АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата биологических наук
Мицетобионтные жуки-стафилиниды в лесных экосистемах Смоленской области
03.02.05 - энтомология, 03.02.08 - экология
Войтенкова Наталья Николаевна
Москва 2012
Работа выполнена в Смоленском государственном университете
Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент
Гильденков Михаил Юрьевич
Научный консультант: доктор биологических наук, доцент
Никитский Николай Борисович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент
Юркина Елена Вениаминовна
кандидат биологических наук,
Колесников Феликс Николаевич
Ведущая организация: Орловский государственный университет
Защита диссертации состоится "22" марта 2012 г. в 10 ч.30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.146.01 при ФГБОУ ВПО "Московский государственный университет леса", по адресу 141005, Московская обл., Мытищи-5, ул. Институтская, д.1, ауд.1222.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ
Автореферат разослан "__" _______________ 2012 г.
Учёный секретарь диссертационного совета канд. биол. наук, доцент Шарапа Т.В.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Изучение компонентов экосистем является одним из направлений, раскрывающих механизм их устойчивости и функционирования. Кроме того, эколого-фаунистические исследования служат фундаментом для построения целостной теории исторической динамики и генезиса фаун.
Грибы являются основными деструкторами растительных и, частично, животных остатков во многих лесных экосистемах, поэтому мицетобионтные жесткокрылые, участвующие в утилизации грибов и их расселении, являются важным компонентом этих экосистем. При этом наиболее многочисленными представителями мицетобионтной фауны среди жесткокрылых следует считать жуков семейства Staphylinidae. Большое разнообразие, высокая численность и экологическая пластичность Staphylinidae определяют их роль в подобных исследованиях.
Учитывая, что грибы весьма чувствительны к изменениям, происходящим в экосистемах, мицетобионтные Staphylinidae могут играть заметную роль в мониторинге их состояния.
В связи со слабой изученностью мицетобионтных Staphylinidae актуальным является уточнение сведений по их фауне на конкретных территориях, выявление взаимосвязей Staphylinidae с определёнными видами грибов и типами лесных ассоциаций. Изучение особенностей экологии мицетобионтных стафилинид позволяет понять направления адаптивных связей в этой группе жуков и их роль в развитии экосистем.
Основная цель и задачи исследования.
Цель: Изучить фаунистический состав и экологию мицетобионтных стафилинид в лесных экосистемах Смоленской области.
Задачи исследования.
1. Рассмотреть основные этапы и направления в изучении мицетобионтных стафилинид, особенности их строения и биологии.
2. Охарактеризовать особенности плодовых тел грибов, как субстрата для обитания стафилинид, определить таксономическую структуру комплекса грибов в лесных экосистемах Смоленской области.
3. Выявить видовой состав, таксономическую структуру, трофические и топические связи мицетобионтных стафилинид в лесных экосистемах Смоленской области.
4. Изучить сезонную динамику преобладающих видов мицетобионтных стафилинид и грибов (как их основного кормового субстрата или места обитания) в лесных экосистемах Смоленской области.
5. Дать оценку особенностей экологии мицетобионтных стафилинид в различных лесных экосистемах Смоленской области.
6. Изучить особенности экологии мицетобионтных стафилинид в экосистемах, подверженных антропогенному воздействию.
Научная новизна полученных результатов. В диссертации впервые для Смоленской области установлены количественные и качественные характеристики мицетобионтных стафилинидокомплексов; определены основные закономерности их сезонной динамики мицетобионтных стафилинид на плодовых телах грибов. Также выявлены особенности приуроченности значительного числа видов мицетобионтных стафилинид к различным типам лесных экосистем и специфика трофических связей с различными видами грибов. Проанализированы особенности распространения мицетобионтных стафилинид в экосистемах, подверженных антропогенному воздействию.
Теоретическая и практическая значимость. Проведён анализ фауны мицетобионтных стафилинид изучаемой территории, установлено, что приуроченность ряда видов жуков зависит от особенностей конкретных видов грибов, типа биоценозов и сезона. Изучены особенности мицетобионтных стафилинидокомплексов в урбанизированных биотопах г. Смоленска.
экосистема лесная стафилинида гриб
Полученные данные могут быть использованы для биоиндикации антропогенного изменения лесных экосистем и прогнозирования их развития.
Данные о видовом составе, особенностях структуры и динамики комплексов мицетобионтных стафилинид были использованы при инвентаризации фауны и оценке состояния и тенденций развития лесных экосистем Национального Парка "Смоленское Поозерье".
Материалы диссертационного исследования используются при преподавании курсов ряда биологических дисциплин в Смоленском государственном университете (Общая экология, Экология животных, Полевой практикум по экологии животных).
Апробация результатов. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях: "Охраняемые природные территории и объекты Белорусского Поозерья: современное состояние, перспективы развития" (Витебск, 2005); "Первые Международные Беккеровские чтения" (Волгоград, 2010); Международная научная конференция, посвящённая 110-летию А.А. Уранова "Современные проблемы популяционной экологии, геоботаники, систематики и флористики" (Кострома, 2011); научно-практических конференциях: "Экологические проблемы урбанизированных территорий" (Елец, 2007); "Смоленщина и смежные регионы в исследованиях естествоиспытателей" (Смоленск, 2008); юбилейной конференции, посвящённой 15-летию национального парка "Смоленское Поозерье" "Историко-культурное наследие и природное разнообразие: опыт деятельности охраняемых территорий" (Смоленск, 2007); Всероссийских научно-практических конференциях: "Общие проблемы мониторинга природных экосистем" (Пенза, 2007); "Экология, эволюция и систематика животных" (Рязань, 2009); Смоленском областном конкурсе молодых учёных в номинации: "Исследования в области естественных наук" (Смоленск, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений, изложена на 213 страницах (включая приложения), насчитывает 13 рисунков и 12 таблиц. Список литературы содержит 209 литературных источников, в том числе 68 на иностранных языках.
Благодарности. Особую благодарность за помощь при выполнении данной работы выражаю докторам биологических наук Н.Б. Никитскому и М.Ю. Гильденкову.
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДИНИЯ О МИЦЕТОБИОНТНЫХ СТАФИЛИНИДАХ И ЗАСЕЛЯЕМЫХ ИМИ ГРИБАХ
1.1 История изучения и основные направления современных исследований мицетобионтных стафилинид
Начало систематического изучения семейства Staphylinidae положил Карл Линней, описав в 1758 г. первые 19 видов коротконадкрыльных жуков, в единственном роде Staphylinus. К концу XIX века было известно уже 12346 видов из 1040 родов. К концу XX века - 43696 видов из 3418 родов. В настоящее время известно около 45 тыс. видов Staphylinidae.
Работы по систематике и фаунистике позволили обобщить данные о коротконадкрылых жуках в каталогах Staphylinidae: Bernhauer M., Schubert K. [1910-1912, 1914, 1916], Herman L. H. [2001], Loebl I. & Smetana A. [2004]. Важное значение имели отечественные каталоги Якобсона Г.Г., [1905-1913] и Тихомировой А.Л., [1973].
С 70-х годов XX века и по настоящее время всё большее значение приобретает изучение биологии и экологии стафилинид, в частности - особенностей их развития и биотопической приуроченности.
Исследования мицетобионтных жесткокрылых до начала ХХ века носили, обычно, фаунистический характер и ограничивались фиксацией некоторых кормовых субстратов этих насекомых. Позже появляются работы с более подробными сведениями по биологии видов.
Среди зарубежных работ следует отметить, прежде всего, Seheerpeltz, Hoffler, 1948; Benick, 1952; Eisfielder, 1960; Fogel, Peek, 1975; Ashe, 1981, 1986, 1987 и ряда др. Активное изучение жесткокрылых-мицетобионтов в нашей стране началось в 60-х годах ХХ века. Так, например, Никитский [1980, 1991, 1992, 1993], а также Никитский и др. [1996], охарактеризовал многих мицетофагов, при этом отдифференцировав некоторых типичных их представителей от хищников, к которым их ранее относили многие авторы. В работах русскоязычных авторов освещались биология ряда видов и групп мицетобионтов [Халидов, 1975; Надворная, Надворный, 1991; Салук, 1991; Никитский, Компанцев, 1997; Щигель, 2003 и ряда других], экология и распространение именно мицетобионтных стафилинид [например, Красуцкий, 1990; Щигель, 2003; Колесникова, 2002; Цинкевич, 1997].
1.2 Особенности строения и биологии мицетобионтных Staphylinidae
Связи стафилинид с грибами весьма разнообразны: самая тесная, затрагивающая грибы, как кормовой субстрат - мицетофагия; кроме того, хищные виды проходят здесь питание за счет личинок двукрылых и других насекомых, обитающих в (на) грибах; некоторые виды используют грибы в качестве укрытия и убежища, особенно при дефиците влаги в воздухе. Однако, основу взаимодействия грибов и насекомых составляют трофические связи [Правдин, 1980]. Имаго истинных мицетобионтных стафилинид живут на грибах открыто, активно передвигаясь по субстрату; яйца они откладывают на поверхность грибов; личинки свободно передвигаются по грибу, который для них служит экологической нишей, обеспечивающей пищей, защитой от высыхания и ветра [Халидов, 1984].
Наиболее удобной, на наш взгляд, является классификация обитателей грибов, предложенная Беником [L. Benick, 1952]:
1) мицетобионты в личиночной и (или) имагинальной фазах, т.е. связаны с грибами трофически, и их развитие не может быть закончено без использования гриба;
2) мицетофилы - не зависят в такой мере от грибов или от их постоянных или временных обитателей (питающихся на них) и могут попадать на грибы в больших количествах чаще из почвы, но могут кормиться, при этом, и в других местах (например, в навозе, падали, детрите);
3) мицетоксены - обычно, случайно находящиеся в (на) грибах, как кормовом субстрате, который они используют лишь как укрытие от сухости, холода, света.
Влияние индустриального загрязнения на стафилинид наиболее детально изучено на примере города Праги [Богач, 1988]. Особенности фауны и экологии стафилинид в агроценозах Молдавии были рассмотрены Некулисяну [Некулисяну, 1984]. В диссертационной работе Бабенко [Бабенко, 1998] проводились исследования фауны стафилинид на территории г. Томска, в его пригородах, районах интенсивного промышленного освоения и под ЛЭП-500. Имеется и ряд других работ, однако специальных исследований мицетобионтных стафилинид урбанизированных территорий не проводилось.
1.3 Особенности плодовых тел грибов, как субстрата для обитания и питания стафилинид
Плодовые тела грибов представляют собой целый диапазон микросред рассеянных в пределах данной природной среды. В связи с этим Д. Эш [Ashe, 1984] выделяет три основных характеристики, с которыми приходиться считаться всем мицетобионтным организмам: эфемерность, непредсказуемость времени и места появления, гетерогенность физических и химических характеристик.
Таким образом, плодовые тела грибов представляют собой не только своеобразный, но и очень разнородный по размерам, консистенции, биохимическому составу и срокам существования субстрат, который вследствие специфических особенностей обусловливает своеобразие многовидовых экологических группировок мицетобионтов.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В основу работы положены сборы и наблюдения автора, проведённые в период с 2003 по 2008 годы в ряде районов Смоленской области.
Территория Смоленской области входит в подзону смешанных хвойно-широколиственных лесов. Среди древесной растительности господствуют первичные еловые и сосновые леса. Среди мелколиственных лесов самые крупные площади занимают березняки.
Изучение видового состава мицетобионтных стафилинид, характер их распространения и особенности экологии проводились на стационарных участках и путём маршрутных обследований во время полевых выездов. Стационарные исследования проводились на территории Национального парка "Смоленское Поозерье", в городе Смоленске и его окрестных лесах (Красный бор, Колодня). За время полевых выездов был собран материал в 4-х административных районах области (Смоленском, Демидовском, Краснинском и Кардымовском). Также частично был обработан материал, собранный на территории области в 1991-1994 гг.М.Ю. Гильденковым. В результате автором собрано и обработано около 30 тыс. экземпляров Staphylinidae.