Автореферат: Исследование фауны и экологии мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель юга Тюменской области

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из важнейших задач современной экологии состоит в изучении состояния и функционирования экосистем в условиях антропогенного воздействия. Наиболее широко распространенным видом хозяйственной деятельности человека является сельскохозяйственная трансформация территорий, ведущая к возникновению агроландшафта. Однако в связи с социально-экономическими процессами последних десятилетий в нашей стране резко возросла общая площадь брошенных пахотных земель - залежей. Только в Тюменской области она составляет более миллиона гектар. В связи с этим изучение сообществ животных на нарушенных и восстанавливающихся сельскохозяйственных землях приобретает большой научный и практический интерес. Актуальность данной темы объясняется еще и тем, что изучение сукцессий и прогноз изменений экосистем - важнейший элемент экологического мониторинга. При изучении восстановительных процессов на агроландшафтах традиционно большее внимание оказывают сукцессионным изменениям фитоценозов (Миркин, Наумова, 1984; Лебедев, 1992; Richter, 1997; Миркин и др., 2002), тогда как изучению фауны посвящены немногочисленные работы (Ердаков и др., 1991; Tattersall at all., 1999) и практически ничего не известно об изменениях в животном населении сопровождающих восстановление трансформированных территорий.

Выбор в качестве объекта исследований мелких млекопитающих связан с их значительной ролью в экосистемах, широким распространением, высокой чувствительностью к воздействиям, что в совокупности и определяет данную группу животных как весьма перспективный объект экологического мониторинга (Ивантер, Ивантер, 1981; Пястолова, 1987; Гашев, 2000).

Цель исследования: изучить фауну и экологию мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель юга Тюменской области.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Изучить видовое разнообразие и состояние сообществ мелких млекопитающих на залежных землях, целинных участках и полях зерновых культур юга Тюменской области с помощью традиционных и оригинальных показателей.

2. Исследовать демографическую и территориальную структуру внутрипопуляционных групп доминирующих видов и сообществ мелких млекопитающих на землях, подвергавшихся сельскохозяйственному воздействию.

3. Оценить влияние сельскохозяйственной трансформации земель на морфофизиологические особенности внутрипопуляционных групп доминирующих видов в сообществах мелких млекопитающих.

4. Провести экологический анализ зараженности мелких млекопитающих экто- и эндопаразитами на землях с разной степенью антропогенной нагрузки.

Научная новизна. Впервые получены данные о структуре и состоянии сообществ мелких млекопитающих и морфофизиологических особенностях узкочерепной полевки (Microtus gregalis Pall., 1779) и полевой мыши (Apodemus agrarius Pall., 1778) на залежных сельскохозяйственных землях в сравнении с целинными территориями и агроценозами в данном регионе; проведен сравнительный анализ различных способов расчета индексов органов. Отмечена гипертрофия селезенки для узкочерепной полевки (Microtus gregalis Pall., 1779), ранее указанная только для лесных полевок рода Clethrionomys (Оленев, Пасичник, 1999).

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Переход агроценозов в залежи сопровождается восстановлением сообществ мелких млекопитающих в ходе демутационной сукцессии, что выражается в разновекторном изменении основных показателей состояния сообществ.

2.Молодые залежные участки характеризуются в целом неблагоприятными для мелких млекопитающих условиями обитания; на старых залежных участках формируются более благоприятные условия, что приводит к возрастанию численности животных и, как следствие, к повышению стрессовости физиологического состояния животных.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы для прогноза изменения видового состава и численности мелких млекопитающих на землях, выведенных из сельскохозяйственного использования на юге Тюменской области, что в современных условиях продолжает оставаться актуальным в аспекте контроля численности грызунов-вредителей сельского хозяйства. Учитывая происходящее в последние годы перераспределение фонда земель сельскохозяйственного использования, полученные данные о сообществах мелких млекопитающих и их зараженности паразитами могут иметь значение для прогноза возможных природноочаговых заболеваний.

Показатели относительной численности мелких млекопитающих в исследованных местообитаниях внесены в банк данных лаборатории зоологического мониторинга Института систематики и экологии животных СО РАН г. Новосибирска. Результаты исследования используются при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам специализации «Экология животных» в ТюмГУ.

Примененный в исследовании подход использования качественных и количественных показателей сообществ мелких млекопитающих рекомендуется для мониторинговых исследований степени нарушенности биоценозов. млекопитающее зараженность мелкий эндопаразит

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на конференции молодых ученых «Биосфера и человечество», посвященной памяти Н.В.Тимофеева-Рессовского (Екатеринбург, 2000); XXXIV Международной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2001); IV и V Региональных научно-практических конференциях «Особо охраняемые природные территории Алтайского края и сопредельных регионов, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда» (Барнаул, 1999, 2002); XIV и XV Всероссийских научно-практических краеведческих конференциях «Словцовские чтения» (Тюмень, 2002, 2003); Международном совещании «Териофауна России и сопредельных территорий» (VII съезде териологического общества) (Москва, 2003); на заседаниях кафедры зоологии и ихтиологии Тюменского государственного университета (2001-2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и 6 тезисов.

Структура диссертации. Диссертация включает введение, четыре главы, выводы, список литературы и 3 приложения. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков, 38 таблиц. Список литературы включает 266 источников, из них 36 на иностранных языках. Общий объем работы составляет 177 страниц.

Автор выражает искреннюю благодарность д.б.н. Ю.С.Равкину, к.б.н. И.В.Пак, к.б.н. О.Н.Жигилевой, к.б.н. Н.А.Алексеевой, к.б.н. О.Н.Лепуновой, И.В.Кузьмину за методическую помощь и содействие на различных этапах работы, к.б.н. А.Ю.Левых за помощь в сборе материала.

Введение

Во введении обосновывается актуальность, научная новизна и практическая значимость исследования, ставятся цели и задачи, формулируются положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Литературный обзор

В главе приводится анализ публикаций, монографий, обзорных и оригинальных статей отечественных и зарубежных авторов по вопросам влияния сельскохозяйственной трансформации земель на мелких млекопитающих, а также сукцессионных изменений в растительных и животных сообществах агроценозов.

Глава 2. Характеристика района исследований

В главе представлены основные сведения о рельефе, почвах, климате района исследований. Дана характеристика растительного покрова и указана степень сельскохозяйственной трансформации района исследований.

Глава 3. Материалы и методы исследования

Исследование фауны и экологии мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель проводили в 1998-99, 2001-2003 гг. в зоне развития агропромышленного комплекса Тюменской области: на территории Нижнее-Тавдинского, Тюменского, Заводоуковского, Ишимского и Сладковского административных районов. В исследовании структурных особенностей сообществ мелких млекопитающих выбран региональный масштаб, в котором находят воплощение процессы как локального, так и широкого биогеографического масштаба. В каждом из исследованных районов заложено несколько пробных площадей, принадлежащих к 4 местообитаниям - поля яровых зерновых культур (значительно трансформированные биотопы), заброшенные поля зерновых культур 1-5 лет - молодые залежи (начальная стадия сукцессии), заброшенные поля зерновых культур 6-12 лет - старые залежи (заключительная стадия сукцессии) и целинные участки (ненарушенные биотопы).

Отловы животных во всех исследуемых районах проводились по стандартной методике (Коренберг, Кучерук, 1964) - линиями капканов Геро. В целях исключения влияния на результаты исследований сезонной динамики, сбор материала проводили по схеме, предусматривающей проведение отловов в четырех исследуемых местообитаниях в течение 8-10 дней.

Всего за 5 лет исследований заложено 43 пробных площади (на 10 из них проводились многолетние исследования), отработано 9380 ловушко-суток, отловлено более 1100 мелких млекопитающих, относящихся к 18 видам (табл.1).

Изучение степени концентрации животных на исследуемых участках проводили, используя показатели агрегированности (Одум, 1986) и «плохой» агрегированности (Гашев, 2002).

Таблица 1

Общий объем исследованного материала

Для комплексной оценки сообществ мелких млекопитающих использовали традиционные (Одум, 1986) и оригинальные (Гашев, 2000) показатели биоразнообразия. Морфометрическое и морфофизиологическое обследование животных проводили в соответствии с методикой С.С. Шварца с соавторами (1968). Помимо традиционных индексов внутренних органов были использованы квадратичные (Межжерин и др.,1991). Колориметрическая оценка окраски меха проводилась по оригинальной методике С.Н.Гашева (1999, 2003).

Для более полного исследования физиологического состояния животных готовили мазки крови и исследовали лейкоцитарную формулу. Уровень хромосомной мутабильности грызунов в различных местообитаниях определяли, используя метод оценки микроядер (Ильинских и др., 1988). В работе также учитывалась зараженность зверьков экто- и эндопаразитами. Определение эктопаразитов проведено научным сотрудником зоологического музея ТюмГУ И.В.Кузьминым. Определение эндопаразитов было проведено к.б.н. О.Н.Жигилевой.

Глава 4. Фауна и экология мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель юга Тюменской области

Показатели видового разнообразия сообществ мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель юга Тюменской области

Разрабатываемая в последнее время концепция биоразнообразия тесно связана с синэкологией и предполагает всесторонний анализ показателей качественных и количественных характеристик различных групп организмов (Литвинов, Панов, 1998). Как известно, на пессимизацию среды в первую очередь реагируют показатели суммарного обилия видов мелких млекопитающих в сообществе. Наибольшее количество видов характерно для целинных участков (табл.2). На нарушенных и
табл 5 2 восстанавливающихся участках среднее количество видов значительно меньше, чем на целинных: в полях зерновых культур на 48%, на молодых залежных участках - 54%, на старых залежных участках - 10% (табл.3). Относительное обилие максимально на старых залежных участках и убывает в ряду старая залежь - целина - молодая залежь - поле.

Таблица 3

Общие показатели видового состава и обилия животных в сообществах мелких млекопитающих различных местообитаний

Примечание: ?- статистические достоверные отличия со старой залежью;

*- с целиной. Два условных знака - отличия достоверны при Р<0,01.

Видовая структура является отражением степени восстановительных процессов на трансформированных территориях. В исследуемых сообществах выявлены следующие виды-доминанты: в полях зерновых культур и на молодых залежах - полевая мышь; на старых залежах - полевая мышь, узкочерепная полевка, обыкновенная бурозубка; на целинных участках, помимо выше перечисленных видов, большого обилия достигает красная полевка (табл.2). Таким образом, сельскохозяйственное преобразование ландшафтов оказывается благоприятным для распространения полевой мыши, что было показано также работами других авторов (Башенина, 1977; Карасева, Тихонова, 1990; Тихонова, Тихонов, 1993; Шубин, 1991; Тупикова и др., 2000). По мере восстановления нарушенных участков, по нашим данным, увеличивается количество видов, при этом в общем обилии животных возрастает доля красной полевки и обыкновенной бурозубки.