Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

8.3.1. Беспозвоночные животные

Пирогенная трансформация населения почвообитающих коллембол

Актуальность исследования

Почвенные беспозвоночные в лесных экосистемах являются одними из основных компонентов сообщества, регулирующих процессы круговорота вещества и потока энергии (Потапова, 2002). Существенная роль в этих циклах коллембол (Hexapoda, Collembola) обусловлена принадлежностью к группе сапрофагов, повсеместным распространением, высоким обилием и быстрой сменой генераций (Кузнецова, 1988). Благодаря этим и другим особенностям биологии и экологии их предлагают использовать в качестве модельного объекта для мониторинга состояния нарушенных и условно ненарушенных систем (Гиляров, 1965; Колесникова, Таскаева, 2005; Кузнецова, 2005; Нагуманова, Кошеленко, 2007).

Применение этого подхода затруднено недостатком информации о норме состояния сообщества, его естественных флуктуациях и пороговых значениях, выход за которые и определяет нарушенность системы. На данный момент население коллембол наиболее изучено в Европейской части Евразии (Кузнецова, 2005) и некоторых регионах Сибири (Дмитриенко, Сухнина, 1978; Стебаева, 2011). Территория Урала исследована гораздо слабее (Кузнецова, 2009; Таскаева, 2009, 2012 и др.).

Одним из природных явлений, оказывающим сильное и регулярное воздействие на лесные экосистемы, являются пожары (Фуряев, Самсоненко, 2011). Их частота, интенсивность и площадь в последние десятилетия возросли из-за антропогенного влияния. Прогнозируемое глобальное изменение климата вместе с этими тенденциями могут привести к долгосрочной деградации лесных биоценозов. В этом случае почвенные беспозвоночные окажутся полезными при ранней диагностике направления и скорости послепожарных сукцессий (Мордкович и др., 2006, 2007; Трофимов, Бахарева, 2007).

В настоящий момент известны основные закономерности развития пирогенных сообществ (Безкоровайная и др. 2005; Безкоровайная, Краснощекова, 2007; Гонгальский, 2006; Мордкович и др., 2006, 2007; Malmström, 2010). Рассмотрение особенностей, зависящих от типа леса и почвы, может иметь значение при решении региональных проблем. Так, леса Свердловской области характеризуются высокими показателями фактической горимости (Залесов, Торопов, 2009).

Таким образом, изучение структуры населения почвообитающих коллембол природного комплекса Висимского заповедника и его пирогенных трансформаций представляется актуальным.

Место проведения исследований

Для проведения настоящей работы были выбраны два участка разновозрастных гарей, а в качестве контрольного – участок первобытного пихтово-елового крупно-папоротникового леса. Геоботаническое описание пробных площадей проведено с.н.с. Р.З. Сибгатуллиным. Названия растений приводятся согласно С.К. Черепанову (1995).

Контрольный участок находится в 124 квартале на северо-западном склоне горы Большой Сутук с уклоном 5–8 %. Координаты: 57°23,181′ с. ш., 59°45,943′ в. д., 603 м над у. м. Состав древостоя 1 яруса – 8Е2П, диаметр ели – 30 см, высота – 22 м, возраст – 150 лет, диаметр пихты – 22 см, высота – 20 м, возраст – 100 лет; 2 ярус – 10П, диаметр ствола – 12 см, высота – 12 м, возраст – 60 лет. В подросте – 8П2Е. В кустарниковом ярусе: Rubus idaeus (малина обыкновенная) – 15 % и Sorbus sibirica (рябина сибирская) – 1 %. Площадь валежника – 4 %. Травянистый ярус (80 %) в большинстве своем представлен папоротниками (Phegopteris connectilis (фегоптерис связывающий) (60 %) и Dryopteris assimilis (щитовник схожий) (30 %)), Maianthemum bifolium (майник двулистный) (10 %). Единично присутствуют Milium effusum (бор развесистый), Сalamagrostis obtusata (вейник тупочешуйный), Oxalis acetosella (кислица обыкновенная), Trientalis europaea (седмичник европейский), Stellaria bungeana (звездчатка Бунге), Luzula pilosa (ожика волосистая). Увлажнение данной территории проточное. Почвы бурые горно-лесные. Мощность подстилки от 10 до 15 см, из всех подгоризонтов подстилки наиболее развит листовой, мощность гумусового не превышает 1,2 см.

Участок средневозрастной гари сформировался в результате пожара, произошедшего в июне 1998 г. в южной части Висимского заповедника. По шкале интенсивности он был очень сильный, характеризовался как устойчивый верховой. Высокая интенсивность пожара объяснялась наличием большого количества горючего материала (высохшие кроны и стволы упавших деревьев), появившегося после катастрофического ветровала 1995 г. (Сибгатуллин, 1996). В местах скопления ветровальных деревьев, особенно хвойных пород, гумусовый слой повреждён с образованием «корки спекания». В промежутках между вывалами интенсивность горения была меньше, но растительность и подстилка, как правило, также выгорели, но без повреждения гумусового слоя. На большей площади пожар был такой интенсивности, что растительность погибла полностью. К 2012 г. (спустя 14 лет) на гари сформировались различные типы послепожарных сообществ с доминированием Rubus idaeus (малина обыкновенная) и Rubus matsumuranus (малина сахалинская), Chamaenerion angustifolium (иван-чай узколистный), Calamagrostis obtusata и Calamagrostis langsdorffii (вейник тупочешуйный и вейник Лангсдорфа), Equisetum sylvaticum (хвощ лесной). Очень густой травянистый и кустарниковый ярус препятствует возобновлению древесных пород.

Конкретный исследуемый участок располагается в 123 квартале на северо-западном склоне горы Б. Сутук с уклоном 5–8 %. Координаты: 57°23,351′ с. ш., 59°45,784′ в. д., 554 м над у. м. Древесный ярус отсутствует, валеж (лежащие стволы) занимает 10 % площадки. Подрост представлен Betula pubescens (береза пушистая) – 1 экз. и Picea obovata (ель сибирская) – 5 экз. Проективное покрытие кустарников: Lonicera pallasii (жимолость Палласа) – 1 %, Salix caprea (ива козья) – 1 %, Rubus ideaus (малина обыкновенная) – 1 %. Общее проективное покрытие травянистого яруса составляет 80 %, доминируют Calamagrostis langsdorffii (50 %), Chamaenerion angustifolium (15 %), Сalamagrostis obtusata (10 %). В малом количестве (проективное покрытие менее 1 %) присутствуют Ajuga reptans (живучка ползучая), Dryopteris assimilis (щитовник схожий), Phegopteris connectilis (фегоптерис связывающий), Gymnocarpium dryopteris (голокучник трёхраздельный), Luzula pilosa (ожика волосистая), Maianthemum bifolium (майник двулистный), Cirsium palustre (бодяк болотный), Stellaria bungeana (звездчатка Бунге), Myosotis sylvatica (незабудка лесная), Melica nutans (перловник поникший). Увлажнение на исследуемой территории проточное. Почвы бурые горно-лесные.

Свежая гарь первобытного крупнопапоротникового пихтово-елового леса сформировалась вследствие устойчивого сильного низового пожара 13–15 августа 2012 г. Она располагается на значительном удалении от остальных участков на границе кварталов 153 и 165 на западном склоне горы Долгой. В результате этого пожара была уничтожена полностью вся растительность и подстилка на площади 0,4 га.

Методы полевых учётов

Для оценки пирогенной трансформации населения почвообитающих коллембол в исследуемых биотопах (контрольный, средневозрастная гарь и свежая гарь) были выбраны модельные участки размером 10×10 м. На модельных участках были отобраны пробы почвы и подстилки. Отбор проб на первых двух участках осуществлялся в начале июля (5 и 12 июля) 2012 г. На свежей гари материал был собран спустя неделю после пожара – 25 августа 2012 г.

Для изучения качественного и количественного состава коллембол использовали общепринятые в почвенной зоологии методики учета (Бызова, 1987). Почвенные пробы (высота и диаметр – 5 см) отбирали с помощью металлического бура. Для изъятия подстилки использовали рамку размером 5×5 см. На гарях, т.к. растительный покров и микрорельеф характеризуется относительной выравненностью, пробы отбирали случайным способом. В контроле учитывали расположение относительно сторон света и зону проекции кроны: пробы отбирались в прикомлевой зоне с юго-восточной стороны дерева.

Основные физические параметры, существенные для коллембол, измерялись и фиксировались непосредственно в местах отбора проб.

Камеральная обработка и характеристика материала

Выгонка ногохвосток из почвы производилась по стандартной методике (Гиляров, 1975). В лабораторных условиях почвенные пробы разделяли на почвенный горизонт (А1) и на визуально выделяемые генетические слои (подгоризонты) подстилки: листовой опад (A0L), ферментативный (A0F), гумусовый (A0H). Затем образцы размещали на эклекторы Тулльгрена. Экстракция длилась 7 суток, до полного высыхания субстрата. Материал фиксировался в 70 % спирте. Для дальнейшей работы собранных микроартропод заключали в постоянные препараты, используя жидкость Фора-Берлезе. Определение проводилось при помощи микроскопа фирмы Karl Zeiss модели Axiostar plus с фазово-контрастным устройством при увеличении 400–1000х. Видовую идентификацию коллембол проводили по определительным таблицам Е.Ф. Мартыновой (Мартынова, 1969), Н.М. Черновой и Б.Р. Стригановой (Чернова, Стриганова, 1988), Р. Поморского (Pomorski, 1998), А. Фьельберга (Fjellberg, 1998) и М. Потапова (Potapow, 2001).

Всего отобрано 30 проб, извлечено 5 026 экз. коллембол, из них 4 470 в первобытном пихтово-еловом лесу, 543 экз. на средневозрастной гари и 13 на свежей гари; изготовлено 1070 препаратов. Выявлено 36 видов коллембол, относящихся к 11 семействам.

Таблица 8.3.1.1

Распределение видов коллембол по биотопам

№ п/п

Вид

Контроль

Средневозрастная гарь

Свежая гарь

1

2

3

4

5

1

Anurida sp.

+

+

2

Arrhopalites principalis

+

+

3

Deuterosminthurus bicinctus

+

4

Entomobrya sp. 1

+

5

Entomobrya sp. 2

+

6

Entomobrya sp. 3

+

+

7

Entomobrya sp. 4

+

8

Entomobrya sp. 5

+

9

Entomobrya sp. 6

+

10

Folsomia inoculata

+

11

Folsomia cf. tatarica

+

+

12

Folsomia quadrioculata

+

+

+

13

Friesea truncata

+

14

Grananurida baicalica

+

1

2

3

4

5

15

Hymenaphorura sibirica

+

16

Isotoma viridis

+

+

+

17

Isotomiella minor

+

+

+

18

Lepidocyrtus violaceus

+

+

19

Megalothorax minimus

+

+

20

Mesaphorura macrochaeta

+

+

21

Mesaphorura sylvatica

+

+

22

Micranurida pygmaea

+

23

Neanura muscorum

+

+

24

Neanura sp.

+

25

Onychiurus sp.

+

+

26

Parisotoma notabilis

+

+

27

Protaphorura cf. bicampata

+

+

28

Protaphorura sp.

+

+

+

29

Pseudachorutes subcrassus

+

30

Pseudachorutes sp.

+

31

Sminthurinus concolor

+

+

32

Sphaeridia pumilis

+

+

33

Supraphorura furcifera

+

34

Tomocerus vulgaris

+

+

35

Willemia anophtalma

+

+

36

Willemia denisi

+


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074