Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири

Чернышов, Виктор Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири"

004612У37

На правах рукописи

Чернышев Виктор Александрович

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СООБЩЕСТВ ПОЧВООБИТАЮЩИХ РАКОВИННЫХ АМЕБ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

03.02.08 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 1 НОЯ 2010

Саратов - 2010

004612037

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный педагогический университет имени В. Г. Белинского» на кафедре зоологии и экологии

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Мазей Юрий Александрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Бурковский Игорь Васильевич

доктор биологических наук, профессор Попов Николай Владимирович

Ведущая организация: Тобольская биологическая станция РАН

Защита состоится « 12 » ноября 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д.83, учебный корпус № 5, аудитория № 61, факс (8452) 511635, е-таП: biosovet@sgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке имени В.А. Артисевич ГОУ ВПО «Саратовский ГУ»

Автореферат разослан « » с-2- 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

С. А. Невский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Раковинные амебы представляют собой облигатный компонент почвенной нанофауны, активно заселяющий верхние органогенные и органоминеральные горизонты почв, и достигая во многих из них высоких значений численности, биомассы и видового разнообразия (Bonnet, Thomas, 1960; Couteaux, 1976; Гельцер, 1993; Корганова, 1997; Бобров, 1999; Рахлеева, 2000; Мазей, 2008). В многочисленных работах, проведенных на территории Восточно-Европейском равнины (Корганова, 1979; Алексеев, 1984; Рахлеева, 1998; Бобров, 1999; Мазей, Ембулаева, 2008), отмечается, что раковинные корненожки тяготеют к хорошо увлажненным местообитаниям, предпочитая биотопы с низкими темпами разложения органического вещества. Сведения, касающиеся населения раковинных амеб территории Западной Сибири, несмотря на обширность заболоченных ландшафтов, где раковинные амебы формируют наиболее сложноор-ганизованные сообщества (Gilbert, Mitchell, 2006), крайне малочисленны. В публикации A.A. Рахлеевой (2002) анализируется ризоподное население таежных почв Сургутского полесья, отдельные данные имеются по южно-таежным торфяным почвам (Карташев, Смолина, 2008; Курьина и др., 2010).

Вместе с тем, территория Западно-Сибирской равнины представляет собой уникальную природную модель, на примере которой можно рассматривать пространственное распределение организмов в зональном ряду местообитаний (Стриганова, Порядина, 2005; Стриганова, 2009). Широтная зональность проявляется в смене с севера на юг биогеоценозов тундры, лесотундры, тайги, подтаежных лесов и лесостепи. В связи с этим, важно понимать, каким образом смена зональных типов растительности и почв влияет на формирующиеся сообщества организмов. При этом если существующая информация по населению почвенной мезо- и микрофауны Западной Сибири (Козловская, 1955, 1959; Стебаев, 1962; Стебаева, 1970; Чернов, 1975, 1980; Голосова, 1977; Гришина, Андриевский, 1985; Мордкович, 1994; Бессолицына, 2001; Мордкович и др., 2003; Стриганова, Порядина, 2005; Стриганова, 2009 и др.) позволяет делать определенные заключения, то данные по одноклеточным организмам -представителям нанофауны - остаются явно недостаточными.

анализа форм и причин пространственного структурирования населения раковинных корненожек в пределах Западно-Сибирской равнины необходимо учитывать широтную зональность, наличие интразональных биотопов, ландшафтное положение (в пределах катены), микробиотопическую специфику. Все эти аспекты всесторонне были изучены в пределах Восточно-Европейской равнины (Корганова, 1979; Алексеев, 1984; Бобров, 1999; Рахлеева, 2000; Мазей, 2008). Получение информации по Западной Сибири позволит сопоставить особенности организации сообществ и вариантов их пространственной дифференциации в западно-восточном направлении в градиенте нарастания континентальное™ климата.

Цель и задачи исследования.

Цель настоящей работы - выявление закономерностей пространственного распределения почвообитающих раковинных амеб в ряду зональных биогеоценозов, а также в интразональных заболоченных экосистемах Западной Сибири.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Выявить видовой состав почвообитающих раковинных амеб в зональных и интразональных биогеоценозах Западно-Сибирской равнины.

2. Изучить особенности пространственной дифференцированности сообществ почвообитающих раковинных корненожек в пределах основных вариантов биогеоценозов Западной Сибири - южной тундры, лесотундры, тайги и подтаежных лесов.

3. Определить основные направления изменений сообществ почвообитающих раковинных амеб в зональном ряду местообитаний тундра - лесотундра -тайга - подтаежные леса в Западной Сибири.

4. Выявить основные закономерности изменений сообществ сфагнобионт-ных раковинных корненожек в интразональных заболоченных биогеоценозах Западной Сибири и сопоставить их с соответствующими сообществами Восточно-Европейской равнины.

Научная новизна.

На территории Западной Сибири в широтно-зональном аспекте выявлены закономерности изменения структуры сообществ почвообитающих раковинных амеб. Показано, что роль широтного градиента в дифференцировании на-нофауны проявляется в смене почв и напочвенного покрова, что приводит к изменению в структуре сообществ почвообитающих корненожек. Обнаружены различия в закономерностях структурирования сообществ сфагнобионтных раковинных амеб Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, что может быть связано с континентальным градиентом. Выполненное автором комплексное исследование нанофауны в широтно-зональном аспекте определяет методологический подход для аналогичных исследований. Полученные материалы имеют значение для разработки мер по сохранению биологического разнообразия таежных экосистем.

Научно-практическая значимость.

Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, могут найти применение в работе природоохранных и лесохозяйст-

венных организаций при оценке состояния лесных сообществ, организации многолетнего биомониторинга, составления кадастров животного мира России. Выявленные теоретические закономерности позволяют расширить существующие представления о пространственной организации биологических сообществ и использовать новые данные в преподавании общеэкологических, зоологических и лесотехнических курсов в вузах.

Апробация работы.

Материалы работы были представлены на Межд. симп. по раковинным амебам (Монбельяр, Франция, 2009 г.), Всерос. конф. «Биогеография почв» (Москва, 2009 г.), Всерос. конф. «Проблемы изучения и охраны животного мира на Севере» (Сыктывкар, 2009 г.), Межвуз. науч. конф. «Реймерсовские чтения» (Пенза, 2010 г.), Межд. науч.-практ. конф. «Социально-экологические аспекты устойчивого развития человечества» (Пенза, 2010 г.), на заседаниях кафедры зоологии и экологии ПГПУ им. В.Г. Белинского (2007-2010 гг.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ведущих научных журналов ВАК РФ.

Декларация личного вклада автора.

Автор лично участвовал в отборе материала на территории Западной Сибири. Определение видового состава сообществ раковинных амеб, обработка полученных данных, их интерпретация и оформление осуществлены автором самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 50-60%.

Структура и объем диссертации.

Работа изложена на 154 страницах, состоит из введения, 7 глав и выводов. Список литературы включает 256 источников, в том числе 115 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 14 рисунками и 5 таблицами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Дифференциация сообществ раковинных амеб в пределах зональных и интразональных биогеоценозов Западной Сибири определяется главным образом биотопическими характеристиками — типом субстрата и уровнем увлажнения. Зональные изменения биогеоценозов, приводя к смене типов напочвенного покрова, способствуют изменениям в структуре сообществ почвообитаю-щих раковинных корненожек.

2. Структурно и фаунистически сообщества раковинных амеб из зональных незаболоченных биогеоценозов Западно-Сибирской равнины разделяются на два варианта: в тундре и лесотундре преобладает почвенно-бриофильная группа, а в таежных и подтаежных биогеоценозах доминируют почвенно-подстилочные формы.

3. В отличие от более однородного сфагнобионтного населения Восточноевропейских болот с преобладанием бриофильного комплекса, в Западносибирских заболоченных экосистемах значительную долю образуют виды эв-рибионтной и почвенной группировок: в тундре и лесотундре формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педоби-онтов, а в южной тайге массовы эврибионтные формы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ ПОЧВООБИТАЮЩИХ РАКОВИННЫХ АМЕБ И ПОЧВЕННАЯ ФАУНА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В разделе приводятся сведения по закономерностям пространственного распределения почвообитающих раковинных амеб в пределах хорошо изученных районов Западной и Восточной Европы. Описываются результаты почвен-но-зоологических исследований, проведенных в Западной Сибири, включая имеющуюся отрывочную информацию по раковинным амебам.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования сообществ раковинных амеб проводили в период 2007-2009 гг. в пределах разнотипных зональных и интразональных биогеоценозов Западно-Сибирской равнины. Для сопоставления и выявления возможной специфики населения раковинных корненожек Западно-Сибирской равнины использовали оригинальные и имеющиеся литературные данные по структуре сообществ раковинных амеб из разнотипных биогеоценозов Восточно-Европейской равнины.

В разделе рассматриваются природно-климатические особенности боре-ально-лесной зоны Западно-Сибирской равнины. Зональный ряд исследованных нами районов в Западной Сибири включал южную тундру (окрестн. пос. Тазовский), лесотундру (окрестн. пос. Уренгой), тайгу (окрестн. г. Тобольск), подтаежные леса (окрестн. г. Тюмень). В пределах каждого района выбирали участки, соответствующие зональным биогеоценозам, расположенным на пла-корах, а также пойменным и заболоченным экосистемам. Поскольку нанофау-на реагирует не только на ландшафтно-зональную, но и на внутрипарцелляр-ную гетерогенность, пробы внутри каждого биогеоценоза отбирали из всех представленных микробиотопов, включая листовой опад, травяной войлок, участки, покрытые бриевыми мхами (Pleurozium schreberi, Polytrichum commune, Hylocomium splendens), сфагновыми мхами, эпигейными кустистыми лишайниками. Кроме поверхностных, анализировали пробы из верхней части (3 см) горизонта AI. Каждый тип проб (из соответствующего микробиотопа) был представлен в трех повторностях, обработанных в отдельности. Всего проанализировано 452 количественные пробы.

Сбор и обработку проб осуществляли по стандартным протозоологиче-ским методикам (Гельцер и др., 1985). Подсчет раковинных амеб проводили в водных суспензиях, с использованием микроскопа БИОМЕД-6ПР при увеличении х 160. В каждой пробе просчитывали не менее 150 экземпляров. Полученные величины численности пересчитывали на 1 г абсолютно сухого субстрата.

Для оценки достоверности различий в видовом разнообразии и численности между объектами использовали критерий Манна-Уитни с поправкой Бон-феррони к уровням значимости для множественных сравнений (Гланц, 1998). Для выявления основных закономерностей изменчивости сообществ проводи-

ли классификацию локальных вариантов при помощи кластерного анализа на основе качественных данных, а также их ординацию методом главных компонент. При ординации на основе данных об относительных обилиях видов выделяли типы сообществ со сходным составом доминирующего комплекса видов. При ординации на основе нормированных на среднее относительных обилий делали вывод о наличии характерных элементов населения в том или ином биотопе. Все расчеты производили при помощи пакетов программ MS Excel (Microsoft Excel, 2002) и PAST 1.89 (Hammer et al., 2001).

ГЛАВА 3. ВИДОВОЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ РАКОВИННЫХ АМЕБ В ЮЖНОЙ ТУНДРЕ (ТАЗОВСКАЯ НИЗМЕННОСТЬ)

Исследования проводили в пределах Тазовской низменности (б7°10'-67°15' с.ш. 79°10—78°25' в.д.). Растительность представляет собой типичный участок южной тундры. Количественные учеты проведены в зональных биогеоценозах на дренированных повышениях плакора: 1) ернике [Ер], расположенном на повышенной части с относительно сухой почвой и преобладанием в составе фитоценоза карликовой березы (60%) и ив (40%), под пологом которых произрастали кустарнички голубики (10%), разнотравье (20%) и злаки (70%), а в напочвенном слое - мхи Polytrichum spp., Sphagnum spp. и 2) лугово-подобной ассоциации мохово-лишайниковой тундры [МЛТ] с разреженным покровом из кустарников и кустарничков (андромеда, карликовая береза, голубика, морошка), злаками и плотным мохово-лишайниковым покровом (кладонии, сфагнум). Кроме того, проанализированы более увлажненные пойменные биотопы: 3) осоково-пушициевая группировка с гипновыми мхами в заболоченном понижении травяной тундры [TT]; 4) осоковая группировка на берегу озера [Оз] с развитым сфагновым (Sph. majus) покровом; 5) низовое болото [НБ] в пойме малой реки - левого притока р. Таз с большими осоковыми кочками, пушицей, сабельником и развитым сфагновым покровом; 6) ольшаник осоково-разнотравно-княженичный [Ол], расположенный в пойме в защищенном от северного ветра участке; высота ольховых зарослей 2.0-2.5 м.

Обнаружено 90 видов и подвидов раковинных корненожек. Среди них по обилию преобладают мелкие эврибионтные филозные амебы Trinema enchelys, Т. lineare, Euglypha laevis, Corythion dubium. По видовому составу наиболее сильно выделяется локальное сообщество из низового болота (рис. 1). Только здесь было обнаружено 18 видов. Все они - представители гидрофильной группировки из родов Difflugia, Centropyxis, Cucurbitella, Pontigulasia, Lageno-difflugia, в том числе характерные лимнофильные формы D. acuminata, P. incisa, С. ecomis. В увлажненных биотопах ([ТТ] и [Оз]) - 9 характерных видов, включая гидрофильные формы из родов Arcella, Lesquereusia, Euglypha, в том числе A. discoides, A. cónica, L. epistomium, L. spiralis, E. cristata. Для остальных биотопов специфична бриофильная группировка, включая Nebela bohémica, N. collaris, N. wailesi, N. tincta, Assulina muscorum, Trigonopyxis arcida.

НБ

0,8

к &

3 0,6 с

Э 0,4

0,2

Ол МЛТ Ер ТТ_

Оз

Рис. 1. Дендрограмма кластерного анализа сообществ из разнотипных биогеоценозов в южной тундре по видовому составу.

-10

-20)

Ер

МЛТ

СМиЬШт

А.зеттиЫт 1.Н.рарШо

РЬ.асгороЫи N. Ипс1а

. ТАтеаге C.a.sphagmcola Т.с.е1оп%аШ

Ол

НБ

-30

-20

-10

1 ГК

Рис. 2. Результаты ординации локальных сообществ из разнотипных биогеоценозов в южной тундре (данные по относительным обилиям доминантов). 1 ГК - первая главная компонента (объясняет 56.1% общей дисперсии видовой структуры), 2 ГК - 20.3%. Обозначения биотопов см. в тексте.

По видовой структуре (рис. 2) разделяются сообщества из сухих и увлажненных биотопов. Наиболее характерные доминанты во влажных местообитаниях — эврибионты Trinema enchelys, и Т. lineare, в засушливых — комплекс видов-ксерофилов, среди которых преобладают Coryíhion dubium и Assulina semirrulum.

В мохово-лишайниковой тундре формируется характерный набор видов — представителей бриофильной группировки - Nebela tincta, N. bohémica, Assulina muscorum, Archerella Jlavum, Hyalosphenia papilio, Assulina seminulum, Trigonopyxis arcula (рис. 3). В ольшанике обитают корненожки, типичные для почвенных подстилок - Centropyxis aerophila, С. aerophila sphagnicola, Eugly-pha rotunda, E. scutigera, Tracheleuglypha dentaîa. В наиболее увлажненных местообитаниях - гигрофильные амебы Centropyxis aculeata, Arcella rotundata, Trinema grandis.

Обилие организмов существенно и достоверно выше в увлажненных биотопах по сравнению с сухими: в среднем 232 тыс. и 21 тыс. экз./г соответственно. Максимальные величины отмечены в низовом болоте - до 600 тыс. экз./г, а минимальные - 2 тыс. экз./г - в войлоке относительно сухих ерников. Локальное видовое богатство (в среднем на пробу) одинаково в увлажненных и сухих биотопах (17.1 и 16.9 видов соответственно). При этом в засушливых местообитаниях пространственная гетерогенность ниже, чем в увлажненных, что приводит к росту общего количества видов во влажных условиях.

Таким образом, основные причины различий в видовом составе, структуре доминирующего комплекса видов и обилия организмов в сообществе раковинных корненожек в южной тундре обусловлены увлажненностью биотопа. Вместе с тем, специфические характеристики субстрата (мохово-лишайниковый покров, листовая подстилка) способствуют развитию характерных комплексов видов из субдоминантной группировки - брио- и педобионтов.

ГЛАВА 4. ВИДОВОЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ РАКОВИННЫХ АМЕБ В ЛЕСОТУНДРЕ (ПУРОВСКАЯ НИЗМЕННОСТЬ)

Исследования проводили в пределах Пуровской низменности. В самых северных вариантах лесотундры (66°25'-66°35' с.ш. 79°15'-79°20' в.д.) пробы отбирали в зональных биогеоценозах: 1) березового криволесья [Б] с развитым травяно-кустарничковым (брусника, андромеда, осоки) и мохово-лишайниковым (кладонии, Pleurozium spp.) покровом и 2) разреженного лиственничника [Л] с карликовой березой и черникой, а также мохово-лишайниковым покровом. Кроме того исследовали выпукло-бугристое сфагновое болото [Сф1] с пушицей и клюквой у основания бугра, морошкой на склоне и карликовой березой, андромедой, кладониями и плеуроциумом на вершине (высота 2 м). В типичных вариантах лесотундры (65о30'-65°35' с.ш. 77°35'-78°20' в.д.) работы проводили в следующих зональных экосистемах, включая плакорные: 1) лиственничник [ЛБ] с березой и кедром (6Л2Б2К), карликовой березой, вереском, брусникой, плеуроциумом, кладониями; 2) лиственничник [ЛК] с кедром (7ЛЗК) и брусникой; 3) кедрач [КБ] разреженный с березой

(8К2Б), кладониями и брусникой; 4) сосняк [С] кладониевый разреженный (ЮС); а также формирующиеся в условиях более увлажненных пойменных террас: 5) лиственничник [ЛКБ] с кедром и березой (4ЛЗКЗБ) с можжевельником, брусникой, черникой, голубикой, разнообразным мохово-лишайниковым покровом (Cladonia spp., Pleurozium spp. в более сухих местообитаниях, Sphagnum spp., Polytrichum spp. в западинах); 6) ерник [Ер] из карликовой березы, ив, андромеды, голубики, осок. Кроме того, рассматривали заболоченные участки: 7) сфагновый ерник [Ерсф] с карликовой березой, ивами и развитым сфагново-политриховым напочвенным покровом; 8) грядово-мочажинно-озерковый комплекс [Сф2] полностью покрытый сфагнумами, с пушицей в западинах, осоками по берегам озер, кладониями на гривах.

Обнаружено 97 видов и подвидов раковинных корненожек. Среди них по обилию преобладают помимо мелких эврибионтных филозных амеб Trinema lineare, Corythion diibium, Assulina muscorum, Euglypha laevis также и лобозные амебы, строящие раковинку из ксеносом Phryganella hemisphaerica и Ceníro-pyxis aerophila. По видовому составу наиболее сильно отличаются локальные сообщества из наиболее увлажненных сфагновых биоценозов (рис. 4). Только здесь было обнаружено 25 видов - представителей гидрофильно-бриофильной группировки из родов Difflugia, Centropyxis, Arcella, Sphenoderia, Hyalosphenia. Во всех остальных - плакорных и пойменно-террасных - биогеоценозах формируются единые по составу сообщества корненожек с преобладанием эврибионтных и педобионтных форм.

По видовой структуре (рис. 5) разделяются сообщества из сухих и увлажненных биотопов. Наиболее характерный доминант во влажных сфагновых местообитаниях - эврибионт Trinema lineare, в более засушливых - комплекс видов-ксерофилов, среди которых преобладают Corythion dubium и Assulina muscorum. При этом в некоторых биогеоценозах - березовом криволесье, разреженных лиственничнике и кедраче при значительном развитии мохово-лишайникового покрова помимо ксерофила Assulina semimilum преобладают представители бриофильно-почвенной группировки - Phryganella hemisphaerica, Trigonopyxis arcula, Centropyxis aerophila.

Интересно, что формирование характерных для тех или иных биогеоценозов комплексов видов, обычно - субдоминантов (рис. 6), не связано с уровнем увлажнения и соответствующим разделением болот и лесов. Для почв под березовым криволесьем, большинством лиственничников и на выпукло-бугристом болоте специфичны бриофильные организмы Nebela spp., Trigonopyxis spp., Arcella catimis, Tracheleuglypha dentata, Difflugia penardi, Assulina seminulum. Для остальных, включая сфагновые болота, водораздельные кедрачи, сосняки, ерники, более характерны представители почвенно-моховой группы Phryganella spp., Centropyxis aerophila sphagnicola, Assulina muscorum.

Обилие организмов существенно и достоверно выше в биотопах грядово-мочажинно-озеркового комплекса (в среднем 251 тыс. экз./г) и сфагнового ерника (135 тыс. экз./г). В остальных местообитаниях, включая выпукло-бугристое сфагновое болото, численность в среднем колеблется в пределах 9-

33 тыс. экз./г. Максимальные абсолютные величины отмечены в сфагново-пушициевой мочажине грядово-мочажинно-озеркового болотного комплекса -700 тыс. экз./г, а минимальные - 3 тыс. экз./г - в кустистых лишайниках разреженных лиственничников и сосняков. Локальное видовое богатство (в среднем на пробу) достоверно выше в сфагновых биотопах, а также в эпигейных мхах березовых криволесий и надпойменных увлажненных лиственничников (16-19 видов). Минимальные показатели - в сухих плакорных лесах с развитым лишайниковым покровом - лиственничниках, сосняках, кедрачах (9-13 видов).

Таким образом, основные причины различий в видовом составе, структуре доминирующего комплекса видов в сообществе раковинных корненожек в лесотундре обусловлены увлажненностью биотопа. Вместе с тем, обилие организмов, а также формирование специфических группировок субдоминантов связано и с другими факторами, определяющими специфику конкретных биогеоценозов.

ГЛАВА 5. ВИДОВОЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ РАКОВИННЫХ АМЕБ В ТАЕЖНОЙ ЗОНЕ (ТОБОЛЬСКОЕ ПРИИРТЫШЬЕ)

Основные исследования таежных экосистем проводили в районе Тобольского Прииртышья в подзоне южной тайги (58°10*—58°59* с.ш. 68°20'-68°50' в.д.). Пробы отбирали в коренных зональных таежных биогеоценозах, расположенных на водоразделах: 1) пихтарник злаково-разнотравный [П1] с сосной и елью (5ПЗС2Е), в подросте липа и рябина; 2) пихтарник злаково-разнотравно-зеленомошный [П2] с кедром и елью (7П2К1Е) в подросте жимолость и рябина, развит моховой покров (Hylocomium)-, 3) кедрач хвощево-зеленомошный [К1], в подросте ель и рябина, развит моховой покров (Pleuro-zium, Hylocomium, Polytrichum, Sphagnum)-, 4) кедрач [K2] со слабо развитым подлеском из жимолости и ели и редкими участками черники и эпигейных мхов (Pleurozium schrebert).

Кроме того, были изучены интразональные биогеоценозы хвойных лесов, а также экосистемы лиственных лесов, располагающихся на надпойменных террасах: 5) сосняк-зеленомошник [С1] с эпигейными мхами Pleurozium schreberi и слабо развитым подлеском; 6) сосняк злаково-брусничный [С2] с кедром, березой и осиной (5С2К2Б10) и эпигейными мхами (Pleurozium, Hylocomium); 7) березово-еловый (6Б4Е) злаково-костяниково-хвощевый лес [БЕ] с подлеском из липы и осины; 8) липняк снытевый [Лп] без подлеска; 9) осинник сны-тевый [О], в подлеске шиповник; 10) осиново-березовый [ОБ] разнотравный пойменный лес (6Б40); 11) березняк редкотравный [Б1]; 12) березняк папоротниковый [Б2]; 13) сосново-березовый разнотравный лес [БЗ] с примесью осины, в западинах - ивы. Анализировали также травянистые экосистемы: 14) са-бельниково-осоковые заливные луга в пойме р. Иртыш [Луг1] и р. Бартак [Луг2]; 15) пятилетнюю залежь [Зал].

Ьй

о-

-2-

Ол

млт

T.arcula

N.tincta N.bohémica AJlavum A.muscorum

H.papilio"

A.seminulunP

E.rotunda E.scutigera

'C.a. sphagnicola T.dentata

'C.aerophila

C.acu!eatax T.grandís A.rotundata

T.enchelys tais

Оз

НБ.

-10

-5

1 ГК

Рис. 3. Результаты ординации локальных сообществ из разнотипных микробиотопов в южной тундре (данные по нормированным на среднее относительным обилиям доми-нантов). 1 ГК - 4) .8% 2 ГК - 30.7%.

о.

0,9"

0Д

0,7

0,6"

0,5'

. гг ЛВ С КЛБ Ер Б СфЕрсф ЛК кь

Дф1

Рис. 4. Дендрограмма кластерного анализа сообществ из разнотипных биогеоценозов в лесотундре по видовому составу.

-10'

-20

-30'

лк

C.dübium

Т. lineare

Ерсф

Сф2

'C.aerophila A.seminulum * I T.arcula

Phhemisphaerica

КБ

-40

-20

-г—

1 гк

Рис. 5. Результаты ординации локальных сообществ из разнотипных биогеоценозов в лесотундре (данные по относительным обилиям доминантов). 1 ГК - 57.3%, 2 ГК -17.6%. Обозначения биотопов см, в тексте. . лк

о-

-2-

-4-

КБ

Ер

Ph.acropodia Ерсф \ n.henmphaerica l-sphagnicnla A-muscorum^ ' J^^O.penwdi Сф2 ^ N.bnhemica

N.parvula

A.sewinulum

ЛКБ

-3

1 ГК

Рис. 6. Результаты ординации локальных сообществ из разнотипных микробиотопов в лесотундре (данные по нормированным на среднее относительным обилиям доминантов). 1 ГК - 39.2%, 2 ГК - 19.6%.

К а

-ю

-201

KÍ

Ссф2

?Ф4 Бсф2 '

.Ссф1

К2 БсФ.1 A.muscorum C.dubium

С2

E.laevis

О *3ал

. Ссф5 СсфЗ ' сф

T.lineare

БсфЗ

C.s.minor I . • БЗ KI БЕ ОБ Ш

Б2

Лп

-30

-20

-10

1 ГК

Рис. 7. Результаты ординации локальных сообществ из разнотипных биогеоценозов в южной тайге (данные по относительным обилиям доминантов). 1 ГК - 37.4%, 2 ГК -14.1%. Обозначения биотопов см. в тексте.

Широкомасштабные исследования были проведены в заболоченных сфагновых ландшафтах: сфагновые сосняки [Ссф1-€сф5], сфагновые березняки [Бсф1-БсфЗ], травяно-сфагновые болота [Сф]. В каждой из подобных экосистем пробы отбирали из всех возможных биотопов - кочек, мочажин, ровных участков, краевых зон канав и озер, участков, покрытых бриевыми мхами (чаще Pleurozium spp.), кустистыми лишайниками (Cladonia spp.) и листовым опа-дом.

Обнаружено 107 видов и подвидов раковинных корненожек. Среди них по обилию преобладают помимо мелких эврибионтных филозных амеб Trinema lineare, Euglypha rotunda также и лобозные амебы, строящие раковинку из ксе-носом Phryganella hemisphaerica и Centropyxis sylvatica. По видовому составу различаются две группы локальных сообществ - более гетерогенная - из заболоченных сфагновых биогеоценозов и весьма однородная - из всех остальных. Специфика сфагновых местообитаний приводит к формированию населения, включающего гигрофильно-бриофильную группировку Arcella spp., Нуа-losphenia spp., Nebela spp., Placocista spp., Sphenoderia spp. Difflugia spp., Lesquereusia spp., Archerellaflavum, Euglypha acanthophora, E, cristata.

По видовой структуре (рис. 7) выделяются три варианта локальных сообществ с континуальными переходами друг в друга. В более увлажненных био-

топах - большинстве сфагновых местообитаний, заливных лугах, пойменных березняках наиболее характерный доминант - эврибионт Trinema lineare. В более засушливых сфагновых сосняках и березняках, а также в водораздельных кедровых и сосновых лесах преобладает комплекс видов-ксерофилов, среди которых наиболее обильны Coryíhion dubium, Assulina muscorum и Euglypha laevis. Наконец, в лиственных, а также в пихтовых лесах с хорошо развитой подстилкой массово развивается комплекс типично почвенных видов с Pla-giopyxis callida, P. declivis, P. labiata, Cyclopyxis kahli, Centropyxis sylvatica minor.

По набору характерных для тех или иных биогеоценозов комплексов видов, обычно - субдоминантов (рис. 8), локальные сообщества также разделяются на три группы. Наиболее специфично население в средне увлажненных сфагновых сосняках с низкорослыми деревьями и дифференцированным микрорельефом. Среди характерных видов здесь как мезофильные бриобионты Hyalosphenia papilio и Archerella Jlavum, так и гигрофильные Arcella rotundata и Cyclopyxis arcelloides. В остальных сфагновых местообитаниях, а также в сосновых и кедровых лесах специфические группы видов представлены как бриофилами Nebela tincta, N. militaris, так и подстилочными формами Centropyxis aerophila, С. a. sphagnicola, С. orbicularis. Для лиственных и пихтовых лесов характерны исключительно почвенные виды Plagiopyxis callida, P. declivis, P. labiata, Cyclopyxis kahli, Centropyxis sylvatica minor.

Обилие организмов существенно и достоверно выше в средне увлажненных заболоченных (сфагновых) лнсах (в зависимости от биогеоценоза в среднем от 128 до 411 тыс. экз./г). В достаточно сухих сфагновых местообитаниях, а также в увлажненных осиново-березовых, темнохвойных лесах и заливных лугах средняя численность колеблется в пределах 42-82 тыс. экз./г. В наиболее сухих сосновых, кедровых, липовых лесах, а также на залежных полях среднее обилие в биотопе не превышает 27 тыс. экз./г, обычно находясь в пределах 318 тыс. экз./г. Максимальные абсолютные величины отмечены в гипновой мочажине березово-гипново-сфагново-осокового переходного болота - 980 тыс. экз./г, а минимальные - 1-2 тыс. экз./г - в очень сухих сфагновых кочках, а также подстилке и напочвенных мхах водораздельных сосновых, кедровых и березовых лесов. Локальное видовое богатство (в среднем на пробу) достоверно ниже в липовых и березовых лесах, располагающихся на водоразделах (7-8 видов). Следующий уровень (11-12 видов) характерен для водораздельных сосняков, кедрачей, осинников и залежей. Максимальные показатели (16-22 вида) - в более увлажненных сфагновых местообитаниях, а также пихтарниках и пойменных березово-осиновых лесах и заливных лугах.

Таким образом, помимо различий в структуре населения раковинных амеб, обусловленных спецификой интразональных сфагновых местообитаний, дифференциация локальных сообществ обусловлена также факторами, действующими в пределах зональных биогеоценозов. Так, в светлохвойных лесах с одной стороны, и темнохвойных, а также лиственных с другой развиваются различные варианты локальных сообществ корненожек.

" 01

-3

-6-

Ссф4 К1 Ссф2

Бсф2

N.tincta

С.orbiculares

I N.müitaris С pepophi/a К2 С. Ь iqhagnicola БсфЗД\ I/

БЗ Б2У Луг1г2. П2 Я Бсф!1

/U'yC.s.minor Зал БЕ P.labiata P.callida P.declivis

Б1

Лл

A.rotundata

C.arcelloides

'.papilio

A.flavum

Ссф5

Ссф1

СсфЗ

-10

1 гк

Рис. 8. Результаты ординации локальных сообществ из разнотипных микробиотопов в южной тайге (данные по нормированным на среднее относительным обилиям доминан-тов). 1 ГК - 29.8%, 2 ГК - 18.0%. Обозначения биотопов см. в тексте.

ГЛАВА 6. ВИДОВОЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ РАКОВИННЫХ АМЕБ В ЗОНЕ ПОДТАЕЖНЫХ ЛЕСОВ (ТЮМЕНСКОЕ ПОЛЕСЬЕ)

В пределах зоны подтаежных лесов (Тюменское полесье; 56045'-57015' с.ш. 65°25'-65°70' в.д.) исследовали водораздельные биогеоценозы: 1) осиново-березовый разнотравный лес [ОБ] с подлеском из липы (504Б1Л), в кустарниковом ярусе - костяника; 2) сосняк лишайниково-моховой [С] без подроста; а также пойменные экосистемы: 3) березняк злаковый [Б], в кустарниковом ярусе смородина; 4) низовое ивово-хвощево-тростниковое болото [НБ] с гипно-выми мхами.

Обнаружено 65 видов и подвидов раковинных амеб. По видовому составу наиболее сильно отличаются сообщества из низового болота (рис. 9), где обитает 10 характерных только для этих увлажненных биотопов гидрофильных видов из родов Arcella, Netzelia, Cyphoderia. По структуре доминирующего комплекса видов разделяются сообщества (рис. 10) из пойменных биогеоценозов с преобладанием эврибионтных филозных корненожек Trinema lineare, Т. enchelys, Euglypha rotunda, а также из сосновых и осиново-березовых лесов с массовым развитием как мелких филозных амеб Euglypha laevis, Assulina mus-corum, так и более крупных почвообитающих лобозных ризопод Centropyxis sylvatica, С. aerophila, Cyclopyxis kahli.

По набору характерных форм наиболее специфичны локальные сообщества из ксерофитных сосняков, где помимо вышеупомянутых доминантов развивается типичная почвенная группировка раковинных корненожек, включая представителей с криптостомными (Plagiopyxis callida, P. penardi, P. declivis) и центростомными (Trigonopyxis minuta) раковинками.

Численность максимальна в низовом болоте, где в отдельных пробах (хвощевые парцеллы) достигает I млн. экз./г за счет массового развития мелких эврибионтов Trinema lineare и T. enchelys. Минимальные обилия отмечены в сосняках (1-2 тыс. экз./г). В березовых и осиново-березовых лесах численность колеблется в пределах 10-50 тыс. экз./г. Локальное видовое богатство (в среднем на пробу) минимально в сосняках (7 видов), и не отличается достоверно в других биогеоценозах (17-19 видов). При этом за счет большей пространственной гетерогенности в низовом болоте обнаружено значительно большее видовое богатство (48 видов) по сравнению с лесами (19-36 видов).

ГЛАВА 7. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРУКТУРИРОВАНИЯ СООБЩЕСТВ РАКОВИННЫХ АМЕБ

Всего в проведенном нами исследовании было обнаружено 158 видов и подвидов раковинных корненожек. При этом в почвах зональных биогеоценозов обитает 102 вида, а в интразональных местообитаниях - 139. Основу населения образуют широко распространенные виды крупных родов DiJJlugia, Еи-glypha, Centropyxis, Arcella, Nebela,. Вместе с тем найдены некоторые редкие формы, такие как Awerintzevia cyclostoma в сфагновом ернике в Пуровской низменности, Cyphoderia compressa в низовом болоте в Тазовской низменности.

Фаунистически население незаболоченных зональных биогеоценозов четко разделяется на два варианта, соответствующие северным (лесотундровым и тундровым) и южным (южнотаежным и подтаежным) местообитаниям (рис. 11). В биотопах, расположенных южнее, разнообразны представители родов Centropyxis, Cyclopyxis, Heleopera, Plagiopyxis - характерные формы для лесных подстилок и эпигейных мхов. В северных широтах велико богатство бриофильной группировки, предпочитающей увлажненные мохово-лишайниковые местообитания - Cryptodifflugia spp., Hyalosphenia spp., Placo-cista spp.

Структурно локальные сообщества также разделяются на два варианта (рис. 12): в тундре и лесотундре преобладает почвенно-бриофильная группа (Nebela tincta, N. collaris, N. bohémica, Assidina seminulum), а в таежных и подтаежных биогеоценозах - подстилочные формы Plagiopyxis penardi, P. declivis, P. callida, P. labiata, Centropyxis sylvatica, C. s. minor, Cyclopyxis kahli, Heleopera sphagni, Tracheleuglypha dentata, Arcella rotundata. Население таежных кедровых лесов представляет собой промежуточный вариант. Таким образом, различия в структуре сообществ раковинных амеб, формирующихся в зональных незаболоченных биогеоценозах Западной Сибири, отражает микробиотопиче-скую специфику напочвенного покрова - большую распространенность эпигейных лишайников и мхов в высоких широтах и меньшую - в низких.

•а *а

V ^ Т

ИИШЗОООбии5*®®

'ти

£ А с

г? ^0,6 о

0,4

Рис. 9. Дендрограмма кластерного анализа сообществ из разнотипных биогеоценозов в зоне подтаежных лесов по видовому составу. Обозначения биотопов см. в тексте. 1-4 разные микробиотопы.

Е.1аег1$

с-з

-4СН-1-1-1-1-1-

-30 -20 -10 0 10 20

1 ГК

Рис. 10. Результаты ординации сообществ из разнотипных биогеоценозов в зоне подтаежных лесов (данные по относительным обилиям доминантов). 1 ГК - 43.4 %, 2 ГК -24.3 %. Обозначения биотопов см. в тексте. 1-4 разные микробиотопы.

Рис. 11. Дендрограмма кластерного анализа сообществ из разнотипных незаболоченных зональных биогеоценозов Западной Сибири. Обозначения биотопов см. в тексте, тн -тундра, лт - лесотундра, тг - тайга, пт - подтаежные леса.

и сч

-3

-6"

лт-Л лт-Б

тг-К1 .

лт-ЛБ . Ы.соНаги I

N. апс1а Е. 1ае\1$ .ит-Лк"\. \ }/у А.типс1а!а тн-Ер Г

А..ктти1шп Ы.Ьо\ттса

тг-К2

тг-Б2

Р.1аЫаШ "тг-0

тг-Лп

-10

-5

1 ГК

Рис. 12. Результаты ординации сообществ из незаболоченных зональных биогеоценозов Западной Сибири (данные по нормированным на среднее относительным обилиям до-минантов). 1 ГК - 30.9 %, 2 ГК - 17.1 %.

Рис. 13. Результаты ординации сообществ из заболоченных биогеоценозов ЗападноСибирской и Восточно-Европейской равнин (данные по нормированным на среднее относительным обилиям доминантов). 1 ГК - 41.7%, 2 ГК - 24.1%. ВЕ - ВосточноЕвропейская равнина: ст - северная тайга, ют - южная тайга, лс - лесостепь, ЗС - Западно-Сибирская равнина: тн - южная тундра, лт - лесотундра, тг - южная тайга.

При сопоставлении сообществ раковинных корненожек из разнотипных заболоченных ландшафтов, обнаруживается специфика, не связанная с географическим положением, а определяемая спецификой конкретных экосистем (уровнем увлажненности, развитием микрорельефа, структурой растительного покрова). Так, в отдельных случаях помимо эврибионтных Trinema lineare и Т. enchelys, обильно развиваются мезофильные бриобионты Hyalosphenia papilio, Nebela tenella, Heleopera sylvatica.

Сопоставление локальных сообществ ризопод, формирующихся в сфагновых местообитаниях Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин (рис. 13) позволяет заключить, что, во-первых, в отличие от Восточноевропейских болот, в Западно-сибирских значительную долю помимо брио-фильного комплекса образуют виды эврибионтной и почвенной группировок. Во-вторых, в отличие от более однородных в географическом масштабе Восточно-европейских сообществ с преобладанием Hyalosphenia papilio, Н. elegans, Nebela íincla, Archerella flavum, Arcella arenaria, A. catinus, в Западной Сибири в тундровых и лесотундровых болотах формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педобионтов (в частности, Trinema enchelys, Centropyxis aerophila, Assulina seminulum, Heleopera sylvatica, Euglypha laevis, Corythion dubium), а в южной тайге массовы преимущественно эврибионтные формы (Euglypha rotunda, Trinema linearé).

выводы

1. Всего в разнотипных зональных, пойменных и заболоченных биогеоценозах Западно-Сибирской равнины обнаружено 158 видов и внутривидовых таксонов раковинных корненожек. Наиболее характерные доминанты в увлажненных местообитаниях во всех природных зонах Западной Сибири - эврибион-ты Trinema enchelys, и Т. lineare, а в засушливых - комплекс видов-ксерофилов и эврибионтов, среди которых преобладают Corythion dubiurn, Assulina seminulum, A. muscorum, Euglypha laevis.

2. Для MoxoBo-лишайниковых тундр и разреженных лесотундровых лесов характерны бриофилы - Nebela tincta, N. bohémica, Assulina muscorum, Archer ella flavum, Phryganella acropodia, Trigonopyxis arcula, Arcella catinus, Tracheleuglypha dentata, для низовых осоково-гипновых болот - гигрофилы Centropyxis aculeata, Arcella rotundata, Trinema grandis, для средне увлажненных таежных сфагновых сосняков - мезофильные бриобионты Нуа-losphenia papilio, Archerella flavum и гигрофилы Arcella rotundata, Cyclopyxis arcelloides, для большинства таежных сфагновых болот и лесов - комплекс бриофилов Nebela tincta, N. militaris и подстилочных форм Centropyxis aero-phila, С. a. sphagnicola, С. orbicularis, для южнотаежных и подтаежных лиственных и пихтовых лесов - исключительно почвенные виды Plagiopyxis cal-lida, P. declivis, P. labiata, Cyclopyxis kahli, Centropyxis sylvatica minor.

3. Структурно и фаунистически сообщества раковинных амеб из зональных незаболоченных биогеоценозов Западно-Сибирской равнины разделяются на два варианта: в тундре и лесотундре преобладает почвенно-бриофильная группа {Nebela tincta, N. collaris, N. bohémica, Assulina seminulum) и разнообразны представители родов Cryptodifflugia, Hyalosphenia, Placocista, а в таежных и подтаежных биогеоценозах доминируют подстилочные формы Plagiopyxis penardi, P. declivis, P. callida, P. labiata, Centropyxis sylvatica, C. s. minor, Cyclopyxis kahli, Heleopera petricola.

4. В отличие от более однородного сфагнобионтного населения Восточноевропейских болот с преобладанием бриофильного комплекса (Hyalosphenia papilio, H. elegans, Nebela tincta, Archerella flavum, Arcella arenaria, A. catinus), в Западно-сибирских заболоченных экосистемах значительную долю образуют виды эврибионтной и почвенной группировок. В тундровых и лесотундровых болотах Западной Сибири формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педобионтов (Trinema enchelys, Centropyxis aerophila, Assulina seminulum, Heleopera sylvatica), a в южной тайге массовы преимущественно эврибионтные формы (Euglypha rotunda, Trinema lineare).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

* - публикация в печатном издании перечня ВАК РФ

1. Мазей Ю.А., Чернышов В.А. Распределение почвообитающих раковинных амеб в тундре: локальный и географический аспекты // Биогеография почв. Тез. докл. 2-й Всерос. конф., поев., 70-летию со дня рожд. Д.А. Криво-луцкого. М.: МГУ, 2009. С. 54.

2. Чернышов В.А.. Мазей Ю.А. Фауна и структура сообщества почвообитающих раковинных амеб в биотопах южной тундры (п-ов Тазовский) // Проблемы изучения и охраны животного мира на Севере. Матер. Всерос. конф. Сыктывкар: ИБ КНЦ УрО РАН, 2009. С. 225.

3. Mazei Yu.A., Chernvshov V.A.. Kireev A.V. Biodiversity of testate amoebae from Russian Arctic (Tazovsky peninsula, Matveev and Dolgii Islands) // Abstr. V Intern. Symp. on Testate Amoebae. Montbeliard, France: Univ. Franche-Compte, 2009. P. 31.

4. *Мазей Ю.А., Бубнова O.A., Чернышов В.А. Структура сообщества раковинных амеб в сфагновой сплавине северотаежного болота (Карелия, Россия) Н Поволжский экологический журнал. 2009. №2. С. 115-124.

5. *Чернышов В.А.. Мазей Ю.А. Сообщества почвообитающих раковинных амеб в биогеоценозах подтаежной зоны Западной Сибири и их изменения вдоль ландшафтных катен // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского. Сер. Естественные науки. 2010. №17(21). С. 66-73.

6. Чернышов В.А. Сообщества раковинных амеб в почвах южной тундры (п-ов Тазовский) // Реймерсовские чтения 2010. Матер, межвуз. науч. конф. Пенза: ПФ МНЭПУ, 2010. С. 36-37.

7. Чернышов В.А.. Мазей Ю.А. Факторы дифференциации микробных сообществ в тундровых почвах // Социально-экологические аспекты устойчивого развития человечества. Матер. I межд. науч.-практ. конф. Пенза: ПФ МНЭПУ, 2010. С. 102-105.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю Юрию Александровичу Мазею за помощь на всех этапах работы, А.Ю. Ялому и М.С. Свистунову за помощь при отборе проб на территории Западной Сибири.

Подписано в печать 5.10.2010 Формат 60x84/16. Бумага писчая белая. Печать трафаретная. Объем 1,5 п.л. Тираж 120 экз. Заказ № 12/10

Отпечатано в типографии ИП Тугушева С.Ю. 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74, ком. № 220. Тел.: (8412) 56-37-16

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Чернышов, Виктор Александрович

Введение.

Глава 1. Структура сообществ почвообитающих раковинных амеб и почвенная фауна Западной Сибири (обзор литературы).

1.1. Особенности экологии и распространения раковинных амеб.

1.2. Региональные особенности животного населения почв ЗападноСибирской равнины.

Глава 2. Материал, методы и район исследования.

2.1. Природно-климатические особенности бореально-лесной зоны Западно-Сибирской равнины.

2.2. Методы протозоологических исследований и статистического анализа результатов.

Глава 3. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в южной тундре (Тазовская низменность).

Глава 4. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в лесотундре (Пуровская низменность).

Глава 5. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в таежной зоне (Тобольское Прииртышье).

Глава 6. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в зоне подтаежных лесов (Тюменское полесье).

Глава 7. Географические аспекты структурирования сообществ раковинных амеб.

7.1. Зональные особенности сообществ раковинных амеб ЗападноСибирской равнины.1.

7.2. Региональные особенности населения раковинных амеб ЗападноСибирской равнины.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири"

Актуальность исследования. Раковинные амебы представляют собой облигатный компонент почвенной нанофауны, активно заселяющий верхние органогенные и органоминеральные горизонты почв, и достигая во многих из них высоких значений численности, биомассы и видового разнообразия (Bonnet, Thomas, 1960; Couteaux, 1976; Гельцер, 1993; Корганова, 1997; Бобров, 1999; Рахлеева, 2000; Мазей, 2008). В многочисленных работах, проведенных на территории Восточно-Европейской равнины (Корганова, 1979; Алексеев, 1984; Рахлеева, 1998; Бобров, 1999; Мазей, Ембулаева, 2008), отмечается, что раковинные корненожки тяготеют к хорошо увлажненным местообитаниям, предпочитая биотопы с низкими темпами разложения органического вещества. Сведения, касающиеся населения раковинных амеб территории Западной Сибири, несмотря на обширность заболоченных ландшафтов, где раковинные амебы формируют наиболее сложноорганизованные сообщества (Gilbert, Mitchell, 2006), крайне малочисленны. В публикации A.A. Рахлеевой (2002) анализируется ризоподпое население таежных почв Сургутского полесья, отдельные данные имеются по южно-таежным торфяным почвам (Карташев, Смолина, 2008; Булатова, 2008; Курьина и др., 2010).

Вместе с тем, территория Западно-Сибирской равнины представляет собой уникальную природную модель, на примере которой можно рассматривать пространственное распределение организмов в зональном ряду местообитаний (Стриганова, Порядина, 2005). Широтная зональность проявляется в смене с севера на юг биогеоценозов тундры, лесотундры, тайги, подтаежных лесов и лесостепи. В связи с этим, важно понимать, каким образом смена зональных типов растительности и почв влияет на формирующиеся сообщества организмов. При этом если существующая информация по населению почвенной мезо- и микрофауны Западной Сибири (Козловская, 1955, 1959; Стебаев, 1962; Стебаева, 1970; Чернов, 1975, 1980; Голосова, 1977; Гришина, Андриевский, 1985; Мордкович, 1995; Бессолицына, 2001; Мордкович и др.,

2003; Стриганова, Порядина, 2005 и др.) позволяет делать определенные за

1 ключения, то данные по одноклеточным организмам, составляющих значительную долю нанофауны, остаются явно недостаточными.

Природная зональность в распределении растительности на территории Западно-Сибирской равнины нарушается чрезвычайно широким развитием интразональных заболоченных экосистем (Берг, 1947). Вопросы о том, насколько велики различия между протозойным населением в зональных и интразональных биотопах, изменяются ли сообщества одноклеточных организмов из болотных биогеоценозов при переходе одной природной зоны в другую, до сих пор остаются открытыми. Помимо зональных и интразональных I эффектов пространственная структура сообществ педобионтов отражает ландшафтную и внутрибиогеоценотическую гетерогенность. В частности, известно, что сообщества раковинных корненожек различаются в зависимости от положения в пределах катены, а также особенностей мезо- и микрорельефа (Бобров, 1999; Стриганова, Рахлеева, 1999; Мазей, 2008). Следовательно, для всестороннего анализа форм и причин пространственного структурирования населения раковинных корненожек в пределах ЗападноСибирской равнины необходимо учитывать широтную зональность, наличие 1 интразональных биотопов, ландшафтное положение (в пределах катены), микробиотопическую специфику. Все эти аспекты всесторонне были изучены в пределах Восточно-Европейской равнины (Корганова, 1979; Алексеев, 1984; Бобров, 1999; Рахлеева, 2000; Мазей, 2008). Получение информации по Западной Сибири позволит сопоставить особенности организации сообществ и вариантов их пространственной дифференциации в западно-восточном направлении в градиенте нарастания континентальности климата.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - выявление закономерностей пространственного распределения почвообитающих раковинных амеб в ряду зональных биогеоценозов, а также в интразональных заболоченных экосистемах Западной Сибири.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

3. Определить основные направления изменений сообществ почвообитающих раковинных амеб в зональном ряду местообитаний тундра - лесотундра - тайга - подтаежные леса в Западной Сибири.

4. Выявить основные закономерности изменений сообществ сфагно-бионтных раковинных корненожек в интразональных заболоченных биогеоценозах Западной Сибири и сопоставить их с соответствующими сообществами Восточно-Европейской равнины.

Научная новизна

На территории Западной Сибири в широтно-зональном аспекте выявлены закономерности изменения структуры сообществ почвообитающих раковинных амеб. Показано, что роль широтного градиента в дифференцировании нанофауны проявляется в смене почв и напочвенного покрова, что приводит к изменению в структуре сообществ почвообитающих корненожек. Обнаружены различия в закономерностях структурирования сообществ сфагнобионтных раковинных амеб Восточно-Европейской и ЗападноСибирской равнин, что может быть связано с континентальным градиентом. Выполненное автором комплексное исследование нанофауны в широтно-зональном аспекте определяет методологический подход для аналогичных исследований. Полученные материалы имеют значение для разработки мер по сохраненшо биологического разнообразия таежных экосистем.

Научно-практическая значимость

Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, могут найти применение в работе природоохранных и лесохозяйственных организаций при оценке состояния лесных сообществ, организации многолетнего биомониторинга, составления кадастров животного мира России. Выявленные теоретические закономерности позволяют расширить существующие представления о пространственной организации биологических сообществ и использовать новые данные в преподавании общеэкологических, зоологических и лесотехнических курсов в вузах.

Апробация работы

Материал работы был представлен на: Межд симп. по раковинным амебам (Монбельяр, Франция, 2009 г.); Всерос. конф. «Биогеография почв» (Москва, 2009 г.); Всерос. научн. конф. «Проблемы изучения и охраны животного мира на Севере» (Сыктывкар, 2009 г.); Межвуз. научн. конф. «Рей-мерсовские чтения» (Пенза, 2010 г.); Межд. научн.-практ. конф. «Социально-экологические аспекты устойчивого развития человечества» (Пенза, 2010 г.); на заседаниях кафедры зоологии и экологии ПГПУ им. В.Г. Белинского (2007-2010 гг.).

Публикации

Декларация личного вклада автора

Основные положения, выносимые на защиту

1. Дифференциация сообществ раковинных амеб в пределах зональных и интразональных биогеоценозов Западной Сибири определяется главным образом биотопическими характеристиками - типом субстрата и уровнем увлажнения. Зональные изменения биогеоценозов, приводя к смене типов напочвенного покрова, способствуют изменениям в структуре сообществ поч-вообитающих раковинных корненожек.

3. В отличие от весьма однородного сфагнобионтного населения Восточно-европейских болот с преобладанием бриофильного комплекса, в Западно-сибирских заболоченных экосистемах значительную долю образуют виды эврибионтной и почвенной группировок: в тундре и лесотундре формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педобионтов, а в южной тайге массовы эврибионтные формы.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Чернышов, Виктор Александрович

выводы

- эврибионты Trinema enchelys, и Т. lineare, а в засушливых - комплекс видов-ксерофилов и эврибионтов, среди которых преобладают Corythion dubium, Assulina seminulum, A. miiscorum, Eiiglypha laevis.

2. Для мохово-лишайниковых тундр и разреженных лесотундровых лесов характерны бриофилы - Nebel a tincta, N. bohémica, Assulina muscorum, Ar-cherella flavum, Phryganella acropodia, Trigonopyxis arcula, A reel la catinus, Tracheleuglypha dentata, для низовых осоково-гипновых болот - гигрофилы Centropyxis aculeala, Arcella rotundata, Trinema grandis, для средне увлажненных таежных сфагновых сосняков - мезофильные бриобионты Hyalosphenia papilio, Archerella flavum и гигрофилы Arcella rotundata, Cyclopyxis arcelloides, для большинства таежных сфагновых болот и лесов

- комплекс бриофилов Nebela tincta, N. militaris и подстилочных форм Centropyxis aerophila, С. a. sphagnicola, С. orbicularis, для южнотаежных и подтаежных лиственных и пихтовых лесов - исключительно почвенные виды Plagiopyxis callida, P. declivis, P. labiata, Cyclopyxis kahli, Centropyxis sylvatica minor.

3. Структурно и фаунистически сообщества раковинных амеб из зональных незаболоченных биогеоценозов Западно-Сибирской равнины разделяются на два варианта: в тундре и лесотундре преобладает почвенно-бриофильная группа (Nebela tincta, N. collaris, N. bohémica, Assulina seminulum) и разнообразны представители родов Cryptodifflugia, Hyalosphenia, Placocista, а в таежных и подтаежных биогеоценозах доминируют подстилочные формы Plagiopyxis penardi, P. declivis, P. callida, P. labiata, Centropyxis sylvatica, C. s. minor, Cyclopyxis kahli, Heleopera pet-ricola. 1

4. В отличие от весьма однородного сфагнобионтного населения Восточноевропейских болот с преобладанием бриофильного комплекса (Hyalosphe-nia papilio, Н. elegans, Nebela tincta, Archereüa flavum, Arcella arenaria, A. catinus), в Западно-сибирских заболоченных экосистемах значительную долю образуют виды эврибионтной и почвенной группировок. В тундровых и лесотундровых болотах Западной Сибири формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педобионтов (Trinema enchelys, Centropyxis aerophila, Assulina seminulum, Heleopera syl-vatica), а в южной тайге массовы преимущественно эврибионтные формы (Euglypha rotunda, Trinema lineare).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Чернышов, Виктор Александрович, Пенза

1. Аверинцев С. A. Rhizopoda пресных вод // Труды Имп. СПб об-ва есте-ствоисп. 1906. Т. 36. Вып. 2. С. 1-351.

2. Алексеев Д.А. Раковинные амебы почв болотных лесов северной подзоны европейской тайги. Автореф. дисс. . канд. биол. наук. М.: МГУ, 1984. 16 с.

3. Агроклиматический атлас мира / И.А. Гольцберг (ред.). M-JL: Гидроме-теоиздат, 1972. 340 с.

4. Алгазин В.А. Растительность Приобья. Н.: Облиздат, 1939. 84 с.

5. Алейникова М.М. Почвенная фауна различных ландшафтов Среднего Поволжья // Почвенная фауна Среднего Поволжья. М.: Наука, 1964. С.I5.51.

6. Алпатьев A.M., Архангельский A.M., Подоплелов Н.Я., Степанов А.Я. Физическая география СССР. Ч. 2. Региональная. М.: Высшая школа, 1965. 555 с.

7. Арнольди JI.B. Жесткокрылые или жуки // Животный мир СССР. Т. 4. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1953. С. 434-485.

8. Арнольди К.В., Матвеев В.А. Население жужелиц (Carabidae) еловых лесов у южного предела тайги и его изменение на вырубках // Экология почвенных беспозвоночных. М.: Наука, 1973. С. 131-143.

9. Атлас торфяных ресурсов СССР. М.: ГУ Геодезии и Картографии, 1968. 96 с.

10. Берг Л.С. Рельеф Сибири и Средней Азии // Растительность СССР. Т. 1. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1938. С. 97-106.

11. Берг Л.С. Географические зоны советского Союза. М.: Географгиз, 1947. Т. 1. 397 с.

12. Бессолицына Е.П. Ландшафтно-экологический анализ структуры зооценозов почв юга Сибири. И.: Изд-во Ин-та геогр. СО РАН, 2001. 162 с.

13. Бобров A.A. Динамика биологической активности почв разной степени оглеения и окультуренности. Автореф. дисс. . канд. биол. наук. М.:1. МГУ, 1984. 24 с.

14. Бобров A.A. Видовое разнообразие раковинных амеб (Protozoa,Testacea) почв сосновых лесов // Биологическое разнообразие лесных экосистем. М.: Наука, 1995. С. 134-136.

15. Бобров A.A. Эколого-географические закономерности распространения и структуры сообществ раковинных амеб (Protozoa, Testacea). Дис. . докт. биол. наук. М.: МГУ, 1999. 340 с.

16. Бобров A.A. Историческая динамика озерно-болотных экосистем и сукцессии раковинных амёб (Testacea) // Зоол. журн. 2003. Т. 82. С. 215-223.

17. Бобров A.A., Коробов Е.Д., Дорофеева Е.И., Трофимов С .Я. К характеристике почвенной мезо- и нанофауны ненарушенных ельников Центрально-лесного государственного биосферного заповедника // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1994. №4. С. 44-52.

18. Будыко М.И., Винников К.Л., Менжулин Г.В. Современные изменения климата // Проблемы современной гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 108-124.

19. Булатова У.А. Раковинные амёбы (Rhizopoda, Testacea) различных мест обитания Томской области // Ломоносов-2008. Сер. Биология. Тез. науч. конф. М.: МГУ, 2008. С. 5.

20. Вызова Ю.Б. Влияние авиахимической обработки на фауну почвенных беспозвоночных темнохвойных лесов // Зоол. журн. 1964. Т. 43. Вып. 4. С. 488-502.

21. Вызова Ю.Б., Чадаева З.В. Сравнительная характеристика почвенной фауны различных ассоциаций пихтового леса. (Кемеровская область) // Зоол. журн. 1965. Т. 44. Вып. 3. С. 331-339.

22. Викол М. М. Корненожки (Rhizopoda, Testacea) водоёмов бассейна Днестра. К.: Штиинца, 1992. 128 с.

23. Воропанов П.В. Ельники Севера. М.: Изд-во АН СССР, 1950. 89 с.

24. Всеволодова-Перель Т.С. Дождевые черви фауны России. Кадастр и определитель. М.: Наука, 1995. 98 с.

25. Гаврилова И.П., Долгова Л.С. Песчаные подзолы среднетаежной подзоны Западной Сибири // Природные условия Западной Сибири, 1972. Вып. 2. С. 34-50.

26. Гельцер Ю.Г. О новой методике изучения почвенных простейших // Вестн. Моск. ун-та. Сер. биол., почвовед. 1960. №2. С. 31-39.

27. Гельцер Ю.Г. Почвенные раковинные корненожки // Матер. IV Всесоюз. совещ. по пробл. почв, зоологии. Баку, 1972. С. 35.

28. Гельцер Ю. Г. Простейшие (Protozoa) как компонент почвенной биоты (систематика, экология). М.: Изд-во МГУ, 1993. 175 с.

29. Гельцер Ю.Г., Корганова Г.А., Алексеев Д.А. Раковинные амебы (Tes-tacida, Protozoa) в почвах // Генезис и экология почв Центрально-лесного государственного заповедника. М.: Наука, 1979. С. 197-229.

30. Гельцер Ю.Г., Корганова Г.А., Яковлев А.С, Алексеев Д.А. Раковинные корненожки (Testacida) почв // Почвенные простейшие. Л.: Наука, 1980. С.108-142.

31. Гельцер Ю. Г., Корганова Г. А., Алексеев Д. А. Почвенные раковинные амёбы и методы их изучения. М.: Изд-во МГУ, 1985. 79 с.

32. Гельцер Ю. Г., Корганова Г. А., Алексеев Д. А. Определитель почвооби-тающих раковинных амёб (практическое руководство). М.: Изд-во МГУ, 1995. 88 с.

33. Гиляров М. С. Почвенные раковинные амёбы (Testacea) и их значение для диагностики болотных почв // Почвоведение. 1955. № 10. С. 61-65.

34. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. М.: Наука, Л965. 352 с.

35. Гиляров М.С. Почвенные беспозвоночные как компоненты биогеоценозов //Журн. общ. биол. 1965а. Т 26. № 3. С. 276-289.

36. Гиляров М.С. Беспозвоночные животные и лесные биогеоценозы // Лесоведение. 1967. № 2. С. 27-36.

37. Гиляров М.С. Почвенный ярус биогеоценозов суши // Успехи совр. биол. 1968. Т. 66. № 1.С. 121-136.

38. Гиляров М.С., Криволуцкий Д.А., Чернов Ю.И. Почвенно-зоологические исследования на биосферных стационарах // Матер, сов.-амер. симп. по биосферным заповедникам. Ч. 1. М.: Наука, 1976. С. 79-86.

39. Гиляров М.С., Стриганова Б.Р. Животное население почвы и его роль в создании почвенного плодородия // 100 лет генетического почвоведения. М.: Наука, 1986. С. 96-104.

40. Гиляров М.С., Чернов Ю.И. Некоторые итоги почвенно-экологических исследований в СССР в плане Международной Биологической Программы // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1974. № 4. С. 563-579.

41. Гиляров М.С., Чернов Ю.И. Почвенные беспозвоночные в составе сообществ умеренного пояса // Ресурсы биосферы. Итоги советских исследований по МБИ. Л.: Наука, 1975. С. 218-240.

42. Головач С.И. Распределение и фауногенез двупарноногих многоножек Европейской части СССР // Фауногенез и филоценогенез. М.: Наука,1984. С. 92-135.

43. Голосова Л.Д. Панцирные клещи подзоны южной тайги Тюменской области / / Экология и фауна животных. Тюмень, 1977. С. 3-17.

44. Говорухин В.С. Редколесья на полярном пределе лесов Малого Ямала и в Приобской лесотундре // Землеведение. 1957. Т 44. № 4. С. 214-228.

45. Городков Б.Н. Опыт деления Западно-Сибирской низменности на бота-нико-географические области // Ежегодник Тобольского губерн. музея. 1916. Т. 25. Вып. 27.56 с.

46. Горчаковский П.Л. Растения европейских широколиственных лесов на восточном пределе их ареала // Труды Ин-та экологии растений и животных. 1968. Вып. 59. 207 с.

47. Гришина Л.Г., Андриевский В.С. Панцирные клещи Западной Сибири и Казахстана // Членистоногие Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука,1985. С. 45-54.

48. Грюнталь С.Ю. О распределении жужелиц (Coleóptera, Carabidae) в лесах волосистоосокового цикла в условиях Подмосковья // Фауна и экология беспозвоночных животных. М.: МИГИ им. В.И. Ленина. 1978. С. 6877.

Информация о работе

Чернышов, Виктор Александрович
кандидата биологических наук
Пенза, 2010
ВАК 03.02.08

Диссертация

Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы