Автореферат: Ратичні як структурно-функціональний елемент острівних заповідно-охоронних територій південного сходу України

Методи досліджень - Облік ратичних проводили за методикою (Филонова, Нахимовская, 1985). Живлення вивчали за (Cushwa, Coady, 1976; Домніч, Домніч, 2006), ґрунтоутворюючі процеси за (Юргенсон 1961; Кузнецова, 1975; Пахомов, 1998). Хімічний аналіз ґрунту відповідно до методів (Петербургский, 1961; Зырина, Орлов, 1964, 1980; Аринушкина, 1970; та ін.). Роль ратичних у трансформації біотичної енергії (Bertalauffy, 1917; Golley, 1967; Odum, 1957; Gozmongy, 1969). Побудову схем консортивних зв'язків (Мазинг, 1973, 1976; Булахов, 1976). Для обробки одержаних результатів використовували методи аналізу варіаційної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. В перше: на основі результатів дослідження динаміки кількісного складу ратичних, зокрема натуралізованих видів, встановлені закономірності формування їх зоомаси, чистої та питомої продукції в умовах острівних екосистем з охоронним статусом на Південному Сході України. На регіональному рівні у перше представлена порівняльна характеристика раціонів живлення ратичних на обмежених територіях з високим ступенем їх імпедитності. Виявлені особливості впливу екскреторно-метаболічного опаду на ґрунти охоронних територій. Показані закономірності зміни фізичних та хімічних властивостей ґрунту під механічним та екскреторним впливом диких ратичних. З'ясована роль ратичних у формуванні гідрохімічних і гідробіологічних характеристик води у штучно створених водопоях. У перше встановлені закономірності трансформації біотичної енергії за участі ратичних в острівних екосистемах на заповідно-охоронних територіях Південного Сходу України.

Набули подальшого розвитку: вчення про консортивні зв'язки, де детермінантом є парцелярні угруповання автотрофів, та консортивні зв'язки з функціональними елементами автотрофів.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень, спрямовані на удосконалення управління популяціями диких ратичних, впроваджені упродовж 2006-2013 рр. на території Азово-Сиваського національного природного парку (АСНПП), НЗ “Хортиця”, а також на територіях лісомисливських господарств Харківського та Запорізького обласних управлінь лісового і мисливського господарства. Матеріали дисертаційної роботи включені до навчальних програм і використовуються в навчальному процесі Запорізького, Львівського, Харківського, Дніпропетровського національних університетів при викладанні дисциплін: “Зоологія”, “Популяційна екологія”, “Екологія тварин”, “Лісова зоологія”, “Мисливствознавство”.

Особистий внесок автора. У процесі роботи над дисертацією автор особисто брав участь у всіх польових дослідженнях і камеральній обробці даних щодо визначення зоомаси, продуктивності, вивчення екскреторної діяльності тварин, у встановленні їх ролі у трансформації біотичної енергії та енергетичного балансу й у визначенні консортивних зв'язків, де йому належать до 100% самостійності. У інших питаннях - проведення обліку, визначення раціону живлення та кормової бази, хімічних аналізів та ін. Частка автора у виконаних роботах становить 40-70%. Права співавторів колективних публікацій не порушено.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дослідження доповідались на 9 наукових форумах, у тому числі: на ХХIX Международном конгрессе биологов-охотоведов (Москва, 2009), та конференціях: "Беловежская пуща: история, природа, туризм" (Каменюки, 2009), “Актуальні проблеми та перспективи розвитку природничих наук” (Запоріжжя, 2010, 2011), на ІХ съезде Териологического общества РАН (Москва, 2011), на V Всероссийской конференции по поведению животных (Москва, 2012), на ІІІ міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми біології, екології та хімії” (Запоріжжя, 2012), на VІІ міжнародній конференції “Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах” (Дніпропетровськ, 2013), на VІ Науково-практичній конференції “Біологічні дослідження - 2015” (Житомир, 2015).

Публікації. Результати досліджень опубліковано у 18 наукових працях: 9 з них - статті у фахових виданнях, з яких 4 - у виданнях, що входять до міжнародних наукометричних баз даних.

Структура і обсяг дисертації. Матеріали дисертації викладено на 252 сторінці, з яких 185 сторінок займає основний текст роботи, в тому числі 67 рисунків, 30 таблиць. Структура дисертації містить вступ, 8 розділів, висновки, список використаних джерел літератури та 10 додатків. Бібліографічний покажчик налічує 324 літературних посилань, з яких 84 - в іноземних виданнях.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Роль ссавців в екосистемах та місце ратичних як біогеоценотичних елементів

Ратичні як елемент різноманітних екосистем, завжди були та залишаються у центрі уваги різноманітних наукових досліджень. Особлива увага приділяється вивченню їх живлення та впливу на рослинний покрив, що зумовлює як продуктивність, так і кругообіг речовин в екосистемах (Ходашова, 1970; Злотин, Ходашова, 1974; Соколов, Абатуров, 1975; Абатуров, 1978; Кучерук, 1985; та ін.). Найбільша увага приділялася цим питанням у зв'язку з виконанням міжнародної біологічної програми (МБП) та міжнародної програми - “Людина і біосфера” (ЛіБ). У процесі виконання зазначених програм здобуто важливі результати стосовно ролі різних тваринних угруповань, як компонентів екосистем, де основою були програмні і методичні прийоми, викладені в роботах (Сукачов, 1947, 1964) про біогеоценоз. Особливого значення набули роботи, пов'язані з фітофагами, поміж яких значне місце посідають праці, присвячені ратичним та їх ролі у біогеоценотичних процесах (Абатуров, 1975, 1979, 1980, 1984; Кучерук, 1985; Холодова, 1989; Магометов, 1995, 1997; Пахомов, 1998; Смірнова та ін., 2011). Керівним напрямом у виборі літератури послужили консортивні зв'язки середовищеутворюючого впливу ратичних в екосистемах та їх ролі у трансформації енергії. Ці різні аспекти зазначених питань розглянуті у багатьох наукових працях, зокрема у роботах (Динесман, 1964; Абатуров, 1963, 1966, 1973, 1976, 1979, 1980, 1984; Булахов, 1973, 1975, 1976, 1980, 1981, 1986; Булахов, Пахомов, 2006; Кузнецов, 1975, 1990; Михеев, 1996; Пахомов, 1991, 1998; Ходашова, Елисеева, 1967; Матекин, Уголкова, 1979; Пилипко, 1998; Petrusewicz, Macfedyen, 1970; Dechnik, 1987; Yadak, 1998.).

Фізико-географічна характеристика району досліджень

Коса Бірючий входить до складу АСНПП і розташована на узбережжі Азовського моря, має протяжність - 25 км, ширину - від 3 до 5 км. Південний берег коси рівний, піщаний, північний - характеризується численними невеликими затоками і характеризується помірно континентальним кліматом з жарким тривалим літом і короткою м'якою зимою. Середня швидкість вітру від 4 до 6,8 м/с.

Острів Хортиця розташований на північному заході Запорізької рівнини. Його довжина - 11,2 км, ширина - 2 - 2,6 км. Берегова лінія довжиною 26 км. Острів має площу 2320 га. Клімат регіону континентальний помірно-теплий. Амплітуда річних температур сягає 72°С (від - 32°С, до +40°С влітку). Середньорічна сума опадів 396 мм.

Матеріали та методики досліджень

Матеріал напрацьовано упродовж 2006-2013 років. Місце дослідження - різноманітні екосистеми островів Південного Сходу України, що мають державний охоронний статус: Азово-Сиваський національний природний парк (АСНПП) та національний історико-природний заповідник о. Хортиця (НЗ “Хортиця”).

Облік проводили за рекомендаціями (Филонова, Нахимовская, 1985), під час квартальних обходів у різні пори року та у певні години доби на стаціонарних маршрутах. Живлення вивчали за методикою (Cushwa, Coady, 1976) з нашими доповненнями (Домніч, Домніч, 2006). Роль екскреторного опаду ратичних як середовищетвірного елементу у ґрунтотвірних процесах визначали за методикою (Юргенсон, 1961; Кузнецов, 1975; Пахомов, 1998). Для визначення обсягів надходження екскрецій у різних екосистемах проводили їх регулярний облік. Закладали експериментальні ділянки з розкладенням екскрецій, де через певний час відбирали зразки ґрунту для визначення впливу ратичних на його фізико-хімічні властивості. Зразки відбирали за ґрунтовими горизонтами: 0 - 10, 10 - 20, 20 - 30 см. Аналіз зразків ґрунту проводили у лабораторних умовах за методикою, викладеною у роботах (Петербургский, 1961; Зырин, Орлов, 1964, 1980; Аринушкина, 1970; Вадюнина, Корчагина, 1973; та ін.).

В оцінці ролі ратичних у трансформації біотичної енергії та у енергетичному балансі ми виходили із того, що енергія фізіологічних процесів в організмі тварин сумірна з кількістю спожитої ними їжі (Bertalauffy, 1917; Golley, 1967; Odum, 1957; Gozmongy, 1969). Ця сумірність для ссавців визначається через їх основний обмін (Brody, 1945; Mc Nab Brian, 1963) за формулою:

Q = 70 Ч m^0.73 ,

де Q - основний обмін - в ккал за добу, m - маса - у кг однієї особини.

У процесі обчислень зважали на те, що фактичний обмін у ссавців (особливо великих за розміром) більший у 2 рази за основний обмін (Kleiber, 1947; Mc Nab Brian, 1963; Второв, 1967).

При визначенні ролі ратичних у консортивних зв'язках враховували кількісні дані про обсяги споживання рослинних об'єктів та їх функціональних елементів, які приймають участь у фотосинтезі, вегетації та репродукції. Також враховували використання ратичними різних екосистем, як території для нагулу, відпочинку і захисту. Побудову схем консортивних зв'язків проводили за рекомендаціями (Мазинг, 1973, 1976; Булахов, 1976). Чисту продукцію визначали за методикою (Булахов, Пахомов, 2006).

Чисту продукцію, тобто приріст продукції за певний (в основному за вегетаційний) період часу встановлювали шляхом відрахування від остаточної початкової зоомаси. Питому продукцію визначали за відношенням чистої продукції до початкової зоомаси: P/B, де P - чиста продукція, B - вихідна зоомаса.

Зоомасу визначали на основі показників маси ратичних з урахуванням співвідношення їх у різних вікових групах і статевої структури. Обчислювали усереднену масу однієї особини за формулою:

- усереднена маса однієї особини; m_i, m₁, m₂,- середня маса самця, самиці і різного розміру молоді; % - відсоток даної групи у популяції. Загальне усереднення біомаси множили на кількість тварин на певній площі.

За увесь період досліджень провели 330 обліків (у АСНПП 210, у НЗ “Хортиця” 120), здійснили понад 500 візуальних спостережень, проаналізували більше 65 шлунків тварин. Заклали 16 експериментальних ділянок для визначення впливу ратичних та їх екскрецій на фізико-хімічні властивості ґрунтів, а також - 10 експериментальних ділянок для дослідження швидкості розкладання екскрементів. Всього виконано понад 1000 хімічних аналізів в лабораторії “Хімії ґрунтів” ДНУ.

Статистичний аналіз проводили з використанням статистичного пакету даних програмного забезпечення SPSS версія 15.0.

У зборі матеріалу приймали участь співробітники біологічного факультету ЗНУ, АСНПП та НЗ “Хортиця”, за що автор їм висловлює щиру подяку.

Характеристика чисельності, щільності населення, зоомаси та продуктивності ратичних у різних типах екосистем з охоронним статусом

Чисельність ратичних в умовах НЗ “Хортиця” у продовж 18 років (1996-2013) характеризувалась своєю динамікою відповідно до схожих природних умов, характерних для центральної та південної України. В Азово-Сиваському НПП навпаки, чисельність ратичних, у порівнянні з їх вихідними природними умовами, сформувалась занадто високою (табл. 1). На перший погляд така чисельність ратичних на півострові є критичною для екосистем, однак візуально це залишається мало помітним, оскільки вони порушуючи підстилковий килим, підвищують ступінь відновлення трав'янистої рослинності, збагачують бідні ґрунти на поживні речовини.

Таблиця 1

Характеристика чисельності, щільності населення, зоомас та статевої структури популяцій ратичних в острівних екосистемах Південного Сходу України (НЗ “Хортиця”: 1996-2013 рр.; АСНПП: 1994-2011 рр.)