Исследование видового состава и разнообразия педобионтов различных катен
Новосибирский государственный университет
Факультет естественных наук
Курсовая
работа
по зоологии
беспозвоночных:
Исследование
видового состава и разнообразия педобионтов различных катен
Выполнили:
студенты 444 группы
Аникина А.М.,
Безуглова А.М.
Бушуев А.В.,
Чикаев А.Н.
Проверил:
Молодцов В.В.
Новосибирск, 2011 г.
Введение
Почва - это верхний слой литосферы, совмещающий в себе органику и
минеральные компоненты, как результат взаимодействия живого и мертвого.
Важнейшей ее особенностью является полидисперсность или трехфазность (твердая -
почвенные частицы, жидкая - вода, газообразная - воздух), непрозрачность и
почти всегда насыщенность водными парами. Почва всегда контактирует с воздушной
средой. Она представляет собой трехфазную систему, в которой твердые частицы
окружены воздухом и водой. Она пронизана системой полостей, заполненными смесью
газов и водными растворами, поэтому в почве образуются благоприятные условия
для существования микро- и макроорганизмов. Кроме того, в почве сглажены
колебания температур. Сложность почвенной среды создает большое разнообразие
условий для существования самых разных организмов.
Животные, обитающие в почве - педобионты, по-разному используют
ее. Мелкие - простейшие, коловратки, брюхоресничные - обитают в пленке воды,
обволакивающей почвенные частицы. Это геогидробионты. Они мелки, уплощенной или
удлиненной формы. Дышат кислородом, растворенным в воде, при недостатке влаги
им характерно оцепенение, инцистирование, образование коконов. Остальные
обитатели дышат кислородом воздуха - это геоатмобионты.
Почвенных животных подразделяют по размерам на группы:
наннофауна - животные размером до 0,2 мм;
микрофауна - животные размером 0,1-1,0 мм;
мезофауна - размером более 1,0 мм;
мегафауна - позвоночные животные.
По степени связи с почвой педобионтов подразделяют на следующие группы:
геобионты - животные, вся жизнь которых проходит в почве;
геофилы - животные, часть жизненного цикла которых связана с почвой;
геоксены - животные, связанные с почвой случайно или используют ее в
качестве убежища.
В пределах разных систематических групп беспозвоночных животных
выделяются разнообразные жизненные формы. По характеру питания почвенные
животные подразделяются на следующие группы: хищники, паразиты, некрофаги,
сапрофаги, фитофаги.
Почва является одним из самых необходимых факторов для растений, которые
в таком изобилии произрастают на нашей планете. Педобионты, благодаря своей
активной деятельности расширяют естественные проходы в почве или создают новые,
таким образом, облегчают доступ воздуха к корням растения и, разрыхляя землю,
облегчают рост корней.
Осенью, когда надземные части растений отмирают, педобионты активно
перерабатывают опад и возвращают в почву столь необходимые растения минеральные
вещества.
Таким образом, педобионты являются необходимым элементом для роста и
развития растений, а значит и организмов, которые питаются этими растениями.
Исследование состава педобионтов очень важно во многом потому, что на нем
отражается действие многих факторов окружающей среды, в том числе и
неблагоприятных.
Цели и
задачи
1. Исследовать педобионтный состав различных положений катен.
2. Сравнить таксономическое разнообразие трех различных катен между
собой.
. Исследовать зависимость таксономического разнообразия от
характера местности.
2.
Материалы и методы
С 6 по 20 июля 2005 года было проведено исследование педобионтного
состава трех различных катен (р. Зырянка, оз. Солдатское и сопка Лысая) в
Новосибирской области.
Места, которые представляют для нас большой научный интерес,
располагаются в пределах одной из величайших в мире низменных равнин -
Западно-Сибирской. Эта равнина представляет собой молодую платформу, где
происходило мощное накопление отложений. К востоку и западу от равнины
расположены более древние платформы - невысокая Русская и более приподнятая
Восточно-Сибирская. Русскую платформу от Западно-Сибирской отделяют древние
складчатые Уральские горы.
Зыряновская катена представлена пятью ландшафтами:
1. Эль - самая верхняя точка катены, в данном случае это водораздел между
речками. Растительность представлена типичными древесными, кустарниковыми и
травянистыми формами, в совокупности образующими смешанный лес. Здесь
обнаружено наибольшее количество опада.
2. Достаточно длинный и крутой склон - трансэль. На протяженности трансэля
наблюдается постепенный переход от растительности эля к растительности,
представленной кустарниковыми формами. Характерная особенность данного участка
катены заключается в том, что основная масса корней располагается в
поверхностном слое почвы.
3. Терраса. Характеризуется обильным притоком воды из трансэля. Здесь
преимущественно травянистая растительность, представленная растениями с
мочковатой корневой системой.
4. Пойма, которую можно условно разделили на две части: травянистую и
древесную по характеру растительности. Во время весеннего половодья пойма
затопляется. В древесной пойме почва и воздух значительно увлажнены. В связи с
этим в растительности в большом количестве представлены споровые растения -
мхи, хвощи, папоротники.
Катена сопки «Лысой» представлена тремя ландшафтами (был исследован
только южный склон):
1. Подножие представлено луговой степью с разнотравьем и
крупнодерновинными злаками. Среди злаков доминирует вейник наземный и ежа
сборная. Верхний ярус - образован высокими травами, такими как: цветущий
желтыми цветами бузульник сизый, красивыми сиреневыми цветами - лилия саранка.
Представлены такие виды как: пазник крапчатый, качим высокий, зопник
клубненосный, эспарцет песчаный с розоватыми цветами.
2. Склон представлен каменисто-кустарниковой степью, здесь преобладают ксерофиты,
их корневая система уходит в глубь грунта не более чем на 3 см. Здесь очень
много ковыля и 4 вида полыни.
3. Вершина - мелкодерновинная степь. Растительный покров очень схож со
склоном.
Катена озера Солдатское. Озеро Солдатское - искусственный пруд,
пополняющийся за счет половодья:
. Элювиальная позиция катены - ковыльно-полынная степь, выбитая за счет
периодических выпасов.
2. Трансэль представлена ковыльно-горичниковой степью. Аккумулятивная
позиция катены - заболоченный камышово-вениковый луг.
Для сбора насекомых использовался метод снятия почвенных проб. Метод
заключается в последовательном снятии и разборе трех слоев почвы: подстилки,
состоящей из частично разложившегося и неразложившегося листового опада;
гумусового слоя - слоя почвы, глубиной от 0 до 2 сантиметров, и части
элювиального слоя, взятой с глубины от 2 до 5 сантиметров. Каждый слой
исследовался на наличие беспозвоночных следующим образом - взятый с участка
почвы площадью 25 на 25 сантиметров, он высыпался в большую металлическую
кювету и затем тщательно перебирался при помощи пинцетов. Найденные
беспозвоночные складывались в пенициллиновые флаконы с водой, затем на флаконе
фиксировалась этикетка с указанием точки сбора и глубины слоя. С каждой точки
было взято 4 пробы. Землю затем возвращали на место
Обсуждение
результатов
Катена - это сложный биохимический ландшафт, вся цепь взаимодействующих
биогеоценозов от водоразделов до водоемов в котловинах. Биогеоценоз -
самоподдерживаемая, но в тоже время и постоянно развивающаяся в определенном
направлении экосистема. И это направление зависит от членов данного конкретного
биоценоза. Не изучая и не понимая этих взаимодействий, человек может разрушить
связи между составными частями биоцоноза, что может привести к полной
деградации катены. Для анализа пространственно-временной организованности
изученных катен в качестве модельной группы был выбран важный компонент биоты -
комплекс почвообитающих беспозвоночных животных (педобионтов). Каждый тип почв
формирует своеобразный комплекс обитающих в ее толще педобионтов. Проведенные
нами исследования по их распределению необходимы для сравнения видового
разнообразия катен и изучения факторов, лимитирующих функционирование их
биотических составляющих.
Работа включала в себя экскурсии и камеральную обработку полученного
материала. Во время экскурсий адекватными методами (см. главу "материалы и
методы") выявлялась фауна педобионтов.
Исходя из представленных нами данных, можно видеть, что количество видов
катены реки Зырянка несколько больше, чем количество видов катены сопки «Лысой»
и озера Солдатское. Причем количества видов соответствующих ландшафтов так же
разнообразнее в катене реки Зырянка. Это можно объяснить тем, что начало
зыряновской катены представлено элювиальным ландшафтом (водоразделом), не
подразделяющимся на экстра- и ортоэлювиальный подландшафты. Эль - самая верхняя
точка катены, характеризующиеся отсутствием приноса по потокам и земле,
постоянным выносом вещества. В данном случае для этого ландшафта характерно
наличие растительности, представленной типичными древесными кустарниковыми и
травянистыми формами, в совокупности образующие смешанный лес, количество опада
большое. Этим можно объяснить небольшую скорость выноса вещества и наличие
приноса вещества в виде опада. Это гораздо более благоприятные условия для
расселения и жизнедеятельности живых организмов, чем условия соответствующих
ландшафтов катен сопки «Лысая» и озера Солдатское.
Катена сопки «Лысая» также начинается элювиальным ландшафтом, а именно
экстраэлью. Сопка является выступом горных пород Салаира, поэтому можно
сравнить ее со скалами на вершинах водораздельных возвышенностей, на которых
выветриваются горные породы, в том числа и кристаллические первичные. С них
продукты выветривания все время сносятся, спадают, а в биогеоценотическую
обработку поступают все новые порции минеральных веществ из глубины скал. На
вершине сопки растительность представлена очень скудными травянистыми формами,
характерен сильный постоянный сток минеральных и органических веществ, а так же
почти отсутствие органики.
В элювиальном подландшафте озера Солдатское ситуация не лучше. Это
ковыльно-полынная степь, выбитая за счет периодических выпасов, что приводит к
снижению биомассы растений, что увеличивает сток органических и минеральных
веществ и уменьшает приход органики. Таким образом, разнообразие видов эля
сопки и озера почти не отличаются между собой, но между элем реки отличия
имеются.
Следующий ландшафт, для которого характерны небольшие отличия в каждой
катене - трансэлювиальный ландшафт склонов или трансэль, для которого
характерно довольно ослабленное местное поступление водных растворов из глубин,
сильный приток веществ с водораздела, но также и отток вниз. Особенность
трансэля катены реки Зырянка - наличие большого количества растительности, в
которой наблюдается переход к преобладанию кустарниковых форм, основная масса
которых располагается в поверхностном слое почвы. Поэтому скорость притока и
оттока веществ невысока.
Относительно этого скорость притока и оттока веществ в трансэле сопки и
озера очень высока, но на сопке состояние усугубляется еще и действием
абиотических факторов - температуры и ветра, усиливающих разрушение каменистой
породы, выступающей наружу. Растительности, как и на вершине, почти нет, в
отличие от трансэля озера, где скот уже не пасут. Результат этого отчетливо
виден на таблице. На склоне сопки видов очень мало, чуть больше на склоне озера
и намного больше число видов для трансэля катены реки Зырянка.
Немного другая картина видна в самом последнем аккумулятивном ландшафте,
который заканчивает катену озера Солдатское и реки Зырянка. В его центре лежат
озеро и река соответственно. Во время весеннего половодья пойма затопляется.
Большая часть органических веществ вымывается. Почва и воздух сильно увлажнены,
в связи, с чем в растительном сообществе преобладают споровые растения - мхи,
хвощи, папоротники, не способные в данном случае обеспечить необходимые
благоприятные условия для жизнедеятельности насекомых. По этому в основном
преобладают личинки щелкунов и дождевые черви во всех слоях почвы.
Аккумулятивный ландшафт озера - заболоченный камышово-вейниковый луг.
Обычно это пойменные луга, но в случае постоянного увлажнения могут быть и
низовые травянистые болота с резко выраженной восстановительной средой (в нашем
случае)
Гораздо лучше условия неоэлювиального ландшафта низменности катены сопки
Лысая, начинающегося от ее подножия. Он сложен снесенными с возвышенности
минеральными и органическими веществами. Оттоков растворов здесь практически
нет. Поэтому происходит их отложение в этом месте, в результате чего образуется
очень мощный слой почвы, который может питать большое количество
растительности, которая в свою очередь создает благоприятные условия для
расселения, жизнедеятельности и размножения живых организмов, в частности
насекомых. Что можно видеть на диаграмме и графике
педобионт почва катен таксономический
Сопка Лысая
|
|
Вершина
|
Склон
|
Подножие
|
|
Подст.
|
0-2
|
2-5
|
Подст.
|
0-2
|
2-5
|
Подст.
|
0-2
|
Личинка Отр. Hymenoptera
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
|
|
|
|
Личинка Сем. Elateridae athous hirtus
|
|
|
1
|
33
|
|
|
|
|
3
|
100
|
|
|
|
|
3
|
100
|
|
|
|
|
|
25
|
|
|
|
|
|
60
|
|
|
|
|
|
33
|
|
|
|
Личинка Сем. Helodidea
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
100
|
1
|
50
|
1
|
50
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
11
|
|
50
|
|
Отр. Dermaptera Labia minor
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отр. Homoptera sp. Подотряд Aphidodea
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
Отр. Mecoptera sp.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15
|
|
|
|
|
|
Паукообразные
|
1
|
50
|
|
|
1
|
50
|
2
|
100
|
2
|
100
|
|
|
2
|
100
|
1
|
50
|
|
|
|
33
|
|
|
|
33
|
|
40
|
|
40
|
|
|
|
10
|
|
11
|
|
|
|
Сем. Carabidea Masoreus sp.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
|
|
|
|
Сем. Cerambycidae
Allosterna tabacicolor
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
|
|
50
|
|
Сем. Corcidae
|
2
|
100
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67
|
|
25
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сем. Curculioniodae
Phyllobius urticae
|
|
|
|
|
|
|
2
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сем. Itonidae sp.
|
|
|
|
|
1
|
14
|
|
|
|
|
|
|
7
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33
|
|
|
|
|
|
|
|
35
|
|
|
|
|
|
Сем. Miridae sp.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
Сем. Myodochydae Geocoris
sp.
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сем. Ptiliidae
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15
|
|
|
|
|
|
Сем. Tenebrionidae Pedinus
femotalis
|
|
|
2
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сем. Tettigoniidae
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
Сем. Сurculionidae
Rhynchifes sp.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11
|
|
|
|
|
3
|
4
|
3
|
5
|
5
|
1
|
20
|
9
|
2
|
Выводы
1. Был исследован педобионтный состав трех катен: р. Зырянка, оз.
Солдатское, сопка Лысая. Все виды представлены в таблице.
2. Было проведено сравнение количеств видов различных ландшафтов в
каждой катене и их между собой (График №1).
. Было проведено сравнение представленных семейств (Диаграмма №1).
. Для каждого сообщества был посчитан коэффициент Шеннона и на
основе этого построены соответствующие графики (График №2).
Используемая
литература
1. Мамаев
Б.М. Определитель насекомых европейской части СССР.
2. Определитель
насекомых Дальнего Востока СССР в 6т., под ред. П. А. Лера.
. Плавильщиков
Определитель насекомых европейской части СССР
. Стебаев
И.В., Пивоварова Ж.Ф. Общая биогеосистемная экология.