V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Распределение беспозвоночных под предметами из различных материалов на поверхности почвы на приусадебных участках Калуги
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Беспозвоночные очень важны, как и в образовании экосистемы, так и в науке. Их можно встретить на растениях и на земле, в воде и в воздухе, в вечных льдах и в жаркой пустыне, в горах, покрытых снегами, и в темных пещерах. Паразитические виды могут обитать на животных других видов. Беспозвоночные выполняют разные функции. Многие из них питаются отмершими частями растений и животных. Они очень важны, потому что участвуют в образовании почвы. Есть и хищники, и вредители [1]
Жизнь беспозвоночных таит еще много загадок. И некоторые из них можно найти буквально под ногами. При осмотре приусадебного участка я заметила, что много беспозвоночных можно найти под различными предметами, которые лежат на поверхности земли. Например, доски, кирпичи. Позже мы узнали и из научной и учебной литературы, что осмотр лежащих на поверхности почвы предметов служит удобным приемом добычи беспозвоночных [1, 2, 3]. Животные находят под такими предметами укрытия от солнца, жары, осадков. Мне стало интересно, различаются ли беспозвоночные под предметами из разных материалов. Кроме того, интересно выяснить, одинаковых ли беспозвоночных можно собрать под одинаковыми убежищами в разных местах. Или беспозвоночные будут разными. Еще интересно, насколько сильно будут отличаться беспозвоночные, если мы осмотрим одни и те же убежища в разные дни. Для сбора насекомых применяют различные искусственные убежища [4]. Поэтому мне тоже стало интересно создать убежища из различных материалов и посмотреть, какие насекомые и другие беспозвоночные будут под ними собираться.
Цель работы – изучить распределение беспозвоночных под предметами из различных материалов на поверхности почвы на двух приусадебных участках в городе Калуге.
Задачи работы:
1. Выявить состав беспозвоночных под разными материалами на поверхности почвы на разных участках.
2. Узнать, как меняется состав беспозвоночных с течением сезона.
3. Изучить, насколько сильно различаются беспозвоночные на разных участках
4. Оценить, какие материалы более привлекательны для разных групп беспозвоночных и насколько результативен учет беспозвоночных при помощи убежищ.
Материал и методы
Исследования проводились на двух приусадебных участках (рис. 1). Первый участок находится по адресу улица Киёвка, дом 14. Здесь есть кустарники и цветы. Почва влажная. На этом участке получилось выделить две точки - № 1 и № 2. Второй участок находится в микрорайоне Турынино, ул. Родниковая, дом 79. Этот участок находится тоже в черте города, но практически это сельская местность. Почва сухая. На втором участке есть грядки с овощами и другими растениями, кустарники, деревья и теплица.
В качестве убежищ для беспозвоночных мы использовали четыре материала: ,,А”- фанера; ,,Б”- пергамин; ,,В”- шифер; ,,Г” – кирпич. Убежища из этих материалов размещались в каждой точке рядом (рис. 2). То есть всего мы заготовили 12 убежищ – по 4 в каждой точке.
Исследования проводились в июле и августе 2017 г.
Каждые два дня я собирала в баночки с этиловым спиртом образцы с двух участков и записывала мои наблюдения в тетрадь. Более точное определение беспозвоночных я проводила в лаборатории областного эколого-биологического центра под руководством Виктор Валентиновича. Все названия я заносила отдельно в тетрадь. Затем результаты заносили в компьютер и электронную таблицу Excel, строили диаграммы и анализировали их.
Рис. 1. Места изучения беспозвоночных на карте города Калуги
Рис. 2. Фотографии процесса исследования на участках.
Результаты работы и обсуждение
Состав беспозвоночных, обнаруженных в убежищах
Всего за период исследования было найдено 194 экземпляра беспозвоночных животных. На поверхности почвы были обнаружены представители следующих систематических групп:
Тип 1. Кольчатые черви
Класс 1.1. Малощетинковые черви
Дождевой червь
Тип 2. Моллюски
Класс 2.1. Брюхоногие моллюски
Отряд Стебельчатоглазые моллюски
Слизень Arion
Слизень Deroceras
Улитка Trochulushispidus
Улитка Cochlicopa
Тип 3. Членистоногие
Класс 3.1. Ракообразные
Отряд Равноногие
Мокрица Trachelipusrathkii
Мокрица Cylisticus
Мокрица Porcelliospinicornis
Класс 3.2. Двупарноногие многоножки
Кивсяки
Многосвязы
Класс 3.3. Губоногие многоножки
Костянки
Класс 3.4. Насекомые
Отряд Клопы, или Полужесткокрылые
Клоп солдатик
Клоп наземник
Клоп земляной щитник
Отряд Перепончатокрылые
Муравьи
Отряд Жуки, или Жесткокрылые
Жужелица Pterostichus melanarius
Жужелица Pterostichus niger
Жужелица Platynusassimilis
Стафилины
Долгоносики
Мертвоеды (личинки)
Класс 3.5. Паукообразные
Отряд Сенокосцы
Отряд Паук
Сведения о числе особей каждой систематической группы показаны на рис. 3. Самыми многочисленными были мокрица Trachelipus rathkii, кивсяки, слизень Deroceras и улитка Trochulushispidus.
Рис. 3. Число особей разных групп беспозвоночных, которые были собраны в убежищах.
Если сравнивать соотношение числа особей по классам животных, то наиболее многочисленны насекомые и ракообразные, им слегка уступают брюхоногие моллюски и многоножки (рис. 4).
Рис. 4. Типы и классы беспозвоночных по числу особей в убежищах.
Особенности состава беспозвоночных на разных участках
Состав беспозвоночных на поверхности почвы оказался неодинаковым на разных участках (рис. 5). Во всех обследованных точках были обнаружены улитка Trochulushispidus, мокрица Trachelipusrathkii, жужелица Pterostichusmelanarius, а также кивсяки и муравьи. Только в Турынино присутствовали клопы, костянки, пауки, жужелица Harpalusrufipes, мокрица Cylisticus, улитка Cochlicopa. Только на Киевке найдены дождевые черви и оба рода слизней. Таким образом, в Турынино состав напочвенных беспозвоночных оказался более разнообразным, чем на Киевке (18 таксонов против 14). Это при том, что на Киевке убежища стояли в двух точках, а на Турынино – только в одной. Однако более высокое разнообразие Турынино обеспечивают беспозвоночные, которые могут питаться растениями и активно передвигаться по земле. Это клопы и жужелица Harpalusrufipes. На Киевке более многочисленны хищники (другие виды жужелиц), а также членистоногие, которые питаются опавшей листвой и живут в ней. Это кивсяки и мокрицы. Слизни чувствительны к высыханию, поэтому их приуроченность к участку на Киевке тоже понятна.
Две точки на Киевке (№ 1 и 2) между собой ближе, чем с участком Турынино, однако различия все же есть. В точке № 2 были более многочисленны дождевые черви, мокрицы, кивсяки, жужелицы, слизень Deroceras и улитка Trochulushispidus. В точке № 1 удалось больше собрать только слизней рода Arion.
Рис. 5. Результаты учета беспозвоночных на разных участках.
Предметы из различных материалов как убежища беспозвоночных
Приуроченность к убежищам из различных материалов мы будем анализировать только для тех беспозвоночных, которые в сумме были многочисленны в наших сборах.
Мокрица Trachelipusrathkii встречалась примерно в равной степени в убежищах из всех четырех материалов – фанера, пергамин, шифер, кирпич (рис. 6). Ее обилие зависит не от типа убежища, а от местообитания: больше всего на Киевке в точке 2.
Рис. 6. Число особей мокрицы Trachelipusrathkiiв убежищах из разных материалов.
Многоножки кивсяки (рис. 7) распределялись по убежищам не так равномерно. На Киевке в точке 1 они скапливались под пергамином и единично были под кирпичом. В точке 2 кивсяки скапливались под кирпичом, реже под пергамином и фанерой. В Турынино единственная находка кивсяка была сделана под шифером. Таким образом, общей закономерности в распределении этих многоножек не обнаружено.
Улитка Trochulushispidus чаще встречалась под кирпичом и шифером (рис. 8). Вообще улитки нуждаются в больших количествах кальция для построения своей раковины, поэтому любят те места, где кальция много [5]. А данные материалы состоят в основном из извести, т.е. карбоната кальция.
Слизни рода Deroceras не обнаруживают предпочтения какого-либо типа материалов в качестве убежища (рис. 9).
Если посчитать всех членистоногих в сумме (рис. 10), то во всех трех точках пергамин оказался более эффективным, чем фанера. Результативность убежищ из шифера и кирпича была неодинаковой на разных участках.
Рис. 7. Число особей кивсяков в убежищах из разных материалов.
Рис. 8. Число особей улитки Trochulushispidus в убежищах из разных материалов.
Рис. 9. Число особей слизня Deroceras в убежищах из разных материалов.
Рис. 10. Число особей членистоногих в убежищах из разных материалов.
Сезонные изменения числа беспозвоночных
За период исследования не обнаружено какой-либо закономерности в изменении числа особей беспозвоночных (рис. 11). Только слизни Deroceras отсутствовали в начале августа
Рис. 11. Сезонная динамика числа особей наиболее многочисленных групп беспозвоночных в убежищах.
Практические рекомендации для учета беспозвоночных
Результаты исследования указывают, что состав напочвенных беспозвоночных и их обилие зависит в основном от местообитания, гораздо меньшую роль играет материал убежища и день, когда проводятся учеты. Поэтому для изучения напочвенных членистоногих и моллюсков на приусадебных участках можно рекомендовать листы пергамина, поскольку они легкие и легко разрезаются по сравнению с другими материалами. Чтобы выявить население конкретного местообитания, нужно разложить больше таких убежищ. И проверять их не сразу, а спустя несколько дней, когда беспозвоночные обнаружат эти убежища.
Напочвенных членистоногих чаще всего учитывают при помощи почвенных ловушек – вкопанных в землю емкостей, куда падают насекомые, которые бегут по поверхности земли. Поэтому есть смысл сравнить наши результаты с тем, что добыто при помощи почвенных ловушек тоже на приусадебных участках Калуги [6]. В сборах из ловушек более 70% членистоногих составляют насекомые, на втором месте находятся ракообразные. В среднем на таких участках при помощи ловушек можно обнаружить 60 видов жужелиц [7]. Таким образом, учет при помощи убежищ выявляет очень мало насекомых и паукообразных. Но его можно применять, если нам нужно собрать моллюсков, мокриц или многоножек.
Выводы
1. Беспозвоночные животные, собирающиеся на приусадебных участках под лежащими на поверхности почвы предметами, почти в равной степени представлены насекомыми, ракообразными, многоножками и моллюсками. Из биологических видов наиболее многочисленны мокрица и улитка .
2. Состав беспозвоночных сильно зависит от участка (местообитания) и мало определяется материалом, из которого изготовлены убежища.
3. Раковинные моллюски (улитки) предпочитают убежища из кирпича или шифера. Для учета членистоногих наиболее подходят листы пергамина. Убежища в виде лежащих на поверхности почвы предметов перспективны для учета моллюсков, мокриц и многоножек на приусадебных участках.
4. Закономерной сезонной динамики беспозвоночных в убежищах в июле – августе 2017 года не обнаружено.
Литература
1. Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии. М.: Топикал, 1994.
2. Руководство по энтомологической практике: Учеб. пособие / Под ред. В.П. Тыщенко – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. - 230 с.
3. Душенков В.М., Макаров К.В. Летняя полевая практика по зоологии беспозвоночных: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: «Академия», 2000. – 256 с.
4. Голуб В.Б., Цуриков М.Н., Прокин А.А. Коллекции насекомых: сбор, обработка и хранение материала – Москва: Товарищество научных изданий КМК. – 339 с., 224 ил.
5. Лихарев И.М., Раммельмейер Е.С. Наземные моллюски фауны СССР // Определитель по фауне СССР. М.;Л.: Изд-во АНСССР, 1952. Вып. 43. 512 с.
6. Алексанов В.В. Состав и распределение напочвенной мезофауны в городе Калуге // Известия Калужского общества изучения природы местного края. – Калуга: Изд-во КГПУ, 2008. Кн. 8. С. 123-128
7. Алексанов В.В., Алексеев С.К., Сионова М.Н. Типология комплексов жужелиц урбанизированного ландшафта (на примере города Калуги) // Проблемы региональной экологии. - 2012. - №6. - С. 99-109