Эколого-фаунистическая характеристика земноводных урбанизированных территорий Республики Башкортостан

На правах рукописи

 

 

 

 

Зарипова Фалия Фуатовна

 

 

 

 

 

 

 

ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМНОВОДНЫХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

 

 

 

Специальность: 03.02.08 – экология (биология)

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

 

 

 

 

 

Тольятти – 2012

 

Работа выполнена на кафедре экологии Сибайского института (филиала)

ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет»

 

Научный руководитель:     Официальные оппоненты:           Ведущая организация:

кандидат биологических наук, доцент Юмагулова Гульдар Рашитовна   доктор биологических наук, доцент Вершинин Владимир Леонидович   доктор биологических наук, профессор Евланов Игорь Анатольевич   ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский)  федеральный университет»

 

Защита диссертации состоится «30» марта 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, г. Тольятти, ул. Комзина, 10.

Тел. 8(8482) 489-977; факс 8(8482) 489-504; e-mail: ievbras2005@mail.ru

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – в сети Интернет на сайте ИЭВБ РАН по адресу: http://www.ievbras.ru

 

Автореферат разослан «___» февраля 2012 г.

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук                                                     А.Л. Маленев

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. В настоящее время наибольшие изменения среды обитания отмечаются в условиях городских территорий. Здесь в процессе урбанизации территории формируется особая среда обитания живых организмов – урбоценозы. Промышленная и жилая застройка, развитие транспортной инфраструктуры, загрязнение среды обитания и рекреационная нагрузка приводят к формированию изоляционных барьеров. Актуальность исследования связана с расширением площади урбоценозов в регионе и возрастанием антропогенного воздействия на экосистемы.

Исследование эколого-фаунистических особенностей земноводных городских территорий Республики Башкортостан недостаточно и носит отрывочный характер (Баянов, 1970, 1992, 1996, 1997; Положенцев, Ханисламов, 1942; Хабибуллин, 2003; Юмагулова, 2000; Яковлев и др., 1997; Garanin, 2000).

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – эколого-фаунистическая характеристика амфибий урбанизированных территорий Республики Башкортостан. Для решения  указанной цели были поставлены следующие задачи:

1) Выявить видовой состав батрахофауны и распределение земноводных на городских ландшафтах республики;

2) Исследовать половую и фенетическую структуру, морфофизиологические показатели  популяций ряда видов амфибий урбанизированных территорий;

3) Изучить спектры питания земноводных в местообитаниях, подверженных в разной степени антропогенной трансформации;

4) Дать анализ структуры  гельминтофауны бесхвостых земноводных урбанизированных территорий.

Научная новизна. Впервые в Республике Башкортостан проведено комплексное исследование популяций трех видов амфибий (озерной лягушки Rana ridibunda Pallas, 1771, остромордой лягушки Rana arvalis Nilsson, 1842 и зеленой жабы Bufo viridis Laurenti, 1768). Изучен видовой состав амфибий городских территорий региона. Впервые проведено комплексное исследование особенностей популяции (полового состава, полиморфизма, морфофизиологических показателей) и биоценотических связей (питание, паразиты) в градиенте урбанизации для видов с различной экологической приуроченностью.

Теоретическое значение. Полученные данные уточняют и расширяют сведения по особенностям биологии земноводных в природных и городских экосистемах и вносят вклад в развитие популяционной и факториальной экологии.

Практическая значимость результатов. Результаты проведенных исследований дополняют фаунистические данные Республики Башкортостан. Выявлено 23 новых местообитания изучаемых видов амфибий. Полученные данные позволяют оценить экологическое состояние территории и могут стать основой биомониторинговых исследований.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Диссертационная работа была проведена в рамках плана научно-исследовательской работы кафедры экологии Сибайского института (филиала) Башкирского государственного университета.

Реализация результатов исследования. Основные результаты исследования используются при чтении дисциплин «Общая экология», «Общая биология», «Биогеография» в Сибайском институте (филиале) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет».

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на VII Международной научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2010), VIII Международной научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2011), XVI Международной научной конференции, студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009» (Москва, 2009), XVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2011» (Москва,2011), XVI Съезде герпетологического общества им. А.М. Никольского (Казань, 2009), Міжнародної наукової конференції, присвяченої 50-річчю функціонування високогірного біологічного стаціонару “ Пожижевська” (Львов, 2008), III Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» (Тольятти, 2011), Х Всероссийском популяционном семинаре «Современное состояние и пути развития популяционной биологии» (Ижевск, 2008), Всероссийской, с международным участием, конференции молодых учёных «Биология будущего: традиции и инновации», посвященной 90-летию Уральского государственного университета им. А.М. Горького (Екатеринбург, 2010), Всероссийской конференции с международным участием «Экология малых рек в XXI веке: биоразнообразие, глобальные изменения и восстановление экосистем» (Тольятти, 2011), III Межрегиональной научной конференции, посвященной 80-летию профессора К.П. Федорова «Паразитологические исследования в Сибири и на Дальнем Востоке» (Новосибирск, 2009), Региональной студенческой научно-практической конференции «Неделя науки» (Сибай, 2006, 2009, 2010), Республиканской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы конкурентоспособного воспроизводства в Башкирском Зауралье» (Сибай, 2008), научном семинаре «Мониторинг фоновых видов животных особо охраняемых природных территорий» (пос. Саргая Бурзянского района РБ, 2010).

Декларация личного участия автора. Автором в период 2006-2011 гг. лично проведены полевые исследования, обработка материалов и интерпретация результатов. Текст диссертации написан по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в публикациях составляет 70-100 %.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Видовой состав батрахофауны на городских ландшафтах республики представлен высокотолерантными видами и увеличивается в направлении к периферии городских территорий;

2. Доля особей с морфой striata растет в зоне Зауралья с фоновым загрязнением поллютантами. С увеличением степени урбанизации снижается фенотипическое разнообразие амфибий;

3. В рационе питания земноводных в урбоценозах с увеличением степени антропогенного воздействия наблюдается сужение размера трофической ниши и рост доли доминирующих объектов пищи;

4. В условиях урбанизированных территорий снижается видовое разнообразие гельминтофауны, а структура сообществ паразитов бесхвостых земноводных упрощается.

Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликованы 24 научные работы, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и приложения. Общий объем диссертации составляет 209 страниц. Список цитируемой литературы включает 301 источник, 37 из которых на иностранных языках. Работа содержит 30 таблиц и 28 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ И СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ФАУНЫ АМФИБИЙ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Приведен обзор литературных данных о земноводных региона, начиная с первого упоминания в научных трудах (Рычков, 1762), вплоть до 2011 г. Глава включает следующие разделы: состояние изученности фауны земноводных урбанизированных территорий, исследования полиморфизма по признакам рисунка окраски, состояние изученности питания и паразитофауны амфибий урбанизированных территорий республики (Байгильдин, Хабибуллин, 2007; Байтеряков, Горичев, 1999; Баянов, 1974, 1975; 1992; Баянов, Яковлева, 2001; Вершинин, 1997; Кузьмин, Семенов, 2006; Положенцев, Кучеров, 1949; Фоминых и др., 2010; Юмагулова, 2000; Яковлева, 2003).

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основу работы положены сборы материалов, проведенные в весенне-летний период с 2006 по 2011 гг. Всего исследовано 715 особей амфибий. Отлов бесхвостых земноводных на территории Республики Башкортостан − озерной лягушки Rana ridibunda (n=511), остромордой лягушки Rana arvalis (n=90) и зеленой жабы Bufo viridis (n=114) − проводили в 26 биотопах двух ландшафтных зон (рис. 1), отличающихся неоднородностью физико-географических условий: в Предуралье и Зауралье (Башкортостан: Краткая энциклопедия …, 1996). Исследования проводили в г. Уфа и Уфимском районе, гг. Салават и Ишимбай, Краснокамском, Мелеузовском, Чишминском, Альшеевском районах (зона Предуралья), в гг. Сибай, Баймак, Учалинском, Баймакском и Хайбуллинском районах (зона Зауралья).

Определение видового состава земноводных проводили прижизненно по внешним морфологическим признакам и при помощи определителей (Кузьмин, 1999; Писанец, 2007). Вариации окраски спины и брюха оценивали по общепринятой градации (Боркин, Тихенко, 1979; Ищенко, 1978; Лада, Соколов, 1999; Пескова, 2005). Оценку антропогенного воздействия проводили по результатам химического анализа проб воды из мест обитания амфибий по содержанию тяжелых металлов (Cu, Zn, Cd, Pb) атомно-абсорбционным методом в центральной лаборатории Сибайского филиала ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат».

Анализ накопления в коже меди, цинка, свинца, кадмия выполнены в центральной лаборатории СФ ОАО «УГОК» атомно-абсорбционным методом; в печени − в лаборатории при ГАНУ «Институте региональных исследований» (г. Сибай) инверсионно-вольтамперометрическим методом (ИВА) по принятой методике (Мисюра, 1989).

Физиологическое состояние амфибий рассчитывали по индексам внутренних органов (Шварц и др., 1968). Результаты измерений были пересчитаны относительно массы тела в индексах (Мисюра, Залипуха, 2006).

Для выявления пищевых объектов земноводных исследовали содержимое желудочно-кишечного тракта. Компоненты пищи сортировали по группам и, в зависимости от сохранности съеденных животных, определение велось до классов, отрядов, семейств и, когда это было возможно, до видов (Бей-Биенко, 1965; Мамаев и др., 1976; Определитель пресноводных беспозвоночных…, 2004).

Рис.1. Места отлова бесхвостых земноводных.

Обозначения: I – зона Предуралья, II – Горный Урал, III – зона Зауралья. Географические пункты, в скобках условные обозначения популяций: 1 − залив Курья р. Кама Краснокамского р-на («Кама»); 2 − пос. Бузавлык Хайбуллинского района («Бузавлык»); 3 − дер. Муллакаево Баймакского района («Муллакаево»); 4 − г. Сибай, «Дом рыбака», р. Карагайлы («Сибай»); 5 − г. Сибай, оз. Култубан («Култубан»); 6 − г. Сибай, плотина на р. Худолаз («Худолаз»); 7 − г. Баймак, р. Таналык («Таналык»); 8 − г. Уфа, парк «Волна», микрорайон Затон («Затон»); 9 − г. Уфа, оз. Теплое, Инорс, Калининский р-н («Теплое»); 10 − г. Уфа, старицы у р. Уфа, Инорс, Калининский р-н («Инорс»); 11 − дер. Кунакбаево Учалинского района («Кунакбаево»); 12 − г. Сибай, микрорайон «Камышлы-Узяк», р. Карагайлы («Камышлы»); 13 − г. Сибай, 34-й квартал, р. Карагайлы («Карагайлы»); 14 − дер. Нигаматово Баймакского района («Нигаматово»); 15 − с. Локотки Уфимского района, оз. Большой Улукуль («Локотки»); 16 − г. Уфа, Демский р-н, ост. Иммунопрепарат («Дема»); 17 − дер. Биккулово Чишминского р-на, оз. Каратал («Биккулово»); 18 − пос. Алкино Чишминского р-на, р. Дема («Алкино»); 19 − г. Уфа, окрестности дер. Нагаево, озера поймы р. Белая («Нагаево»); 20 − с. Исяново Баймакского р-на, пруд у оз. Талкас («Исяново»); 21 − г. Сибай, пос. Казанка, р. Худолаз («Казанка»); 22 − г. Салават, пруд в парке им. 50 лет Октября («Салават»); 23 − г. Салават, р. Белая (пляж у моста) («Белая»); 24 − дер. Сабашево Мелеузовского р-на,р. Белая («Сабашево»); 25 − дер. Баязитово Альшеевского р-на, р. Тюлянь («Баязитово»); 26 − г. Ишимбай, р. Белая (пляж) («Ишимбай»).

 

При изучении гельминтов амфибий исследовали методом полных гельминтологических вскрытий (Быховская-Павловская, 1985; Догель, 1948; Скрябин, 1928; Судариков, 1965; Судариков, Шигин, 1965). Паренхиматозные органы изучали компрессорно, желудочно-кишечный тракт – методом последовательных промываний. Определение гельминтов амфибий производили по книге К.М. Рыжикова с соавторами (Рыжиков и др., 1980). Для количественного анализа зараженности амфибий использовали показатели: экстенсивность (Е, %), интенсивность инвазии (I, экз.), индекс обилия паразитов (М, экз.) (Бреев, 1972, 1976; Федоров, 1989). Характеристика видового разнообразия в компонентном сообществе гельминтов земноводных проведена по индексам Шеннона (Н’) и выравненности видов по обилию (е) с оценкой статистически значимых различий по t-критерию Стьюдента (Мэгарран, 1992). Сходство между составами гельминтов оценивали по индексу Жаккара (Сj) (Песенко, 1982; Мэгарран, 1992).

Статистическую обработку данных проводили общепринятыми методами (Лакин, 1990) с помощью пакетов программ STATISTICA MS Excel 2003.

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Большинство местообитаний амфибий относится к зонам с очень сильной и сильной антропогенной нагрузкой (Атлас Республики Башкортостан, 2005). Исследуемые территории нами рассматриваются по градации антропогенной трансформации территорий в зависимости от степени урбанизации (Вершинин, 1997; Замалетдинов, 2003; Замалетдинов, Хайрутдинов, 2005; Хайрутдинов, 2010). По принятой классификации выделяются следующие зоны (обозначения см. на рис.1): I − Промышленная зона (7, 9, 26), II − Зона многоэтажной застройки (8), III − Зона малоэтажной застройки (4, 6, 12, 13, 15, 16, 23), IV − Зеленая зона (территория без застройки: 2, 5, 10, 19, 21, 22), V − Контроль – территории, удаленные на 25 км от крупных и на 5 км от небольших городов (1, 3, 11, 14, 17, 18, 20, 24, 25).

Всего исследовано 26 биотопов, на долю антропогенных приходится 17 мест обитания амфибий, на долю контрольных групп – 9. В каждой зоне оценивали загрязнение участков тяжелыми металлами. Приведено краткое описание биотопов, при котором учитывали ландшафтную зону, тип застройки и степень антропогенной нагрузки.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ФАУНЫ ЗЕМНОВОДНЫХ

УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Представлены обобщенные данные по антропогенному воздействию на земноводных региона в условиях урбанизированных территорий: видовому составу, распространению, оценке встречаемости и характеристики популяций.

Важным моментом в исследованиях биотического компонента урбанизированных территорий является зональное разделение города (табл. 1). Так, озерная лягушка в условиях города обладает высокой толерантностью к антропогенному загрязнению среды и встречается во всех зонах, включая и промышленную. Вместе с ней в многоэтажной зоне встречается и «геофильный» вид − зеленая жаба. Остромордую лягушку принято считать видом, склонным к синантропизму (Вершинин, 1997). Распространение жерлянки и чесночницы характерно для периферии города. В целом распределение земноводных на территории г. Уфы сходно с данными для других регионов (Вершинин, 1997; Замалетдинов, 2002).