Экологическая оценка состояния биоценозов природных и агроландшафтных систем Кубани

Резкое ухудшение экологической обстановки в последние 30−40 лет, в стране, в том числе и Краснодарском крае обусловило одну из актуальнейших проблем — потерю устойчивости биоценозов под воздействием антропогенного пресса в природных и агроландшафтных системах. Эти процессы особенно проявились на Северо-Западном Кавказе и Предкавказье.

Отвальная вспашка, сжигание стерни, возделывание монокультур, применение высоких доз минеральных удобрений, пестицидов, чрезмерное уплотнение почвы тяжелой техникой явились причиной снижения в почвах агроландшафтов численности популяций микрофлоры, микрои мезофауны. Проблема сохранения биоразнообразия живых организмов в ландшафтах Краснодарского края весьма актуальна, поскольку степень антропогенной деградации его территории очень высока. В природных системах небольших некогда чистых рек и лиманов наблюдается заиление за счет запахивания полей до уреза берегов, засыпки подпитывающих естественных ериков, каналов, постройки дамб, снижающих скорость течения степных рек. Индикаторами их заиления служат рогоз узколистный и широколистный, камыш озерный и тростник обыкновенный, составляющие сплошные заросли в верховьях степных рек. Процесс обмеления и заболачивания природных водоемов косвенно подтверждается появлением на их берегах водно-болотной дичилысух, чирков, речных и нырковых уток, поганок, лебедей-шипунов и т. д.

Исследованиями многих ученых установлено, что регуляторная функция отведена в природе не только хищникам, но и гельминтам, патогенной микрофлоре, микроорганизмам и вирусам. Эпизоотии — это отрицательные обратные связи присущие гельминтам, патогенным микробам, вирусам. В природных и агроландшафтных системах трофические уровни состоят из большой разновидности популяций животных, численность и рост которых в динамике регулируется через взаимодействие положительных и отрицательных обратных связей обеспечивающих самоорганизацию и саморегуляцию процессов жизни на всех ее уровнях — формирования клеточных и тканевых структур гомеостаза функций организма, динамики численности популяций, образования биоценозов.

Однако в биоценозах агроландшафтов (например, на животноводческих фермах) регуляторная функция гельминтов — явление нежелательное.

Экологически обоснованные диагноз и прогноз имеют большое значение в ветеринарии для разработки лечебно-профилактических мероприятий, направленных на сохранение поголовья, продуктивности животных, путем регулирования численности внутриорганизменных паразитов. Эти мероприятия должны также сочетаться с регуляцией популяций животных в которых развиваются промежуточные стадии гельминтов в биоценозах ландшафтных систем. Нарушение регуляторных механизмов, происходит часто за счет антропогенного пресса в результате загрязнения окружающей среды, которое может привести к биологическому дисбалансу.

Для того чтобы управлять агроландшафтными системами с целью улучшения плодородия почв, необходимо знать состояние этих систем в связи с изменениями экологической обстановки на настоящий момент, и на основании многочисленных показателей прогнозировать будущие изменения и процессы восстановления. Такое возможно только при системном подходе в проведении широкомасштабных научных исследований ландшафтных систем регионов.

Экологическая обстановка в агроландшафтах может меняться быстро и очень резко в связи с применением в широких масштабах различных веществ, особенно гербицидов и инсектицидов. Ядохимикаты загрязняют окружающую среду вовлекаются в трофические цепи и, поступая в организм животных и человека, могут привести к нарушению у них обмена веществ, а также энергоемких механизмов адаптации такие как поведенческие. Все это приводит к затратам большого количества энергии, который не всегда достигает толерантности.

Изучение биоразнообразия, изменения ареалов животных, трансформации веществ, потоков энергии в системах под воздействием антропогенного пресса — актуально не только в теоретическом плане, но и в прикладном аспекте, так как дает перспективу научно обоснованной практики ведения сельского хозяйства.

Цель и задачи работы — это экологическая оценка состояния биоценозов в природных и агроландшафтных системах Кубани. Одним из метоj I I дов этой оценки является системный подход, основанный на установлении1 функциональных связей (цепи питания и разложения) живых организмов между собой и с окружающей средой. В этом подходе, исследования были сосредоточены на определении путей основных потоков энергии и круговорота веществ между биотическими и абиотическими компонентами экосферы. Поэтому избранная нами тема по экологической оценке состояния биоj ценозов различных ландшафтных систем является важной в научном и практическом отношении.

Диссертационная работа выполнялась на кафедрах зоологии КСХИ, паразитологии, ветсанэкспертизы и зоогигиены КубГАУ, в лаборатории кон-сортивных связей и пищевых цепей НИИ прикладной и экспериментальной экологии.

Материал собран в процессе экспедиционных научных исследований в биоценозах природных и агроландшафтных систем равнинной зоны Краснодарского края, а также путем аналитических и теоретических обобщений за период 1969;2003 гг.

Нами разработан и предложен комплексный метод по выявлению в крови рыб простейших и микроорганизмов, имеющий практическое значение при диагностике возбудителей, вызывающих массовую гибель рыб в прудовых хозяйствах края. Предложенный нами способ приготовления тотальных препаратов с окраской трематод, а также «тест-обьекты» трихинелл могут использоваться при дифференциальной диагностике возбудителей вызывающих заболевания домашних животных, птиц и человека.

Результаты изучения видового состава гельминтов диких и домашних птиц, рыб и промежуточных, дополнительных и резервуарных хозяев, бентоса, зоопланктона водоемов и мезофауны почвенных слоев свиноферм, птицеферм имеют практическое значение и могут использоваться в мероприятиях по профилактике паразитарных заболевании. Стационарные обследования беспозвоночных животных в водоемах, используемых для выпаса домашних уток и гусей, а также на прифермских выгулах для домашних кур и свиней, позволяют прогнозировать вспышки инвазионных заболеваний животных.

Результаты исследований нашли отражение в опубликованной монографии «Трансформация веществ и энергии в трофических цепях биоценозов Северо-Западного Кавказа и Предкавказья» (2003). Материалы монографии и созданные 42 концептуальные компьютерные схемы, используются в учебном процессе студентами экологических, географических, ветеринарно-медицинских и медицинских специальностей Южного федерального округа.

ВЫВОДЫ

1. На территории Северо-Западного Кавказа и Предкавказья выявлено 176 видов паразитов рыб и птиц, принадлежащих к 51 роду, из которых 127 впервые указываются для данной территории, 124 вида являются новыми для Кубани, 2 вида (Myxobolus haemophilus Garkavi, Zverzanovskiy, Lysenko, 1989, Cotylotretus cubanicus Artjuch, 1958; Zverzanovskiy, 1976) — новые для России и из них 1 вид (Myxobolus haemophilus Garkavi, Zverzanovskiy, Lysenko, 1989) — новый для науки. Ведущее место в составе экологических групп занимают гельминты, характеризующиеся адаптивностью к широкому спектру питания во внутренней среде домашних и диких животных и полной передачей функций регулирования отношений с внешней средой своим хозяевам.

2. Изучен паразитоценоз, ядром которого является популяция сеголеток толстолобиков, популяции их паразитов, включая простейших (Myxobolus pavlovskii + Myxobolus haemophilus) и бактерии Pseudomonas fluirescens. Разработан и предложен метод выявления слизистого споровика Myxobolus haemophilus в крови у пестрых толстолобиков. Основное место в составе экологических групп паразитоценоза занимают простейшие, адаптировавшиеся к обитанию в жизненно важных органах толстолобиков. Новый вид слизистого споровика Myxobolus haemophilus, обитая в крови хозяина, весьма патогенен, поскольку вызывает ослабление рыб в конце лета, а затем и их массовую гибель.

3. Установлены формы паразитических связей, вызывающих патало-гию у рыб, к ним относятся паразитические простейшие 8 видов: Myxobolus haemophilus, М. pavlovskii, Ichthyophthirius multifiliis, Costia necatrix, Chilodonella piscicola, Apiosoma piscicola, Trichodina acuta, Trichodinella epizooticaгельминты 4 видов (цестоды 2 вида: Bothriocephalus opsariichthydis, Ligula in-testinalis, трематоды 2 вида: Diplostomum spathaceum, Posthodiplostomum cuti-cola). Учитывая экологические особенности простейших, гельминтов можно прогнозировать развитие отдельных или совместных инвазий, профилактировать и проводить лечебные мероприятия у рыб.

4. Разработанная методика диагностики различных форм трихинелл с использованием постоянных «тест-обьектов», позволяет дифференцировать их капсульную и бескапсульную формы, что дает возможность проводить экспертную оценку состояния животных продуктов из ландшафтных систем.

5. Изучен полный цикл развития нематоды Dispharinx nasuta осуществляющийся через промежуточных хозяев трех видов мокриц (Porcellio scaber, Porcellio laevis, Armadillium vulgare) — полный цикл развития этой нематоды завершается за 53 дня. Впервые обнаружена нематода Trichinella pseudospiralis (Garkavi, 1972) у канюка обыкновенного, а трематода Cotylotretus cubani-cus (Artjuch, 1958; Zverzanovskiy, 1976), выявлена нами у 6 видов (кряква, нырок красноносый, чернеть красноголовая и белоглазая, чирок-свистунок, чирок-трескунок) охотничье-промысловых птиц в плавневой зоне Кубани. Большинство гельминтов усиливают репродуктивную способность весной (март — апрель) и осенью (сентябрь — ноябрь), что дает возможность более целенаправленно вести борьбу с этими паразитами в хозяйствах края.

6. В ландшафтах богарной зоны края широкой экологической пластичностью, высокой приспосабливаемостью к изменяющимся условиям среды (пищевые ресурсы, температура, влажность, осадки), характеризуются почвенные организмы (дождевые черви, энхитреиды, кивсяки, мокрицы, клещи орибатидные, хищники-геофилы, сколопендры, личиночные стадии жуков: жужелиц, долгоносиков, навозников). Подтверждением этого является присутствие в составе их популяций всех возрастных групп и экотиповчто свидетельствует об относительной устойчивости ландшафтов и их способности к саморегулированию.

7. В структуре пищевых цепей охотничье-промысловых птиц (прудов, речек, лиманов), в основе которых находятся продуценты органики, состоящие из растений и водорослей, выделено от двух до шести звеньев. У 8 видов охотничье-промысловых птиц нами установлено от 2 до 7 трофических уровней, у зараженных животных цепи питания удлиняются, заканчиваясь паразитами и гиперпаразитами разных порядков.

8. На основе многолетней инвентаризации из 37 видов птиц в равнинной зоне надлежит перевести в группу охраняемых 18 видов (коростель, широконоска, чернеть белоглазая, камышница, сарыч, сова ушастая, сплюшка, кобчик, пустельга обыкновенная, скворец обыкновенный, фазан северокавказский, сыч домовый, лунь болотный и луговой, жаворонок хохлатый и полевой, крачка черная и речная), которые отнесены во вторую категориюдолжны быть включены в Красную книгу Краснодарского края. Из выявленных 20 групп почвенной мезофауны подлежат охране 4 группы гумусообразователей (дождевые червиэнхитреидыколлемболлыличинки почвенных мух), что будет способствовать поддержанию биоразнообразия в этой зоне.

9. Определение роли и динамики развития гельминтов на всех трофических уровнях определило их место в агроландшафгных системах: в первом уровне (листья, подстилка, детрит) в пассивной и активной жизненной форме находятся яйца и личинки эндоконсортов, во втором и третьем уровнях преобладают личиночные стадии бесполого размножения и инвазионные (спо-роциста, редии, церкарии, адолескарии), с возможностью возврата в первый уровень адолескариев, а среди позвоночных в третьем четвертом уровнях распределяются имаго эндоконсортов. Это позволяет с учетом экологических особенностей гельинтов и условий среды предвидеть возможное направление в развитии отдельных инвазий у рыб и птиц.

10. Для каждого уровня пищевых цепей в агроландшафгных системах установлено определенное соотношение их продуктивностинапример в Ленинградском районе в колхозе «Заветы Ильича» в 2000 г. общая биомасса продуцентов органики (посевы пшеницы) первого уровня составила 11 000 ± 550 кг/га, фитофагов — 1980 ± 99 кг/га (18%), зоофагов первого порядка -237,6 ± 11,9 кг/га (12%), зоофагов второго порядка — 19 ± 0,95 кг/га (8%). Наиболее высокой эффективностью использования энергии отличаются продуценты и фитофаги.

Рекомендации производству

1. Разработанные методики оценки уровня развития биоценозов позволяют определить состояние системы в краткосрочном плане и прежде всегобиоразнообразие животного компонента в наземной, водной, почвенной и внутриорганизменной средах природных и техногенных ландшафтов. ivy чз ' О t? V О

2. Предлагаемый способ окраски и изготовления постоянных препаратов трематод, а также тест-обьекты жизненных форм трихинелл могут использоваться при дифференциальной диагностике возбудителей, вызывающих заболевания домашних птиц, животных и человека.