IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Значение жуков-копрофагов в почвообразовании

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Терентьев Г.Г. 1

---

1МБОУ "1 Хомустахская СОШ им. Д.Ф. Алексеева"

Колесова Е.В. 1

---

1МБОУ "1 Хомустахская СОШ им. Д.Ф. Алексеева"

Работа в формате PDF

470.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность. Экскременты позвоночных имеют различную пищевую ценность, которая зависит от типа питания животного. Помет хищников — относительно скудный источник полезных веществ; его почти полностью утилизируют бактерии и грибы. Напротив, помет травоядных содержит значительное количество органического вещества, поэтому служит многим насе­комым питательным материалом и местом для размножения. Кроме того, он достаточно широко распространен в среде, чтобы поддерживать свою собственную характерную фауну, которая состоит из специализированных потребителей и многих случайных посетителей.

Навоз разных животных имеет свой комплекс насекомых, кото­рые им питаются. Копрофаги (от греч kopros — помёт, кал и …фаг), животные, питающиеся экскрементами. Активно участвуя в круговороте веществ, они играют глобальную планетарную роль в природе. Несмотря на относительно хорошую изученность отряда жесткокрылых в Якутии, до сих пор остаются слабо освещёнными вопросы экологии и биологии копрофагов.

Целью нашей работы было изучение видового состава копрофагов. Для успешного выполнения исследовательской работы по изучению важнейших копрофагов, нами поставлены следующие задачи:

Выявить видовой состав насекомых-копрофагов

Изучить методику сбора копрофагов

Собрать материал

Определить видовой состав важнейших копрофагов;

Выявить редкие и обычные виды.

Новизна: По заказу Института биологии по проблемам криолитозоны впервые проведено исследование жуков – копрофагов под руководством научного консультанта Аверенского Александра Ивановича, к.б.н.

Практическое значение: Собранный нами комплекс насекомых является ценным материалом для уточнения фауны копрофагов на долине Энсиэли.

Глава 1. Жуки - копрофаги

Роль копрофагов в почвообразовании

Огромную роль насекомые играют в почвообразовании. Такое участие связано не только с разрыхлением почвы и обогащением ее перегноем почвенными насекомыми и их личинками, но и с разложением растительных и животных остатков – опада растений, трупов и экскрементов животных, одновременно выполняется санитарная роль и круговорот веществ в природе.

Санитарную роль выполняют следующие виды насекомых: копрофаги – жуки-навозники, мухи-навозницы, коровницы;

Жуки – навозники. Пластинчатоусые разделяются на многочисленные подсемейства, которые можно объединить в две большие группы. Группа навозников (Laparosticti) включает жуков, у которых булава усиков вся или отчасти густо покрыта мельчайшими пылевидными серыми волосками. Как личинки, так и жуки, входящие в эту группу, питаются большей частью пометом животных, немногие растительноядны или обладают какими-либо специфическими особенностями биологии.

Почти в любой кучке не слишком высохшего коровьего или конского навоза можно найти небольших (от 3 до 12 мм), продолговатых, умеренно или сильно выпуклых навозников афодиев (Aphodius). Один из самых крупных и обычных наших афодиев – копающий афодий (A. Fossor) – блестяще черного цвета, сильно выпуклый, длиной 8-11 мм. Рядом с ним можно встретить еще более обычного краснокрылого афодия (A. Fimetarius); он черный с ярко-красными надкрыльями и буро-желтыми ногами и усиками, длина его 5,5-7 мм. Личинки афодиев развиваются прямо в навозе или под ним, и жуки не строят для них специальных норок. Многие афодии могут жить только в помете определенных видов животных.

К самым обычным и общеизвестным жукам относятся настоящие навозники, или геотрупы (Geotrupes), распространенные в нашей стране повсюду, кроме тундры и пустынь. Это овальные, сверху сильно выпуклые жуки, черного или синевато-черного цвета, снизу металлически синие, зеленые или фиолетовые. Очень часто под навозом на выгонах, у дорог и т.п. встречается обыкновенный навозник (G. Stercorarius) – довольно крупный жук (16-27 мм), каждое надкрылье которого имеет по 7 довольно глубоких бороздок. Лесной навозник (G. Stercorosus) более мелкий (13-20 мм) и с менее глубокими бороздками надкрылий, попадается главным образом в лесах.

Под кучкой лошадиного навоза часто можно найти довольно широкое круглое отверстие, окруженное холмиками вырытой земли. Это нора обыкновенного навозника. Глубина ее может доходить до 50-60 см, хотя чаще бывает 20-30 см. В нижней части от нее отходит несколько расширенных ячеек. Эти ячейки навозники наполняют плотно утрамбованным навозом, который образует толстые колбаски – запас пищи для личинок. В рытье норки и снабжении их навозом, участвуют оба родителя – самец и самка, Яйцо помещается в небольшой камере в; нижней части навозной колбасы. Вылупившаяся личинка питается навозом, растет, зимует, а весной доедает свою колбаску и превращается в куколку; все развитие занимает около года.

В степной зоне на песчаной почве нередок многорогий навозник (Ceratophyus polyceros); он смоляно-черный, блестящий, длиной 18-28 мм; у самца голова с направленным вперед и вверх длинным рогом, а переднеспинка с другим рогом, торчащим прямо вперед; у самки голова с 2 короткими рожками. По образу жизни он сходен с геотрупами, но норки у него еще глубже. Близок к геотрупам и подвижнорогий навозник (Odontaeusarmiger) – округлый, сильно выпуклый черно-бурый или буро-рыжий жучок длиной 7-10 мм; голова самца украшена длинным и тонким рогом, а переднеспинка – 4 короткими рожками. Он летает в сумерках по опушкам лиственных лесов; личинки его развиваются в почве, питаясь подземными грибами.

Самый обширный среди пластинчатоусых род калоедов (Onthophagus) включает около 1600 видов. Это маленькие или средней величины навозники (3-20 мм, чаще всего 6-10 мм) с коротким телом и очень широкой переднеспинкой; у самцов голова и переднеспинка часто украшены рогами и другими выростами.

В средней полосе и особенно на юге Европейской части России под навозом нередок лунный копр (Coprislunaris); он блестяще черный, длиной 15-22 мм; его самец имеет на голове длинный, слегка изогнутый рог, а на переднеспинке – разделенный надвое бугор и по бокам от него два сильных зубца, у самки есть лишь короткий тупой рог на лбу. Самец и самка совместно выкапывают в земле под навозом довольно большую пещерку и натаскивают в нее навоз, из которого изготавливают 5-8 больших овальных «груш»; в их узкий конец самка откладывает по одному яйцу. Личинки питаются и растут внутри груш, а родители остаются в пещерке, охраняя свое потомство до вылупления молодых жуков.

Обыкновенный навозник – металлически блестящий синий жук с сильно выпуклым телом длиной до 25 мм. Его часто можно встретить около помета лошадей и крупного рогатого скота.

Навозники летают днем, особенно интенсивно во второй половине. Полет жуков сопровождается мощным гудением.

С помощью обоняния жуки слетаются к свежему помету со значительных расстояний и быстро сооружают глубокие разветвленные норки, выкапывая землю зазубренными голенями передних ног и выталкивая ее наружу головой и грудью. В норку заносится помет, который утрамбовывается в виде длинной колбаски. В нижний конец этой колбаски самка откладывает яйцо. Крючковидная личинка перерабатывает заготовленную родителями пищу, растет и здесь же в норке окукливается.

Там, где навозников достаточно, помет животных быстро уничтожается, жуки употребляют его в пищу или запасают на корм личинкам. В этом отношении навозники выполняют функции санитаров.

Священный скарабей. Скарабей – один из наших самых крупных навозников, достигающий длины 30 – 40 мм. Встречается он на юге степей, на Кавказе, в полупустынях и пустынях Средней Азии и Казахстана. Самцы и самки скарабея обычны весной. Они слетаются на помет лошадей, овец, верблюдов и других крупных животных и, орудуя ногами, голени которых уплощены и снабжены зубцами, делают навозные шары.

Для развития личинок самка изготавливает чаще всего из овечьего навоза круглый шар и закапывает его в норку, заканчивающуюся пещеркой. Там самка придает навозному кому грушевидную форму и откладывает яйцо в его выступающую часть. Личинка съедает внутреннюю часть этой навозной груши, обмазывает ее внутренние стенки своими испражнениями и в такой камере превращается в куколку.

Шары катают также более мелкие виды пилюльщиков, или гимноплевров (Gymnopleurus), обычные у нас на юге и нередко встречающиеся целыми роями. Они похожи на маленьких (10-15 мм) скарабеев, но отличаются тем, что их надкрылья по бокам имеют вырез, через который они могут выпускать крылья, не раскрывая надкрылий. Окрашены они обычно в черный цвет, но среднеазиатский синий гимноплевр (G. Aciculatus) имеет сине-фиолетовую окраску, а некоторые тропические виды окрашены еще ярче (Жизнь животных).

Жуки-копрофаги Якутии

Семейство Пластинчатоусые Skarabaeidae. Жуки с выпуклым телом и копательными ногами. Усики с пластинчатой булавой, членики которой вытянуты в подвижные пластинки в виде веера. Такое строение резко увеличивает поверхность усиков и усиливает их восприимчивость к запахам. Жуки и личинки обитают в почве под навозом и в навозе.

Афодий Копатель. AphodiusfossorL. Размер тела 9,5-13,0 мм. Тела продолговато-овальное выпуклое. Черный цвет, надкрылья иногда красные. Бороздки на надкрыльях тонкие.

Ареал/ Голарктический вид. В Якутии распространен в центральных и юго-западных районах

Места обитания и образ жизни. Обитает на пастбищных лугах. Жуки и личинки живут в свежем навозе крупного рогатого скота.

Афодий блуждающий. AphodiuserraticusL. Размер тела 6,0-8,5 мм. Черный жук, надкрылья буро-желтые, часто с темным швом и 2-мя черточками позади, реже – полностью темные.

Ареал. Голарктический вид. В Якутии распространен в центральных и юго-западных районах в бассейне Средней Лены.

Места обитания и образ жизни. Жуки развиваются в навозе на пастбищах. Иногда в массе.

Калоед Горбатый. OnthophagusgibbulusPall. Размер тела 10,0-15,0 мм Черный, надкрылья буро-желтые с многочисленными черными крапинками. Голова вытянута в виде клюва.

Ареал. Транспалеарктический вид. В Якутии распространен в долине р. Лены (г. Якутск, с. Еланка) и р. Пилки.

Места обитания и образ жизни. На пастбищах. Жуки развиваются в навозе личинки в прямых земляных норках, наполненных навозом, под навозными кучами.

Навозник-землерой GeotrupesamoenusJac. Размер тела 16,0-27,0 мм. Задние голени снаружи с 3-мя цельными поперечными килями. Надкрылья с неглубокими точечными бороздками. Верх черно-синий, черно-зеленый или зеленовато-синий

Ареал. Юг Дальнего Востока, Забайкалье, юг Сибири. В Якутии локально встречаются в юго-западных районах (долина Лены, Пилки). Занесен в Красную книгу животных РС(Я) как редкий вид с ограниченным ареалом (III категория)

Места обитания и образ жизни. Личинки в колбасках из навоза, заготовляемых жуками в глубоких земляных норах под кучами навоза крупного рогатого скота (Аверенский, 2008).

Глава 2. Материал и методика

2.1. Район исследования

Окрестности с. Кысыл-Сыр Намского улуса РС(Я). Всего в нашем селе проживает 1713 человек. Основное занятие населения – скотоводство, коневодство, земледелие. В наслеге действуют 3 сельскохозяйственных производственных кооператива: АО «Нам», СХПК «Эрэл», СХПК «Дайар». Сельскохозяйственное производство находится в стадии стабильного функционирования: в последнее время начинает стабильно развиваться коневодство. Разведение крупного рогатого скота в АО «Нам» и в частном секторе в силу сложившихся экономических и социальных факторов находится в состоянии упадка.

Количество домашних животных в с. Кысыл-Сыр по данным ветеринарного участка

Из таблицы видно, что за 1 год поголовье крс и лошадей увеличилось незначительно

2.2. Методика исследования

Методы исследования:

Изучение литературы о копрофагах;

Сбор материала;

Определение видового состава копрофагов. Изучение внешнего строения жуков с помощью лупы и бинокуляра.

Из литературных данных выяснили известные виды копрофагов в Якутии.

Методика сбора копрофагов. Навозные кучи жи­вотных отнюдь не привлекают нас ни видом, ни запахом, но с ними связана жизнь немалого количества разных насекомых. Многие из этих насекомых невелики по размерам и невзрачны. Постарайтесь пре­одолеть естественную брезгливость и понаблюдайте за этими животными, соберите их. Остановитесь ненадолго ря­дом со свежей коровьей «лепешкой». На запах помета со всех сторон слетелись первые посетители. Это мухи — зеленые коровницы, блестящие навозницы. Это прилетели но­вые жильцы — жуки афодии. Мухи и жуки не только поедают навоз, но и отклады­вают в него яйца. Вскоре «лепешка» покрывается жест­кой корочкой. Если ее снять, то станут видны многочис­ленные ходы жуков, можно увидеть, как копошатся не­большие личинки мух. Прошла неделя. В теремке появились новые поселен­цы. Прожорливые хищ­ные жуки — карапузики и стафилиниды — охотно по­едают личинок мух. Оставшиеся в живых личинки вскоре окукливаются, в земле под «лепешкой» из куколок выво­дятся мухи, которые покидают «теремок» и улетают искать другой. К этому времени корка плотным слоем покрыла помет, который почти засох. Старые обитатели покинули свое жилище. Но пустует оно недолго. На сме­ну мухам, афодиям, карапузикам пришли кожееды, щел­куны, жужелицы. Это последние жильцы, которые пря­чутся здесь на день. Скоро от «теремка» почти ничего не останется. Конский навоз населен не меньше, чем коровий. Тут можно найти крупных и красивых сине-зеленых жуков-геотрупов, мух конских навозниц и других насекомых. Есть свои обитатели и в навозе других до­машних и диких животных. Насекомые, которые поедают навоз, приносят огром­ную пользу. Вместе с насекомыми-трупоедами они сос­тавляют громадную армию санитаров природы.

Хорошие результаты дает флотация - погружение субстрата в воду, что заставляет насекомых выходить из субстрата и всплывать на поверхность воды, на которой их легко собирать. Флотацию используют для извлечения взрослых жуков и личинок, например, из соцветий или навоза.

При этом насекомые, которые находятся в них, всплывают на поверхность воды. Для сбора крупных жуков можно использовать пинцеты.

М орилки. В качестве морилок можно использовать любую прозрачную посуду подходящего размера.

Фото 1. В качестве усыпляющего вещества использовали дихлофос.

Главное, чтобы посуда была прозрачной и хорошо закрывалась пробкой. В морилку нужно вкладывать смятые кусочки мягкой бумаги, например промокашки, которые будут предотвращать слипание насекомых в морилке при ее транспортировке. В качестве усыпляющего вещества лучше всего использовать серный эфир, уксусный эфир или хлороформ. Для морения насекомых этими веществами достаточно намочить ими ватку, прикрепленную к внутренней стороне крышки морилки.

Материалом для работы послужили стационарные исследования, проведенные в летнее время в окрестностях села Кысыл-Сыр.

Необходимое оборудование для сбора копрофагов:

Банка стеклянная – 2 шт

Пинцеты – 2 шт

Морилка – 1 шт

Лупа – 1 шт

Имаго копрофагов собрано в свежих навозах крупного рогатого скота и лошадей. Обнаруженные жуки собирали пинцетом, полоскали в чистой воде до полного удаления частичек навоза, затем положили в морилку.

Для определения видового состава жуков использована книга нашего научного консультанта Аверенского А.И. «Насекомые Якутии. Жуки». Часть материала предоставлена в лабораторию ИБПК СО РАН для уточнения видового состава насекомых – копрофагов.

Нами собрано более 50 жуков для исследования за лето 2018 и около 100 жуков в 2019 году, среди которых встречаются кроме копрофагов и жуки – хищники.

Фото 2. Собранный материал

При тщательном изучении внешнего строения обнаруженных жуков установлено, что признаки вполне соответствуют морфологическим особенностям навозников.

Фото 3. Определение видов

Нами найдено 3 известных вида копрофагов:

Афодий Копатель. Aphodius fossor L.

Афодий блуждающий. Aphodius erraticus L.

Калоед Горбатый. Onthophagus gibbulus Pall.

По нашим наблюдениям первыми на навоз прилетают мухи. Затем собираются жуки-навозники. Под подсохшим навозом собираются жужелицы, щелкуны, долгоносики, кожееды. Последними приходят муравьи.

Выводы

По литературным сведениям выявлен видовой состав известных копрофагов.

Нами освоена методика сбора навозников.

Собрано более 50 жуков для исследования за лето 2018 и около 100 жуков в 2019 году, среди которых встречаются кроме копрофагов и жуки – хищники.

При тщательном изучении внешнего строения обнаруженных жуков установлено, что признаки вполне соответствуют морфологическим особенностям навозников.

Нами найдено 3 известных вида копрофагов;

Выявлено, что среди навозников Якутии встречается редкий вид Навозник-землерой.

Литература

Аверенский А.И. Жесткокрылые Центральной Якутии. – Якутск, 1991. – 98 с.

Аверенский А.И. Насекомые Якутии. Жуки: крат.справ./Аверенский А.И., Ноговицына С.Н., Степанов А.Д.; – Якутск: Бичик, 2008. – 104 с., ил.

Жизнь животных. 3 том Беспозвоночные. Под ред действительного члена АН СССР Л.А. Зенкевича. Изд. Просвещение, Москва, 1969

Методика сбора насекомых и составления энтомологических коллекций (сост. Е.Л. Каймук). – Якутск, 1990. – 38 с.

Практическое изучение насекомых. Методические указания. (Составители:Е.Л. Каймук, А.И. Аверенский). – Якутск: изд-во ЯГУ, 2001.