Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структура комплекса ногохвосток (Collembola) чернозема обыкновенного Нижнего Дона

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Структура комплекса ногохвосток (Collembola) чернозема обыкновенного Нижнего Дона"

На правах рукописи

СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА НОГОХВОСТОК (СОЬЬЕМВОЬА) ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО НИЖНЕГО ДОНА

03.00.16 -экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Росгов-на-Дону - 2005

Работа выполнена на кафедре зоологии Ростовского государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Чернова Н.М.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Артохии К.С.

кандидат биологических наук, доцент Пришутова З.Г.

Ведущая организация: Институт Проблем Экологии и Эволюции

им. А.Н.Северцова РАН

Защита диссертации состоится 16 ноября 2005 г. в 14 часов на заседании

диссертационного совета К 212.208.07 по биологическим наукам при Ростовском государственном университете по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б Садовая, 105, РГУ, зал заседаний. Email: ecoloev@bio rsu.ru fax: (863)264-52-55

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке РГУ (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан и 16 " октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент / О.Ф.Пелипешсо

2006-Ч

ПОП

3

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. В настоящее время одной из наиболее острых проблем является уменьшение плодородия пахотного горизонта почв агроэкосистем. Среди комплекса причин этого явления одно из первых мест принадлежит дегумификации. Одновременно наблюдается сокращение биологического разнообразия и численности почвообитающих животных. Восстановление естественного почвообразования, немыслимо без участия в нем всех групп почвенных организмов. Поэтому, изучение состава и динамики населения мелких членистоногих (микроартропод), участвующих в процессах гумификации и регулирующих деятельность микрофлоры, является актуальным для понимания процессов, происходящих как в естественных, так и антропогенно трансформированных почвах.

Ногохвостки, или коллемболы, (отр. Со11ешЬо1а) - группа эврибионтных, первичнобескрылых насекомых, характеризующаяся высокой численностью в различных биоценозах. Это одна из немногих групп, сохраняющих видовое разнообразие и численность в агроценозах. Биологические и морфологические особенности коллембол, подвижность, высокая плодовитость, короткие жизненные циклы, тонкие покровы обусловливают их четкую и быструю реакцию на изменение гидротермического режима, химического состава окружающей среды, уплотнение и загрязнение субстратов, изменение микробных сообществ. Это дает возможность использовать их в качестве объектов для биоиндикации и зоологической диагностики состояния почв. Используя характеристики конкретных группировок, можно прогнозировать и оценивать уровень почвенного плодородия, отслеживать этапы разложения растительного опада, определять степень рекреационных нарушений, загрязнение кислотными дождями, степень радиоактивного загрязнения среды и т.п. Интерес к группе, таким образом, помимо сугубо теоретического, уже давно имеет практический характер, возможности развития которого еще не оценены в полной мере.

Наибольшее влияние на почву человек оказывает при сельскохозяйственном освоении. Характерной особенностью современного полеводства является севооборот, агротехника возделывания которого предусматривает целый комплекс мероприятий: ротацию культур, механическую обработку почвы, внесение минеральных и органических удобрений, обработку сельскохозяйственных растений пестицидами и т.д. Все это представляет собой систему факторов отбора, специфично влияющих на формирование и жизнь почвенного сообщества.

В связи с этим встает вопрос, какова структура, специфичность сообщества коллембол пахотных почв и каково влияние смены культур на комплекс ногохвосток в условиях чернозема обыкновенного.

Цель и задачи исследования. Главная цель - выявление особенностей структуры и изучение динамики комплекса ногохвосток на залежном участке и на пахотных почвах чернозема обыкновенного в системе десятипольного севооборота на Нижнем Дону.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1) дать общую характеристику комплекса ногохвосток чернозема обыкновенного (фауна,

численность, специфичность структуры сообщества)

2) оценить особенности населения ногохвосток залежного участка и пахотных почв

3) охарактеризовать население ногохвосток на многолетней залежи

4) охарактеризовать населенно ногохвосток в системе десятипольного севооборота:

а) под многолетними травами

б) под зерновыми культурами

в) под пропашными культурами

5) выявить особенности динамики населения ногохвосток в системе десятипольного севооборота

6) выяснить особенности сезонной динамики численности ногохвосток

7) исследовать распределение ногохвосток по почвенному профилю чернозема обыкновенного.

Научная новизна исследований. Впервые изучен видовой состав и численность коллембол на многолетней зялежи (более 60 лет) памятника природы регионального значения (ПП) «Степь приазовская» и на полях в системе десятипольного севооборота.

Дан анализ видового состава населения ногохвосток и спектра их жизненных форм для чернозема обыкновенного Нижнего Дона.

Описана структура доминирования и выявлено ядро доминирующих и субдоминирующих видов ногохвосток.

Выявлено влияние сельскохозяйственной культуры на численность коллембол, групповую структуру, соотношение жизненных форм и структуру доминирования.

Изучена степень сходства и различия комплекса ногохвосток на залежном и пахотных участках.

Установлены закономерности вертикального размещения сообщества коллембол.

Изучены сезонные изменения структуры населения ногохвосток.

Практическая значимость исследований. Полученные данные могут быть использованы в целях диагностики и мониторинга режимов почв изучаемого региона и при составлении мероприятий по восстановлению плодородия земель.

Результаты исследований используются в курсах «Биология почв», «Местная фауна», «Зоология беспозвоночных» на кафедрах зоологии и экологии и природопользования в Ростовском государственном университете.

Основные защищаемые положенно.

1. Комплекс ногохвосток чернозема обыкновенного характеризуется специфическими особенностями структуры сообщества, численности, видового состава и жизненных форм.

2. Комплекс ногохвосток пахотных участков наполовину состоит из видов, обитающих на залежном участке. Остальные относятся к эврибионтным видам и представителям других биотопов. Население коллембол характеризуется более равномерным распределением численности по почвенному профилю. Происходит смена доминантов и субдоминантов.

3. В агроценозах наблюдается четкая зависимость динамики численности коллембол от сезонных условий. Выделяются три группы видов: 1) с осенним, 2) летним и 3) двумя пиками обилия - весной и осенью: основная масса видов относится к третьей группе. В течение сезона на полях происходит четкая смена доминантов.

4. Культура севооборота оказывает значительное влияние на численность коллембол, в меньшей степени - на групповую структуру, видовой состав, соотношение жизненных форм и структуру доминирования.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на научно-практических конференциях РГУ «Неделя науки» - 1985-2005 гг; на молодежных научных конференциях, на конференциях по Проблемам почвенной зоологии с 1984 года, на ежегодных научных конференциях «Экология и биология почв юга России», Ростов-на-Дону,

2003-2005 гг.; на XVI Всесоюзной конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий», Краснодар, 2003.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ. Доля участия автора в публикациях составляет 90 %.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, приложения. Работа изложена на 167 страницах машинописного текста и содержит 14 таблиц в тексте, 55 рисунков и 75 таблиц в приложении. Список литературы включает 244 источника, из них 50 иностранных.

Содержание работы Глава 1. Обзор литературы

Показаны место и роль почвообитающих беспозвоночных в процессе почвообразования и поддержании плодородия почвы, особенности комплекса микроартропод в пахотных почвах, воздействие механической обработки почвы на комплекс мелких почвенных членистоногих и влияние сельскохозяйственной культуры на комплекс микроартропод пахотных почв.

Глава 2. Характеристика природных условий района исследований. Материалы и

методы

Характеристика района исследований. Работа проводилась с 1983 по 2005 гг. на полях колхоза им. Шаумяна (Мясниковский район Ростовской области) и на многолетней залежи (более 60 лет) ПП «Степь приазовская» площадью 3 га, расположенного на территории Учебно-опытного хозяйства Ростовского госуниверситета (УОХ РГУ). Мясниковский район и территория УОХ РГУ, в частности, занимают часть Приазовской эрозионно-ахкумулятивной равнины. Территория, на которой проводились исследования, занимает южный склон водораздельного плато рек Мертвый Донец и Тузлов. Климат региона умеренно-континентальный, характеризуется сочетанием избытка тепла с относительным недостатком влаги. Среднегодовые температуры довольно высокие (от +8,5" до +9,3°), лето жаркое и умеренно-мягкая зима. Наибольшая относительная влажность воздуха (более 70%) наблюдается зимой с максимумом в январе (80-90%), снижается в мае до 45-50%, а при отсутствии осадков и в период суховеев до 15-20%. Среднегодовое количество осадков изменяется от 430 до 500 мм, из которых две трети приходится на теплый период года Засухи и суховеи различной интенсивности наблюдаются ежегодно и являются типичным явлением. Они обусловлены систематической сухостью воздуха, высокими температурами и испаряемостью. Почва — чернозем обыкновенный (североприазовский) мицеллярно-карбонатный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на желто-буром лессовидном суглинке. Фация южно-европейских черноземов. Агрохимические показатели следующие: мощность гумусового горизонта - 75 см, содержание гумуса в пахотном горизонте 3.06-3.99%, азота 0.20-0.24%, фосфора 0,15%, калия 2.33-2.44% (Коваленко, Соболева, 1976; Полтавская, 1978).

Методика полевых учетов. Для учета численности ногохвосток были взяты пробы почвы на глубину до 30 см площадью 25 см2 (5x5см) в 15-кратной повторности. В каждой пробе были отобраны образиы почвы металлической рамкой объемом 125 см3 послойно по

5 см. Одновременно проводились измерения температуры и влажности почвы. С целью выявления сезонной динамики комплекса ногохвосток отбор проб на колхозных полях производился три раза в год: весной в мае, летом в июле и осенью в октябре. Было собрано 2700 количественных образцов почвы. На многолетней залежи ПП «Степь приазовская», которая обследована в качестве эталонного участка, был произведен отбор почвенных проб в мае, июле и октябре 1988 года на глубину до 30 см послойно по 5 см. Было отобрано 270 образцов почвы. Параллельно исследовали вертикальное распределение ногохвосток. В 1987 году в феврале и в мае на паровом участке в почвенных разрезах в трехкратной повторности были взяты пробы почвы до глубины 1,5 м послойно по 5 см. Было собрано 300 образцов почвы. На многолетней залежи в 1988 году в мае в почвенном разрезе в трехкратной повторности были взяты пробы почвы до глубины 1,5 м послойно по 5 см. Было отобрано 150 образцов почвы. Всего по теме диссертации собрано 3420 образцов почвы.

Методика лабораторных исследований Выгонка микроартропод из субстрата осуществлялась по общепринятой методике в пенициллиновые пузырьки с 70° этиловым спиртом на эклекторах Берлезе-Тульгрена. Образцы почвы выдерживались на них при естественном освещении без электрического обогрева 5-7 дней до полного высыхания. Полученный материал удовлетворяет требованиям при сборе мелких членистоногих и позволяет надежно оценить плотность основных групп микроартропод и видовой состав ногохвосток пахотных почв. Выборка особей ногохвосток из спирта проводилась под бинокулярным микроскопом стереоскопическим МБС-10 (8-12-кратное увеличение). Для определения видового состава, ногохвосток помещали в постоянные препараты с жидкостью Фора-Берлезе. Всего экстрагировано и заключено в постоянные препараты 10162 экз. ногохвосток. Все постоянные препараты были просмотрены под микроскопом при разных увеличениях (в основном 10x10 и 10x40). Доминирующими считали виды ногохвосток, доля которых в период исследования превышала 10% от общей численности, субдоминирующими от 5 до 10%.

Анализ данных. Жизненные формы определяли по системе С.К. Стебаевой (1970). При синэкологическом анализе рассчитывали индекс общности Жаккара. Стандартная статистическая обработка данных проводилась в программах Excel и STATIST1CA.

Сбор, определение видового состава, анализ, статистическая обработка фаунистического материала автором проведены самостоятельно.

Глава 3. Эколого-фаунистичсекая характеристика комплекса ногохвосток чернозема обыкновенного в системе деиггипольного севооборота па Нижнем Дону

В исследуемом районе зарегистрировано 56 видов ногохвосток относящихся к 37 родам 9 семейств. Обнаружено 3 новых вида для науки - Pseudachorutinae g. sp. п., Pseudanurophorus sp. п. и Entomobrya sp. п.. Впервые отмечены для фауны СНГ - Micranurida pygmaea и Anurophorus konseli. Впервые для степной зоны европейской части России отмечены- Brachystomella parvula, Micranurida pygmaea, Stenaphorura quadrispina, Pseudanurophorus octoculatus, Folsomides arenosus, Folsomides parvulus, Entomobrya handshini, Stenoguatellus sp. В спектре жизненных форм преобладают поверхностные виды. Из них: атмобиотические - 3,6 % и верхнеподстилочные - 42,9 %. Среди гемиэдафических

(полупочвенных) нижнеподстилочные составляет 14,3 % и подстилочно-почвенные -17,8 %. Среди эуэдафических (собственно почвенных) верхнепочвенные - 12,5 %, нижнепочвенные - 8,9 %. Минимальная численность отмечена под ячменем в июле 1985 г. - 0,6 тыс.экз 1м , а максимальная под горохово-овсяной смесью в мае 1986 года - 44,4 тыс.экз/ м1. В группировке ногохвосток четко выделяется круг доминирующих видов: Сега^рЬузеНа висстеа, МеварЬогига ер. дг. кгашЬаиеп, Сгур1оруциз роп^сиз (табл. 1). На

Таблица 1

Видовой состав и общее количество ногохвосток на пахотных участках и залежи

Видовой состав Залежь Пахотные почвы I

1 Ceratophysella succinea Gisin, 1949 (Hypogastruridae) 33 3587 3620

2 Mesaphorura sp. gr. krausbaueri Boemer, 1901 (Onychiuridae) 69 2166 2235

3 Cryptopygus ponticus Stach, 1947 (Isotomidae) 2 1066 1068

4 Pseudosinella octopunctata Boemer, 1901 (Entomobryidae) 22 595 617

5 Tetracantura mirabilis Martynova, 1971 (Isotomidae) 3 412 415

6 Protaphorura sp. gr. armata Tullberg, 1869 (Onychiuridae) 123 218 341

7 Willowsia nigromaculata Lubbock, 1873 (Entomobryidae) 19 283 302

8 Isotomodes productus Axelson, 1906 (Isotomidae) 71 119 190

9 Brachystomella parvula Stach, 1929(Neanuridae) 25 101 126

10 Axenyllodes bayeri Kseneman, 1935 (Odontellidae) 63 26 89

11 Pseudosinella immaculata Lie-Pettersen, 1896 (Entomobryidae) 10 57 67

12 Prorastriopes circumfasciatus Stach, 1956 (Bourletiellidae) 37 26 63

13 Pseudosinella sexoculata Schoett, 1902 (Entomobryidae) 2 59 61

14 Stenaphorura quadrispina Boerner, 1901 (Onychiuridae) 37 15 52

15 Parisotoma notabilis Schaeffer, 1896 (Isotomidae) 4 36 40

16 Entomobrya handshini Stach, 1922 (Entomobryidae) 1 34 35

17 Hypogastrura sp. gr. manubrialis Tullberg, 1872 (Hypogastruridae) 3 21 24

18 Friesea afurcata Denis, 1926 (Neanuridae) 4 18 22

19 Pseudanurophorus sp. nov. cf. inoculatus Boedvarsson, 1957 (Isotomidae) 9 3 12

20 Willowsia platani Nicolet, 1841 (Entomobryidae) 1 10 И

21 Anurophorus konseli Kseneman, 1936 (Isotomidae) 7 3 10

22 Pseudanurophorus octoculatus Martynova, 1968 (Isotomidae) 2 8 10

23 Folsomides parvulus Stach, 1922 (Isotomidae) 5 4 9

24 Lepidocyrtus cyaneus Tullberg, 1871 (Entomobryidae) 3 6 9

25 Stenognathellus sp. (Katiannidae) 9 9

26 Entomobrya (Botryanura) sp. (Entomobryidae) 1 7 8

27 Micranurida pygmaea Boerner, 1901 (Neanuridae) 2 2 4

28 Protaphorura sp. cf. compata cancellata Gisin, 1952 (Onychiuridae) 1 1

29 Protaphorura quadriocellata Gisin, 1947 (Onychiuridae) 1 1

30 Folsomides arenosus Martynova, 1979 (Isotomidae) 1 1

Остальные виды: 710 710

Количество экземпляров: 570 9592 10162

их долю приходится 62 % общего количества ногохвосток. Виды Hypogastrura vernalis, Brachystomella parvula, Protaphorura sp. gr. armata, Tetracantura mirabilis, Isotomielia minor, Isotomodes productus, Willowsia nigromaculata, Pseudosinella octopunctata можно отнести к группе субдоминантов, потенциальных или временных доминантов, так как в отдельные сроки эти виды занимали ведущее положение в группировке ногохвосток. На их долю приходится 23,7 % от общего количества.

Виды Hypogastrara viatica, Willemia intermedia, Axenyllodes bayeri, Stenaphorura quadrispina, Parisotoma notabilis, Isotoma s. str. viridis, Entomobrya handshini, Entomobrya multifasciata, Pseudosinella immaculata, Pseudosinella sexoculata, Prorastriopes circumfasciatus были малочисленными - на их долю приходится - 5,7 %. Остальные виды представлены единичными экземплярами. Группа субдоминантов отличается "взрывным" повышением численности на отдельных полях в отдельные сроки. Так, например, это отмечается у Hypogastrura vernalis на люцерне 2-года пользования в весенний и осенний периоды, у Brachystomella parvula осенью на люцерне 2-года пользования. Tetracantura mirabilis дает всплеск численности на люцерне 1-года пользования в осенний период. Isotomielia minor - в летний неблагоприятный период на горохово-овсяной смеси. Isotoma s. str. viridis дает увеличение численности в осенний период на люцерне 2-го и 3-го года пользования.

На залежном участке отмечено 30 видов из 56 зарегистрированных в исследуемом районе, однако доминировали виды, которые на пахотных полях отнесены к группам субдоминантов (Protaphorura sp. gr. armata, Isotomodes productus) и малочисленных видов (Axenyllodes bayeri и Prorastriopes circumfasciatus). На залежном участке со стабильными микроусловиями виды Axenyllodes bayeri, Protaphorura sp. gr. armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri и Isotomodes productus создают группировку доминантов и субдоминантов в течение всего сезона - весной, летом и осенью. Коэффициент фаунистического сходства Жаккара по видовому составу пахотной почвы и залежи равен 0,39. Круг доминантных видов ногохвосток в пахотных почвах оказывается довольно узким. Включает в себя в основном эвритопные формы с широкой экологической пластичностью, способные вынести условия жесткого систематического, многофакторного антропогенного воздействия. В пахотных горизонтах чернозема обыкновенного в условиях Нижнего Дона выявлено сообщество ногохвосток, сходное с населением пахотных почв других типов и регионов. Сходство проявляется в близости ядра массовых видов, состоящего из широко распространенных видов.

Глава 4. Население коллембол на многолетней залежи

Исследования проводились на открытом степном участке, каковым является многолетняя залежь микрозаповедника ПП «Степь приазовская». Залежный участок расположен на водораздельном плато, на вершине склона южной экспозиции. Всего извлечено 570 экземпляров ногохвосток. Численность ногохвосток варьировала по срокам от 3800 до 6100 экзэмпляров в пересчете на 1 м2. Коэффициент агрегации - от 0,45 до 0.82, что указывает на случайное распределение ногохвосток, близкое к равномерному и на однородность условий биотопа. Наблюдаются весенний и осенний пики численности, что, по всей видимости, зависит от гидротермических условий почвы. Температура почвы весной достигает 16,7,

| летом-25,0, осенью 14,7 Т°С. Влажность почвы весной от 11,8 до 17,8 %, летом от 2,9 до 8,0 %, осенью от 13,0 до 14,2 %. Широко распространенными видами являются ВгасЫйШтеИа рапш1а, М1сгапипс1а ру^аеа, 8(епарЬогига ц^пэрта, РоЫтМев рат!1ш (табл. 2).

Таблица 2

Сезонная динамика населения коллембол на залежном участке_

Видовой состав май июль октябрь Общее кол-во

Hypogastruridae

1 Ceratophysella succinea Gisin, 1949 25 4 4 33

2 Hypogastrura sp.gr. manubrialis Tullberg,1869 2 1 3

Neanuridae

3 Brachystomella parvula Stach, 1929 4 10 11 25

4 Friesa aftircata Denis, 1926 4 4

5 Micranurida pygmaea Boerner, 1901 2 2

Odontellidae

6 Axenyllodes bayeri Kseneman, 1935 26 17 20 63

Onychiuridae

7 Protaphorura sp.gr. armata Tullberg, 1869 91 20 12 123

8 Protaphorura sp.cf. compata cancellata Gisin, 1 1

9 Protaphorura quadriocellata Gisin, 1947 1 1

10 Stenaphorura quadrispina Boerner, 1901 3 34 37

11 Mesaphorura sp.gr. krausbaueri Boerner, 1901 15 24 30 69

Isotomidae

12 Tetracantura mirabilis Martynove, 1971 3 3

13 Anurophorus konseli Kseneman, 1936 7 7

14 Pseudanurophorus inoculatus Boedvarsson, 1957 5 4 9

15 Pseudanurophorus octoculatus Martynova, 1968 2 2

16 Isotomodes productus Axelson, 1906 14 23 34 71

17 Folsomides arenosus Martynova, 1979 1 1

18 Folsomides parvulus Stach, 1922 5 5

19 Cryptopygus ponticus Stach, 1947 2 2

20 Parisotoma notabilis Schaeffer, 1896 4 4

Entomobryidae

21 Willowsia nigromaculata Lubbock, 1873 2 10 7 19

22 Willowsia platani Nicolet, 1841 1 1

23 Entomobrya handshim Stach, 1922 1 1

24 Entomobrya ( Botryanura) sp. 1 1

25 Pseudosinella immaculata Lie-Pettersen, 1896 4 3 3 10

26 Pseudosinella sexoculata Schoett, 1902 2 2

27 Pseudosinella octopunctata Boerner, 1901 13 6 3 22

28 Lepidocyrtus cyaneus Tullberg, 1971 2 1 3

Katiannidae

29 Stenognatellus sp. 5 4 9

Bourletiellidae

30 Prorastriopes circumfasciatus Stach, 1956 6 31 37

Количество экземпляров: 242 153 175 570

Комплекс ногохвосток залежного участка характеризуется значительной концентрацией их в верхнем почвенном горизонте (36%), постепенным снижением и почти полным отсутствием в глубоких слоях (табл. 3). Разбор почвенных проб взятых в почвенных

разрезах с глубины 1,5 м выявил единичную встречаемость ногохвосток нижнепочвенной

формы в горизонтах от 30 до 95 см.

Таблица 3

_Вертикальное распределение коллембол на залежном участке_

Глубина, см Общее ксш-во

0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30

Количество экземпляров: 203 139 107 69 34 18 570

Процентное Соотношение (%) 35,6 24,3 18,8 12,1 6,0 3,2

Изучение структуры фаунистического комплекса ногохвосток залежного участка позволило проанализировать сезонную динамику их видового состава и выявить ядро доминирующих и субдоминирующих видов. В мае доминирующими видами были Ceratophysella succinea, Axenyllodes bayeri и Protaphorura sp gr armata, а субдоминантами -Mesaphorura sp.gr. krausbaueri, Isotomodes productos и Pseudosinella octopunctata. В июле доминантами становятся Axenyllodes bayeri, Protaphorura sp. gr armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Isotomodes productos и Prorastriopes circumfasciatus, субдоминантами -Brachystomella parvula и Willowsia nigromaculata. В октябре преобладали Axenyllodes bayeri, Stenaphorura quadrispina, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Isotomodes productos. Их сопровождали в качестве субдоминантов Brachystomella parvula и Protaphoruia sp. gr. armata. Судя по разнообразию жизненных форм среди доминирующих видов ногохвосток можно говорить о благополучном состояния залежного участка как биоценоза. Это подтверждается нерезкой структурной очерченностью ядра доминантов, т.е. низкими пределами относительного обилия доминирующих видов. Совокупность субдоминантов обогащает ядро группировки, дополняет разнообразие его жизненных форм и, в связи с этим, функционально укрепляет все фаунистическое сообщество ногохвосток, Так, в спектре жизненных форм наиболее широко представлена верхнеподстилочная жизненная форма ногохвосток (9 видов) Заметное преобладание числа видов верхнеподстило'шой жизненной формы может быть объяснено морфофизиологическими особенностями этих видов, соответствующими требованиям условий местообитания. К иссушению и перегреванию почвы в условиях открытого ландшафта поверхностные виды, возможно, наиболее резистентны, поэтому их доля в общем спектре жизненных форм наибольшая. По численности в течение года наблюдается преобладание верхнеподстилочных, верхнепочвенных и нижнепочвенных видов. Виды атмобионтной жизненной формы весной и летом не обнаружены. Количественные соотношения видов верхнеподстилочной жизненной формы по сезонам менялись незначительно. Полупочвенные виды нижнеподстилочной и подстилочно-почвенной жизненных форм преобладают в мае. Количественные соотношения видов верхнепочвенной и нижнепочвенной жизненной формы по сезопам менялись незначительно.

Сообщество коллембол залежного участка характеризуется динамичностью структуры, большим разнообразием соотношений жизненных форм, сезонные колебания численности происходят вследствие изменений гидротермического режима почвы Температура и влажность являются факторами, лимитирующими численность ногохвосток.

Глава 5. Вертикальное распределение ногохвосток чернозема обыкновенного

Комплекс ногохвосток залежного участка характеризуется наиболее значительной концентрацией населения в поверхностном почвенном слое, граничащем с воздухом, и почти полным отсутствием ногохвосток в более глубоких слоях. Основная масса ногохвосток концентрируется в почвенном горизонте 0-5 см, что, очевидно, соответствует распределению массы потребляемых органических веществ и микрофлоры в почвенном профиле. При последовательном увеличении глубины погружения сообщество ногохвосток изменяется ступенчато. Популяции видов распределяются в соответствии с их жизненной формой.

Массовые виды - Axenyllodes bayeri, Protaphorura sp. gr armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Isotomodes productus и Stenaphorura quadrispina - распределены по всему почвенному профилю. Но их концентрация в отдельных слоях почвы объясняется принадлежностью к определенной группе жизненной формы. Prorastriopes circumfasciatus как вид верхнеподстилочной жизненной формы отмечен только в вернем почвенном горизонте 0-5 см.

На многолетней залежи в 1986 году в мае в почвенном разрезе в трехкратной повторности были взяты образцы почвы до глубины 1,5 м послойно по 5 см. На глубине 35 и 40 см были отмечены единичные экземпляры Mesaphorura sp. gr. krausbaueri и Isotomodes productus. В более глубоких слоях почвы коллемболы не обнаружены.

Комплекс ногохвосток на пахотных участках характеризуется более выравненным распределением отдельных видов по почвенному профилю, перемешиванием видов. В верхнем почвенном горизонте концентрация населения выше, чем в других горизонтах. В горизонтах 5-10, 10-15 и 15-20 численность ногохвосток почти одинакова. В нижних почвенных горизонтах численность населения в два раза снижается. Доминирующие виды - Ceratophysella succinea, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Cryptopygus ponticus и субдоминирующий вид - Pseudosinella octopunctata распределены по всей глубине до 30 см.

В 1987 году на паровом участке в почвенных разрезах в феврале и в мае в трехкратной повторности были взяты пробы почвы до глубины 1,5 м послойно по 5 см. В феврале верхний почвенный горизонт оказался полностью промерзшим. На глубине от 5 до 30 см обнаружено 7 видов ногохвосток в активном состоянии. Наибольшая численность ногохвосток отмечена на глубине от 20 до 30 см. На глубине от 30 до 95 см были отмечены единичные экземпляры Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Cryptopygus ponticus и Pseudosinella immaculata, которые, вероятно, проникают на такую глубину по трещинам почвы. В мае на глубине от 30 до 40 см были обнаружены единичные экземпляры Mesaphorura sp. gr. krausbaueri и Isotomodes productus. В более глубоких слоях почвы, как и на залежном участке в весенний период коллемболы обнаружены не были.

Таким образом, в условиях чернозема обыкновенного комплекс ногохвосток характеризуется распределением в почвенных горизонтах в основном до глубины 30 см. На глубине от 30 до 40 см наблюдаются единичные экземпляры, но встречаемость их статистически недостоверна.

На залежном участке наблюдается концентрация коллембол в верхнем почвенном горизонте. Снижение численности ногохвосток по мере увеличения глубины происходит

постепенно, ступенчато. Распределение доминирующих и субдоминирующих видов происходит в соответствии с их жизненной формой.

На пахотных участках наблюдается рассредоточение населения, более плавное распределение численности по почвенному профилю, перемешивание видов. В верхнем почвенном горизонте концентрация населения выше, чем в других горизонтах, но остается в процентном отношении значительно ниже, чем на залежном участке. В горизонтах от 5 до 20 см ногохвостки размещаются почти равномерно. В нижних почвенных горизонтах численность населения снижается, но в процентном отношении значительно выше, чем на залежном участке. Происходит смена доминантов и субдоминантов. Однако, нет четкого вертикального размещения видов в связи с их жизненной формой. Это происходит в результате нивелирования условий обитания по профилю распахиваемой почвы.

Глава б. Динамика населения коллембол в структуре десятипольиого севооборота

Изучение группировки микроартропод производилось под различными культурами в системе десятипольиого севооборота. Различия комплекса микроартропод на полях, выявленные в один срок исследования можно оценивать как следствие влияния высеянной культуры и комплекса, связанных с нею агротехнических мероприятий.

Ниже приведен анализ основных особенностей группировки коллембол в системе севооборота под культурами, сменяющими друг друга.

Общая численность ногохвосток на полях под различными культурами сильно отличается (табл. 4, рис. 1). На паровом участке весной обилие коллембол такое же, как и на предшествовавшей культуре - подсолнечнике осенью (табл. 5). Летом и осенью снижается наполовину.

Таблица 4

Население ногохвосток в структуре десятипольного севооборота_

Пар Куку Куку Яч- Люц Люц Люц Смесь Ози Поде £

руза руза мень ерна ерна ерна мая олне

(зер- (си- 1 2 3 пше чник

но) лос) года года года ница

Количество видов: 23 18 22 19 24 23 31 28 21 19

Количество 668 375 620 525 1276 1536 1886 1803 381 522 9592

экземпляров:

На следующей стадии севооборота, на поле под кукурузой на зерно отмечена наиболее низкая численность коллембол среди полей других сельхозкультур.

Под кукурузой на силос весной и летом происходит увеличение численности в 1,5 раза, что можно объяснить увеличением зеленой массы растений после периодического скашивания и тем самым увеличения затененности почвы и увеличением растительных остатков на самой почве. Осенью численность коллембол резко снижается.

На поле, засеянном зерновой культурой - ячменем весной и осенью наблюдаются два пика численности. Летом отмечена самая низкая численность во всем севообороте. Осенью происходит резкое увеличение населения коллембол после посева люцерны.

На поле под люцерной 1-го года пользования наблюдается двукратное увеличение численности с весны к осени.

Рис. 1. Динамика численности ногохвосток в системе десятипольного севооборота Ряд 1 - май; Ряд 2 - июль; Ряд 3 - октябрь; 1- Пар; 2 - Кукуруза (на зерно); 3 - Кукуруза (на силос); 4 - Ячмень; 5 - Люцерна 1-го года пользования; 6 - Люцерна 2-го года пользования; 7 - Люцерна 3-го года пользования; 8 - Горохово-овсяная смесь; 9 -Озимая пшеница; 10 - Подсолнечник.

На поле под люцерной 2-го года пользования отмечено два пика численности - весной и несколько выше осенью.

Под люцерной 3-го года пользования также наблюдаются два пика численности -весной и осенью, но весенний пик численности коллембол выше, чем осенний, что объясняется осенними агротехническими мероприятиями.

На полях, занятых люцерной, наблюдается постепенный рост численности на 2-й и на 3-й год пользования. На поле под люцерной 3-го года пользования в октябре за две недели перед отбором почвенных образцов была произведена вспашка и посев озимой пшеницы. На следующий год весной отмечено самое высокое обилие коллембол во всем севообороте, что можно объяснить наличием в почве большого количества корневищ и целых растений люцерны. Затем была посеяна горохово-овсяная смесь, и летом численность ногохвосток уменьшилась. Осенью после очередной вспашки, когда поле было засеяно озимой пшеницей, вновь отмечено ее повышение.

На следующий год под озимой пшеницей отмечена очень низкая численность ногохвосток весной и летом и троекратное увеличение осенью, после того, как поле было перепахано и оставлено под паром.

Под подсолнечником обилие коллембол невелико, но троекратно увеличивается к осени и сохраняется таким под паром до весны следующего года.

Таким образом, численность ногохвосток на полях, занятых под зерновые культуры самая низкая. На полях под пропашными культурами несколько выше, но практически в 3-4 раза ниже, чем на полях, засеянных люцерной.

На полях, занятых люцерной значительно нарастает обилие коллембол, происходит их накопление на второй и третий год пользования. Увеличивается и видовой набор, учитываемый 15-кратной повторностъю - 31 вид. Минимальный набор видов был отмечен под кукурузой на зерно - всего 18 видов.

Глава 7. Сезонная динамика населения коллембол в структуре деситипольного

севооборота

Население коллембол на полях под различными культурами отличалось не только по численности, но и по составу доминантов.

Таблица 5

Сезонная динамика численности ногохвосток (тыс. экз./м2) в системе десятипольного

Сельхозкультуры Май июль октябрь Среднее значение

Пар 8,96 4,45 4,4 5,94

Кукуруза (на зерно) 3,36 1,39 5,25 3,33

Кукуруза (на силос) 6,91 7,12 2,51 5,51

Ячмень 1,57 0,66 11,76 4,67

Люцерна 1-го года пользования 8,19 9,57 16,27 11,34

Люцерна 2-го года пользования 15,41 8,03 17,52 13,66

Люцерна 3-го года пользования 23,47 9,79 17,04 16,76

Горохово-овсяная смесь 31,09 8,05 8,93 16,03

Озимая пшеница 2,32 1,79 6,05 3,39

Подсолнечник 2,35 2,56 9,01 4,64

Всего: 10,36 5,34 9,87 8,53

7.1. Пар

На паровом поле численность коллембол в мае максимальная, в июле и октябре -почти одинаковая, но в два раза меньше, чем в мае. Температура почвы весной достигает | 25,8, летом 29,6, осенью 13,5 Т°С. Влажность почвы весной от 12,0 до 18,6 %, летом от 3,0 до 18,0 %, осенью от 12,5 до 13,9 %. В мае и июле коллемболы концентрируются в слое почвы от 5 до 15 см, в октябре наибольшая концентрация наблюдается в верхнем почвенном горизонте. В течение всего сезона наибольшее число ногохвосток сосредоточено в слое от 0 до 15 см. В нижних горизонтах численность в два раза ниже.

Наибольшее видовое разнообразие отмечено в мае - 16 видов, в июле - 10, в октябре -12. В мае доминирующим видом является Сега1орЬузе11а Бисстеа, субдоминантами -Сгури>ру0ш ропйсш и МеяарЬогига вр. дх. кгашЬаиеп. В июле роль доминанта перешла к СгурЮруцш ропйсш, субдоминантами стали - СегаЮрЬувеНа шсстеа, МеяарЬогига яр. {>г. кгашЬаиеп и РяеЫоятеНа осЮрипс!а1а. В октябре наиболее массовый вид - МеБарЬогига ер. gr, кгашЬаиеп, субдоминаитом является СегаЬрЬуэеНа виссшеа. Ядро группировки комплекса коллембол на паровом участке составляют пионерные виды - СегаЬрЬуБеПа зиссшеа, МеяарЬогига яр. gr. кгашЬаиеп, Сгурйэрудш ропйсш, РзеисЬвтеИа осК>рш1с1а1а, характерные для формирующихся сообществ (рис. 2). Спектр жизненных форм представлен в основном верхнеподстилочными и нижнеподстилочными формами. СегайрЬувеНа яисстеа относится к группе верхнеподстилочной жизненой формы и в основном составляет численность комплекса коллембол в верхнем почвенном горизонте весной и осенью. Летом доминирует нижнеподстилочный вид Сгурйрудш ропйсш. МеварЬогога ер. gr. кгашЬаиеп. относится к группе нижнепочвенной жизненой формы и в основном составляет численность комплекса коллембол в нижнем почвенном горизонте в течение всего сезона.

10% □ С«га*ор(ту»е11а

7% висйпеа В МмарНогигэ ер дг

\ 40% кгаиаЬаиеЛ ОСгурЮруди» ропвсив

20% I ^Дк □РвешОДпвМв осЮрилс«а1а ■ Остальные

23%

Рис. 2. Соотношение массовых видов на паровом поле (май, июль, октябрь)

7.2. Кукуруза на зерно На поле под кукурузой (на зерно) самая низкая численность коллембол в системе сельскохозяйственных культур десятипольного севооборота. Наблюдаются два пика численности - весенний и осенний, летом численность - минимальная. Температура почвы весной достигает 26,3, летом 27,4, осенью 17,5 Т°С. Влажность почвы весной от 8,8 до 15,6 %, летом от 4,3 до 15,6 %, осенью от 11,3 до 12,9 %. В мае с увеличением глубины численность плавно уменьшается. Летом отмечено некоторое накопление на глубине 20-25 см. Осенью наблюдается концентрация коллембол в горизонтах 0-5 и 15-20 см. В течение сезона максимальная численность и видовое разнообразие наблюдается в верхнем почвенном горизонте.

Наибольшее число видов отмечено в октябре - 13 видов, в мае - 12, в июле - 8. В течение всего сезона доминирующим видом является МезарЬогига ер. gr. кгаизЬаиеп (нижнепочвенной жизненной формы), субдоминантами - Сгури>рудш роп(юиэ (нижнеподстилочной) и СегаЬэрЪузеНа висстеа (верхнеподстилочной) (рис. 3).

□ СеткфйумМ яиссЯгаа

■ МпарГюта ар дг кгяшЬаисИ

□ 1*0ЮПМВ1Г№СГ

□ СпДОрудия ропкдя

□ РмисМпЖа оаодоеМа

■ Оспгемы«

Рис. 3. Соотношение массовых видов под кукурузой (на зерно) (май, июль, октябрь)

В спектре жизненных форм в течение всего сезона преобладают верхнеподстилочные виды, что характерно для южных регионов.

7.3. Кукуруза на силос В варианте с кукурузой на силос максимальная численность коллембол отмечается в июле. В октябре - минимальная. Температура почвы весной достигает 20,5, летом 21,9, осенью 11,0 Т"С. Влажность почвы весной от 7,4 до 16,4 %, летом от 7,2 до 10,0 %, осенью

от 9,9 до 13,8 %. В мае наибольшее количество коллембол наблюдается в верхних горизонтах до глубины 10 см, затем отмечается резкое уменьшение численности. Летом также отмечается концентрация в верхнем горизонте 0-5 см и трехкратное уменьшение в нижележащих горизонтах. Осенью, после вспашки, в верхних горизонтах коллембол почти нет. Наибольшая численность в слое 25-30 см, но такая же, как и летом. В течение сезона максимальная численность и видовое разнообразие регистрируется в верхнем почвенном слое 0-10 см и нижнем слое 25-30 см.

Наибольшее разнообразие отмечено в мае - 17 видов, в июле и октябре по 9. В мае доминирующим видом является СегаШрИуБеИа зиссшеа, субдоминантами - МезарЬошга зр. ¡5г. кгаиэЬаиеп и Cryptopygus ропйсш. В июле доминирующим видом является СгурЮру^ роШ1сш, субдоминантами - СегаЮрЬувеНа виссшеа и МеэарЬогига зр. дг. кгаизЬаиеп. В октябре численность МеБарЬогига ер. ¡>г. кгаизЬаиеп и СгурЮруцщ ромгсиз преобладала над численностью других видов, но была в несколько раз ниже, чем в мае и июле. В октябре субдоминантами проявили себя представители сем. Еп1отоЬгу1с1ае: не отмеченный в мае и июле вид ЕЩотоЬгуа ЬапсЫйш и отмеченный в июле вид - РзеЫоэтеИа осЮриш^а. В течение всего сезона доминирующим видом является СгурЮру^ ропйсиз (нижнеподстилочной жизненной формы), обилие СегаШрЬузеПа виссшеа (верхнеподстилочной жизненной формы) и МезарЬогига ер. |>г. кгаизЬаиеп (нижнепочвенной жизненной формы) в полтора раза ниже (рис. 4). В спектре жизненных форм преобладают верхнеподстилочные виды.

13* а Свгморйумм «ц«*т

-^>.23%

4%

И Мм^мгип »р дг

О Оурюруди* ролйсш

О ^юйнгаИ оОорипсШа

Зв*\. арГ24»

■ Ост алым

Рис. 4. Соотношение массовых видов под кукурузой (на силос) (май, июль, октябрь)

7.4. Ячмень

В варианте с ячменем в июле отмечена самая низкая численность коллембол в системе сельскохозяйственных культур десятипольного севооборота. Максимальная зарегистрирована в октябре, но в октябре отбор почвенных образцов производился после

Рис. 5. Соотношение массовых видов под ячменем (май, июль, октябрь)

посева люцерны. Температура почвы весной достигает 24,0, летом 27,3, осенью 14,7 Т°С. Влажность почвы весной от 10,9 до 16,6 %, летом от 4,1 до 8,2 %, осенью от 12,0 до 14,8 %.

В мае коллемболы концентрируются в слое почвы от 5 до 10 см, в октябре наибольшая концентрация наблюдается в слое почвы 20-25 см. В течение сезона ногохвостки преобладают в слое почвы до 10 см и в горизонте 20-25 см.

Наибольшее разнообразие отмечено в октябре - 16 видов, в мае - 8, в июле - 7. В мае преобладают СегаЪрЬуяеНа зисстеа, МеварЬогига эр. gг. кгаиБЬаиеп и Cryptopyglls ропйсиэ. В июле численность МеварЬогига эр. gr. кгаияЬаиеп и Cryptopygus ропйсив невысокая и ненамного выше остальных. В октябре резко возросла численность Cryptopygus роп^сиэ и Рзеидоз1пе11а ос1орипсЛа1а, эти виды проявили себя доминантами. Субдоминантами являются Сега^фЬувеИа яиссшеа, РкЛарЬогига ер. ёг. агта1а и МеяарЬогига ер. gr. кгаияЬаиеп. В видовом отношении в октябре наблюдается абсолютное преобладание представителей семейств 15о1опн<1ае и Еп1отоЬгу1<1ае. В спектре жизненных форм в течете сезона преобладают верхнеподстилочные и подстилочно-почвенные виды (рис. 5).

7.5. Люцерна 1-го года пользования В варианте с люцерной 1-го года пользования наблюдается увеличение численности коллембол в июле и резкое увеличение, почти в 2 раза, в октябре. В июле и октябре максимальная численность ногохвосток наблюдается в слое почвы от 10 до 20 см. В течение сезона слой почвы до 20 см оказался очень насыщенным. Температура почвы весной достигает 17,5, летом 29,0, осенью 24,5 Т'С. Влажность почвы весной от 15,1 до 26,1 %, летом от 2,8 до 8,7 %, осенью от 8,0 до 17,8 %.

□ СвгМорПуяеяа eucdnee

■ Mesaphorura sp gr krausbaueri

□ Oyptopygus pontlcus

□ Pseudoshefe ocloptificMe

■ Остальные

Рис. 6. Соотношение массовых видов под люцерной 1-го года пользования (май, июль, октябрь)

В мае отмечено 20 видов, в июле - 22, в октябре - 21. В мае доминирует Ceratophysella succinea, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri является субдоминантом. В июле доминирует Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, субдоминант - Ceratophysella succinea. В октябре резко возросла численность Tetracantura mirabilis, этот вид проявил себя доминантом, ему сопутствовал вид Mesaphorura sp. gr. krausbaueri. С мая по октябрь наблюдалось постепенное увеличение численности Cryptopygus ponticus, Parisotoma notabilis и представителей сем. Entomobryidae: Willowsia nigromaculata, Entomobrya handshini, Entomobrya multifasciata f. regularis, Pseudosinella sexoculata, Pseudosinella octopunctata. В спектре жизненных форм на поле под люцерной 1-го года преобладают верхнеподстилочные формы (рис. 6).

7.6. Люцерна 2-го года пользования В варианте с люцерной 2-го года наблюдаются весенний и осенний пики и летний спад (почти в два раза) численности коллембол. В течение всего сезона ногохвостки концентрируются в верхнем почвенном горизонте 0-5 см. Температура почвы весной достигает 18,5, летом 24,5, осенью 14,5 Т°С. Влажность почвы весной от 18,7 до 22,6 %, летом от 5,4 до 9,7 %, осенью от 13,7 до 16,9 %.

В мае отмечено 14 видов, в июле - 20, в октябре - 13. В мае доминирует Ceratophysella succinea, субдоминантами являются Hypogastrura vemalis и Mesaphorura sp. gr. krausbaueri. В июле доминирует Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, а роль субдоминантов перешла к Ceratophysella succinea и Hypogastrura vernalis. В октябре, как и в мае, снова доминирует Ceratophysella succinea, а субдоминантами проявили себя Hypogastrura vernalis и Mesaphorura sp. gr. krausbaueri. В спектре жизненных форм на поле под люцерной 2-го года преобладают верхнеподстилочные формы (рис. 7).

□ Ceratopfty seta

35* ^^И \ 32% ■ МмарЬошга sp gr krausbaueri □ Cryptcpygus pontacus Qfeeudosnela

^гШ зон ■ Остальные

Рис. 7. Соотношение массовых видов под люцерной 2-го года пользования (май, июль, октябрь)

7.7. Люцерна 3-го года пользования В варианте с люцерной 3-го года наблюдаются весенний и осенний пики и летний спад (почти в два раза) численности коллембол. Температура почвы весной достигает 18,5, летом 24,5, осенью 14,5 Т°С. Влажность почвы весной от 18,7 до 22,6 %, летом от 5,4 до 9,7 %, осенью от 13,7 до 16,9 %. Весной и осенью ногохвостки концентрируются в верхнем почвенном слое 0-5 см. Летом их максимальная концентрация происходит в нижнем почвенном горизонте 25-30 см.

В мае отмечено 24 вида, в июле - 18, в октябре - 15. В течение всего сезона в мае, июле и октябре доминирует СепйорЬузеНа зисстеа. В мае субдоминант - Cгyptopygus ропИсиэ. В июле и октябре - МеяарЬогига ер. gr. кгаиэЬаиеп. В спектре жизненных форм на поле под люцерной 3-го года преобладают верхнеподстилочные формы (рис. 8).

октябрь)

7.8. Горохово-овсяяая смесь.

На поле под горохово-овсяной смесью весной отмечена самая высокая численность коллембол за весь период наблюдений, что можно объяснить присутствием в почве не разрушенных вспашкой корневищ и растений предшествовавшей люцерны. Температура | почвы весной достигает 27,9, летом 32,8, осенью 11,2 Т°С. Влажность почвы весной от 10,5 до 20,1 %, летом от 1,4 до 9,5 %, осенью от 9,0 до 12,9 %. В июле наблюдается резкое падение численности коллембол (почти в четыре раза) и незначительное увеличение численности осенью. В течение сезона происходит накопление ногохвосток па глубине 1020 см.

В мае отмечено 17 видов, в июле и октябре - по 16. В мае доминирует Ceratophysella succinea, субдоминантам является Cryptopygus ponticus и Mesaphorura sp. gr. krausbaueri. В июле доминируют Pseudosinella octopunctata и Cryptopygus ponticus, субдоминанты -Ceratophysella succinea, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri и Isotomiella minor. В октябре доминирует Mesaphorura sp gr. krausbaueri, субдоминанты - Ceratophysella succinea, Cryptopygus ponticus и Pseudosinella octopunctata. В спектре жизненных форм на поле под горохово-овсяной смесью преобладают верхнеподстилочные формы (рис. 9).

Рис. 9 Соотношение массовых видов под горохово-овсяной смесью (май, июль, / октябрь)

7.9. Озимая пшеница

На поле под озимой пшеницей наблюдаются два пика численности коллембол -* весенний и осенний. Минимальная численность коллембол наблюдается в июле,

максимальный пик численности - в октябре. Температура почвы весной достигает 24,8, | летом 29,5, осенью 13,6 Т"С. Влажность почвы весной от 12,1 до 19,7 %, летом от 3,0 до 18,1 %, осенью от 12,5 до 13,9 %. В мае ногохвостки концентрируются в верхнем почвенном горизонте. В июле - в слое 10-15 см. В октябре в основном концентрируются в нижних

почвенных горизонтах от 15 до 30 см.

В мае отмечено 13 видов, в июле -11, октябре - 11. В мае доминирует Сега1орЬуье!1а виссшеа, субдоминантами зарегистрированы МеварИогига эр. gr. кгаизЬаиеп и СгурЮру^в ропйсив. В июле опять доминирует Сеп^орЬузеПа зисстеа, субдоминант - МезарЬошга зр. gr. кгаиэЬаиеп. В октябре доминирует МезарЬогига ер. кгаизЬаиеп, субдоминантам становится СегаЮрЬукеПа зисстеа. В спектре жизненных форм на поле под озимой пшеницей преобладают нижнеподстилочные и верхнеподстилочные формы (рис. 10).

194 ^^я—^ оСетКфЬумйа *исс!пм

2%48ЯЯ \ 34% ■ Мемрйоига«рдг ктмЬаиаг!

741 □ СгурЮрудш раписщ □ РмиймтеИа осюрипсша ■ Остальные

38%

Рис. 10. Соотношение массовых видов под озимой пшеницей (май, июль, октябрь)

7.10. Подсолнечник

На поле под подсолнечником наблюдается минимальная численность коллембол в мае, в июле (в неблагоприятный период) их численность выше, максимальный пик численности -в октябре. Температура почвы весной достигает 26,5, летом 29,2, осенью 14,8 Т"С. Влажность почвы весной от 15,9 до 29,7 %, летом от 14,0 до 18,1 %, осенью от 12,0 до 14,7 %. В мае ногохвостки концентрируются в верхнем почвенном горизонте. В июле - в слое 1520 см. В октябре концентрируются как и в июле в слое 15-20 см.

В мае огмечено 10 видов, в шоле - 10, октябре - 16. В мае доминирует СгурШру^ ропйсш, субдоминанты - СегаЮрИузеИа виссшеа и РгойрЬогига яр. ¡¡г. агтаШ. В июле опять доминирует Cryptopygus ропйсш, субдоминант - МезарЬогига ер. gr. кгаизЬаиеп. В октябре роль доминанта переходит к МезарЬогига ер. gr. кгаизЬаиеп, субдоминантами становятся Рзеш1озте11а осЮрип^а, Сгури>ру0и5 ропйсиБ и СепйорЬузеНа зисстеа. В спектре жизненных форм на поле под подсолнечником преобладают верхнеподстилочные формы (рис. 11).

20% .д 9% □ СегаюрЬузейа висскма ■ МмарМгига ар дг кгашьаиел

14% I »41% оСгурорУДО ропЫси» □РмийдекмМ ос^орипсша ■ Остаъныа

1в% —

Рис. 11. Соотношение массовых видов под подсолнечником (май, июль, октябрь)

В агроценозах чернозема обыкновенного на Нижнем Дону наблюдается четкая зависимость коллембол от погодных климатических особенностей. Имеют место два пика

возрастания численности - весенний и осенний, что без сомнения связано с наличием влаги в почве после выпадения майских и октябрьских дождей (табл. 6).

Таблица 6

Сезонная динамика населения коллембол в структуре десятипольного севооборота

Виды май июнь октябрь I

Hypogastruridae

1 Ceratophysella succinea Gisin, 1949 2163 445 979 3587

2 Hypogastrura sp. gr. manubrialis Tullberg, 1872 13 2 6 21

3 Hypogastrura vernalis Carl, 1901 149 43 100 292

4 Hypogastrura sp. gr. viatica Tullberg, 1872 7 19 16 42

5 Willemia anophthalma Boerner, 1901 8 2 1 11

6 Willemia intermedia Mills, 1934 46 46

7 Xenylla maritima Tullberg, 1869 2 1 2 5

Neanuridae

8 Brachystomella parvula Stach, 1929 9 7 85 101

9 Friesea aforcata Denis, 1926 4 11 3 18

10 Pseudachorutes parvulus Boerner, 1901 1 1

11 Pseudachoru-tinae g. sp .n. 1 4 5

12 Micranurida pygmaea Boerner, 1901 1 1 2

Odontellidae

13 Axenyllodes bayeri Kseneman, 1935 6 16 4 26

Onychiuridae

14 Protaphorura sp. gr. armata Tullberg, 1869 51 36 131 218

15 Protaphorura sp. cf. compata cancellata Gisin, 1952 0

16 Protaphonira quadriocellata Gisin, 1947 0

17 Stenaphorura quadrispina Boemer, 1901 9 5 1 15

18 Metaphorura affinis Boerner, 1902 1 1

19 Mesaphorura sp.gr. krausbaueri Boerner, 1901 595 516 1055 2166

Isotomidae

20 Tetracantura mirabilis Martynova, 1971 29 69 314 412

21 Anurophorus konseli Kseneman, 1936 3 3

22 Pseudanurophorus sp. nov. cf. inoculatus Boedvarsson, 1957 2 1 3

23 Pseudanurophorus octoculatus Martynova, 1968 4 1 3 8

24 Isotomiella minor Schaeffer, 1896 17 77 32 126

25 Folsomia quadrioculata Folsom, 1937 1 1

26 Isotomodes productus Axelson, 1906 41 34 44 119

27 Folsomides arenosus Martynova, 1979 0

28 Folsomides parvulus Stach, 1922 3 1 4

29 Cryptopygus ponticus Stach, 1947 405 373 288 1066

30 Proisotoma minuta Folsom, 1937 1 4 1 6

31 Parisotoma notabilis Schaeffer, 1896 12 7 17 36

32 Isotoma s.str. viridis Bourlet, 1839 1 54 55

33 Desoria sp. gr. olivacea Tullberg, 1871 1 1

Entomobryidae

34 Willowsia buski Lubbock, 1869 3 4 9 16

35 Willowsia nigromaculata Lubbock, 1873 121 98 64 283

36 Willowsia platani Nicolet, 1841 6 4 10

37 Seirasp. 1 1

38 Entomobrya handshini Stach, 1922 7 27 34

39 Entomobrya arbórea Tullberg, 1871 3 3 2 8

40 Entomobrya multifasciata Tullberg, 1871 f. regularis 14 4 10 28

41 Entomobrya atrocincta Schoett, 1896 2 2

42 Entomobrya (Botryanura) sp. 4 1 2 7

43 Entomobiya sp. novajuv. 1 1

44 Pseudosinella immaculata Lie-Pettersen, 1896 19 6 32 57

45 Pseudosinella sexoculata Schoett, 1902 21 12 26 59

46 Pseudosinella octopunctata Boerner, 1901 121 174 300 595

47 Pseudosinella wahlgreni Boerner, 1907 3 4 2 9

48 Pseudosinella fallax Boerner, 1903 2 5 7

49 Pseudosinella imparipunctata Oisin, 1953 9 3 14 26

50 Lepidocyrtus cyaneus Tullberg, 1871 2 4 6

Sminthurididae

51 Sphaeridia pumilis Krausbauer, 1898 5 1 6

Katiannidae

52 Sminthurinus aureus Lubbock, 1862 1 1

53 Stenognathellus sp. 0

Bourletiellidae

54 Bourletiella hortensis Fitch, 1863 3 7 10

55 Deuterosminthurus flavus Gisin, 1946 2 1 3

56 Prorastriopes circumfasciatus Stach, 1956 17 8 1 26

Количество видов: 43 37 44

Количество экземпляров: 3886 2003 3703 9592

Летом при недостаточном количестве влаги и повышенной температуре почвы происходит значительное снижение численности ногохвосток. Уменьшается видовое разнообразие. Вероятно, имеет место летняя диапауза активности коллембол.

Ceratophysella succinea, Hypogastrura vernalis, Protaphorura sp. gr. armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Isotomodes productus, Cryptopygus ponticus, Parisotoma notabilis, Willowsia nigromaculata, Entomobrya multifasciata, Pseudosinella immaculata, Pseudosinella sexoculata, Pseudosinella imparipunctata очень четко реагируют на сезонные изменения гидротермических условий среды.

Friesea afurcata, Axenyllodes bayeri, Isotomiella minor, Cryptopygus ponticus дают всплеск численности в самый неблагоприятный, летний период.

Willemia intennedia, Brachystomella parvula, Tetracantura mirabilis, Isotoma s.str. viridis, Entomobrya handshini, Pseudosinella octopunctata резко увеличивают численность в осенний период.

Выводы

1. На черноземе обыкновенном Нижнего Дона за период исследований обнаружено 56 видов коллембол. В ходе исследований выявлено 3 новых вида для науки - Pseudachorutinae g. sp. п., Pseudanurophorus sp. п. и Entomobrya sp. п.. Впервые отмечены для фауны СНГ -Micranurida pygmaea и Anurophorus konseli. Впервые для степной зоны европейской части России отмечены Brachystomella parvula, Micranurida pygmaea, Stenaphorura quadrispina, Pseudanurophorus octoculatus, Folsomides arenosus, Folsomides parvulus, Entomobrya handshini, Stenoguatellus sp.

2. Численность ногохвосток в исследованных почвах варьирует от 0,6 до 44,4 тыс. экз 1м1. При среднем обилии: 8,53 тыс. экз/ м2. Наиболее массовыми видами являются

Ceratophysella succinea, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Cryptopygus ponticus.

3. В спектре жизненных форм преобладают по числу видов (42,9 %) и по численности (45,3 %) верхнеподстилочные виды.

4. На залежном участке комплекс ногохвосток характеризуется значительной концентрацией их в верхнем почвенном горизонте, постепенным снижением с глубиной и почти полным отсутствием в слоях ниже 25 см. Доминируют Axenyllodes bayeri, Protaphorura sp. gr. armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri и Isotomodes productus. Субдоминантами являются Ceratophysella succinea, Stenaphorura quadrispina и Prorastriopes circumfasciatus.

5. Комплекс ногохвосток пахотных участков на 46 % состоит из видов, обитающих на залежном участке. Остальные относятся к эврибионтным видам и представителям других биотопов. Население коллембол характеризуется более равномерным распределением численности по почвенному профилю. Массовые виды - Ceratophysella succinea, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Cryptopygus ponticus, Pseudosinella octopunctata распределены по всей глубине до 30 см.

6. В агроценозах наблюдается яркая зависимость динамики численности коллембол от сезонных условий. Выделяются три группы видов: 1) с осенним, 2) летним и 3) двумя пиками обилия - весной и осенью: основная масса видов относится к третьей группе. В течение сезона на полях происходит четкая смена доминантов.

7. Сельскохозяйственная культура оказывает значительное влияние на численность коллембол, в меньшей степени - на групповую структуру, соотношение жизненных форм и структуру доминирования. В системе десятипольного севооборота самая низкая численность наблюдается под зерновыми культурами. Под пропашными культурами и на паровом участке численность увеличивается. Под многолетними травами наблюдается увеличение численности на 2-й и 3-й год пользования. Максимального значения численность ногохвосток достигает на горохово-овсяной смеси после уборки люцерны.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Кременица A.M., Казадаев A.A. Динамика численности и вертикальное распределение ногохвосток в агроценозах Нижнего Дона // Проблемы почвенной зоологии. Тез. докл. VIII Всесоюз. совещ. Ашхабад, 1. 1984. С. 158. (50%)

2 Казадаев A.A., Кременица A.M. К фауне ногохвосток (Collembola) агроценозов Нижнего Дона // IX съезд Всесоюз. энтомол. общ. Киев, 1. 1984. С. 204. (50%)

3 Казадаев A.A., Кременица A.M., Пономаренко В.А. 1987. Влияние концентрата лизина на мезо- и микрофауну в пахотных горизонтах североприазовского чернозема // Применение кормового концентрата лизина в растениеводстве. 1987. С. 30-36. (30%)

4 Кременица A.M. Влияние минеральных и органических веществ на комплекс ногохвосток в условиях Нижнего Дона II Проблемы почвеипой зоологии. Матер, докл. IX Всесоюз. совещ. Тбилиси, 1987. С. 146. (100%)

5 Казадаев A.A., Кременица A.M. О реакциях почвенных насекомых на отход микробиологического производства // Экологические проблемы Ставропольского края и сопредельных территорий. Тез. докл. Ставрополь, 1989. С. 109-110. (50%)

6 Кременица A.M., Казадаев A.A. Влияние активного ила и гексахлорана на комплекс ногохвосток в пахотных горизонтах чернозема обыкновенного II Изв. СКНЦ ВШ. Естеств науки. № 4. 1989. С. 25-32. (50%)

7 Казадаев A.A., Кременица А.М. Влияние средств защиты растений на комплекс ногохвосток в пахотных горизонтах чернозема обыкновенного // Изв. СКНЦ ВШ. Естеств. науки. № 4.1990. С. 28-31. (50%)

8 Кременица A.M. Вертикальное распределение коллембол в агроценозах Нижнего Дона // Проблемы почвенной зоологии: Матер, докл. X Всесоюз. совещ. Новосибирск, 1991. С. 65. (100%)

9 Кременица A.M., Казадаев A.A.. Влияние органо-минеральных удобрений на комплекс микроартропод чернозема обыкновенного // Проблемы почвенной зоологии: Матер, докл. I Всеросс. совещ. Ростов-на-Дону, 1996. С. 70-71. (50%)

10 Кременица A.M., Казадаев A.A. К фауне ногохвосток (Collembola) чернозема обыкновенного Нижнего Дона // Изв. ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. № 2. 1998. С. 63-66. (50%)

11 Кременица A.M. Влияние минеральных, органических удобрений и средств защиты растений на комплекс ногохвосток в пахотных горизонтах чернозема обыкновенного // Образование и решение экологических проблем: Матер, междунар. научн. конф. Курск, 2001. С. 112-114. (100%)

12 Кременица А.М. Влияние десятипольного севооборота на комплекс ногохвосток в условиях Нижнего Дона // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: Матер. XV межреспубл. научно-практич. конф. - Краснодар, 2002. С. 212-213. (100%)

13 Симонович Е.И., Казадаев A.A., Кременица A.M., Булышева Н.И. Влияние новых химических препаратов на комплекс микроартропод чернозема обыкновенного // Изв. ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. № 3.2002. С. 86-88. (25%)

14 Кременица A.M. Сезонная динамика населения коллембол в пахотных горизонтах под кукурузой (на зерно) в структуре десятипольного севооборота // Экология и биология почв юга России. Вып. II. Ростов-на-Дону, 2003. С. 37-38. (100%)

15 Кременица A.M., Казадаев A.A., Булышева Н.И. Фауна ногохвосток (Collembola) в агробиоценозах чернозема обыкновенного Нижнего Дона // Изв. ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. № 1.2003. С. 73-77. (30%)

16 Кременица A.M. Сезонная динамика населения коллембол в пахотных горизонтах под паром в структуре десятипольного севооборота // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: Матер. XVI межреспубл. научно-практич. конф. Краснодар, 2003. С. 199-202.(100%)

17 Кременица A.M. Сезонная динамика населения ногохвосток в пахотных горизонтах под озимой пшеницей в структуре десятипольного севооборота // Экология и биология почв юга России. Материалы Международной научной конференции. Ростов-на-Дону, 2004. С. 149-150. (100%)

18 Кременица А.М., Кузнецов Р.В. Влияние десятипольного севооборота на комплекс ногохвосток чернозема обыкновенного // Экология и биология почв юга России. Ростов-на-Дону, 2004. С. 150-151. (50%)

19 Кременица А М. Сезонная динамика населения ногохвосток (Collembola) в пахотных горизонтах чернозема обыкновенного под кукурузой (на силос) в структуре десятипольного севооборота // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: Матер. XVII межреспубл. научно-практич. конф. Краснодар, 2004. С. 143-145. (100%)

20 Кременица A.M. Сезонная динамика населения ногохвосток в пахотных горизонтах под ячменем в структуре десятипольного севооборота // Экология и биология почв. Материалы Междунар. научн. конф. Ростов-на-Дону, 2005. С. 233-235. (100%)

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме» Формат 60x84/16. Объем 1,1 уч.-изд.-л.

Заказ № 683. Тираж 120 экз Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 250 11 25

Ш9517

РНБ Русский фонд

2006-4 17017

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кременица, Александр Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

I. НАСЕЛЕНИЕ МИКРОАРТРОПОД ПАХОТНЫХ ПОЧВ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Особенности комплекса микроартропод в пахотных почвах.

1.2 Воздействие механической обработки почвы на комплекс мелких почвенных членистоногих.

1.3 Влияние сельскохозяйственной культуры на комплекс ногохвосток пахотных почв.

II. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

III. ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСА НОГОХВОСТОК ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО НИЖНЕГО ДОНА.

IV. НАСЕЛЕНИЕ КОЛЛЕМБОЛ НА МНОГОЛЕТНЕЙ ЗАЛЕЖИ

V. ВЕРТИКАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НОГОХВОСТОК В ПАХОТНОЙ ПОЧВЕ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО

VI. ДИНАМИКА НАСЕЛЕНИЯ КОЛЛЕМБОЛ ПОД РАЗЛИЧНЫМИ КУЛЬТУРАМИ.

VII. СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА НАСЕЛЕНИЯ КОЛЛЕМБОЛ ПАХОТНЫХ ПОЧВ.

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структура комплекса ногохвосток (Collembola) чернозема обыкновенного Нижнего Дона"

Ногохвостки, или коллемболы (отр. Collembola) - группа эврибионтных первичнобескрылых насекомых, характеризующаяся высокой численностью в различных биоценозах, преимущественно почвенных. Ногохвостки вместе с другими группами почвообитающих животных сапротрофного комплекса играют существенную роль в переносе и трансформации энергии в экосистемах, в деструкции органического вещества, в гумусообразовании, в формировании структуры почвы. Ногохвостки являются незаменимыми агентами формирования плодородных свойств почвы и естественного функционирования биоценозов. Почва и населяющие ее животные тесно взаимосвязаны. Почвенное сообщество выступает как единый комплекс, регулирующий все процессы поддержания почвенного плодородия. Почвообитающие насекомые являются обязательным компонентом любого биогеоценоза. Биологические и морфологические особенности коллембол, подвижность, высокая плодовитость, короткие жизненные циклы, тонкие покровы обусловливают их четкую и быструю реакцию на изменение гидротермического режима, химического состава окружающей среды, уплотнение и загрязнение субстратов, изменение микробных сообществ (Чернова, Кузнецова, Симонов, 1989). Это дает возможность использовать их в качестве объектов для биоиндикации и зоологической диагностики состояния почв (Gisin,1955; Стебаева, 1962; Гиляров,1965 а,б; Чернова, 1966; Mahoney, 1976; Ponge, 1982, 1983). Используя характеристики конкретных группировок, можно прогнозировать и оценивать уровень почвенного плодородия (Hagvar, 1982), отслеживать этапы разложения растительного опада (Чернова, 1977), определять степень рекреационных нарушений (Юрьева, 1976; Mahoney, 1976), загрязнение кислотными дождями (Hagvar, 1984, 1987), кальций содержащей пылью (Melecis, 1987), степень радиоактивного загрязнения среды (Криволуцкий, 1970; Гиляров, Криволуцкий, 1971; Криволуцкий, Кожевникова, 1972; Colleman, Makfadyen, 1966). Преобразования среди почвенного населения могут служить индикатором направленных перестроек всего биоценоза, предсказывать которые особенно важно при разных формах антропогенного воздействия. Интерес к группе, таким образом, помимо сугубо теоретического, уже давно имеет практический характер, возможности развития которого еще не оценены в полной мере. Наибольшее влияние на почву человек оказывает при сельскохозяйственном освоении. Мелкие почвенные членистоногие -одна из немногих групп животных, сохраняющих в агроценозах достаточно высокую численность, биомассу, видовое разнообразие, и является, поэтому, удобнейшим объектом для экологических и мониторинговых исследований (Эглитис, 1954; Криволуцкий, Чернова, 1977; Kevan, 1962; Dunger, 1964; 1974).

Характерной особенностью современного полеводства является севооборот, агротехника возделывания которого предусматривает целый комплекс мероприятий: ротацию культур, механическую обработку почвы, внесение минеральных и органических удобрений, обработку сельскохозяйственных растений пестицидами (инсектицидами, гербицидами и т.д.). Все это представляет собой систему факторов отбора, специфично влияющих на формирование и жизнь почвенного сообщества.

В связи с этим встаёт вопрос, является ли группировка коллембол в пахотных почвах уже достаточно сложившимся комплексом, адаптированным ко всей системе жесткого влияния многообразных агротехнических мероприятий или это - хаотичное, осколочное, непредсказуемо изменяющееся сообщество.

Целью проведенного исследования является выявление особенностей структуры и изучение динамики комплекса ногохвосток на пахотных почвах чернозема обыкновенного под различными культурами в системе десятипольного севооборота на Нижнем Дону.

Автор выражает уважение, благодарность и искреннюю признательность старшему научному сотруднику Проблемной лаборатории Московского государственного педагогического университета Потапову Михаилу Борисовичу, профессору Московского государственного педагогического университета Кузнецовой Наталье Александровне за обучение, консультации и помощь в определении видового состава коллембол, профессору кафедры зоологии Ростовского государственного университета Казадаеву Анатолию Анисимовичу за содействие и постоянную моральную поддержку. Особенную благодарность автор выражает своему научному руководителю, профессору кафедры зоологии Московского государственного педагогического университета Черновой Нине Михайловне за науку, мудрость и терпение.

I. НАСЕЛЕНИЕ МИКРОАРТРОПОД ПАХОТНЫХ ПОЧВ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Еще в XIX веке формирование органического вещества почвы рассматривалось как биологический процесс. Одна из первых работ, в которой было продемонстрировано значение животных (термитов) в разложении растительных остатков принадлежит английскому энтомологу В.Кирби (КлгЬу, 1800). Конец 70-х - начало 80-х годов XIX века характеризуется накоплением сведений о почвообразующей деятельности животных.

Ч. Дарвин (1882) предпринял первую попытку трактовать деятельность почвообитающих беспозвоночных как одного из важнейших факторов формирования почвенного покрова на Земле. Ценность наблюдений и выводов, сделанных Дарвином, представляет интерес еще и потому, что благодаря им становится очевидным, какое большое значение в таких долговременных явлениях как почвообразование играют малозаметные процессы при их длительном и постоянном течении. Из российских ученых того времени следует отметить работы лесовода А. Полимпсестова (1882), в которых отмечалось, что в почвообразовательных процессах немаловажную роль, кроме дождевых червей, играют другие беспозвоночные, например, мокрицы и многие виды насекомых.

В.В. Докучаев в своей основополагающей работе «Русский чернозем» (1883), отмечая огромное количество животных, которые населяют почву, обращал внимание на их роль в улучшении структуры почвенного слоя, повышении ее плодородия. Однако Докучаев, признавая определенное значение животных в почвообразовании, сам непосредственно эти процессы не изучал (Чеснова, Стриганова, 1999). Тем не менее, изучение обитателей почвы с этих позиций стало, благодаря работам Докучаева, необходимым звеном в почвенных исследованиях, принимавших все чаще комплексный характер. Современник Докучаева П.А. Костычев (1886), опираясь на результаты экс-^ периментальных исследований, отводил животным гораздо более значительную роль в формировании черноземов. Ученики В.В. Докучаева: Г.Н. Высоцкий (1899), Н.А. Димо (1905, 1916), М. Рузский (1905, 1907), С.А. Захаров (1940) и другие, продолжая разрабатывать основы генетического почвоведения, включали, как правило, в свои исследования изучение почвообразующей деятельности почвенных животных.

Концепция Докучаева о почве как естественно-историческом теле не только стимулировала исследования почвенной фауны. Она способствовала также утверждению в сознании многих зоологов качественно новой оценки обитателей почвы как одного из важнейших факторов ее формирования. Наглядным примером может служить сводка по энтомологии Н.А. Холодковского (1896), в которой в общих чертах были изложены взгляды автора на значение почвенных насекомых. О

Сведения о почвенных животных, которыми располагали зоологи в XIX веке и начале XX столетия, были чрезвычайно скудными и заниженными. Оценка реальной роли животных в почвообразовательных процессах произошла значительно позже и была связана помимо общих стимулов развития науки с решением практических задач защиты сельскохозяйственных и лесных культур, сохранения плодородия почв и повышения урожайности. Это, в свою очередь, требовало более детального исследования факторов, влияющих на динамику формирования состава, структуры и плодородия почвы.

Рациональное использование почв не может осуществляться без знаний почвенных животных. На одном квадратном метре почвы обитает до девяти тысяч особей мелких членистоногих, нематод и коловраток (Murphy, 1953; Гиляров, 1960, 1965 б). Почвенный покров вместе с его обитателями играет роль универсального биологического сорбента и нейтрализатора загрязнений, минерализатора различных органических веществ (Ковда, 1971).

В комплексах почвообитающих беспозвоночных сапрофаги, питающиеся органическими остатками, составляют до 80% и более общей зоомассы. Пропуская через свой кишечник большую массу растительных и животных тканей, сапрофаги осуществляют их механическое разрушение и перемешивают с минеральной массой. В результате многократно увеличивается суммарная поверхность субстрата, доступная для воздействия атмосферных осадков и почвенной влаги, а, следовательно, и ферментативной активности микроорганизмов. Причем, эти функции не дублируются другими группами живых организмов (Стриганова, 1980).

Почвенная фауна имеет большое значение в обогащении почвы ферментами, витаминами и микроэлементами (Гиляров, 1939, 1951, 1957; Пономарева, 1948. 1950; Мамаев, Соколов, 1960; Гаврилов, 1963; Стриганова, 1970; Пономаренко, 1972; Пономаренко, Труфанов, Голубев, 1974; Покаржевский, 1974; Hartenstein, 1982; Ross, Cairns, 1982). В процессе жизнедеятельности беспозвоночные обогащают почву биологически активными веществами, обладающими высоким стимулирующим влиянием на прорастание семян и развитие растений (Николюк, 1963; Гельцер, 1967; Лепинис, Гельцер, Чибисова, Гептнер, 1973).

Работы перечисленных и других авторов убедительно показывают, что деятельность почвенных животных является одним из основных факторов формирования почвенного покрова и его плодородия.

В настоящее время в результате интенсивной хозяйственной деятельности человека на больших территориях произошла замена первичных природных биоценозов вторичными. Самой распространённой формой таких биоценозов являются посевы сельскохозяйственных растений — агробиоценозы (Бей-Биенко, 1957). Целинных участков, не подвергшихся воздействию человека, практически не осталось. Почвенные животные являются обязательным и наиболее устойчивым компонентом биоценозов, поэтому они могут служить надёжным индикатором почвенных условий и изменений последних под влиянием хозяйственной деятельности (Гиляров, 1949; 1965 а). Животный мир пахотных почв сильно трансформирован деятельностью человека.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Кременица, Александр Михайлович

ВЫВОДЫ

1. На черноземе обыкновенном Нижнего Дона за период исследований обнаружено 56 видов коллембол. Выявлено 3 новых вида для науки — РБеЫасЬопШпае g. ер. п., РзеиёапигорЬогиз ер. п. и ЕпЮтоЬгуа Бр. п. Впервые отмечены для фауны СНГ - Мюгагншёа ру§шаеа и АпигорЬогиэ копэеН. Впервые для степной зоны европейской части России отмечены: BгachystomeIla рагаЛа, МЗсгатшёа ру§таеа, 81епарЬогига циаёпзрта, РзеиёапигорЬогиз осШсикйиэ, Ро1зогтс1ез агепозиэ, Folsomides рагуиЫэ, ЕпЮтоЬгуа ЬапсЬИЫ, Stenoguatellus эр.

2. Численность ногохвосток в исследованных почвах варьирует от 0,6 до 44,4 тыс. экз/ м2. Среднее обилие: 8,53 тыс. экз/ м2. Наиболее массовыми видами являются: СегаШрЬузеИа эисстеа, МезарЬогига ер. gг. кгаиБЬаиеп, Cryptopygus ропйсив.

3. В спектре жизненных форм преобладают по числу видов (42,9 %) и по численности (45,3 %) верхнеподстилочные виды.

4. На залежном участке комплекс ногохвосток характеризуется значительной концентрацией их в верхнем почвенном горизонте, постепенным снижением и почти полным отсутствием в слоях ниже 25 см. Доминируют: АхепуПоёеэ Ьауеп, РгсЛарИогага Бр. gr агша1а, МеБарЬогига эр. gr. кгаиэЬаиеп и ЬоШтоёез ргоёисШБ. Субдоминантами являются: СегаШрЬуэеПа эисстеа, 81епарЬогига циасМэрта и Ргогаэ^орез сцситГа8с1аШз.

5. Комплекс ногохвосток пахотных участков на 46% состоит из видов, обитающих на залежном участке. Остальные относятся к эврибионтным видам и представителям других биотопов. Население коллембол характеризуется более равномерным распределением численности по почвенному профилю. Массовые виды - Сега1орЬузе11а Бисстеа, МеБарИогига ер. gr. кгаизЬаиеп, Cryptopygus ропйсив, РзеиёоэтеПа о^орипсЩЩ распределены по всей глубине до 30 см.

6. В агроценозах наблюдается яркая зависимость динамики численности коллембол от сезонных условий. Выделяются три группы видов: 1) с осенним, 2) летним и 3) двумя пиками обилия - весной и осенью: основная масса видов относится к третьей группе. В течение сезона на полях происходит четкая смена доминантов.

7. Сельскохозяйственная культура оказывает значительное влияние на численность коллембол, в меньшей степени - на групповую структуру, соотношение жизненных форм и структуру доминирования. В системе десятипольного севооборота самая низкая численность наблюдается под зерновыми культурами. Под пропашными культурами и на паровом участке численность увеличивается. Под многолетними травами наблюдается увеличение численности на 2-й и 3-й год пользования. Максимального значения численность ногохвосток достигает на горохово-овсяной смеси после уборки люцерны.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кременица, Александр Михайлович, Ростов-на-Дону

1. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Гидрометеоиздат. Л., 1972. 250 с.

2. Алейникова М.М. Почвенная фауна различных ландшафтов Среднего Поволжья // Почвенная фауна Среднего Поволжья. М., 1964. С. 5-51.

3. Алейникова М.М. Изменение структуры животного населения почв в биогеоценозах под влиянием антропогенных факторов // Проблемы почвенной зоологии: Тез, докл. V Всесоюз. совещ. Вильнюс, 1975. С. 50-51.

4. Алейникова М.М. Животное население почв и его изменение под влиянием антропогенных факторов//Pedobiologia. Bd. 16. № 3. 1976. С. 195-205.

5. Алейникова М.М. Животное население почв как фактор плодородия и его охрана // Проблемы почвенной зоологии: Тез. докл. VII Всесоюз. совещ. Киев. 1981.

6. Алейникова М.М., Мартынова Е.Ф. Ландшафтно-экологический обзор фауны почвенных ногохвосток (Collembola) Среднего Поволжья // Pedobiologia. Bd. 6.1966. P. 35-64.

7. Алейникова М.М., Утробина Н.М. Изменение почвенной фауны на кукурузных полях под влиянием удобрений и гексахлорана // Тез. докл. II Всесоюз. совещ. М.: Наука, 1966. С. 12-13.

8. Алейникова М.М., Гайнутдинов М.З., Артемьева Т.И. и др. Опыт комплексной оценки влияния на биологию и плодородие почв // Проблемы почвенной зоологии: Тез. докл. III Всесоюз. совещ. М.: Наука, 1969. С. 11-13.

9. Алейникова М.М., Утробина Н.М. Животное население почв в агробиоценозах Среднего Поволжья // Животное население почв агробиоценозов и его изменение под влиянием сельскохозяйственного производства. Казань. 1969. С. 3-62.

10. Алейникова М.М., Утробина Н.М. О воздействии минеральных и органических удобрений на почвообитающие организмы и биологическую активность серых лесных почв // Почвоведение. № 10. 1973. С. 49-56.

11. Ананьева С.И. Экология ногохвосток в подзоне типичных тундр Таймыра // Л.: Наука, 1978. С. 245-263.

12. Артемьева Т.И. Влияние различных систем удобрений на почвенных микроартропод в серой лесной почве // Генезис, свойства и плодородие почв: Материалы X Международ, конгр, почвоведов. Казань, 1975. С. 10-18.

13. Афанасьева A.JI. Микробиологические процессы в почве при разных способах её обработки // Труды института микробиологии. М., № 7. 1960.

14. Бабенко А.Б. Некоторые закономерности формирования комплексов почвенных микроартропод на отвалах открытых разработок // Зоол. журн. Т. 59, вып. I. 1980. С. 43-54.

15. Бабенко А.Б. Особенности формирования группировки в ходе первичного почвообразования в техногенных условиях // Фауна и экология ногохвосток. М.: Наука, 1984 а. С. 159-165.

16. Бабенко А.Б. Формирование населения почвообитающих микроартропод на отвалах горной промышленности. Автореф. дис. . канд. биол. наук, М., 1984 6.21 с.

17. Бабенко А.Б., Кузнецова H.A., Потапов М.Б., Стебаева С.К., Ханисламова Г.М., Чернова Н.М. Определитель коллембол фауны СССР II Мл Наука, 1988.214 с.

18. Бабенко А.Б. Род Choreutinula // Ред. Чернова Н.М. Определитель коллембол фауны России и сопредельных стран. М.: Наука. 1994. С. 197-201. Батова В.М. Агроклиматические ресурсы Северного Кавказа. Л.: Гидрометеоиздат. 1966. 76 с.

19. Бей-Биенко Г.Я. К теории формирования агробиоценозов: некоторые закономерности изменения фауны насекомых и других беспозвоночных при освоении целинных земель // Сб. Третье совещ. ВЭО: Тез. докл. М,-Л., 1957. С. 76-79.

20. Беккер Э.Г. Collembola и споровые растения // Зоол. Ж., т. 26. № 1. 1947.28.