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.

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 микрои 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.

3. 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:

1. 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 экстраи 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

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).

3. Было проведено сравнение представленных семейств (Диаграмма № 1).

4. 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 6 т., под ред. П. А. Лера.

3. Плавильщиков Определитель насекомых европейской части СССР

4. Стебаев И. В., Пивоварова Ж. Ф. Общая биогеосистемная экология.