Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Чернышов, Виктор Александрович

• Чернышов, Виктор Александрович
• кандидат биологических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Чернышов, Виктор Александрович

Введение.

Глава 1. Структура сообществ почвообитающих раковинных амеб и почвенная фауна Западной Сибири (обзор литературы).

1.1. Особенности экологии и распространения раковинных амеб.

1.2. Региональные особенности животного населения почв ЗападноСибирской равнины.

Глава 2. Материал, методы и район исследования.

2.1. Природно-климатические особенности бореально-лесной зоны Западно-Сибирской равнины.

2.2. Методы протозоологических исследований и статистического анализа результатов.

Глава 3. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в южной тундре (Тазовская низменность).

Глава 4. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в лесотундре (Пуровская низменность).

Глава 5. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в таежной зоне (Тобольское Прииртышье).

Глава 6. Видовой состав и структура сообществ раковинных амеб в зоне подтаежных лесов (Тюменское полесье).

Глава 7. Географические аспекты структурирования сообществ раковинных амеб.

7.1. Зональные особенности сообществ раковинных амеб ЗападноСибирской равнины.1.

7.2. Региональные особенности населения раковинных амеб ЗападноСибирской равнины.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эколого-географические закономерности организации сообществ почвообитающих раковинных амеб Западной Сибири»

Актуальность исследования. Раковинные амебы представляют собой облигатный компонент почвенной нанофауны, активно заселяющий верхние органогенные и органоминеральные горизонты почв, и достигая во многих из них высоких значений численности, биомассы и видового разнообразия (Bonnet, Thomas, 1960; Couteaux, 1976; Гельцер, 1993; Корганова, 1997; Бобров, 1999; Рахлеева, 2000; Мазей, 2008). В многочисленных работах, проведенных на территории Восточно-Европейской равнины (Корганова, 1979; Алексеев, 1984; Рахлеева, 1998; Бобров, 1999; Мазей, Ембулаева, 2008), отмечается, что раковинные корненожки тяготеют к хорошо увлажненным местообитаниям, предпочитая биотопы с низкими темпами разложения органического вещества. Сведения, касающиеся населения раковинных амеб территории Западной Сибири, несмотря на обширность заболоченных ландшафтов, где раковинные амебы формируют наиболее сложноорганизованные сообщества (Gilbert, Mitchell, 2006), крайне малочисленны. В публикации A.A. Рахлеевой (2002) анализируется ризоподпое население таежных почв Сургутского полесья, отдельные данные имеются по южно-таежным торфяным почвам (Карташев, Смолина, 2008; Булатова, 2008; Курьина и др., 2010).

Вместе с тем, территория Западно-Сибирской равнины представляет собой уникальную природную модель, на примере которой можно рассматривать пространственное распределение организмов в зональном ряду местообитаний (Стриганова, Порядина, 2005). Широтная зональность проявляется в смене с севера на юг биогеоценозов тундры, лесотундры, тайги, подтаежных лесов и лесостепи. В связи с этим, важно понимать, каким образом смена зональных типов растительности и почв влияет на формирующиеся сообщества организмов. При этом если существующая информация по населению почвенной мезо- и микрофауны Западной Сибири (Козловская, 1955, 1959; Стебаев, 1962; Стебаева, 1970; Чернов, 1975, 1980; Голосова, 1977; Гришина, Андриевский, 1985; Мордкович, 1995; Бессолицына, 2001; Мордкович и др.,

2003; Стриганова, Порядина, 2005 и др.) позволяет делать определенные за

1 ключения, то данные по одноклеточным организмам, составляющих значительную долю нанофауны, остаются явно недостаточными.

Природная зональность в распределении растительности на территории Западно-Сибирской равнины нарушается чрезвычайно широким развитием интразональных заболоченных экосистем (Берг, 1947). Вопросы о том, насколько велики различия между протозойным населением в зональных и интразональных биотопах, изменяются ли сообщества одноклеточных организмов из болотных биогеоценозов при переходе одной природной зоны в другую, до сих пор остаются открытыми. Помимо зональных и интразональных I эффектов пространственная структура сообществ педобионтов отражает ландшафтную и внутрибиогеоценотическую гетерогенность. В частности, известно, что сообщества раковинных корненожек различаются в зависимости от положения в пределах катены, а также особенностей мезо- и микрорельефа (Бобров, 1999; Стриганова, Рахлеева, 1999; Мазей, 2008). Следовательно, для всестороннего анализа форм и причин пространственного структурирования населения раковинных корненожек в пределах ЗападноСибирской равнины необходимо учитывать широтную зональность, наличие 1 интразональных биотопов, ландшафтное положение (в пределах катены), микробиотопическую специфику. Все эти аспекты всесторонне были изучены в пределах Восточно-Европейской равнины (Корганова, 1979; Алексеев, 1984; Бобров, 1999; Рахлеева, 2000; Мазей, 2008). Получение информации по Западной Сибири позволит сопоставить особенности организации сообществ и вариантов их пространственной дифференциации в западно-восточном направлении в градиенте нарастания континентальности климата.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - выявление закономерностей пространственного распределения почвообитающих раковинных амеб в ряду зональных биогеоценозов, а также в интразональных заболоченных экосистемах Западной Сибири.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Выявить видовой состав почвообитающих раковинных амеб в зональных и интразональных биогеоценозах Западно-Сибирской равнины.

2. Изучить особенности пространственной дифференцированности сообществ почвообитающих раковинных корненожек в пределах основных вариантов биогеоценозов Западной Сибири - южной тундры, лесотундры, тайги и подтаежных лесов.

3. Определить основные направления изменений сообществ почвообитающих раковинных амеб в зональном ряду местообитаний тундра - лесотундра - тайга - подтаежные леса в Западной Сибири.

4. Выявить основные закономерности изменений сообществ сфагно-бионтных раковинных корненожек в интразональных заболоченных биогеоценозах Западной Сибири и сопоставить их с соответствующими сообществами Восточно-Европейской равнины.

Научная новизна

На территории Западной Сибири в широтно-зональном аспекте выявлены закономерности изменения структуры сообществ почвообитающих раковинных амеб. Показано, что роль широтного градиента в дифференцировании нанофауны проявляется в смене почв и напочвенного покрова, что приводит к изменению в структуре сообществ почвообитающих корненожек. Обнаружены различия в закономерностях структурирования сообществ сфагнобионтных раковинных амеб Восточно-Европейской и ЗападноСибирской равнин, что может быть связано с континентальным градиентом. Выполненное автором комплексное исследование нанофауны в широтно-зональном аспекте определяет методологический подход для аналогичных исследований. Полученные материалы имеют значение для разработки мер по сохраненшо биологического разнообразия таежных экосистем.

Научно-практическая значимость

Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, могут найти применение в работе природоохранных и лесохозяйственных организаций при оценке состояния лесных сообществ, организации многолетнего биомониторинга, составления кадастров животного мира России. Выявленные теоретические закономерности позволяют расширить существующие представления о пространственной организации биологических сообществ и использовать новые данные в преподавании общеэкологических, зоологических и лесотехнических курсов в вузах.

Апробация работы

Материал работы был представлен на: Межд симп. по раковинным амебам (Монбельяр, Франция, 2009 г.); Всерос. конф. «Биогеография почв» (Москва, 2009 г.); Всерос. научн. конф. «Проблемы изучения и охраны животного мира на Севере» (Сыктывкар, 2009 г.); Межвуз. научн. конф. «Рей-мерсовские чтения» (Пенза, 2010 г.); Межд. научн.-практ. конф. «Социально-экологические аспекты устойчивого развития человечества» (Пенза, 2010 г.); на заседаниях кафедры зоологии и экологии ПГПУ им. В.Г. Белинского (2007-2010 гг.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ведущих научных журналов ВАК РФ.

Декларация личного вклада автора

Автор лично участвовал в отборе материала на территории Западной Сибири. Определение видового состава сообществ раковинных амеб, обработка полученных данных, их интерпретация и оформление осуществлены автором самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 50-60%:

Основные положения, выносимые на защиту

1. Дифференциация сообществ раковинных амеб в пределах зональных и интразональных биогеоценозов Западной Сибири определяется главным образом биотопическими характеристиками - типом субстрата и уровнем увлажнения. Зональные изменения биогеоценозов, приводя к смене типов напочвенного покрова, способствуют изменениям в структуре сообществ поч-вообитающих раковинных корненожек.

2. Структурно и фаунистически сообщества раковинных амеб из зональных незаболоченных биогеоценозов Западно-Сибирской равнины разделяются на два варианта: в тундре и лесотундре преобладает почвенно-бриофильная группа, а в таежных и подтаежных биогеоценозах доминируют почвенно-подстилочные формы.

3. В отличие от весьма однородного сфагнобионтного населения Восточно-европейских болот с преобладанием бриофильного комплекса, в Западно-сибирских заболоченных экосистемах значительную долю образуют виды эврибионтной и почвенной группировок: в тундре и лесотундре формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педобионтов, а в южной тайге массовы эврибионтные формы.

Заключение диссертации по теме «Экология (по отраслям)», Чернышов, Виктор Александрович

выводы

1. Всего в разнотипных зональных, пойменных и заболоченных биогеоценозах Западно-Сибирской равнины обнаружено 158 видов и внутривидовых таксонов раковинных корненожек. Наиболее характерные доминанты в увлажненных местообитаниях во всех природных зонах Западной Сибири

- эврибионты Trinema enchelys, и Т. lineare, а в засушливых - комплекс видов-ксерофилов и эврибионтов, среди которых преобладают Corythion dubium, Assulina seminulum, A. miiscorum, Eiiglypha laevis.

2. Для мохово-лишайниковых тундр и разреженных лесотундровых лесов характерны бриофилы - Nebel a tincta, N. bohémica, Assulina muscorum, Ar-cherella flavum, Phryganella acropodia, Trigonopyxis arcula, A reel la catinus, Tracheleuglypha dentata, для низовых осоково-гипновых болот - гигрофилы Centropyxis aculeala, Arcella rotundata, Trinema grandis, для средне увлажненных таежных сфагновых сосняков - мезофильные бриобионты Hyalosphenia papilio, Archerella flavum и гигрофилы Arcella rotundata, Cyclopyxis arcelloides, для большинства таежных сфагновых болот и лесов

- комплекс бриофилов Nebela tincta, N. militaris и подстилочных форм Centropyxis aerophila, С. a. sphagnicola, С. orbicularis, для южнотаежных и подтаежных лиственных и пихтовых лесов - исключительно почвенные виды Plagiopyxis callida, P. declivis, P. labiata, Cyclopyxis kahli, Centropyxis sylvatica minor.

3. Структурно и фаунистически сообщества раковинных амеб из зональных незаболоченных биогеоценозов Западно-Сибирской равнины разделяются на два варианта: в тундре и лесотундре преобладает почвенно-бриофильная группа (Nebela tincta, N. collaris, N. bohémica, Assulina seminulum) и разнообразны представители родов Cryptodifflugia, Hyalosphenia, Placocista, а в таежных и подтаежных биогеоценозах доминируют подстилочные формы Plagiopyxis penardi, P. declivis, P. callida, P. labiata, Centropyxis sylvatica, C. s. minor, Cyclopyxis kahli, Heleopera pet-ricola. 1

4. В отличие от весьма однородного сфагнобионтного населения Восточноевропейских болот с преобладанием бриофильного комплекса (Hyalosphe-nia papilio, Н. elegans, Nebela tincta, Archereüa flavum, Arcella arenaria, A. catinus), в Западно-сибирских заболоченных экосистемах значительную долю образуют виды эврибионтной и почвенной группировок. В тундровых и лесотундровых болотах Западной Сибири формируется смешанный комплекс доминантов, включающий как эври-, так брио- и педобионтов (Trinema enchelys, Centropyxis aerophila, Assulina seminulum, Heleopera syl-vatica), а в южной тайге массовы преимущественно эврибионтные формы (Euglypha rotunda, Trinema lineare).

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Чернышов, Виктор Александрович, 2010 год

1. Аверинцев С. A. Rhizopoda пресных вод // Труды Имп. СПб об-ва есте-ствоисп. 1906. Т. 36. Вып. 2. С. 1-351.

2. Алексеев Д.А. Раковинные амебы почв болотных лесов северной подзоны европейской тайги. Автореф. дисс. . канд. биол. наук. М.: МГУ, 1984. 16 с.

3. Агроклиматический атлас мира / И.А. Гольцберг (ред.). M-JL: Гидроме-теоиздат, 1972. 340 с.

4. Алгазин В.А. Растительность Приобья. Н.: Облиздат, 1939. 84 с.

5. Алейникова М.М. Почвенная фауна различных ландшафтов Среднего Поволжья // Почвенная фауна Среднего Поволжья. М.: Наука, 1964. С.I5.51.

6. Алпатьев A.M., Архангельский A.M., Подоплелов Н.Я., Степанов А.Я. Физическая география СССР. Ч. 2. Региональная. М.: Высшая школа, 1965. 555 с.

7. Арнольди JI.B. Жесткокрылые или жуки // Животный мир СССР. Т. 4. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1953. С. 434-485.

8. Арнольди К.В., Матвеев В.А. Население жужелиц (Carabidae) еловых лесов у южного предела тайги и его изменение на вырубках // Экология почвенных беспозвоночных. М.: Наука, 1973. С. 131-143.

9. Атлас торфяных ресурсов СССР. М.: ГУ Геодезии и Картографии, 1968. 96 с.

10. Берг Л.С. Рельеф Сибири и Средней Азии // Растительность СССР. Т. 1. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1938. С. 97-106.

11. Берг Л.С. Географические зоны советского Союза. М.: Географгиз, 1947. Т. 1. 397 с.

12. Бессолицына Е.П. Ландшафтно-экологический анализ структуры зооценозов почв юга Сибири. И.: Изд-во Ин-та геогр. СО РАН, 2001. 162 с.

13. Бобров A.A. Динамика биологической активности почв разной степени оглеения и окультуренности. Автореф. дисс. . канд. биол. наук. М.:1. МГУ, 1984. 24 с.

14. Бобров A.A. Видовое разнообразие раковинных амеб (Protozoa,Testacea) почв сосновых лесов // Биологическое разнообразие лесных экосистем. М.: Наука, 1995. С. 134-136.

15. Бобров A.A. Эколого-географические закономерности распространения и структуры сообществ раковинных амеб (Protozoa, Testacea). Дис. . докт. биол. наук. М.: МГУ, 1999. 340 с.

16. Бобров A.A. Историческая динамика озерно-болотных экосистем и сукцессии раковинных амёб (Testacea) // Зоол. журн. 2003. Т. 82. С. 215-223.

17. Бобров A.A., Коробов Е.Д., Дорофеева Е.И., Трофимов С .Я. К характеристике почвенной мезо- и нанофауны ненарушенных ельников Центрально-лесного государственного биосферного заповедника // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1994. №4. С. 44-52.

18. Будыко М.И., Винников К.Л., Менжулин Г.В. Современные изменения климата // Проблемы современной гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 108-124.

19. Булатова У.А. Раковинные амёбы (Rhizopoda, Testacea) различных мест обитания Томской области // Ломоносов-2008. Сер. Биология. Тез. науч. конф. М.: МГУ, 2008. С. 5.

20. Вызова Ю.Б. Влияние авиахимической обработки на фауну почвенных беспозвоночных темнохвойных лесов // Зоол. журн. 1964. Т. 43. Вып. 4. С. 488-502.

21. Вызова Ю.Б., Чадаева З.В. Сравнительная характеристика почвенной фауны различных ассоциаций пихтового леса. (Кемеровская область) // Зоол. журн. 1965. Т. 44. Вып. 3. С. 331-339.

22. Викол М. М. Корненожки (Rhizopoda, Testacea) водоёмов бассейна Днестра. К.: Штиинца, 1992. 128 с.

23. Воропанов П.В. Ельники Севера. М.: Изд-во АН СССР, 1950. 89 с.

24. Всеволодова-Перель Т.С. Дождевые черви фауны России. Кадастр и определитель. М.: Наука, 1995. 98 с.

25. Гаврилова И.П., Долгова Л.С. Песчаные подзолы среднетаежной подзоны Западной Сибири // Природные условия Западной Сибири, 1972. Вып. 2. С. 34-50.

26. Гельцер Ю.Г. О новой методике изучения почвенных простейших // Вестн. Моск. ун-та. Сер. биол., почвовед. 1960. №2. С. 31-39.

27. Гельцер Ю.Г. Почвенные раковинные корненожки // Матер. IV Всесоюз. совещ. по пробл. почв, зоологии. Баку, 1972. С. 35.

28. Гельцер Ю. Г. Простейшие (Protozoa) как компонент почвенной биоты (систематика, экология). М.: Изд-во МГУ, 1993. 175 с.

29. Гельцер Ю.Г., Корганова Г.А., Алексеев Д.А. Раковинные амебы (Tes-tacida, Protozoa) в почвах // Генезис и экология почв Центрально-лесного государственного заповедника. М.: Наука, 1979. С. 197-229.

30. Гельцер Ю.Г., Корганова Г.А., Яковлев А.С, Алексеев Д.А. Раковинные корненожки (Testacida) почв // Почвенные простейшие. Л.: Наука, 1980. С.108-142.

31. Гельцер Ю. Г., Корганова Г. А., Алексеев Д. А. Почвенные раковинные амёбы и методы их изучения. М.: Изд-во МГУ, 1985. 79 с.

32. Гельцер Ю. Г., Корганова Г. А., Алексеев Д. А. Определитель почвооби-тающих раковинных амёб (практическое руководство). М.: Изд-во МГУ, 1995. 88 с.

33. Гиляров М. С. Почвенные раковинные амёбы (Testacea) и их значение для диагностики болотных почв // Почвоведение. 1955. № 10. С. 61-65.

34. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. М.: Наука, Л965. 352 с.

35. Гиляров М.С. Почвенные беспозвоночные как компоненты биогеоценозов //Журн. общ. биол. 1965а. Т 26. № 3. С. 276-289.

36. Гиляров М.С. Беспозвоночные животные и лесные биогеоценозы // Лесоведение. 1967. № 2. С. 27-36.

37. Гиляров М.С. Почвенный ярус биогеоценозов суши // Успехи совр. биол. 1968. Т. 66. № 1.С. 121-136.

38. Гиляров М.С., Криволуцкий Д.А., Чернов Ю.И. Почвенно-зоологические исследования на биосферных стационарах // Матер, сов.-амер. симп. по биосферным заповедникам. Ч. 1. М.: Наука, 1976. С. 79-86.

39. Гиляров М.С., Стриганова Б.Р. Животное население почвы и его роль в создании почвенного плодородия // 100 лет генетического почвоведения. М.: Наука, 1986. С. 96-104.

40. Гиляров М.С., Чернов Ю.И. Некоторые итоги почвенно-экологических исследований в СССР в плане Международной Биологической Программы // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1974. № 4. С. 563-579.

41. Гиляров М.С., Чернов Ю.И. Почвенные беспозвоночные в составе сообществ умеренного пояса // Ресурсы биосферы. Итоги советских исследований по МБИ. Л.: Наука, 1975. С. 218-240.

42. Головач С.И. Распределение и фауногенез двупарноногих многоножек Европейской части СССР // Фауногенез и филоценогенез. М.: Наука,1984. С. 92-135.

43. Голосова Л.Д. Панцирные клещи подзоны южной тайги Тюменской области / / Экология и фауна животных. Тюмень, 1977. С. 3-17.

44. Говорухин В.С. Редколесья на полярном пределе лесов Малого Ямала и в Приобской лесотундре // Землеведение. 1957. Т 44. № 4. С. 214-228.

45. Городков Б.Н. Опыт деления Западно-Сибирской низменности на бота-нико-географические области // Ежегодник Тобольского губерн. музея. 1916. Т. 25. Вып. 27.56 с.

46. Горчаковский П.Л. Растения европейских широколиственных лесов на восточном пределе их ареала // Труды Ин-та экологии растений и животных. 1968. Вып. 59. 207 с.

47. Гришина Л.Г., Андриевский В.С. Панцирные клещи Западной Сибири и Казахстана // Членистоногие Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука,1985. С. 45-54.

48. Грюнталь С.Ю. О распределении жужелиц (Coleóptera, Carabidae) в лесах волосистоосокового цикла в условиях Подмосковья // Фауна и экология беспозвоночных животных. М.: МИГИ им. В.И. Ленина. 1978. С. 6877.