Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-фаунистический обзор жуков-долгоносиков (Coleoptera: Apionidae, Dryophthoridae et Curculionidae) юго-востока Западной Сибири

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кривец, Светлана Арнольдовна, Томск

ФИЛИАЛ ИНСТИТУТА ЛЕСА ИМ. В.Н.СУКАЧЕВА СО РАН

На правах рукописи

Кривец Светлана Арнольдовна

ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЖУКОВ-ДОЛГОНОСИКОВ (COLEOPTERA: APIONIDAE, DRYOPHTHORIDAE ЕТ CURCULIONIDAE) ЮГО-ВОСТОКА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 03.00.16. - Экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители:

Доктор биологических наук

профессор М.Е.Тер-Мйнасян

Кандидат биологических наук старший научный сотрудник Зоологического института

РАН

Б.А.Коротяев

Томск-1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................................. 4

Глава 1. Исторический обзор эколого-фаунистических исследований

жуков-долгоносиков юго-востока Западной Сибири........................ 12

Глава 2. Материал и методика исследований............................................. 20

2.1. Материал.................................................................................. 20

2.2. Методы полевых и лабораторных исследований............................ 22

Глава 3. Физико-географические условия района исследований.................... 31

3.1. Томская область........................................................................ 31

3.2. Кемеровская область.................................................................. 43

Глава 4. Таксономический состав и региональные особенности фауны

долгоносиков юго-востока Западной Сибири.................................. 56

4.1. Список таксонов долгоносиков фауны юго-востока Западной Сибири .. 56

4.2. Анализ таксономического состава и структуры фауны ...................... 74

Глава 5. Зоогеографический состав и некоторые экологичеекиевспекты

формирования фауны долгоносиков юго-востока Запвдндй Сибири ... 80 Глава 6. Биоценотические связи долгоносиков........................................... 99

6.1. Трофические связи долгоносиков с растениями...............................100

6.1.1. Распределение долгоносиков по таксонам растений........................103

6.1.2. Распределение по жизненным формам растений.............................113

6.1.3. Пищевой экологический стандарт..................................................114

6.1.4. Распределение по органам растений.............................................119

6.2. Трофические связи долгоносиков с другими таксонами животных.......122

6.2.2. Основные группы консументов долгоносиков в районе исследований..............................................................................122

6.2.2.1. Амфибии................................................................................... 123

6.2.2.2. Птицы........................................................................................124

6.2.2.3. Хищные членистоногие................................................................128

6.2.2.4. Паразитические насекомые..........................................................130

6.2.3. Долгоносики как зоофаги..............................................................132

Глава 7. Биоценотическая дифференциация фауны долгоносиков

юго-востока Западной Сибири......................................................133

7.1. Полидоминантные темнохвойные леса средней и южной тайги.........148

7.1.1. Долгоносики в сообществе припоселкового кедровника..................149

7.1.2. Долгоносики в сообществе кедрово-елово-пихтового

мелкотравноосочкового с элементами широкотравья леса.............151

7.2. Сосновые леса Томской области................................................153

7. 3. Сообщества черневой тайги и генетически близких

лесных биоценозов....................................................................155

7. 3.1. Долгоносики в черневых лесах северных низкогорий

Кузнецкого Алатау......................................................................156

7. 3. 1. 1. Состав и структура комплекса долгоносиков черневой тайги............159

7. 3.1. 2. Биология фоновых видов долгоносиков черневой тайги..................164

7. 3. 2. Долгоносики в сообществе пихтового крупнотравного леса..............174

7. 3. 3. Долгоносики в сообществе липового леса.....................................176

7. 4. Мелколиственные леса подтайги и лесостепи...............................180

7.5. Суходольные луга......................................................................184

7.6. Долинные леса..........................................................................193

7.6.1. Пойменные леса Среднего Приобья.............................................193

7. 6.1.1. Состав и структура комплекса долгоносиков....................................193

7. 6. 1. 2. Биология фонового вида Chlorophanus sibiricus Gyll.........................200

7. 6. 2. Долинные леса рек Кузнецкого Алатау......................................... 204

7. 7. Пойменные луговые сообщества................................................ 205

7.7.1. Пойменные луга Среднего Приобья............................................. 205

7.7.2. Пойменные луга долины Кии...................................................... 211

7.8. Субальпийские луга Кузнецкого Алатау...................................... 213

Глава 8. Экологические аспекты формирования фауны долгоносиков

агроценозов юго-востока Западной Сибири...................................218

8.1. Вредители лекарственных растений..............................................218

8.2. Вредители многолетних бобовых трав...........................................230

8.3. Вредители зернобобовых культур.................................................234

8.4. Вредители овощных культур........................................................235

8.5. Вредители плодово-ягодных культур............................................ 236

8.6. Вредители запасов зерна.......................................................... 242

8.7. Вредители зеленых насаждений населенных пунктов..................... 243

8.8. Вредители лесных культур...........................................................244

8. 9. Долгоносики как фитофаги сорняков..............................................246

Выводы.................................................................................................. 247

Библиографический список использованной литературы..............................250

Приложение............................................................................................286

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Одним из приоритетных направлений современной биологии является изучение и сохранение биологического разнообразия, которое, привлекая пристальное внимание ученых, общественности, всего мирового сообщества (Коптюг, 1992), все больше становится в настоящее время предметом и объектом исследований теоретической и прикладной экологии (Мордкович, 1994; Сергеев, 1997; Островерхова, 1997).

В связи с этим вновь повышается интерес к эколого-фаунистическим исследованиям в малоизученных регионах и прежде всего к тем группам животных, которые играют важную роль в функционировании экосистем. К их числу, несомненно, принадлежат жуки-долгоносики.

Долгоносики, сравнительно недавно объединяемые в одно семейство Curculionidae, из которого на современном этапе развития систематики выделены в качестве самостоятельных семейств Apionidae и Dryophthoridae, образуют один из крупнейших естественных комплексов в отряде Coleóptera класса Insecta. По оценкам американских колеоптерологов Ч. О'Брайена и Г. Вибмера (О' Brien, Wibmer, 1979), в мировой фауне известно около 85 тыс. видов долгоносиков. По мнению выдающегося исследователя долгоносиков д-ра Р. Томпсона из Британского музея естественной истории (Thompson, 1992) действительное число видов долгоносиков значительно больше и его можно лишь предполагать.

Наряду с фантастическим таксономическим разнообразием, эту группу растительноядных жуков отличает высокий уровень численности многих видов, многообразие занимаемых экологических ниш, благодаря чему долгоносики играют заметную роль в природных сообществах, как важное звено их трофических цепей.

Многие виды имеют большое практическое значение как вредители лесных растений, полевых сельскохозяйственных культур, плодовых и декоративных насаждений (Лукьянович, Тер-Минасян, 1955; Арнольд и, Тер-Минясян, Солодовни-кова, 1974). Среди долгоносиков известны серьезные вредители запасов сельскохозяйственной продукции. Значительное число видов используется в программах

биологической борьбы с интродуцированными сорняками (воеИеп, 1978; Вака е! а!., 1981).

Изучение долгоносиков представляет интерес во многих аспектах, как общебиологических, так и специальных. Оно дает обширный материал для характеристики таких проблем теории эволюции, как пути видообразования и типология видов, адаптивная радиация и эволюционный прогресс (Тер-Минасян, 1967а; Заславский, 1972). Большой интерес вызывает явление партеногенеза, известное у многих представителей этой группы жуков (Арнольди, 1953; Биота^пеп, 1969; Коротяев, 1979, 1988; Когсйуаеу, 1994; Коротяев, Мелешко, 1995). Благодаря тесной связи с растениями долгоносики имеют большое значение для зоологической характеристики растительных группировок и широко используются в биогеографических целях (Тер-Минасян, 1940; Арнольди, 1969).

В последнее время на фоне повышенного внимания к систематике и классификации долгоносиков явственно выделяется слабая изученность их экологии, в частности трофических связей. Совершенно недостаточно исследованы биология даже фоновых видов различных биоценозов и адаптации долгоносиков к условиям среды. Один из важнейших вопросов, требующих первоочередного решения, - составление качественных региональных таксономических списков как основы для оценки биоразнообразия, для понимания ландшафтно-географической специфики формирования различных фаун и решения разнообразных экологических вопросов, в частности таких, как перспективность использования долгоносиков в качестве индикаторов изменения природной среды при антропических воздействиях (Яновский, 1993; Селиховкин, 1996).

В пределах России и на сопредельной территории долгоносики даже в фау-нистическом отношении до сих пор изучены неравномерно. Существует ряд региональных сводок, в том числе определители, таксономические и эколого-фаунистические обзоры долгоносиков Белоруссии (Иоаннисиани, 1972), Предкавказья, Кавказа и Закавказья (Тер-Минасян, 1946; Чолокава, 1964, 1979; Арзанов, 1984, 1989; Исмаилова, 1993), Казахстана и Средней Азии (Байтенов, 1974; На-среддинов, 1975), Поволжья (Луговая, 1973; Исаев, 1990, 1994а, 19946), Северо-Востока России (Коротяев, 1977а, 19776, 1980а, 19806), Дальнего Востока (Егоров, 1976а, 1979; Егоров, Жерихин, Коротяев, 1996).

Что касается Западной Сибири, то работ, освещающих в полном объеме фауну и важнейшие аспекты экологии долгоносиков не только всей этой обширной, расположенной в центре России территории, но и ее отдельных регионов, до сих пор нет. В последнее время этот пробел в определенной степени сократился в результате изучения широтно-зонального распределения СигсиНотс1ае равнин Западной Сибири, Казахстана и Средней Азии, потребовавшего ревизии фауны (Ле-галов, 1998). При этом, однако, практически все районы Западной Сибири специальным изучением даже в фаунистическом отношении охвачены явно недостаточно, что требует проведение детальных региональных исследований.

Особенно интересным во многих отношениях оказывается юго-восток Западной Сибири, стык двух географических районов - Обской провинции ЗападноСибирской равнины и Салаиро-Кузнецкой провинции Алтае-Саянской горной области. Значительное разнообразие природных ландшафтов региона с особым проявлением широтной зональности в связи со значительной заболоченностью территории и высотной поясности создает возможность для развития богатой фауны и ее эколого-географической дифференциации. Генетические связи с Европой, Казахстаном, Алтаем и Восточной Сибирью придают ей своеобразный зоо-географический облик. Здесь проходят северные, западные и восточные границы ареалов ряда видов долгоносиков. Вместе с тем, это районы с высокой степенью хозяйственного освоения, зона активного антропического воздействия, что, с одной стороны, влечет за собой сокращение естественного биологического разнообразия, а с другой стороны, способствует усилению миграционных процессов и обогащению фауны адвентивными элементами, а также проявлению вредоносности отдельных видов. В целом указанный регион является важным ключевым участком в изучении биологического разнообразия долгоносиков российской и мировой фауны.

Все вышеизложенное послужило основанием для выполнения данной работы, в которой обобщены накопленные к настоящему времени обширные материалы о долгоносиках юго-востока Западной Сибири, в том числе результаты многолетних исследований автора (1972-1996 гг.) на территории Томской и Кемеровской областей.

Цель и задачи исследования. Основная цель исследования - установление региональных особенностей фауны и экологии долгоносиков в условиях юго-востока Западной Сибири в контексте их биологического разнообразия.

В связи с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Провести инвентаризацию фауны и на основе таксономического анализа выявить ее специфику относительно других региональных фаун России.

2. Систематизировать сведения об ареалах долгоносиков изученной фауны и выяснить особенности ее зоогеографического состава в связи с историей формирования, физико-географическими условиями региона и экологией видов.

3. Изучить ландшафно-биотопическое распределение и охарактеризовать наиболее широко распространенные и уникальные экологические комплексы долгоносиков изученной территории.

4. Проанализировать связи долгоносиков с другими группами организмов в биоценозах района исследований.

5. Провести детальное разностороннее исследования биологии отдельных фоновых сибирских видов.

6. Оценить практическое значение долгоносиков в изученном регионе, выявить наиболее важные в хозяйственном отношении виды, пути и экологические аспекты формирования вредной энтомофауны.

Материалы, методы исследований и личный вклад автора. Работа по изучению фауны и экологии долгоносиков юго-востока Западной Сибири выполнена на базе кафедры зоологии беспозвоночных Томского государственного университета (1972-1994 гг.) и Института экологии природных комплексов (с 1997 г. -Филиал Института леса им. В.Н. Сукачева) СО РАН (1994-1998 гг.). Материалы собраны и обработаны общепринятыми методами фаунистических и экологических исследований. Сбор основных материалов, их обработка и анализ проведены автором самостоятельно.

За проведенные исследования автор был удостоен в 1992-1993 гг. стипендии по проблеме биоразнообразия Международного научного фонда.

Связь работы с научными темами. Настоящая работа выполнена в рамках научных программ биолого-почвенного факультета и НИИ биологии и биофизики Томского госуниверситета и инициативной научной тематики ИЭПК СО РАН.

Материалы исследований включены:

в итоговые научные отчеты по темам кафедры зоологии беспозвоночных и лаборатории энтомологии НИИББ ТГУ (1981-1985, № гос.регистр. 76064276; 19861991, № гоарегистр. 81036634);

в отчеты по проекту № 2-104-12-52 Головного Совета по биологии в области фундаментального естествовознания (Конкурсный центр при Санкт-Петербургском университете).

Научная новизна работы. Впервые дан монографический обзор таксономического и зоогеографического состава фауны, ландшафтно-биотопического распределения, трофических связей и хозяйственного значения долгоносиков юго-восточных районов Западной Сибири и показана специфика изученной фауны в сравнении с другими региональными фаунами России.

На территории юго-востока Западной Сибири (в пределах Томской и Кемеровской областей) выявлено 320 видов из семейств Арюлйае, Огуор1#югШае и Сигси1юп1с1ае. 190 видов (60 %) впервые приведены для изученной территории, 32 вида - для Западной Сибири, 13 видов для Сибири в целом, 2 вида для России, 2 вида оказались новыми для науки.

Впервые дана характеристика экологических комплексов долгоносиков основных типов местообитаний района исследования, в том числе уникальных экосистем поймы Средней Оби, черневых лесов и высокогорий Кузнецкого Алатау.

Для 6 видов впервые установлены пищевые связи, для 54 видов указаны 70 видов ранее неизвестных кормовых растений. Получены новые данные о связях долгоносиков в цепях питания с позвоночными животными, паразитическими и хищными членистоногими.

Впервые детально изучена биология 5 видов долгоносиков - сибирских аборигенов, описаны их преимагинальные фазы, установлены адаптивные черты морфологии их личинок.

Показана роль местной фауны в формировании комплексов вредителей основных групп сельскохозяйственных культур, лесных и декоративных растений, а также как ресурса полезных организмов - фитофагов сорняков.

Создан региональный кадастр долгоносиков с комментариями по каждому виду, включая общее распространение, местонахождения в районе исследований, установленные местообитания, трофические связи, хозяйственное значение в изученном регионе.

Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные исследования, использованная методология анализа и обобщения результатов способствуют решению в частном виде фундаментальной научной задачи - установление закономерностей формирования биологического разнообразия насекомых в отдельном географическом регионе.

В связи с этим представленные в работе материалы могут найти применение: при ведении мировых, общероссийских и региональных кадастров биоразнообразия, в том числе биоты охраняемых территорий и уникальных экосистем;

при создании информационных банков данных (типа международной программы "Species 2000", национальных и региональных программ) и типовых компьютерных баз данных по биоразнообразию;

при исторической реконструкции фауны и выявлении истории формирования современных ареалов долгоносиков в регионе;

для зоогеографического районирования Западной Сибири. Результаты инвентаризации и каталогизации коллекционных материалов, лежащие в основе работы, мо