Изучение видового состава насекомых

Фонд развития
лицея №130
Советский район
При поддержке
Российская академия наук
Сибирское отделение
Институт цитологии и генетики
Лаборатория экологического воспитания
Секция зоологии
Демченко Евгения Алексеевна
9е класс МБОУ «Лицей № 130 имени академика М.А. Лаврентьева»
Изучение видового состава насекомых-некрофагов долины реки
Бердь в ее среднем течении
Научный руководитель Батурин Сергей Олегович,
педагог дополнительного образования
высшей категории, к.б.н.
Научный консультант Зинченко Вадим Константинович,
к.б.н., с.н.с.
лаборатории систематики
беспозвоночных животных
ИСиЭЖ СО РАН
Новосибирск 2013
1
Введение
Экосистема, как и биосфера в целом, обладает уникальным свойством
самоочищения – переработки отходов через включение их в пищевые связи
(Мирзоян, Мамаев, 1989). В самоочищении участвуют организмы, которых
называют детритофаги, сапрофаги, копрофаги, некрофаги. Под некрофагами
подразумеваются организмы, которые преимущественно посещают падаль, то
есть питаются трупами животных либо сами, либо их личинки, участвуя в
утилизации мертвой биомассы (Молис, 1985; Радкевич, 1997).
Некрофагами могут быть насекомые, птицы (например, коршун черный Milvus
migrans, стервятник), млекопитающие (например, медведи, гиены), водные
животные (донные бокоплавы, речные раки), бактерии и грибы (Райков,
Римский-Корсаков, 2002). Относящиеся сюда насекомые представляют не
слишком многочисленную, но в то же время весьма определенную
экологическую группу. Это, в основном, личинки двукрылых и жукимертвоеды, хотя иногда в роли некрофагов выступают муравьи (муравей рыжий
Formica rufa), жужелицы (птеростих черный Pterostichus niger) представители
отряда чешуекрылых (многоцветница Nymphalis polychloros) (Нидон, 1991;
Фабр, 1993). Фауна насекомых-некрофагов для сибирского региона
представлена в работах (Пестрякова, Коломиец, 1974; Зинченко, 2010) и
продолжает в настоящее время пополняться новыми сведениями (Зинченко,
2011, 2012). Как известно, насекомые-некрофаги являются первым звеном в
детритных цепях. Поэтому изучение их видового состава и активности
необходимо для полного анализа функции самоочищения и общего состояния
экосистемы (Риклефс, 1979; Мирзоян, Мамаев, 1989; Миркин и др., 2010). В
данной работе рассматриваются именно насекомые, которые преобладают по
биомассе среди всех насекомых-некрофагов, прилетающих на приманку в
долине реки Бердь.
Цель и задачи работы
Цель работы – оценить видовой состав насекомых, участвующих в
деструкции мертвой органической массы животного происхождения в долине
реки Бердь.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
- определить видовой состав насекомых-некрофагов долины реки Бердь;
- определить встречаемость видов;
2
- выявить доминирующий вид;
- изучить динамику посещения ловушек насекомыми-некрофагами;
- оценить функцию самоочищения экосистемы в части деятельности
насекомых-некрофагов.
Методика работы
Исследования проводились в рамках учебно-исследовательской экспедиции в
период с 15 по 30 июля 2013 года в долине реки Бердь (средняя терраса) в
окрестностях села Берёзово Маслянинского района.
В работе был использован метод ловушек, которые изготовлялись из
пластиковых бутылок, объемом 1,5 л (рис. 1). Воронкообразная верхушка
срезалась и вставлялась в бутылку горлышком внутрь. Для прочности место
стыка соединялось скотчем. Внутрь, в качестве приманки, помещалась мертвая
рыба (рис.2). Размещались ловушки на поверхности почвы, среди травостоя
вдоль трансект. На трансекте размещалось по 3 ловушки с расстоянием между
ловушками 5 м.
Рис. 1. Ловушка в действии
Рис.2. Рыба, используемая в качестве приманки
Трансекты были проложены параллельно береговой линии в 4 биотопах:
- подножие бровки средней террасы;
- подножие холма, находящегося на средней террасе долины реки;
- средняя терраса долины реки (рис.3);
- искусственные посадки сосны обыкновенной в долине реки.
3
Рис.3. Биотоп «средняя терраса долины реки»
В течение нескольких суток ловушки проверялись по 2 раза в день (сбор
насекомых производился с помощью пинцета и стеклянных емкостей в
медицинских перчатках), насекомые были определены, подсчитаны и
зафиксированы в 70% растворе спирта. Для определения собранных
экземпляров до вида использовалась справочная литература (Мамаев,
Медведев, Правдин, 1976; Мамаев, Бардикова,1985; Райков, РимскийКорсаков, 2002; www.adlientomoloji.com; www.barryfotopage.ru;
www.diptera.info; www.macroid.ru) и стереоскопический микроскоп МБС-9.
Кроме того, в работе применялся метод постановочного эксперимента
(Тыщенко, 1993). На верхней террасе долины реки (биотоп луга) было
разложено 9 ловушек (три трансекты по три ловушки) перпендикулярно руслу
реки. Расстояние между данными трансектами составляло около 150 метров, а
расстояние между ловушками в одной трансекте порядка 5 метров. Заложены
ловушки были в 10.00 и проверялись до 22.00 каждые два часа. Число
насекомых каждого вида подсчитывалось.
Для определения скорости погружения в почву мелкого трупа жукаминекрофагами использовалась приманка в виде трупа мыши-полевки,
помещенной на поверхности почвы. Наблюдение проводилось в течение двух
недель. В первые дни труп проверялся по 2 раза в день (утром и вечером для
определения видов, прилетающих на данный труп, насекомые определялись и
подсчитывались), позже по 1 разу в день, так как отслеживался процесс
погружения трупа и разложения его тканей.
В работе были использованы показатели численности организмов:
встречаемость и доминирование (Радкевич, 1997).
4
Результаты и их обсуждение
В результате проведенной работы было выявлено 17 видов насекомыхнекрофагов в долине реки Бердь в ее среднем течении (табл. 1, см.
приложение). Наибольшее количество видов насекомых-некрофагов
представлено семейством Tachinidae Тахины. Следующим семейством по
численности видов является Muscidae Настоящие мухи. Самое малочисленное
семейство по видам насекомых некрофагов – это Staphylinidae Стафилиниды.
В результате подсчета количества насекомых-некрофагов различных видов по
биотопам были получены следующие результаты (табл. 2):
Таблица 2.
Количественное распределение насекомых-некрофагов по биотопам
Биотоп
Подножие
бровки
Верхняя
терраса
долины
Нижняя
терраса
долины
Вид
Nicrophorus
1.6*
3.3
1.6
vespillo L.
Могильщик
рыжебулавый
Wohlfhrtia
0.6
2
3.6
magnifica Schin.
Муха Вольфарта
Lucilia сaesar L.
1.3
2
3
Люцилия
Musca domestica L.
4
4.6
5
Комнатная муха
Silpha carinata
0.3
1
0.6
Herbst Мертвоед
ребристый
Tachina grossa L.
9
8
8.6
Ежемуха большая
Silpha obscura L.
1
2
2
Мертвоед темный
Saprinus
1.3
1.6
2.6
semistriatus Scrb.
Карапузик
полубороздчатый
*- средний показатель по трем ловушкам.
Искусственные
посадки
сосны
обыкновенной
Ср.
знач. по
биотопам
Встречаемость, %
Доминирование,
%
1.3
1.95
100
9.1
1
1.8
100
8.4
2
2.075
100
9.7
2
3.9
100
18.3
0.6
0.625
100
2.9
6
7.9
100
37.0
0
1.25
75
5.9
2
1.875
100
8.8
5
Исходя из таблицы 2, доминирующим видом по всем биотопам является
Tachina grossa (37.0%). К преобладающим по численности особей видам
относятся также Musca domestica (18.3%) и Lucilia сaesar (9.7%). К
малочисленным следует отнести Silpha obscura (5.9%), Silpha carinata (2.9%).
В целом существенных различий в видовом составе данных 4 биотопов не
наблюдалось, поскольку насекомые-некрофаги летят на запах, исходящий от
трупа и распространяющийся на большие расстояния. Встречаемость
насекомых-некрофагов по биотопам составила практически 100%. Лишь
Мертвоед темный (Silpha obscura ) отсутствовал в ловушках биотопа
«искусственные посадки сосны обыкновенной». Его встречаемость составила
75%. Преобладание по численности двукрылых над жесткокрылыми можно
объяснить тем, что мухи более пластичны, устойчивы к действию абиотических
факторов и цикл размножения двукрылых меньше по времени, чем
жесткокрылых.
В опытах зафиксировано малое число особей рода Silpha, потому что
представители данного рода являются относительно поздними посетителями
трупа, когда его кости уже обнажились, остатки мышц и сухожилий подсохли и
труп перестал издавать сильный запах. Ловушки были проверены через сутки,
после закладывания достаточно свежего трупа, когда тот еще не успел
подсохнуть.
Следует отметить, что в ловушках были обнаружены представители рода
Anthophora (Hymenoptera - Перепончатокрылые) и Empis (Diptera - Двукрылые),
которые не являются некрофагами. Первые, скорее всего, летели на воду,
образующуюся в процессе разжижения трупа и минеральными веществами,
которых им не хватает. А вторые являются хищниками, питаются другими
видами мух. Они прилетели в ловушки за живыми мухами-некрофагами.
Таким образом, можно утверждать, что многочисленность видов насекомыхнекрофагов свидетельствует о том, что мертвая биомасса может быстро
утилизироваться деструкторами. Следовательно, в части деятельности
насекомых-некрофагов можно констатировать полноценность функции
самоочищения экосистемы.
6
Эксперимент с трупом мыши полевки
Во время экспедиционных работ был дополнительно проведен эксперимент с
трупом мыши. На нижней террасе долины реки на поверхности почвы был
положен труп мыши-полёвки, который через 10 часов был наполовину
погружен в почву (рис. 4), на нем были обнаружены 2 представителя вида
Nicrophorus vespillo, ведь, как правило, падаль занимает одна пара жуков, самец
и самка, изгнавшие остальных (Фабр, 1993; Райков, Римский-Корсаков, 2002).
Еще через 12 часов на поверхности осталась видна лишь задняя лапа и хвост
(рис.5). Под трупом было найдено 2 представителя вида Nicrophorus vespillo и 1
представитель Silphaobscura. Еще через 10 часов мышь была полностью
погружена в почву. В итоге, за двое суток прошло полное погружение трупа.
Через 2 недели после начала эксперимента (рис.6) кости мыши были полностью
освобождены от мягких тканей, так как мягкие ткани были уничтожены
личинками Silphaobscura и Nicrophorus vespillo. Эти виды закапывают свою
добычу, чтобы защитить ее от личинок двукрылых.
Таким образом, выявлено 2 вида полифага, которые были встречены как на
трупе мыши, так и на мертвой рыбе – Nicrophorus vespillo и Silpha obscura L.
Рис.4.Через 10 часов после начала эксперимента (труп наполовину погружен в
почву).
7
Рис.5.Через 22 часа после начала эксперимента (на поверхности осталась
видна лишь задняя лапа и хвост).
Рис.6.Через 2 недели после начала эксперимента (видны лишь кости скелета
мыши - выделены из почвы).
Динамика посещения ловушек насекомыми-некрофагами
Изучая динамику посещения ловушек насекомыми-некрофагами в течение 12
часов, мы выяснили, что первыми на труп летят такие виды двукрылых, как
Musca domestica, Scatophaga furcata, они появляются через 2 часа после
8
закладывания ловушек. Более плотное заселение и отличное обоняние
приводит их на труп первыми. Эти виды откладывают яйца в свежее мясо и не
являются типичными посетителями трупа. Количество этих мух увеличивалось
примерно до 16 ч. Далее, когда труп начинает издавать зловоние, он перестает
привлекать эти виды двукрылых, прилетают настоящие падальные мухи (в
период с 14 до 16 ч) как Lucilia сaesar, Wohlfahrtia magnifica, Tachina grossa.
Через пару дней на трупе появятся личинки этих мух, которые мацерируют
ткани трупа и способствуют его разжижению. Эти представители двукрылых
активны до 18-20 ч. С 16 ч появляются Nicrophorus vespillo и Saprinus
semistriatus. Их численность в ловушках росла до конца эксперимента. В 18 ч
появляются представители семейства Staphylinidae, а в 20 ч Silphacarinata,
Silphaobscura. Эти виды обычно появляются действительно позже (когда труп
начинает немного подсыхать). Их функция - очистка мягких тканей от костей,
чем они и начинают заниматься. Результаты эксперимента представлены на
рисунках 7 и 8.
виды,
шт.
10
Silpha carinata
9
8
Staphylinidae
7
6
5
Nicrophorus vespillo
4
3
Silpha obscura
2
1
Saprinus semistriatus
0
10
12
14
16
18
20
22 время, ч
Рис. 7. Динамика посещения ловушек насекомыми-некрофагами в течение 12
часов представителями отряда Coleoptera (Жесткокрылые).
9
виды, 9
шт. 8
Wohlfahrtia magnifica
7
Musca domestica
6
5
Lucilia Caesar
4
3
Tachina grossa
2
Scatophaga furcata
1
0
10
12
14
16
18
20
22
время, ч
Рис. 8. Динамика посещения ловушек насекомыми-некрофагами в течение 12
часов представителями отряда Diptera (Двукрылые).
Выводы
1. В результате исследования долины реки Бердь в её среднем течении
обнаружено 17 видов насекомых-некрофагов, представителей отрядов Diptera и
Coleoptera: Wohlfahrtia magnifica – муха Вольфарта, Lucilia сaesar – люцилия,
Muscina stabulans – домовая муха, Musca domestica – комнатная муха, Tachina
grossa – ежемуха большая, Scatophaga furcata – навозница вильчатая,
Сhrysotoxum bicinctum L. –журчалка двухполосая, Hydrotaea dentipes зубоножка обыкновенная, Linnaemya vulpine, Eriothrix rufomaculatus, Silpha
carinata – мертвоед ребристый, Nicrophorus vespillo – могильщик рыжебулавый,
Silpha obscura – мертвоед темный, Oiceoptoma thoracica - мертвоед
красногрудый, Saprinus semistriatus – карапузик полубороздчатый. –Сreophilus
maxillosus – стафилин падальный, Ocypus picipennis.
2. Распределение видов нельзя назвать равномерным, так как преобладают
представители отряда Diptera, поскольку они более пластичны, устойчивы к
абиотическим факторам, их цикл размножения занимает меньше времени, чем
цикл размножения представителей Coleoptera.
3. Доминирующим видом среди всех насекомых-некрофагов является Tachina
grossa (37,0% ). Доминирующим видом среди представителей отряда Diptera
является Tachina grossa - 50,4%, а среди представителей ColeopteraNicrophorus vespillo - 34.2%.
10
4. Встречаемость насекомых-некрофагов по биотопам составила практически
100%. Лишь Мертвоед темный (Silpha obscura) отсутствовал в ловушках
биотопа «Искусственные посадки сосны обыкновенной». Его встречаемость
составила 75%.
5. На мертвую рыбу, которая использовалась в качестве приманки, сначала
летят представители отряда Diptera, а позже появляются представители отряда
Coleoptera. Это связано с тем, что более плотное заселение и отличное
обоняние приводит мух первыми. Также некоторые виды, такие как Silpha
obscura предпочитают появляться на подсохшем трупе, поэтому вначале
экспериментов их не удавалось обнаружить.
6. Видовой состав насекомых-некрофагов достаточно разнообразный, что
свидетельствует о том, что мертвая биомасса быстро утилизируется,
следовательно в части деятельности насекомых-некрофагов функция
самоочищения экосистемы реализуется полноценно.
Используемая литература
1. Зинченко В.К. К фауне малых падальных жуков подсемейства Cholevinae
(Coleoptera, Leiodidae) Западно-Сибирской равнины // Труды Русского
энтомологического общества. С.‐Петербург, 2012. Т. 83(1). С. 112–120.
2. Зинченко В.К. Материалы по некрофильным жукам-блестянкам (Coleoptera,
Nitidulidae) Сибири, Дальнего Востока и Казахстана // Евразиатский энтомол.
журнал 10(1). С. 96–98.
3. Зинченко В.К. К познанию фауны жуков-холевин (Coleoptera, Leiodidae,
Cholevinae) Алтая // Энтомологические исследования в Северной Азии.
Материалы VIII Межрегионального
совещания энтомологов Сибири и Дальнего Востока с участием зарубежных
учёных. Новосибирск, 2010. - С. 89-90.
4. Мамаев Б.М., Бардикова Е.А. Энтомология для учителей. М: Просвещение.
1985.
5. Мамаев Б.М., Медведев Л.Н., Правдин Ф.И. Определитель насекомых
европейской части СССР. Изд. «Просвещение», 1976.
6. Мамедов Н.М., Суравегина И.Т. Экология. Учебное пособие. Изд. «ШколаПресс», 1996.
7. Мирзоян С.А., Мамаев Б.М. Насекомые и биосфера. Изд. «Агропромиздат»,
1989.
8. Молис С.А., Книга для чтения по зоологии. Изд. «Просвещение», 1981.
9. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Суматохин С.В. Экология: 10-11 классы. Учебник
для учащихся общеобразовательных учреждений: профильный уровень. – М.:
Вентана-Граф, 2010. – 384 с.
10. Нидон Кристоф. Растения и животные. Пособие для натуралиста. Изд. «Мир»,
1991.
11
11. Пестрякова Т. С., Коломиец Т. М. К изучению фауны некрофагов (Coleoptera)
(Томская обл.) // Вопросы энтомологии Сибири. Новосибирск, 1974. С. 59.
12. Радкевич В.А. Экология. Изд. «Вышэйшая школа». 1997.
13. Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии. Изд.
«Цитадель-трейд», 2002.
14. Риклефс Р. Основы общей экологии. М.: Мир, 1979. – 424 с.
15. Тыщенко В.П. Руководство по энтомологической практике: учебное пособие.
Л.: Изд. ЛГУ, 1983.
16. Фабр Ж.А., Инстинкт и нравы насекомых. Изд. «Терра», 1993.
Интернет-источники:
17. www.adlientomoloji.com
18. www.barryfotopage.ru
19. www.diptera.info
20. www.macroid.ru
12
Приложение
Таблица 1.
Систематическое положение насекомых-некрофагов долины реки Бердь в
ее среднем течении в окрестностях села Березово
Вид
Род
Wohlfahrtia magnifica
Schin.
Wohlfahrtia B.B.
Семейство
Отряд
Класс
Sarcophagidae
Вольфартии
Серые мясные
мухи
Lucilia caesar L.
Lucilia R.-D.
Calliphoridae
Люцилия
Зеленые
падальные
мухи
Мясные мухи
Muscina stabulans
Fallén
Muscina R.-D.
Muscidae
Домовницы
Настоящие
мухи
Musca domestica L.
Musca L.
Muscidae
Diptera
Insecta –
Комнатная муха
Мухи
Настоящие
мухи
Двукрылые
Насекомые
Tachina grossa L.
Tachina Mg.
Tachinidae
Ежемуха большая
Ежемухи
Тахины
Scatophaga furcate
Say.
Scatophaga Mg. Scatophagidae
Муха Вольфарта
Домовая муха
Навозницы
Навозные мухи
Сhrysotoxum
bicinctum L.
Chrysotoxum
Mg.
Syrphidae
Журчалка
двухполосая
Журчалки-осы
Hydrotaea dentipes
Fabricius
Hydrotaea
Навозница вильчатая
Журчалки
Muscidae
Настоящие
13
Зубоножка
обыкновенная
Зубоножки
мухи
Linnaemya vulpine Fll. Linnaemya
Linnaemya
vulpine Fll.
Eriothrix
Eriothrix
rufomaculatus DeGree
Tachinidae
Ocypus picipennis F.
Ocypus
Staphylinidae
Coleoptera
Сreophilus maxillosus
L. Cтафилин
падальный
Сreophilus
Стафилиниды
Жесткокрыл
ые
Silpha carinata Hbst
Silpha L.
Silphidae
Мертвоед ребристый
Мертвоеды
Мертвоеды
Тахины
cтафилины
Nicrophorus vespillo
L. Могильщик
рыжебулавый
Silpha obscura L.
Мертвоед темный
Oiceoptoma thoracica
L. Мертвоед
красногрудый
Oiceoptoma L.
Saprinus semistriatus
Scrb. Карапузик
полубороздчатый
Saprinus
Histeridae
Трупники
Карапузики