Наземные беспозвоночные санитарной зоны полупустынных ландшафтов Северного Прибалхашья
К.П. Левицкая, В.С. Абукенова
Беспозвоночные животные являются важной и мало изученной составляющей полупустынных экосистем Казахстана. Данные по энтомофауне, а также другим группам традиционно используют для биоиндикации антропогенного и техногенного загрязнения. Фауна беспозвоночных района Северного Прибалхашья изучалась в связи с отчуждением земель для восстановления деятельности промышленного комплекса. В качестве незначительно измененного природного ландшафта была выделена санитарная зона. Исследование герпетобионтов на уровне крупных таксонов показало зависимость распределения беспозвоночных от экологического состояния биоценозов. Выполнен анализ таксономического состава, динамической плотности и трофической структуры беспозвоночных.
В настоящее время в результате промышленного загрязнения все больше ухудшается экологическая обстановка различных природных экосистем. Развиваются процессы деградации растительности и почвенного покрова, многие виды флоры и фауны резко сокращаются в численности или находятся под угрозой исчезновения. Полупустынные экосистемы, характеризующиеся сложными климатическими условиями, такими как перепады температур и недостаток осадков, наиболее сильно страдают от техногенного загрязнения и быстро подвергаются разрушению.
Несмотря на это, территории полупустынь и пустынь на территории нашей страны мало изучены. Отсутствуют достоверные литературные источники, касающиеся таксономического состава животных, в частности беспозвоночных. Особенно интересен для изучения -- регион Северного Прибалхaшья, отличающийся высоким биологическим разнообразием видов и сложными климатическими условиями.
Целью проведенных нами исследований являлось установление закономерностей распространения фауны наземных беспозвоночных в условиях полупустынных ландшафтов данного региона, в том числе антропогенно преобразованных.
Исследуемый район Северного Прибалхашья отличается большой засушливостью и континен-тальностью, в связи с чем, воздействие стрессовых антропогенных факторов на флору и фауну проявляется в этом регионе с большей силой. Здесь расположены многочисленные предприятия горнодобывающей промышленности, для которых характерно интенсивное воздействие на окружающую природную среду, неизбежно вызывающее ее изменение [1].
В процессе производства нарушается полностью или частично сложившиеся экологическое равновесие в зонах размещения промышленных объектов (шахт, рудников, обогатительных фабрик). Эти изменения проявляются в отчуждении территорий для производства горных работ, истощении и загрязнении подземных и поверхностных вод, затоплении и заболачивании подработанных территорий, обезвоживании и засолении почв, загрязнении вредными веществами и химическими элементами атмосферного воздуха, изменении микроклимата. В связи с этим особую актуальность и значимость приобретают вопросы практического изучения фауны «культурного ландшафта», ее таксономического состава и направлений трансформации, которые происходят при широком освоении новых земель и их природных ресурсов.
Специфика влияния конкретного горнодобывающего предприятия на окружающую среду обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождений и применяемой техникой и технологией для его разработки. Распространение загрязняющих веществ в технологических цепях связано с технологией добычи и обогащения полезных ископаемых. Техногенные изменения окружающей среды при разработке месторождений полезных ископаемых, в особенности, если она ведется длительное время, захватывают значительные территории, по площади несопоставимые с площадями горных отводов. Физическое и механическое воздействие, рытье карьеров и отвалов приводят к сильной деградации почвенного покрова и уничтожению растительных сообществ. Аномальные количества меди, цинка, ртути и других токсичных элементов, содержащихся в отходах, воздушным путем переносятся на большие расстояния, расширяя зону загрязнения. Вскрышные породы, характеризующиеся кислой реакцией среды, избыточным содержанием железа и алюминия, лимитируют развитие живых организмов и влияют на их таксономический состав [2].
Таким образом, в совокупном проявлении большого комплекса техногенных процессов в районе горнодобывающих предприятий формируется техногенез горного профиля, в результате интенсивного воздействия которого происходит преобразование верхней части литосферы и окружающей среды в целом. При оценке качества природной среды и ее изменения в результате техногенного воздействия в качестве важных характеристик рассматриваются состояние фауны почв, структура комплекса герпетобионтов и устойчивость его к техногенному воздействию, возможный уровень стабилизации процессов деградации фауны.
Материалы и методы исследования. Полевые работы были проведены в районе золотодобывающего месторождения «Пустынное» в Северном Прибалхашье в течение осени и весны 2011-2012 годов.
Территория месторождения находится в природной зоне боялычевых пустынь. Располагаясь на границе между степной и пустынной зонами, она совмещает в себе признаки тех и других, в виде чередующихся злаковых (степных) и полынных (полупустынных) растительных сообществ, образующих пестрые сочетания [3].
Растительный покров исследованной территории характеризуется неоднородной пространственной структурой, довольно высоким биоразнообразием на видовом, популяционном, фитоценотиче-ском уровнях. Обычны белоземельно-полынно-боялычевые, тырсиково-белоземельно-полынные сообщества. Светло-каштановые почвы чередуются с сероземами. На большей части района почвы отличаются большой сухостью и засоленностью. В таких условиях развивается скудная растительность, а злаки играют подчиненную роль. Разреженный травостой низкорослый, часто встречаются оголенные участки, покрытые налетами солей [4].
В условиях резкого недостатка влаги даже малейшие, неуловимые для глаз неровности поверхности создают различия в водном режиме верхних горизонтов и, следовательно, различия в почвообразовательном процессе. Растения чутко реагируют на малейшие изменения среды. Этими причинами и объясняется пятнистость полупустыни в районе исследования. Растительный покров разреженный, на плакорных пространствах и повышениях он образован преимущественно полынями.
В понижениях встречаются боялыч, биюргун и терескен, а также льнянки, парнолистник. Каждой разновидности почв соответствует своя растительность. На светло-каштановых почвах растут типчак, белая полынь, ромашник. На лугово-каштановых -- ковыль, типчак, на солонцах -- полынь, прутняк, на солончаках развиваются солянки -- сарзан, солерос. Во всех этих растительных сообществах заметную роль в травостое играют мятлик луковичный и полынок.
Нами проводились визуальные наблюдения, маршрутные учеты беспозвоночных, а также ручной сбор насекомых и учет ловушками на экспериментальных площадках буферной зоны, характеризующейся минимальной степенью техногенного воздействия.
Санитарная зона имеет растительный покров мезоксерофильного типа, в понижениях растет больше злаков. Встречаются разнообразные луковые и лилейные, ложноочитки. Для этой зоны характерно обилие лебеды седой и ферулы татарской. Проективное покрытие 70-80 %.
Санитарная зона отличается равнинностью территории, густо поросшие травянистой растительностью участки чередуются с каменистыми островками. Отмечен довольно высокий уровень засоленности почвенного покрова.
При выполнении визуальных наблюдений, маршрутных учетов беспозвоночных, а также учетов ловушками на экспериментальных площадках использовались традиционные почвенно-зоологи-ческие методики [5]. Всего за время проведения исследований было поставлено более 120 ловушек. Обработано и определено около 400 экземпляров беспозвоночных.
Результаты и их обсуждение. В результате исследований в сентябре в биоценозе санитарной зоны были обнаружены представители 8 отрядов: Aranei, Isopoda, Orthoptera, Hemiptera, Coleoptera, Lepidoptera, Hymenoptera, Diptera. Чаще всего встречались чешуекрылые (26 %), прямокрылые (21 %) и двукрылые (19 %) (рис. 1).
Численное соотношение двух последних было примерно одинаковым, тогда как в биоценозах буферной зоны преобладание двукрылых было в два раза выше. Встречаемость жесткокрылых уменьшилась по сравнению с предыдущим ценозом почти в четыре раза. По сравнению с санитарной в буферной зоне в первой половине сентября основное ядро напочвенных беспозвоночных составляли представители отряда двукрылых (семейство Myscidae -- настоящие мухи), жесткокрылых (главным образом семейства Tenebrionidae -- чернотелки и Carabidae -- жужелицы), чешуекрылых (семейства Pterophoridae -- пальцекрылки, Puralididae -- огневки, Noctuidae -- совки), прямокрылых (семейства Acrididae -- саранчовые настоящие и Gryllidae -- сверчки настоящие).
Если наиболее чистая буферная зона оптимальна для обитания жесткокрылых, то в санитарной зоне из-за присутствия загрязнителей и изменения растительного покрова их численность уменьшилась с 42 до 14 %.
Численность чешуекрылых увеличилась с 11 до 26 %, что, видимо, связано с изменением типа растительности. Почти на 10 % увеличилось число представителей из отряда прямокрылых -- с 11,5 до 21 % по сравнению с буферной зоной.
В два раза меньше оказалось на санитарном участке и количество обнаруженных пустынных равноногих рачков (2,9 % вместо 10,9 %).
Более разнообразен спектр семейств обитающих здесь беспозвоночных. Всего найдено 20 семейств: Lуcosidae, Syrphidae, Salticidae, Trombidiidae, Ligidae, Grillidae, Acrididae, Nabidae, Cicadidae, Carabidae, Tenebrionidae, Elateridae, Pterophoridae, Puralididae, Ichneumonidae, Sphecidae, Scoliidae, Asilidae, Mуscidae, Rhagionidae, они представлены на рисунке 2.
В сравнении с санитарной в буферной зоне было обнаружено 15 семейств, но среди них было обнаружено не встречающееся на других участках семейство богомолов. Это связано с тем, что богомолы обитают в густых зарослях, листве кустарников, в щелях между камнями. Осенью были собраны единичные экземпляры, так как к концу сентября у них заканчивается период размножения и откладки яиц, после чего взрослые особи отмирают. Пик численности богомолов приходится на лето.
Наиболее многочисленны в санитарной зоне семейства: Puralididae (17 %), Myscidae (13 %о), Grillidae (13 %).
Большая часть найденных огнёвок (Puralididae) принадлежит к числу бабочек, летающих по вечерам или ночью. Окрашены они в серый и тёмные цвета. Многие -- вредители растений.
Некоторые виды были пойманы на свет. Другие были учтены при выборке из ловушек, куда они попали привлеченные запахом или при откладке яиц.
Из семейства настоящих мух часто встречался вид Stomoxyscalcitrans. Вид распространен повсеместно, питаются кровью животных. Цикл их жизнедеятельности приходится на конец лета и позднюю осень. Личинки размножаются в гниющих растительных остатках.
Прямокрылые (семейства сверчков и саранчовых) встречались здесь гораздо чаще (21,2 %, тогда как в буферной зоне их доля -- 7,8 %).
Сверчки (Grillidae) обычны для щебнистых, аридных ценозов. Они живут в щелях, под камнями, в норках, питаются в основном растениями, но могут поедать других мелких беспозвоночных и мягкие ткани с трупов.
Произошла смена семейств пауков, попадающих в ловушки.
Вместо некрупных Linyphiidae появляется семейство пауков-волков Lуcosidae. Пауки-волки -- активные хищники, которые патрулируют свой участок в поисках насекомых и паукообразных и другой добычи. Они не ловят жертву сетью. Некоторые виды пауков-волков роют норы и активно обороняют свой участок, другие свободно бродят -- оба типа являются важной составляющей частью экосистемы.
Также были зарегистрированы пауки-скакуны (семейство Salticidae) -- активные дневные охотники, характерные обитатели степей и полупустынь.
Несколько возросла доля учтенных перепончатокрылых. Появились новые семейства.
Из роющих ос (Sphecidae) определен пустынно-степной вид -- Prionyx subfuscatus Dahl., обычный на сухих лугах и в пустынной зоне. Охотится на саранчовых. Из песочных ос (Crabronidae) встречен бембекс носатый (Bembixrostrata) и осы р. Stizus.
Общая динамика плотности герпетобионтных беспозвоночных в буферной зоне составила 1,8 экз. на ловушко/сутки. При этом максимум уловистости приходится на долю жесткокрылых (Coleoptera -- 0,8 экз. на ловушко/сутки), почти в три раза меньше уловистость двукрылых (Diptera -- 0,3 экз. на ловушко/сутки).
Несколько ниже уловистость мокриц и чешуекрылых (Isopoda и Lepidoptera -- 0,2 экз. на ло-вушко/сутки), а также прямокрылых и перепончатокрылых (Orthoptera -- 0,13 и Hymenoptera -- 0,1 экз. на ловушко/сутки). На долю паукообразных, богомолов и клопов (Aranei, Mantoptera, Hemiptera) приходится самая маленькая уловистость в этом биоценозе, составляющая 0,03 экз. на ло-вушко/сутки.
В санитарной зоне общая динамическая плотность беспозвоночных увеличилась на 1,1 % и составила 2,9 экз. на ловушко/сутки.