Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНТОМОФАУНЫ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ И ПРИЕМЫ ЕЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНТОМОФАУНЫ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ И ПРИЕМЫ ЕЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ"

На правах рукописи

ДРОБОТОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНТОМОФАУНЫ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ И ПРИЕМЫ ЕЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Специальность: 03.00.16 — Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград 2005

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации (ВНИАЛМИ)

Научный руководитель доктор биологических наук

Белнцкая Мария Николаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Ширяева Наталья Владленовна

кандидат сельскохозяйственных наук Иванцова Елена Анатольевна

Ведущее предприятие:

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

Защита диссертации состоится "27" декабря 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.007,01 при Государственной научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации по адресу: 400062, г. Волгоград, пр. Университетский, 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации

Автореферат разослан " 18 "ноября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Я.А. Петрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Создание защитных лесных насаждений является важным фактором оптимизации биоценотической обстановки в агро-лесолавдшафтах. Защитные насаждения улучшают гидротермический режим, газообмен, водно-физические свойства и плодородие почв, снижают инсоляцию и оптимизируют микроклиматические условия трансформированных территорий (Немцев и др., 2000; Кулик, 2003). Формирование качественно новой экологической среды влияет на видовой состав и структуру фаунистических сообществ, и в первую очередь на такую многочисленную группу животных, как насекомые. Насекомые являются обязательным, высоко значимым и динамичным компонентом arpo лесных экосистем.

Коренное нарушение сложившихся взаимосвязей при интенсивном химико-техногенном воздействии на агролесоландшафты привело к снижению численности и обеднению видового разнообразия насекомых, появлению резистентных популяций фитофагов. В связи с этим появилась настоятельная необходимость сохранения н восстановлення биологического разнообразия и поддержания естественных регуляторных механизмов в биоценозе. Изучение состава и структуры сообществ насекомых агролесоландшафтов, в частности защитных лесных насаждений, исключительно актуально для разработки приемов сохранения бноразнообразия энтомофауны и активизации деятельности энтомофагов.

Цель н задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение состава и структуры энтомофауны защитных лесных насаждений и разработка приемов сохранения биоразнообразия насекомых и активизации природных популяций энтомофагов в лесоаграрных ландшафтах аридной зоны.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

— изучить видовой состав и дать эколого-фаунистическую характеристику насекомых защитных лесонасаждений исследуемого региона;

— оценить особенности состава и экологической структуры энтомоком-плексов лесных полос разных природных зон;

— проанализировать влияние конструктивных параметров и флористического разнообразия насаждений на экологические показатели энтомокомплек-сов;

— дать обоснование приемов сохранения биоразнообразия насекомых и активизации природных популяций энтомофагов в лесополосах.

Научная новизна. В результате проведенного исследования впервые дана характеристика энтомофауны защитных лесных насаждений аридного региона. Проанализированы особенности структурной организации сообществ и определены биопоказатели разных экологических групп. Показана тесная связь состава и численности насекомых с конструктивными параметрами и флористическим разнообразием лесных полос. Обоснованы приемы и предложен ком-

плекс мероприятий по сохранению биоразнообразия и ai энтомофагов.

тивизаци и-природных. ЦНБ МСХА

фонд;

N0

Теоретическое н практическое значение работы. Получены экспериментальные данные, пополняющие научные представления о фауне и экологии сообществ насекомых лесополос в аридных условиях. Выявлены биологические показатели энтомофауны, изменяющиеся в разной степени в зависимости от породного состава и конструкции насаждений. Установлены пути сохранения биоразнообразия насекомых и активизации энтомофагов. Результаты исследований показывают новые возможности в управлении бнотой агролесо-ландшафтов.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на научно-практических конференциях "Разработка адаптивных систем и природоохранных технологий производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах России" (Волгоград, 2003), "Актуальные инновационные разработки по оптимизации агроландшафтов в условиях рыночных отношений" (Волгоград, 2004), "Проблемы устойчивого развития и эколого-экономической безопасности региона" (Волжский, 2004), конференции аспирантов и молодых ученых "Оптимизация агроландшафтов, проблемы и перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения" (Волгоград, 2004), экологических чтениях ВО РЭА (Волгоград, 2003).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту:

— эколого-фаунистическая характеристика энтомофауны защитных насаждений аридного региона;

-основные биопоказатели и экологическая структура сообществ;

— влияние конструктивных параметров и флористического разнообразия лесных полос на состав и численность насекомых;

— приемы сохранения разнообразия энтомофауны и активизации природных популяций энтомофагов.

Объен и структура работы. Диссертационная работа изложена на 190 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 22 таблицы, 18 рисунков, 5 приложений. Список литературы включает 177 наименований, в том числе 15 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Рассматриваются литературные данные о сообществах насекомых в лесных полосах аридного региона и влиянии отдельных мероприятий на активизацию полезной биоты.

2. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. При роди»-климатические условия районов исследований. Исследовательские работы выполнялись в защитных лесных насаждениях агролесных ландшафтов аридного региона страны (Самарская, Волгоградская, Ростовская обл.).

Особенностью климата районов настоящих исследований является конти-нентапьность и засушливость, усиливающаяся в направлении с северо-запада на юго-восток. Среднегодовая температура колеблется от +3°С-+5°С до +10,<5°С—+ 12,5°С. Территория исследований относится к зоне недостаточного увлажнения, средняя годовая сумма осадков в указанном направлении снижается от 300-440мм до 190~220мм. Отрицательной особенностью климата являются частые оттепели, небольшая высота снежного покрова в зимний период и непостоянство температурного режима в весенние месяцы. На указанной территории преобладают восточные к юго-восточные ветры.

2.2. Характеристика защитных лесных насаждений. Защитные лесные насаждения лесоаграрных ландшафтов на обыкновенных и южных черноземах степной зоны включают в качестве главных пород — дуб черешчатый, березу повислую, ясень ланцетный, лиственницу сибирскую, сосну обыкновенную; сопутствующих — вяз обыкновенный, грушу обыкновенную, яблоню дикую, клены остролистный, татарский и ясенелистный, рябину обыкновенную; кустарников — смородину золотую, иргу круглолистную, карагану древовидную, скумпию кожевенную.

Лесополосы сухостепной зоны на каштановых почвах характеризуются следующим составом: главные породы — сосны обыкновенная и крымская, дуб черешчатый, ясень ланцетный, вяз обыкновенный; сопутствующие — груша обыкновенная, яблоня дикая; кустарники — смородина золотая, скумпия кожевенная, боярышник гладкий, ирга круглолистная, карагана древовидная.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Наблюдения, сбор материала и учеты насекомых осуществляли в насаждениях разных параметров (породный состав, рядность, ширина, конструкция) путем проведения рекогносцировочных и детальных обследование в основных биотопах: лесополоса, наветренная ц подветренная опушки лесополос.

Установление видового состава и учет численности насекомых в насаждениях проводили с использованием методик А.И. Ильинского и др. (1965), В.Ф. Палий (1970). Состояние древостоев определяли по методике А.И. Воронцова, КГ. Мозолевской, Э.С. Соколовой (1991). При организации полевых опытов за основу брали общепринятые установки (Доспехов, 1985; Пересыпкин, Коваленко, Шелвестова, Асатур, 1989).

Анализ полученных данных проводили с использованием общепринятых методик. Рассматривали видовое разнообразие энтомофаунистмческих сообществ, плотность и биомассу насекомых, выделяли разные по обилию группы и виды. Определяли экологическую и зоогео графическую структуру сообществ.

Взаимосвязь между энтомокомплексами защитных насаждений разных природных зон аридного региона устанавливали с использованием коэффициента фау-нистического сходства S (Константинов, 1969). Видовое разнообразие насекомых, обитающих в лесополосах, оценивали, рассчитывая индекс видового богатства d (Маргалеф, 1958). Доминирование отдельных видов к экологических групп в эитомокомплексах определяли по индексу Сим пеона С (Одум, 1975). Для оценки состояния системы "энтомофаг-фитофаг" рассчитывали показатели F (отношение численности листогрызущих фитофагов к колюще-сосущим) и Е (отношение численности энтомофагов к фитофагам). Эффективность приемов активизации полезной биоты устанавливали путем сравнения обилия паразитов и хищников в лесополосах разных параметров.

За период исследования было обследовано 64 защитных лесных насаждения, при энтомологических сборах отловлено более 58 тыс.экз. насекомых.

Экспериментальные материалы обрабатывали методами вариационной статистики с использованием компьютерной программы Microsoft Excel.

4. ЭКОЛОГО - ФАУ НИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСЕКОМЫХ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕН ИЙ

4.1. Таксономическим состав эшхтофауны. Фауна насекомых, обипио-ших в защитных насаждениях аридного региона, представлена 1004 видами, относящимися к 13 отрядам, 141 семейству. В составе сообщества преобладает отряд Coleóptera — 41,2% от общего числа видов (рис.4.1). Среди семейств данного

Прочие 2,1% , -Odonato 2,8%

Рисунок 4.1 — Соотношение основных отрядов в энтомокомплексе защитных лесных насаждений

отряда наиболее широко представлены Carabidae, Curcuüonidac, Scarabaetdae, Chrysomelidae.

Вторым по числу видов является отряд Hymenoptcra - 17,2%. Доминируют семейства íchneumonidae, Apidae, Braconidae. Третье место по числу видов принадлежит спряду Lepidoptera — 12,8%. Среди них более разнообразны семейства Noctuidae, Geometridae, Tortricidae, Nymphatidae. Menee представлен отряд Díptera — 9,1%. В этом отряде особенно богаты по составу семейства Syrphidac, Tabanidae, Chloropidae и Muscidae.

На долю отряда Hemiptera в энтомофауне лесополос приходится 5,7%. По видовому обилию выделяется семейство Pentatomídae. Для отрядов Homoptera и Orthoptera характерно невысокое число видов (4,7% и 4,6% соответственно). Среди равнокрылых хоботных насекомых более разнообразен подотряд Cicadinea, прямокрылых — семейство Acrididae.

Участие других отрядов в составе эитомокомплекса лесных полос незначительно. Так, долевое участие отряда Odonata в среднем составляет 2,6%, Ncuroptera и Thysanoptera - 1,5%. Особенно бедно видовое обилие отрядов Mantoptera, Dermaptera и Raphidioptera (0,2-0,3% от общего числа видов).

4.2. Структура доминирования в энтомокомплексах. Сопоставлением видовых списков насекомых из лесных полос разных природных зон выявлено заметное изменение биоразнообразия в широтном направлении с севера на юг. Более богатые по составу и многочисленные сообщества приурочены к насаждениям степной зоны обыкновенных черноземов — 744 вида. Среди них доминирует семейство Cicadelüdae (tí,56% от общей численности энтомофауны). К числу субдомннантов относятся Formicídae, Aphidídae, Aphrophoridae, Chrysomelidae. Группа малочисленных семейств в этих условиях включает Caiopterygidae, Tenthredinidae, Tabanidae.

Видовое обилие насекомых в степной зоне южных черноземов несколько ниже - 705 видов. Однако структура доминирования по численности данного эитомокомплекса отличается от предыдущей. Здесь преобладает семейство Aphidídae (6,15%), а субдоминирующими являются Formicídae, Chrysomelidae, Cicadelüdae, Scutelleridae. Наименее малочисленны семейства Calopterygidae, Tabanidae, Coenagrionidae, Liparidae.

С продвижением в сухостепную зону каштановых почв набор видов в составе эитомокомплекса снижается до б!1. Доминируют Cicadellidae (8,21%), субдоминанты Chrysomelidae, Muscidae, Chloropidae, Scutelleridae. Семейства Cerambycidae, Noctuidae, Coenagrionidae, Tabanidae являются малочисленными.

Несколько иная ситуация зафиксирована в ннтразональных условиях на тем но каштановых черноземе вндньех супесчаных почвах. Здесь энтомофаунистическое сообщество представлено 629 видами. Отличия заключаются в изменении численного обилия субдоминанте». Состав данной труппы обогащается за счет семейства Formicídae при одновременной элиминации Chrysomelidae.

При переходе от степной к сухостелной зоне наблюдается нарастание численности таких семейств, как Acrididae, Scutelleridae, Cicadeilidae, Chrysomelidae, Chloropidae и Muscidae.

Полученные данные свидетельствуют, что о увеличением ксерофитностн климата в энтомо комплексе возрастает участие отряда Coleóptera (от 41,5% до 48,0%). В меньшей степени увеличиваются видовое обилие и численность Orthoptera, Hemiptera (на 1,0-2,5%) и Neuroptera (0,2-0,5%). Доля других отрядов постепенно снижается.

Наименьший показатель суммы общего доминирования (28,49) имеют энтомокомплексы насаждений степной черноземной зоны, что свидетельствует о более выраженной сбалансированности структуры энтомоценоза в этих ' условиях. Максимальная сумма общего доминирования характерна для сообществ, приуроченных к лесополосам еухостепной зоны (34,96), Это обусловлено большой численностью насекомых из семейств Cícadelfidae, Chloropidae и Muscidae. Тенденция увеличения доли этих семейств в общей числешости энтомокомплекса соответствует второму правилу Тннемана, поскольку с усилением экстремальности условий местообитания при меньшей встречаемости видов возрастает число особей данных насекомых.

43. Плотность популяций и биомасса насекомых. Разнообразие экологических условий в лесных полосах степной и сухостепной природных зон отражается на основных биопоказателях отдельных групп насекомых — дендро- хорто- и герпетобионтов (табл. 4.1),

С продвижением в южные районы и усилением экстремальности климата происходит сокращение плотности комплекса дендробионтов (в 1,3-2,4 раза) и хортобионтов (в 1,2-1,5 раза). Это обусловлено более бедным породным составом лесополос сухостепной зоны и слабым развитием травостоя под их пологом по сравнению с насаждениями степной зоны. '

Таблица 4.1 — Биопоказатели групп насекомых в энтомокомплексах разных

природных зон (плотность (эю/ед.учета) / бномасса{г./ед. учета))

Группа Степная зона Сухостепиая зона £ и X

обыкновенные черноземы южные черноземы каштановые почвы темно-каштановые

Дендробионты 84t22 ±2,3J 67J2 ±5,54 4!,74 ±2,10 35,86 ±3.£6 7.34 0,07

0^410,02 0Г27±0,02 0,12±0,01 0,20±0,03

Хортобионты 180.95 ±5.85 0,54±0,04 155.46 ±6.42 0,69±0,03 118.26 ±7.02 0,35±0,02 134.61 ±2.40 0,47±0,04 11.42 0,13

Герпетобионты 51.12 ±3,20 46.83 ±4.15 4330 ±2.63 57.91 ±4.03 2J.1 0,06

0,67±0,01 0,48±0,01 030±0,02 0,54±0,02

Всего 316.29 1,55 269.61 1,44 203.30 0,77 22838 1,21

Иная тенденция выявлена среди пасе комых-герпетоб ионтов. Наибольшая плотность их фиксируется в лесонасаждениях на темнокаштановых почвах сухостепной зоны и на обыкновенных черноземах степной зоны. В первом случае * величина данного показателя определяется почвенными условиями, наличием в

лесополосах кустарников и развитой леской подстилкой, где напочвенная биота находит укрытия и пищу. В последнем случае на формирование плотности гер-петобионтов оказывает влияние флористическое разнообразие и хорошо развитый травянистый покров.

По биомассе в исследованном регионе выделяются энтомокомопекеЫ лесных полос степной зоны. Это обусловлено значительной долей крупных видов — 27,7 - 33,4%. С увеличением сухости климата в составе сообществ возрастает доля мелких видов, особенно в группе дендробионтов, что способствует уменьшению биомассы. Особенно ярко это проявляется в сухостепной зоне каштановых почв.

4.4. Экологическая характеристика эмтом »фауны. В энтомофауне лесных полос выделено 15 экологических групп насекомых. Наиболее богато представлены фитофаги и энтомофаги. Доля фитофагов в лесополосах разных природных зон колеблется на уровне 59,3%-60,7% от общего состава комплексов. По разнообразию господствует группа листогрызущих насекомых — 53,3-56,3% от общего числа видов фитофагов. Отношение числа видов связанных с лесом составляет 1:2,8. По видовому обилию хорошо представлена насекомыми группа напочвенных вредителей. Долевое участие их колеблется на уровне 16,7-19,8%.

Довольно многообразна группа сосущих насекомых - 13,1-17,9%. Для данной группы характерно преобладание видов полевой фауны. Это говорит о приоритете участия полевых насекомых в формировании энтомофаунистиче-ских сообществ защитных насаждений аридного региона.

К числу энтомофагов относится 30,5-32,5% обитателей лесополос. Наиболее богат видами комплекс хищников - 129-161 вид. Видовое обилие опылителей невелико 3,0-4,7%. Еще менее разнообразна труппа сапрофагов (2,8-3,0%). На долю прочих видов в составе эктомокомплексов приходится 1,7-2,5%.

Анализ трофической структуры показал наибольшую сбалансированность энтомокомплекса в лесополосах степной черноземной зоны. С переходом к сухостепной зоне происходит нарастание доли фитофагов на 13,5%, среди энтомофагов увеличивается доля хищных видов на 4,7%.

Доля опылителей максимальна в энтомокомплексе защитных насаждений зоны обыкновенных черноземов (3,0% от общей плотности энтомокомплекса). Уменьшение флористического разнообразия, в том числе энтомоф ильной растительности в засушливых условиях ведет к снижению этой группы почти в 2 раза. Параллельно происходит уменьшение представленности сапрофагов в 2,2-4,7 раза.

Индекс видового богатства энтомоком плексов (табл. 4.2) закономерно изменяется в меньшую сторону с переходом к сухостепной зоне. Максимальное значение индекса видового богатства зафиксировано в лесных насаждениях зоны обыкновенных черноземов.

Анализ соотношения фитофагов разных экологических групп (показатель Р) позволил установить, что в направлении степь—»сухая степь несколько возрастает (на 0,01-0,08) обилие насекомых с ротовым аппаратом колюще-сосущего типа. С усилением ар нанести природных условий в составе эктомокомплексов более выраженным становится доминирование фитофагов над энтомофагами (показатель £).

Таблица 4.2 — Экологические показатели энтомокомплексов

степная зона сухостепная зона

Показатель обыкновенные южные каштановые темно-

черноземы черноземы почвы каштановые

Количество видов 744 705 611 629

Плотность э нтомоко м апекса, тыс.экз/га 39,2 40,7 26,6 28,4

Индекс видового богатства, Ы 70,1 66,4 59,8 61,2

Показатель Р 0,92 0,90 0,89 0,82

Показатель Е 0,4! 0,35 0,28 0,31

Для лесополос разных районов аридного региона характерны высокие значения коэффициента сходства энтомофауны по видовому составу (табл. 4.3). Необходимо, однако, отмстить, что в направлении А—»Г наблюдается плавное снижение этого показателя.

Таблица 4.3 — Коэффициент сходства (5) энтомофауны защитных

лесных насаждений разных природных зон

А Б В Г

А' 1,00

Б 0,73 1,00

В 0,59 0.84 1,00

Г 0,61 0,70 0?77 1,00

* степная зона: А — обыкновенные черноземы; Б - южные черноземы, сухостепная зона: В — каштановые почвы; Г — темнокащтановые чернозе-мовндные почвы

Таким образом, даже самый общий анализ качественной и количественной структуры энтомофауны защитных лесных насаждений степной и сухостепной зон дает достаточно много для целостной характеристики сообществ насекомых.

4.5 Зоогеограф и чес кая структура фауннетических сообществ. Фауна насекомых, обитающих в лесополосах аридного региона, представлена 11 зоо-географическими группами. Преобладают виды, имеющие широкие ареалы -79,4%-80,0% приходится на долю палеарктнчесхих, степных, западно- и юж-нопалеарктических насекомых. Долевое участие видов голарктической группы колеблется на уровне 6,0-8,1%. Менее представлены насекомые евросибирской и европейской групп. Особенно бедны по составу транспалеарктическая, евро-казахстанская, казахстанская и средиземноморская группы, включающие по 1-3 вида.

Необходимо отметить, что для лесополос сухостоиной зоны характерен более богатый состав насекомых средиземноморской (в 7 раз) и казахстанской (в 2,3 раза) групп по сравнению с энтомофауной насаждений степной зоны. В то же время эитомофаунистические сообщества последних отличаются большим числом видов голарктической (в 1,4 раза) и евросибнрской (в 2,1 раза) групп.

5. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕСНЫХ ПОЛОС

НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭИТОМОКОМПЛЕКСОП

5.1. Влияние породного состава лесополос. В смешанных лесополосах по сравнению с чистыми лиственными и хвойными насаждениями возрастает доля перепончатокрылых на 9,7-19,8% и чешуекрылых на 1,2-2,5%. В отношении равнокрылых насекомых прослеживается обратная тенденция. Для смешанных насаждений характерна более низкая численность тлей, цнгадок и пенннц по сравнению с монокультурами. Количественное обилие жесткокрылых в многопородных лесополосах ниже, чем в бедных по ассортименту дрепостоях. Эго связано в первую очередь с уменьшением численности таких семейств как листоеды, долгоносики, трубковерты и пластинчатоусые.

Наиболее богатый и разнообразный по составу комплекс жесткокрылых приурочен к лиственным насаждениям. Характерной особенностью данной группы является наличие псаммофильных видов, которые не встречаются в хвойных насаждениях. В целом сообщества жесткокрылых в хвойных полосах отличаются бедностью состава и низкой численностью особей, что обусловлено, вероятно, особенностями биотопа: мощность лесной подстилки, развитие травянистого яруса, освещенность и т.д. Для энтомокомплексов хвойных лесополос характерна также особенно высокая численность двукрылых.

Анализ заселенности фитофагами повреждаемой древесной породы показал, что увеличение участия ее в составе лесополосы ведет к росту относительной заселенности и численности вредителей. В сложных по составу насаждениях эти показатели снижаются в 3-5 раз по сравнению с монокультурами. Полученные результаты достаточно ярко отражают существующую взаимосвязь плотности специализированных насекомых-вредителей с породным составом защитных насаждений.

Для хвойных лесополос характерна невысокая представленность полезной биоты (показатель Е — 0,4). В то же время в смешанных лесополосах доля энто-мофагов от общей численности возрастает в 1,3-1,8 раза. Таким образом, энто-мокомплекс многопородных лесополос имеет более выраженную сбалансированную структуру с большей долей энтомофагов по сравнению с чистыми хвойными и лиственными насаждениями.

5.2. Влияние рядности лесополос. Увеличение рядности лесополос сопровождается ростом плотности перепончатокрылых, что особенно ярко выражено в зоне южных черноземов. Если в четырехрядных насаждениях участие этого отряда составляет в среднем 18,8%, то в девятирядных этот показатель

возрастает почт» на 12%. Расширение лесополос (до 10, ] 1-ти рядов) приводит к некоторому снижению (на 2-3%) представленности перепончатокрылых. Несколько менее показательна эта тенденция для двукрылых, увеличение количества рядов в насаждениях сопровождается нарастанием плотности их популяций на 3-6%. Особенно ярко это проявляется в полезащитных полосах зоны обыкновенных черноземов.

В многорядных лесополосах по сравнению с узкими насаждениями фиксируется уменьшение численности равнокрылых. Доля чешуекрылых в составе * Э1 гтомокомллекса колеблется на уровне 2-4% н практически не зависит от числа рядов в насаждениях. Своеобразие экологических условий под пологом древо-стоев привлекает сюда степных и полизональных жесткокрылых (чернотелки и жужелицы). Наиболее выражен данный процесс в малорядных (3-4 ряда) полосах. В широких посадках доминируют неморально-степн ые н неморальные виды, интенсивность миграций насекомых здесь чрезвычайно низка. Среди герпе-тобионтов господствуют щелкуны, па долю которых приходнтся 20-45% от общей численности жуков.

Повреждаемость деревьев стволовыми вредителями изменяется в зависимости от количества рядов в насаждении. Так, в многорядных березовых лесополосах заселенность деревьев ксилофагами в 2,0-3,2 раза выше, нежели в малорядных посадках. В большей степени (80-85%) повреждаются деревья внутренних рядов. В опушечных рядах заселенность деревьев ими не превышает 25%. В узких лесополосах стволовые вредители также предпочитают поселяться на деревьях внутренних рядов. Однако зараженность деревьев здесь на 37-40% ниже по сравнению с многорядными насаждениями. Причем во внешних рядах повреждения деревьев стволовыми вредителями не наблюдается.

Выявлена связь степени повреждения сосны хвое грызущими насекомыми в зависимости от расположения деревьев в насаждении. В большей степени повреждаются деревьев внутренних рядов. Здесь отмечены сосны с полным (до 100%) повреждением хвои. В опушечных рядах 49,0% деревьев вообще не повреждаются фитофагами, а 27,3% повреждаются в слабой степени.

Дифференцированное распространение вредителей является, очевидно, следствием неоднородности физиологического состояния деревьев, зависящего от их расположения в лесной полосе.

5.3. Влияние конструкции лесополос. Слабое развитие, а чаще полное отсутствие травянистого яруса, одного из наиболее обильно населенного насекомыми элемента биоценоза, в лесополосах непродуваемой конструкции, является основной причиной обеднения видового и количественного разнообразия эн-томокомплекса. Прежде всего, в составе знтомофаунистического сообщества плотных лесополос снижается обилие насекомых хортобионтов — равнокрылых (С1сас1е111(1ас, АрЫ<Гк1ае) н клопов (М1п<1ае, РетаЮш1с1ас). В несколько меньшей степени уменьшается доля чешуекрылых (ЫосЫс&е, ЫутрЬаЦйае, Ьусаепйае), также связанных трофически с травянистым ярусом.

На фоне общего снижения плотности насекомых в лесополосах плотной конструкции зафиксировано повышение доли жесткокрылых в основном за

счет увеличения численности представителей группы напочвенных и почвенных пол тональных эврибнонтных видов, встречающихся н доминирующих, как правило, в антропогенно нарушенных ландшафтах. Это такие семейства как Carabidae, Anthicidae, Histeridae н Staphylinidae. Из группы дендрофильных и дендробионтных элементов слсдусг отметить нарастание численности видов из семейств Scolytidae, Cerambycidae, Bupresüdae.

Наиболее динамичны и развиты сообщества хортобионтов в лесополосах ажурно-продуваемой и продуваемой конструкции. Многие виды относятся к числу обычных обитателей опушек и посевов сельскохозяйственных культур, среди них тли, цнкадки, прямокрылые, распггсльноядные клопы, трипсы, листовертки, пилильщики, яровые и другие злаковые мухи. Полезная эитомофаупа включает кокцннеллид, ихневмонид, пчелиных, стрекоз, златоглазок, хищных клопов.

В лесополосах плотной конструкции по сравнению с ажурно-продуваемыми и продуваемыми насаждениями в составе энтомо комплекса возрастает доля перепончатокрылых в 1,4-2,7 раза, жесткокрылых и двукрылых — в 1,3-1,5 раза. Выраженная сбалансированность численности основных отрядов энтомокомплекса фиксируется в ажур но-продуваемых, продаваемых н ажурных лесополосах.

5.4. Особенности экологических показателей энгомокомнлексов в лесополосах разных параметров. Уменьшение рядности, ширины и непродуваемости лесополос приводит к увеличению разнообразия и численности энто-мофаунистического сообщества (табл. 5.1). В основном это происходит за счет светолюбивых кссрофнльных видов из отрядов Hymenoptera и Díptera.

Таблица5.1—Влияние параметров лесополос на видовой состав и :__численность энтомокомплекса в степной зоне

Состав лесополосы Конструкция Количество рядов Ширина, м Количество видов, шт. Численность, тыс. шт./га

Самарская область

Б-Б-Б-Б аж.-прод. 4 12,0 57 62,3

Р-Б-Б-Б ажурн. 4 12,0 55 52,7

Б-Б-Б-Б-Б-Б продув. 6 18,0 50 51,7

Кт-J [о-ЖКо^-Лс-Ж Ко)-Лс-Я( КоЬЛс-Кт плоти. 9 27,0 45 31.7

Б-Д-Д-Д(ЛсМЬЦ(Лс)-Д-Д-Б ажур». 9 27,0 51 40,3

Ко-Лс-Ло-Ко(Лс) -Ко(Лс) -Лс-Лс-Ко продув. S 24,0 59 45,3

Лс-Лс-Лс-Лс-Лс-Лс-Лс-Лс аж.-проя. 8 24,0 36 27,7

Волгоградская область

С-С-С-С-С-С плотн. 6 15,0 4] 26,0

С-С-С-С-С-С-С-С-Сз ажурн. 9 20,0 39 34,3

Сз-С-С-С-С-С-С-С-С-Гр-Сз ажурн. 11 , 30,0 38 26,7

Д-Д-Д-Д-Д-Д-Сз ажурн. 7 20,0 50 42.0

Сз-Д-Д-Д-Д-Д-Д-Гр-Сз ажурн. 9 24,0 62 60,7

Ко-Кд-Я(Ко)-Кд-ЯПСо)-Кд-Я(Ко>-Кд-Ко плотн. 9 15,0 74 53т7

Б-Б-Б-Б-Б-Б-6-Б-Б-Б ажурн. 10 30,0 47 40,7

Наименьшим видовым богатством отличаются энтомофаумистические сообщества хвойных насаждений. В смешанных лесополосах увеличивается представленность паразитических и хищных видов по сравнению с монокультурами, Узкие смешанные посадки ажурной и ажурно-продуваемой конструкций характеризуются менее благоприятными условиями для существования популяций лнетогрызущих и стволовых вредителей, численность которых здесь снижается в 1,6-2,5 раза в сравнении с плотными многорядными одпопородны-ми насаждениями. Реконструкция широких лесополос путем уменьшения колн-' чества рядов способствует улучшению санитарного состояния дрепостоев и повышению нх энтомоустойчнвости.

6. ОБОСНОВАНИЕ ПРИЕМОВ СОХРАНЕНИЯ РАЗНООБРАЗИЯ И АКТИВИЗАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЭНТОМОФАГОВ

Оптимальные условия для существования жизнеспособных популяций жужелиц складываются в лесополосах, главной породой которых является дуб (рис. 6.1). Плотность этих хищников здесь почти в два раза выше, нежели в ясеневых и вязовых насаждениях.

30,0

Дуб Вяз Ясень Породы

Рисунок 6.1 — Изменение плотности жужелиц в зависимости от главной породы лесополосы

В насаждениях, включающих древесно-кустарниковые нектароносы, обитает более разнообразный (в 1,3-1,6 раза) и многочисленный (в 1,3-2,1 раза) комплекс энтомофагов, нежели в лесополосах с отсутствием такой растительности. Среди полезной биоты на долю паразитических насекомых (ихневмон иды, бракониды, тахины) приходится 54,0-65,0%. Особенно отзывчивы на обо-

гашение лесополос энтомофильной растительностью паразитические и хищные насекомые в сухостепной зоне.

Один из важнейших путей активизации деятельности энтомофагов - введение в состав лесных полос хвойных пород и древесно-кустарииковых нектароносов. Эффективность природных популяций энтомофагов в таких посадках на 44-50% выше, нежели в лиственных насаждениях и в лесополосах с невысокой долей участия цветущих пород.

Анализ индекса доминирования энтомофагов в лесополосах разных конструктивных параметров (табл. 6.2) показал, что более благоприятные условия для жизнедеятельности паразитов и хищников складываются в малорядных (3-4 рядных) лесополосах ажурной, ажурно-продуваемой и продуваемой конструкций. Индекс доминирования в таких полосах имеет максимальное значение -0,13-0,15, тогда как в многорядных плотных насаждениях этот показатель не превышает 0,11.

Разнообразие и плотность паразитических насекомых зависят также от наличия в лесополосе цветущего разнотравья. При доле цветущей растительности в травостое 40-60% плотность паразитических насекомых составляет 13,8 тыс.экз/ед.уче-т, что в два раза превышает этот показатель при слабом (до20%) развитии цветущего разнотравья. Посев люцерны и гречихи в опушечных биотопах способствует увеличению видового обилия энтомофагов в 1,7-3,0 раза и их плотности 2,9-6,3 раза. Это подтверждает важную роль нектароносов в формировании полезного комплекса и позволяет рекомендовать их подсев по опушкам насаждений с целью сохранения и активизации полезной биоты.

Таблица 6.2 - Индекс доминирования энтомофагов в лесополосах

разных конструктивных параметров

Показатели Параметры лесополос

Конструкция ажуряо-ггродуваемая продуваемая ажурная плотная

Количество рядов 3 4 4 6 S 4 6 10 6 9 12

Индекс доминирования, С 0,15 0,11 0,13 0,11 0,12 0,15 0,13 0,13 0,11 0Л1 0,11

Ср-значенке индекса доминирования 0,13 0,12 0,14 0,11

ВЫВОДЫ

1. Видовой состав насекомых, обитающих в защитных лесных насаждениях аридного региона представлен 1004 видами, относящимися к 13 отрядам из 141 семейства. Среди них доминируют степные элементы, характерные для исходных открытых пространств, отмечаются типичные лесные представители фауны насекомых и виды-мезофиллы. По числу видов доминирующими отрядами являются Coleóptera — 414 видов, Hymenoptera - 173, Lepidoptera - 128, Díptera — 91 и Hemiptera — 57. Самыми бедными являются отряды Dermaptera — 3 вида, Raphidtoptera и Mantoptera по 2 вида.

2. Отмечено снижение видового разнообразия энтомокомплексов в направлении с севера на юп в лесных полосах стенной зоны на обыкновенных черноземах выявлено 744 вида, в насаждениях на южных черноземах — 705 видов насекомых. В насаждениях сухостепной зоны на каштановых почвах зафиксировано 611 видов, на интразонапьных темнокаштановых черноземовидных почвах — 629 видов насекомых.

3. По мере продвижения от степной к сухостепной зоне в составе энтомо-комплекса нарастает численность саранчовых Acrididae (с 1,68% до 2,24% от

1 общей численности), клопов-черепашек Scutelleridae (с 1,26% до 5,06%), цика-док Cicadellidae (с 4,88% до 8,21%), листоедов Chrysomelidae (с 5,14% до 6,04%), злаковых Chloropidae (с 3,12% до 5,45%) и настоящих мух Muscidae (с 2,56% 6,12%).

4. Преобладающее положение по числу видов в экологической структуре энтомокомплексов лесополос занимает группа листогрызущих насекомых и эп-томофагов: в степной зоне 228-241 вид и 215-232 вида; в сухостепной зоне 204210 и 188-204 вида соответственно.

5. Сбалансированность трофических связей наиболее выражена в защитных насаждениях на черноземных почвах степной зоны. Здесь отмечено наименьшая плотность фитофагов (63,1-71,5% от общей численности энтомоком-плекса). С продвижением в сухостепную зону зафиксировано увеличение доли (на 2,8-8,5%) вредной биоты. Обратная тенденция наблюдается среди Э1ггомо» фагов.

6. Индекс видового богатства энтомокомплексов (d) уменьшается с усилением экстремальности климата. Максимальное значение индекса (70,1) зафиксировано в насаждениях на обыкновенных черноземах степной зоны. В направлении степь—»сухая степь возрастает обилие насекомых с ротовым аппаратом колюще-сосущего типа (показатель F), а доминирование фитофагов над энто-мофагами (показатель Е) становится более выраженным.

7. В зоогеографической структуре энтомокомплексов преобладают виды, характерные для аридной зоны европейской части страны. Ядро энтомоком-плекса защитных насаждений агролесоландшафта сформировано преимущественно за счет зонального комплекса, представленного степными н полизональным» видами, состоит в основном из видов с палеарктическнм - 34,2-36,9%, степным палеарктическим — ¡5,4-16,3%, западнопалеарктическим - 15,6-16,4%, южнопалеарктическим —10,6-14,0% ареалами.

8. Ключевым фактором пространственного распределения насекомых в защитных насаждениях является породный состав и размещения деревьев в лесополосах. В сложных по составу насаждениях плотность листогрызущих фитофагов снижается в 3-5 раз по сравнению с монокультурами. В многорядных лесополосах заселенность деревьев ксилофагами в 2,0-3,2 раза выше, нежели в малорядных насаждениях. В большей степени (80-85%) как фитофагами, так и ксилофагами повреждаются деревья внутренних рядов.

9. Менее благоприятные условия для развития вредных насекомых складываются в малорядных (3-5 рядов) лесополосах продуваемой, ажурной и ажурно-

продуваемой конструкции. В многопородных лесополосах, с главными породами —дуб и сосна, формируется более сбалансированный энтомокомплекс с богатой по составу группой полезных насекомых.

10. Сохранение видового богатства паразитических и хищных насекомых, активизация их деятельности достигается за счет флористического обогащения защитных лесных насаждений энтомофильными и хвойными породами, подсева травянистых нектароносов по опушкам насаждений.

РЕКОМЕНД АЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

При лесомелиоративном обустройстве агроландшафта для сохранения биологического разнообразия энтомофауны необходимо предусматривать:

— создание малорядных (3-4 рядных) смешанных защитных лесных насаждений ажурно-продуваемой, продуваемой и ажурной конструкции;

— сохранение естественной травянистой растительности на необрабатываемых опушках лесных полос;

— реконструкцию многорядпых насаждений плотной конструкции в малорядные продуваемые лесополосы для улучшения фитосанитарн ого состояния древостоев и повышения их биоцснотической роли в агролесоландшафте;

— введение в состав насаждений энтомофильных древесно-кустарниковых пород, подсев травянистых нектароносов по опушкам лесополос с целью обогащения состава и активизации деятельности природных популяций знтомофагов.

НО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ

1. Дроботов, H.H. Влияние ассортимента насаждений на биоразнообразие энтомофауны защитных лесных полос лесоаграрных ландшафтов разных природных зон / H.H. Дроботов // Адаптивные системы и природоохранные технологии производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах Волго-Донской провинции: Сб. матер, науч. - практ. конф.— М. — Изд-во «Современные тетради». - 2003, - С. 104-107.

2. Подковыров, ИЛО. Влияние экологических факторов на повреждаемость ильмовым листоедом различных видов вяза / И.Ю. Подковыров, H.H. Дроботов//Поволжский экологический вестник. — Вып. 10. — Волгоград. — Изд-во ВолГУ.-2004.-С.216-220.

3. Дроботов, H.H. Экологическая структура энтомокомплекса в лесополосах разных параметров / НЛ. Дроботов // Поволжский экологический вестник. - Вып. 10. - Волгоград, - Изд-во ВолГУ. - 2004. - С.220-225.

4. Дроботов, H.H. Приемы оптимизации структуры эитомофаунисти-ческих сообществ защитных насаждений агролесоландшафтов / H.H. Дроботов И Актуальные инновационные разработки по оптимизации агролацдшафтов в

условиях рыночных отношений: Матер. Всерос. науч.-практ. конф. - Волгоград.-2004.-С N6-119.

5. Дроботов, H.H. Особенности энтомокомплекса защитных лесных полос Поволжского региона / H.H. Дроботов // Оптимизация агролаидшафтов, проблемы и перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения: Матер, науч.-практ. конф. - Волгоград- - Иэя-во ВНИАЛМИ. - 2004. — С.49-53.

6. Дроботов, H.H. Защитные насаждения как резерваты полезной эн-'томофаупы агролесоландшафтов Волгоградской области. / H.H. Дроботов // Проблемы устойчивого развития и эколого-экономической безопасности региона: Тез. IV регион, науч.-практ. конф. г.Волжский, ЗОноября 2004г. - Волжский. — Волгоград, науч. изд-во. - 2004. — С.56-58.

7. Дроботов, H.H. К мониторингу эитомофауны защитных лесных насаждений / НЛ. Дроботов // Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана: Матер, междунар. конф., г.Тольятти, Россия, 21-24 сентября 2004г.—Тольятти: ИЭВБ РАН.-2004.-С.78-80.

8. Дроботов, H.H. Взаимодействие сообществ насекомых защитных насаждений и прилегающих полей в агролесоландшафтах / H.H. Дроботов // Поволжский экологический вестник. — Вып.11. — Волгоград. — Изд-во ВолГУ. — 2005.-C.I80-185.

Подписано в печать 14,11.2005 г. Заказ 11. Тираж 100. Печ.л.1 400062, г.Волгоград, Университетский проспект, 97, а/я 2153. Печатно-м ножительн ый участок ГНУ ВНИАЛМИ

юл б?з