известные совершенными популяционными механизмами адаптации и другими замечательными характеристиками.
В пределах рассматриваемой территории имеются участки с разной степенью нарушенности и восстановления экосистем. В условиях техногенного пресса
растительность претерпела существенные изменения, вызвав перестройку населения мелких млекопитающих.
В силу ландшафтно-географических особенностей в бассейне р. Рудной сложился идеальный полигон для изучения влияния техногенного пресса (тяжелых металлов, элементов галогенового ряда, соединений серы, мышьяка и других опасных веществ) на изменение механизмов адаптации мышевидных грызунов на различных уровнях: видовом, популяционном, организменном.
Целью работы было - изучить влияние техногенного пресса разной интенсивности на мышевидных грызунов в природных условиях. Рассмотреть с эколого-популяционных позиций территориальное распределение группировок, межвидовые взаимоотношения, сукцессионные перестройки. Определить возрастные, репродуктивные, морфологические и функциональные изменения мышевидных грызунов под влиянием техногенной нагрузки. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- Сравнить структурные и динамические различия населения мышевидных
грызунов в фоновых и импактных условиях.
- Выявить популяционные адаптивные реакции (возрастные и репродуктивные)
мышевидных грызунов в условиях техногенного пресса.
Установить глубину морфофизиологических перестроек показателей в организмах грызунов, поддерживающих уровень энергетического баланса.
Определить видовые различия и сходство в адаптациях мышевидных грызунов к техногенному прессу.
Научная новизна. Выявлено, что под влиянием техногенного пресса изменяется видовой состав мышевидных грызунов и их численность: стенотопные виды (красная полевка) исчезают, эвритопные виды (восточноазиатская мышь) становится доминирующим, лабильные виды с широкими экологическими связями (красно-серая полевка) остаются фоновыми, или второстепенными, появляются антропогенные виды (полевая мышь).
В условиях техногенного пресса происходит упрощение возрастной структуры населения грьиунов, обусловленное уменьшением плодовитости самок (снижение числа
пометов, резорбция эмбрионов, яловость, инфантильность, стерильностью самцов большое количество уродств сперматозоидов); задержкой полового развития (инфантильности) зверьков на протяжении всего сезона размножения; запаздыванием размножения (начинается в начале июня). Обнаружено, что весенняя численность популяции мышевидных грызунов в условиях техногенного пресса (март, апрель, первая половина мая) равна нулю Осенняя численность грызунов в данных условиях (конец сентября - начало октября) резко падает до нуля.
Впервые для Приморского края на бассейновом уровне показано существование временной популяции мышевидных грызунов, формируемой в условиях интенсивного техногенного пресса. В окрестностях свинцово-цинкового плавильного завода происходит полная элиминация населения мышевидных грызунов ежегодно в конце сезона размножения.
Впервые для Приморского края была изучена динамика энергетического баланса мышевидных грызунов в естественных и техногенных экосистемах. С помощью морфофизиологических индикаторов выявлено энергетическое перенапряжение организмов зверьков. При нарушении энергетического баланса животных возникает энергетический срыв («адаптационный синдром», по Калабухову, 1946), за которым следует гибель. С признаками адаптационного синдрома в популяции мышевидных грызунов в условиях техногенного пресса обнаруживается более 80% зверьков из последних летних генераций. Назначение данной функционально-физиологической группировки (IIФФГ) грызунов в естественных условиях состоит в переживании зимовки и сохранении ядра популяции для следующего сезона размножения. Однако в условиях промышленного загрязнения такой группировки зверьков к зиме практически не остается. Население мышевидных грызунов под действием техногенного пресса практически полностью элиминируется с признаками энергетического истощения организмов зверьков.
Видеоспецифичность адаптивных реакций мышевидных грызунов к техногенному прессу не обнаружена, хотя на уровне морфофизиологических показателей есть некоторые особенности у разных видов. Однако они не меняют общей картины.
Теоретическое значение. В условиях техногенного пресса происходит формирование временной популяции мышевидных грызунов на бассейновом уровне.
Временная популяция возникает благодаря ежегодному заселению неблагоприятной территории животными из сопряженных участков, менее подверженных техногенному воздействию.
Техногенный пресс на мышевидных грызунов может вылиться в полную элиминацию. В этом случае популяция поддерживается за счет инвазий из соседних переуплотненных популяций.
Установленные особенности в механизмах адаптации к техногенному прессу позволяют прогнозировать ответные реакции организмов и популяций, животных на антропогенные факторы.
Практическая значимость. Результаты исследования имеют большое значение для решения ряда практических вопросов: прогнозирования перестройки населения мышевидных грызунов при антропогенных сукцессиях в экосистемах, предвидения состояния животных при различном уровне техногенного пресса на экосистемы, мониторинга состояния среды, охраны редких и исчезающих видов животных, рационального использования природных ресурсов.
Наблюдения и результаты, полученные в данном исследовании, могут быть использованы как иллюстративный материал в курсах общей и популяционной экологии.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной школе «Влияние промышленных предприятий на окружающую среду» (Звенигород, 1984), Всесоюзном совещании «Проблемы экотоксикологии» (Москва, 1986), Всесоюзном совещании «Экологические механизмы преобразования популяций животных при антропогенных воздействиях (Свердловск, 1986), Всесоюзном совещании «Организмы, популяции сообщества в экстремальных условиях» (Звенигород, 1986), Всесоюзной школе по экотоксикологии (Юрмала, 1987), Международном III советско-китайском симпозиуме (Благовещенск, 1989), Всесоюзном совещании «Геохимия техногенеза» (Минск, 1991), Совещании «Проблемы региональной экологии» (Томск, 1992), Международном симпозиуме «Человеческое измерение в региональном развитии» (Биробиджан, 1993), Международной конференции «Briedges of Science» (Владивосток, 1994), Восемнадцатом Тихоокеанском научном конгрессе (Китай, 1996), Международной конференции «Кедрово-широколиственные леса Дальнего Востока» (Хабаровск, 1996),
Международной научно-практической конференции по охраняемым природным территориям (Санкт-Петербург, 1997), Дальневосточной конференции по заповедному делу (Владивосток, 1997).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания природных условий в районе работ, материала и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 199 источников, из которых 69 иностранных, и приложений. Общий объем работы 112 страниц. Диссертация иллюстрирована 14 рисунками и 61 таблицей.