БИОРАЗНООБРАЗИЕ ЭНТОМОЛОГИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ В ОРОШАЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТАХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

БИОРАЗНООБРАЗИЕ ЭНТОМОЛОГИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ В ОРОШАЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТАХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Научная статья

Комарова О.П.*

ORCID: 0000-0001-9129-6932,

Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, Волгоград, Россия

* Корреспондирующий автор (komarova62[at]rambler.ru)

Аннотация

В статье рассматриваются особенности формирования энтомокомплексов в орошаемых агроландшафтах. Показана роль орошения в повышении устойчивости энтомологических сообществ за счет увеличения числа видов, входящих в агроэкосистему. Приводятся данные по количеству видов энтомофауны фитояруса, напочвенного и почвенного ярусов в агроценозах основных полевых культур. Видовой состав энтомофауны в орошаемых агроландшафтах Нижнего Поволжья насчитывает 1723 вида, из них 1435 видов указаны для агроценозов и 1583 вида – для естественных биотопов. Приведены данные по изменению трофической структуры энтомокомплексов в условиях орошения в сравнении с неорошаемыми условиями. Установлено, что на орошении относительная численность хищных и паразитических видов насекомых оказалась более чем в 7 раз выше, чем без орошения.

Ключевые слова: энтомоценоз, биоразнообразие, агроландшафты, орошение, Нижнее Поволжье.

BIODIVERSITY OF ENTOMOLOGICAL COMMUNITIES IN IRRIGATED AGRICULTURAL LANDSCAPES OF THE LOWER VOLGA REGION

Research article

Komarova O.P.*

ORCID: 0000-0001-9129-6932,

All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russia

* Corresponding author (komarova62[at]rambler.ru)

Abstract

The article deals with the aspects of entomocomplex formation in irrigated agricultural landscapes. The study demonstrates the role of irrigation in increasing the stability of entomological communities by increasing the number of species included in the agroecosystem as well as presents data on the number of species of entomofauna of the phyto- tier, ground and ground-cover tiers in the agrocenoses of the main field crops. The species composition of entomofauna in irrigated agricultural landscapes of the Lower Volga Region includes 1723 species, of which 1435 species are indicated for agrocenoses while 1583 of them are indicated for natural biotopes. The study provides the data on changes in the trophic structure of entomocomplexes under irrigation conditions in comparison with non-irrigated conditions. The research finds that the relative abundance of predatory and parasitic insect species was more than 7 times higher than without irrigation.

Keywords: entomocenosis, biodiversity, agricultural landscapes, irrigation, Lower Volga Region.

Введение

Проблема формирования устойчивых энтомологических сообществ в агроландшафтах обсуждается в последние годы все чаще [1], [2], [3]. Особенно важно стабильное функционирование агроландшафтов на юго-востоке европейской России, где сложные почвенно-климатические условия (высокие температуры и незначительное количество осадков) обусловливают значительную лабильность биоты и соответственно возможность вспышек вредных насекомых [4].

Поддерживая и развивая концепцию, разработанную во Всероссийском НИИ защиты растений, о целостности агробиоценоза [2], [3], [5] мы считаем необходимым рассматривать формирование энтомологических сообществ в целом в агроландшафте, т.е. в севообороте с учетом прилегающих стаций (лесополос, обочин дорог, нераспаханных целинных участков) [6].

Одним из основных критериев стабильности биоценоза принимается биоценотическое разнообразие сообществ живых организмов, которое характеризуется числом видов и их значимостью в экосистеме [7], [8], [9]. Вместе с тем следует отметить, что количественные показатели устойчивости экосистем до настоящего времени не выработаны. В связи с этим стабильность экосистем анализировалась нами сравнительно в орошаемых и неорошаемых агроландшафтах по физиономическим характеристикам: видовому составу, обилию видов, а также по колебаниям их численности.

Методы и принципы исследования

Изучение биоразнообразия насекомых в посевах орошаемых полевых культур и в сопутствующих стациях проводили в 1988-2020 гг. в ФГУП «Орошаемое» (Волгоград). Для изучения видового состава и динамики численности энтомофауны фитояруса, напочвенного и почвенного ярусов использовали соответственно метод кошения энтомологическим сачком, учета почвенными ловушками и раскопок по общепринятым и усовершенствованным методикам [10], [11]. Учеты проводили еженедельно в течение вегетационного сезона.

Основные результаты и обсуждение

Одним из важнейших стабилизирующих факторов, обусловливающих устойчивое функционирование агроландшафтов в аридных условиях Нижнего Поволжья, является широкомасштабное развитие орошения. Наряду с другими положительными воздействиями на агробиоценозы, орошение приводит к увеличению разнообразия их растительного и животного компонентов. В первую очередь это происходит в связи с изменением параметров микроклимата посевов и почвы. На орошаемых участках температура в приземном слое воздуха, т.е. там, где обитает основная масса насекомых, снижается, по нашим данным, в среднем за вегетационный период на 7-8 ^оС, а относительная влажность повышается на 25-30 %.

Оптимизация микроклиматических факторов создает в мелиорированных агроландшафтах благоприятные условия для расширения спектра обитающих здесь беспозвоночных (от типичных ксерофилов до мезо- и гигрофилов). Кроме того, в орошаемых агроландшафтах увеличивается число и разнообразие микростаций (каналы, водосбросы, пруды-накопители и др.), т.е. возрастает пространственное разнообразие среды. По мнению ряда экологов [12], такое усложнение структуры агроландшафта приводит к повышению его устойчивости. Повышение общего разнообразия экологических условий ведет к появлению в аридных условиях юго-востока России новых экологических групп насекомых – мезо- и гигрофилов. Таким образом орошение ведет к возрастанию биоразнообразия сообществ энтомофауны.

Результаты наших многолетних исследований показывают, что видовой состав энтомофауны в орошаемых агроландшафтах Нижнего Поволжья насчитывает 1723 вида, из них 1435 видов указаны для агроценозов и 1583 вида – для естественных биотопов. Видовой состав энтомокомплексов в агроценозах без орошения значительно беднее, он включает менее тысячи видов. Энтомокомплексы орошаемых посевов кукурузы представлены 771 видом, тогда как без орошения на них отмечено 514 видов насекомых, на полях картофеля насчитывается соответственно 809 и 743 вида, зерновых колосовых – 870 и 732. Максимальное число видов накапливается на посевах многолетних бобовых и злаковых трав. При орошении здесь зарегистрировано 1249 видов, а на неорошаемых участках – 920.

Помимо разнообразия, важным фактором, влияющим на стабильность сообществ, является их структурная организация, в первую очередь разнообразие групп видов высоких рангов обилия (видов-доминантов). Отмечается, что устойчивость энтомокомплексов существенно увеличивается с переходом от моно- к полидоминантной структуре [1], [8]. Наиболее разнообразным составом доминантных групп в регионе отличаются энтомокомплексы, формирующиеся на посевах орошаемых многокомпонентных смесей; здесь в их состав входит до 76 видов, обилие которых превышает 5 %-ный барьер. В неорошаемых агроценозах число доминирующих видов значительно ниже (45), что указывает на бóльшую лабильность таких сообществ. Исходя из данного критерия, наименее стабильные сообщества формируются на посевах пропашных культур, в частности на кукурузе, где в основное ядро энтомокомплекса в условиях орошения входит 27 видов, а в неорошаемых агроценозах только 14.

Следует также отметить, что на орошаемых участках значительно изменяется и трофическая структура энтомокомплексов. Результаты наших исследований показывают существенное изменение в структуре энтомофауны относительной численности энтомофагов в сравнении с фитофагами. Так, в условиях орошения соотношение общего обилия хищников и паразитов составило 1 : 1,9, а без орошения – 1 : 6,1. Таким образом, в орошаемых агроценозах относительная численность хищных и паразитических видов энтомокомплекса более чем в 7 раз выше [6].

Заключение

Таким образом, в результате исследований установлено значительное влияние орошения на формирование более устойчивых энтомологических сообществ в агроэкосистемах за счет увеличения количества видов и оптимизации структуры энтомокомплексов.

Положительное влияние орошения на увеличение разнообразия их растительного и животного компонентов происходит из-за оптимизации параметров микроклимата посевов и почвы в аридных условиях юго-востока России. При этом в мелиорированных агроландшафтах создаются благоприятные условия для расширения спектра обитающих здесь беспозвоночных (от типичных ксерофилов до мезо- и гигрофилов), увеличивается число и разнообразие микростаций (каналы, водосбросы, пруды-накопители и др.), что повышает устойчивость агроландшафта. По нашим данным, состав фауны насекомых орошаемых агроландшафтов Нижнего Поволжья насчитывает 1723 вида, из них 1435 видов указаны для агроценозов и 1583 вида – для естественных биотопов. Значительно ниже видовое обилие энтомологических сообществ неорошаемых агроценозов, включающее менее тысячи видов. 

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

1. Чернышев В.Б. Биотопы и пространственная организация сообществ членистоногих / В.Б. Чернышев, В.М. Афонина, А.В. Суязов, Р.Р. Сейфулина, А.В. Тимохов, О.В. Соловченко // Зоологический журнал. – 2010. – Т. 89. – № 4. – С. 501-504.
2. Зубков А.Ф. Агробиоценология на 80-м году своего развития и ее методологическая роль в естествознания агроэкосистем / А.Ф. Зубков. – Санкт-Петербург: ВИЗР, 2015. – 115 с.
3. Зубков А.Ф. Агробиогеоценология – методология полевой защиты растений. К 80-летию агробиоценологических исследований ВИЗР / А.Ф. Зубков // Вестник защиты растений. – 2015. – № 4 (86). – С. 59-61.
4. Комарова О.П. Фитосанитарный мониторинг в орошаемых агроландшафтах Нижнего Поволжья / О.П. Комарова // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 11. – С. 9-14/
5. Шпанев А.М. Становление, развитие и перспективы агробиоценологических исследований / А.М. Шпанев // Защита и карантин растений. – 2019. – № 11. – С. 3-6.
6. Карпова, Т.Л. Особенности формирования энтомокомплексов в орошаемых севооборотах Волго-Донского междуречья / Т.Л. Карпова, О.П. Комарова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2018. – №3 (51). – С. 152-157.
7. Чернышев В.Б. Экологическая защита растений. Членистоногие в агроэкосистеме : учебное пособие / В.Б. Чернышев. – М.: Изд-во МГУ, 2001. – 136 с.
8. Афонина В.М. Биоразнообразие и агроэкосистема / В.М. Афонина, В.Б. Чернышев // Биоразнообразие и рациональное использование природных ресурсов: материалы докладов V Всероссийской заочной научно-практической конференции с международным участием 25 марта 2017 г., Махачкала / Дагестанский государственный педагогический университет. – Махачкала, 2017. – С. 166-169.
9. Дудкин И.В. Экологические аспекты формирования систем земледелия и защиты растений / И.В. Дудкин, В.М. Дудкин, А.Я. Айдиев, Н.И. Стрижков, Т.А. Дудкина // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. – 2017. – № 7. – С. 2-7.
10. Артохин К.С. Метод кошения энтомологическим сачком / Артохин К.С. // Защита и карантин растений. – 2010. – № 11. – С. 45-48.
11. Mykhailenko I.L. Method to study soil mesofauna as part consortium ecosystem / I.L. Mykhailenko, O.M. Smetana // Питання біоіндикації та екології. – 2014. – № 19-1. – С. 151-156.
12. Черников В.А. Агроэкология / В.А. Черников, Р.М. Алексахин, А.В. Голубев, И.Г. Грингоф и др. – М.: «Колос», 2000. – 536 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Chernyshev V.B. Biotopy i prostranstvennaja organizacija soobshhestv chlenistonogih [Biotopes and spatial organization of arthropod communities] / V.B. Chernyshev, V.M. Afonina, A.V. Sujazov, R.R. Sejfulina, A.V. Timohov, O.V. Solovchenko // Zoologicheskij zhurnal [Zoological Journal]. – 2010. – Vol. 89. – № 4. – Pp. 501-504 [in Russian].
2. Zubkov A.F. Agrobiocenologija na 80-m godu svoego razvitija i ee metodologicheskaja rol' v estestvoznanija agrojekosistem [Agrobiocenology in the 80th year of its development and its methodological role in the natural science of agroecosystems] / A.F. Zubkov. – Sankt-Peterburg: VIZR, 2015. – 115 p. [in Russian].
3. Zubkov A.F. Agrobiogeocenologija – metodologija polevoj zashhity rastenij. K 80-letiju agrobiocenologicheskih issledovanij VIZR [Agrobiogeocenology is a methodology for field protection of plants. To the 80th anniversary of agro-biocenological research of VIZR] / A.F. Zubkov // Vestnik zashhity rastenij [Bulletin of Plant Protection]. – 2015. – № 4 (86). – Pp. 59-61 [in Russian].
4. Komarova O.P. Fitosanitarnyj monitoring v oroshaemyh agrolandshaftah Nizhnego Povolzh'ja [Phytosanitary monitoring in irrigated agricultural landscapes of the Lower Volga region] / O.P. Komarova // Uspehi sovremennogo estestvoznanija [Advances in modern natural science]. – 2019. – № 11. – Pp. 9-14 [in Russian].
5. Shpanev A.M. Stanovlenie, razvitie i perspektivy agrobiocenologicheskih issledovanij [Formation, development and prospects of agro-biocenological research] / A.M. Shpanev // Zashhita i karantin rastenij [Protection and quarantine of plants]. – 2019. – № 11. – Pp. 3-6 [in Russian].
6. Karpova, T.L. Osobennosti formirovanija jentomokompleksov v oroshaemyh sevooborotah Volgo-Donskogo mezhdurech'ja [Features of the formation of entomocoplexes in irrigated crop rotations of the Volga-Don interfluve] / T.L. Karpova, O.P. Komarova // Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie [Proceedings of the lower Volga agrodiversity complex: science and higher professional education]. – 2018. – № 3 (51). – P. 152-157 [in Russian].
7. Chernyshev V.B. Jekologicheskaja zashhita rastenij. Chlenistonogie v agrojekosisteme [Environmental protection of plants. Arthropods in the agroecosystem]: a textbook. M.: MGU publishing house, 2001. 136 p. [in Russian].
8. Afonina V.M. Bioraznoobrazie i agrojekosistema [Biodiversity and agroecosystem] / V.M. Afonina, V.B. Chernyshev // Bioraznoobrazie i racional'noe ispol'zovanie prirodnyh resursov: materialy dokladov V Vserossijskoj zaochnoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem 25 marta 2017 g., Mahachkala / Dagestanskij gosudarstvennyj pedagogicheskij universitet [Biodiversity and rational use of natural resources: materials of reports of the V All-Russian correspondence scientific and practical conference with international participation on March 25, 2017, Makhachkala / Dagestan State Pedagogical University]. – Mahachkala, 2017. – Pp. 166-169 [in Russian].
9. Dudkin I.V. Jekologicheskie aspekty formirovanija sistem zemledelija i zashhity rastenij [Environmental aspects of farming and plant protection systems] / I.V. Dudkin, V.M. Dudkin, A.Ja. Ajdiev, N.I. Strizhkov, T.A. Dudkina // Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skohozjajstvennoj akademii [Vestnik of Kursk state agricultural Academy]. – 2017. – № 7. – Pp. 2-7 [in Russian].
10. Artohin K.S. Metod koshenija jentomologicheskim sachkom [Entomological sweep-net method] // Zashhita i karantin rastenij [Protection and quarantine of plants]. 2010. № 11. Pp. 45-48 [in Russian].
11. Mykhailenko I.L. Method to study soil mesofauna as part consortium ecosystem [Method to study soil mesofauna as part consortium ecosystem] / I.L. Mykhailenko, O.M. Smetana // Pitannja bіoіndikacії ta ekologії [Power bojicic Ecolog]. 2014. № 19-1. Pp. 151-156 [in Ukrainian].
12. Chernikov V.A. Agrojekologija [Agroecology] / V.A. Chernikov, R.M. Aleksahin, A.V. Golubev, I.G. Gringof et all. – M.: «Kolos», 2000. – 536 p. [in Russian].