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

Для анализа видового разнообразия применялись два широко распространенных подхода: сравнения, основанные на индексах разнообразия и сравнения, базирующиеся на формах кривых доминирования-разнообразия (Одум, 1986). В исследуемых сообществах индексы видового разнообразия Симпсона и Шеннона имеют достоверно меньшее значение на молодых залежных участках и полях по сравнению с сообществами мелких млекопитающих старых залежных и целинных участков (табл.4). На уменьшение индексов видового разнообразия на полях зерновых культур также указывают работы многих авторов (Рева, 1997; Flowerdew, 1997; Bryja, Rehak, 1998; Kaufman at all., 2000).

Таблица 4

Индексы видового разнообразия и выравненности сообществ мелких млекопитающих различных местообитаний

Примечание: ?- статистические достоверные отличия со старой залежью; * - с целиной. Один условный знак - отличия достоверны при Р<0,05, два знака - при Р<0,01, три знака - при Р<0,001.

В целом, можно говорить о постепенном снижении индекса доминирования на фоне увеличения выравненности в ряду сообществ мелких млекопитающих молодой залежи, поля, старой залежи и целинных участков.

Построение кривой доминирования-разнообразия несколько изменило градиент уменьшения доминирования в сравниваемых сообществах животных (рис.1).

Рис. 1 Кривые доминирования-разнообразия сообществ мелких млекопитающих исследованных местообитаний

По мере уменьшения антропогенного воздействия в ряду поле - молодая залежь - старая залежь - целина кривая становится более пологой и высокой, что говорит о постепенном снижении стрессовости условий (Одум, 1986). Таким образом, в ходе восстановительных процессов показатели видового разнообразия сообществ увеличиваются, но не достигают контрольных значений.

Демографическая структура сообществ мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель.

В данном разделе рассмотрены половая и возрастная структура внутрипопуляционных групп полевой мыши и узкочерепной полевки. Показано, что демографическая структура сообществ мелких млекопитающих в целом представляет собой наиболее общую характеристику и может быть использована при индикации изменений среды.

Для территорий, подверженных сильному антропогенному воздействию, таких как поля и молодые залежи, характерно значительное преобладание самцов по сравнению с самками (1,45:1 и 1,50:1 соответственно). На старых залежных участках и целине половая структура более сбалансирована (соотношение полов 1,01:1 и 1,11:1 соответственно). Причиной этого может являться специфика формирования населения нарушенных участков, проявляющаяся в превалировании здесь мигрирующих особей, среди которых преобладают самцы (Евдокимов, 1978; Лукьянова, Лукьянов, 1998).

В полях зерновых культур значительно преобладают сеголетки по сравнению с зимовавшими - в 4,75 раза, на залежных участках количество зимовавших особей мелких млекопитающих увеличивается, и в контроле соотношение данных возрастных групп составляет 2,01:1. О вытеснении сеголетков в биотопы с менее благоприятными условиями свидетельствуют, например, работы Н.Л.Добринского (1990), К.З.Омарова (1999).

Было показано также, что сельскохозяйственная трансформация земель оказывает значительное влияние на половую и возрастную структуру отдельных популяций грызунов и сообществ мелких млекопитающих в целом как в годы снижения, так и во время увеличения общей численности животных.

Дальнейшая судьба любого сообщества млекопитающих во многом зависит от его репродуктивных характеристик, которые чутко реагируют на изменение условий местообитания и могут быть использованы для индикации антропогенного воздействия на биоценозы (Дмитриева и др., 1990). Особенности репродуктивных процессов выражаются в уменьшении доли беременных самок, количества эмбрионов на беременную самку и как следствие - общей успешности размножения в полях зерновых культур (табл. 5). По мере восстановления нарушенных участков на залежах разного срока давности указанные характеристики изменяются и становятся по значению ближе к контрольным целинным участкам.

Таблица 5

Особенности репродуктивных процессов сообществ мелких млекопитающих исследованных местообитаний

Примечание: *- статистически достоверные отличия с целиной при Р<0,05

Особенности территориальной структуры сообществ мелких млекопитающих залежных сельскохозяйственных земель

Использование показателей агрегированности и «плохой агрегированности» показало, что распределение животных в старых залежах и целинных участках более равномерно, по сравнению с распределением зверьков в поле и на молодых залежах.

Общие характеристики состояния сообществ мелких млекопитающих

Общая оценка состояния сообществ организмов в условиях воздействия различных возмущающих факторов является одной из главных задач экологического мониторинга. Использование такой интегральной характеристики как индекс антропогенной адаптированности сообщества (Гашев, 2000) в нашем исследовании показало, что общая антропогенная адаптированность сообществ мелких млекопитающих поля на порядок (88,21) выше, по сравнению с сообществами старых залежей (8,61) и целинных участков (8,04). Следовательно, по мере снижения антропогенного прессинга происходит уменьшение в сообществах доли видов из групп эвсинантропов, синантропов и антропофилов с более высокими индивидуальными индексами антропогенной адаптированности и увеличением в их составе «нейтралов» и антропофобов.

Сообщества мелких млекопитающих, формирующиеся в полях зерновых культур и на молодых залежных участках, характеризуются также очень низкой общей устойчивостью. По мере дальнейшего восстановления нарушенных земель данный показатель значительно увеличивается. В молодых сообществах животных устойчивость определяется в основном резистентными свойствами, а в зрелых - упругими (табл.6).

Таблица 6

Показатели устойчивости сообществ мелких млекопитающих различных местообитаний

Примечание: ?- статистические достоверные отличия со старой залежью;

* - с целиной. Один условный знак - отличия достоверны при Р<0,05, два знака - при Р<0,01, три знака - при Р<0,001.

После индексации описанных выше параметров рассчитан обобщенный показатель благополучия сообщества. Он достоверно увеличивается от молодой залежи к старой (2,33±0,28 и 4,79±0,96 соответственно), при этом на целине показатель почти в 3 раза выше, чем в среднем на залежных участках (13,71±3,93). В полях зерновых культур обобщенный показатель благополучия сообществ мелких млекопитающих несколько выше (2,94±0,37), чем полученный для сообществ молодых залежных участков.

Следует обратить внимание на то, что представленные выше характеристики для сообществ мелких млекопитающих поля часто имеют промежуточное значение, в сравнении с залежами разного срока давности и целиной. Это объясняется наличием в сообществах животных агробиоценозов собственного сукцессионного развития в течение вегетационного периода (от мая до сентября).

Оценивая влияние какого-то одного фактора на фауну и экологию мелких млекопитающих, мы, в той или иной степени, пытаемся выделить его из целого комплекса факторов, воздействующих на популяции животных. Для оценки степени воздействия совокупности таких факторов, как год исследования, природная зона, степень увлажнения биотопа применялся дисперсионный анализ по всему комплексу описанных параметров. Было показано, что фактор «восстановленности» оказывает значительное влияние (15-65%) на рассмотренные выше экологические характеристики сообществ, за исключением показателей репродуктивных процессов, которые в большей степени связаны с особенностями отдельных лет исследований.

Таким образом, комплексное изучение сообществ мелких млекопитающих поля, залежей разного срока давности и целинных участков на юге Тюменской области свидетельствует о том, что сельскохозяйственная трансформация земель приводит к значительному изменению большей части изученных параметров сообществ животных.

Использование характеристик сообществ мелких млекопитающих в мониторинге качества среды на залежных землях

Мысль о возможности использования в целях биоиндикации отдельных видов мелких млекопитающих высказывалась многими авторами (Ивантер, Ивантер, 1981; Исенов и др., 1987; Пястолова, 1987; Богач, 1988; Катаев, 1988; Гашев, 1997). В то же время сообщество животных как исторически сложившийся комплекс видов, с одной стороны, формируется в соответствии с условиями среды, с другой стороны -стабилизирует среду собственного существования (Вахрушев, Раутиан, 1993) и представляет, таким образом, коадаптивный комплекс видов, тесно связанный со средой обитания. Следовательно, изменение характеристик сообщества животных также может свидетельствовать об опасности различных воздействий, в том числе антропогенных, на экосистемы. Нами показано, что восстановительные процессы в сообществах приводят к закономерному увеличению общего количества видов, видового разнообразия, общей устойчивости, эффективности механизмов стабилизации (коэффициента компенсации) в сообществах (рис. 2).

Коэффициенты корреляции таких интегральных характеристик, как индекс антропогенной адаптированности сообщества и обобщенный показатель благополучия с факторами среды, действующими при восстановлении залежных земель, составили соответственно -0,88±0,33 и 0,95±0,23, что свидетельствует о значительном влиянии сукцессионных процессов на качественные характеристики и общее благополучие сообществ мелких млекопитающих, формирующихся на данных участках.

Рис. 2 Изменение некоторых характеристик сообществ мелких млекопитающих в ряду изучаемых местообитаний

Известно, что при значительных изменениях среды обитания неминуемо происходит сокращение одних видов, и вместе с тем, численность других может увеличиваться. В сообществах мелких млекопитающих это может объясняться циклическими процессами динамики численности отдельных видов, а также реакцией видов животных, связанной с их неодинаковой индивидуальной адаптированностью, в частности, к антропогенным факторам. Выводы о состоянии экосистемы на основании изучения состояния популяций отдельных видов в таком случае могут несколько исказить результаты. Кроме того, данный подход в большей степени соответствует концепции экологического мониторинга, которая в качестве основных требований к естественным экосистемам предусматривает некоторые изменения видового состава животных при условии сохранения экосистем и высокого качества окружающей среды (Израэль, 1979).