Влияние узкочерепной полёвки (Microtus gregalis Pall.) на свойства реплантозёмов Канской лесостепи | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2014. № 3 (27).

Влияние узкочерепной полёвки (Microtus gregalis Pall.) на свойства реплантозёмов Канской лесостепи

Исследование влияния узкочерепной полёвки (Microtus gregalis Pall., 1778) на свойства реплантозёмов проведено на отвалах угольного разреза «Бородинский» (Канско-Ачинский бассейн Красноярского края). По данным шестилетних наблюдений отвала, рекультивированного с нанесением плодородного слоя почв, установлено, что, узкочерепная полёвка количественно доминирует в населении мелких млекопитающих с долей участия в сообществе 44-100%. Её семейно-групповые поселения площадью от 0,8 до 120 м в период подъема и пика численности занимают до 10% поверхности отвала. В пределах поселений жизнедеятельность узкочерепной полёвки приводит к трансформации свойств реплантозёма, в слое 5-15 см увеличиваются аэрация, содержание валового и минерального азота, количество микробной биомассы. Обнаружено, что состав минерального азота в реплантозёмах колоний на 20-77% представлен нитратами, тогда как участки, не занятые полевками, характеризуются преобладанием аммиачных форм. Таким образом, жизнедеятельность узкочерепной полёвки способствует ускоренному вовлечению в метаболические процессы плодородного слоя почв.

Influence of Microtus gregalis Pall. on the properties of the Kansk basin replantozems.pdf Введение Узкочерепная полёвка (Microtus gregalis Pall., 1778) - один из многочисленных колониальных видов мышевидных грызунов лесостепной зоны Центральной Сибири. В процессе жизнедеятельности такие животные сооружают подземную систему нор и гнездовых камер, вынося на поверхность почвенный материал, внося в них продукты экскреции (преимущественно в виде мочевины), а также биомассу: пищевые запасы и травяную ветошь для устройства гнезд [1-6]. Подземные сооружения, созданные мелкими млекопитающими в период роста и пика их численности, разрушаются в период депрессии и сооружаются заново на прежних и новых местах во время следующей волны размножения [5]. Это приводит к изменению морфологических, физических свойств, направленности и характера трансформации органического вещества почв, гидрологического и термического режимов [1-6]. Происходящая таким образом необратимая трансформация свойств почв в сочетании с ее пространственной масштабностью позволяет рассматривать жизнедеятельность массовых мышевидных грызунов в качестве значимого фактора почвообразования [3, 4, 7]. Большая часть исследований влияния мелких млекопитающих на свойства почв проводилась в степных и полупустынных районах [2, 3, 5]. Ряд работ посвящен изучению роющей активности обского и копытного леммингов в тундре [8, 9], крота европейского - в экосистемах тайги [10-15], обыкновенного слепыша и обыкновенной полёвки - в лесостепной зоне [1]. Данных об участии мелких млекопитающих в трансформации свойств «молодых» почв, формирующихся в посттехногенных экосистемах, крайне мало. В связи с этим цель настоящей работы заключалась в оценке направленности и степени влияния узкочерепной полевки на актуальные свойства реплантозёмов, формирующихся на промышленных отвалах. Материалы и методики исследования Материал для исследования получен на экспериментальном полигоне Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН (55°52ч с.ш., 94°54' в.д.), который расположен в Канской котловине на территории одного из самых крупных разрезов Канско-Ачинского угольного бассейна «Бородинский» (Красноярский край). Стационарные исследования организованы с целью изучения структуры, особенностей динамики и функционирования биогеоценозов, формирующихся на промышленных отвалах нетоксичных пород в условиях лесостепи. Климат исследуемой территории умеренный. Годовое количество осадков изменяется в пределах 375-400 мм (ГТК 1,2). Среднегодовая температура воздуха составляет 0,6°С [16]. Полевые работы проводились на рекультивированном отвале с предварительно спланированной выровненной поверхностью и нанесенным плодородным слоем почвы мощностью 20-35 см. Отвал является насыпным и представлен хаотичной смесью вмещающих и вскрышных пород. Созданные таким образом техногенные поверхностные образования (ТПО) относятся к подгруппе реплантозёмов в группе квазизёмы [17]. На момент исследования биологический возраст реплантозёмов не превышал 25 лет (сформированы в 1987 г.). После отсыпки рекультивированные отвалы не вовлекались в сельскохозяйственное пользование и оставлены под самозарастание. Растительный покров отвала в настоящее время представлен злаково-раз-нотравными сообществами с участием сорных видов (описания растительного покрова отвала составлены к.б.н. Д.Ю. Ефимовым, которому авторы признательны за предоставленные материалы). Проективное покрытие травостоя составляет 50-60% при средней высоте растений 40-50 см. В числе основных видов-доминантов выступают: мятлик луговой (Poapratensis L.), вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth.), кипрей узколистный (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.), кострец безостый (Bromopsis iner-mis (Leyss.) Holub), осот полевой (Sonchus arvensis L.), горошек приятный (Vicia amoena Fisch.) и др. Описание морфологических, агрохимических и микробиологических свойств реплантозёмов экспериментального полигона опубликовано ранее, поэтому в данном сообщении не приводится [18, 19]. Изучение современного влияния узкочерепной полёвки на реплантозё-мы осуществляли на основе широко используемого метода парных площадок [1, 7]. Метод заключается в сравнении состояния почвы сопряженных пар участков, на одном из которых (контрольном) отсутствуют признаки жизнедеятельности изучаемых животных. Для оценки свойств репланто-зёмов подобраны 18 парных участков, «контроль» закладывали на расстоянии 3-7 м от периферической части колонии. Образцы отбирали с боковых сторон призматических прикопок размером 30x30x40 см на глубине 5-15 см. В пределах указанной толщи сконцентрирована основная масса подземных ходов, гнездовые камеры, как правило, расположены на глубине 25-30 см. В пределах колоний прикопки располагались в центральной части, где сосредоточены выходные отверстия нор, а ПСП подвержен наибольшему воздействию. Влажность образцов (весовой метод), удельный и объемный вес по [20], определяли в лабораторных условиях. На основании этих показателей рассчитывали порозность и аэрацию реплантозёмов. Содержание валового азота оценивали методом К.Е. Гинзбург [21], рН - потенциометрически. Аммиачные формы азота определяли с реактивом Несслера, нитраты - с дисульфофеноловой кислотой, легкогидролизуемый азот - методом Корн-фильда [22]. Так как при определении легкогидролизуемого азота в гидро-лизат переходит и обменный аммоний, количество последнего вычитали. Микробную биомассу оценивали в свежих образцах методом регидратации [23]. На основании оценок влажности и объемной массы рассчитывали запас влаги для изучаемого слоя реплантозёмов. Для определения запасов и структуры подземной фитомассы на глубине 10-15 см отбирались цилиндрические монолиты (V = 100 см3) в трех повтор-ностях. В лабораторных условиях монолиты отмывали от мелкозёма на ситах, высушивали и разбирали. Визуально определяли и отбирали живые корни, фракцию взвешивали, массу пересчитывали на абсолютно сухую навеску. Состав, структуру и динамику населения мелких млекопитающих изучали в течение 6 лет, образцы реплантозёма собраны в конце этого периода в фазе снижения численности. Животные отлавливались в давилки типа Геро и ловчие конусы в течение 3-5 сут [24]. Фактические результаты отловов пересчитаны в число особей на 100 ловушко-суток. В пределах наиболее типичного участка (S = 1 га) отвала осуществляли картирование, маркировку и оценку площади каждой колонии. Статистический анализ полученных данных и представленный графический материал выполнены с использованием программы MS Exсel. Статистическую значимость различий между выборками оценивали путем расчета непараметрического теста х2. Результаты исследования и обсуждение По результатам шестилетних наблюдений узкочерепная полёвка количественно доминировала в отловах мелких млекопитающих, обитающих на отвалах Бородинского угольного разреза. В разные годы доля этого вида составляла 44-100% населения (табл. 1). Т а б л и ц а 1 / T a b l e 1 Динамика состава населения мелких млекопитающих отвала за период 2007-2012 гг. (доля в %) / Population dynamics of small mammals on dump for 2007-2012 (part, percentage) Виды / Species Годы наблюдения / Observation years 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Узкочерепная полевка (Microtus gregalis Pallas, 1779) 100 53 57 100 80 44 Полевая мышь (Apodemus agrarius Pallas, 1771) - 27 18 - 7 56 Тундряная бурозубка (Sorex tundrensis Merriam, 1900) - 7 25 - 11 - Обыкновенная бурозубка (Sorex araneus Linnaeus, 1758) - 0 - - 2 - Плоскочерепная бурозубка (Sorex roboratus Hollister, 1913) - 13 - - - - Помимо узкочерепной полёвки, в отловах отмечены представители еще 5 видов (см. табл. 1), однако среди них только этот вид образует компактные семейно-групповые поселения, обеспечивая продолжительное влияние на реплантозёмы. В связи с этим участки, занятые поселениями узкочерепной полёвки, наиболее продуктивны для изучения различных сторон влияния жизнедеятельности мелких млекопитающих на свойства почв [1]. Поселения узкочерепной полёвки хорошо идентифицируются даже без контрольного отлова, а их границы распознаются по характерному возвышению над фоновой территорией и составу растительности. Площади таких колоний в 2012 г. варьировали от 0,8 до 120 м2, наиболее часто встречались поселения 5-40 м2. Значительный разброс размеров площади колоний обусловлен мозаичностью микрорельефа и динамикой численности вида. Преобладание небольших колоний с относительно малым числом жилых выходов характеризовало «спад» численности узкочерепной полёвки. При последующем росте популяции (от 2-20 до 60-70 особей на 100 ловушко-суток) зверьки заселяют все пустующие стации. В результате освоения периферии крупных и слияния мелких колоний возникают поселения площадью более 100 м2. Исследования 2012 г. приходятся на «послепиковый» период численности (рис. 1), когда жилые колонии покрывали до 10% площади отвала. Такой показатель освоения территории достаточно близок к опубликованным сведениям о заселенности естественных местообитаний другими видами массовых мелких млекопитающих. Так, колонии степной пеструшки в южных степях Кургальджинской впадины занимают от 1 до 10% площади [2]. На старых кедровых гарях Западного Саяна северные пищухи перекапывают 1-5% площади [25]. Колониальные поселения копытного лемминга в мохово-ивняковой тундре о-ва Врангеля занимают 1-3% площади [9]. Близкие к естественному уровню относительные оценки освоения площади отвала позволяют получить представление о темпах освоения территории отвала за 25 лет. 80 -| 70 - - 60 -50 -40 -30 -20 - 0 1 m о л 0 0 о О 10 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Годы наблюдения Рис. 1. Динамика относительной численности узкочерепной полевки (ос./100 лов.-сут.) за шестилетний период исследований / Fig. 1. Relative abundance dynamics of Microtus gregalis for six years (on the ordinate axis - Relative abundance (ind/100 trap-day); on the abscissa axis - Research years) Разрыхляя и пронизывая ходами верхний слой почвы (5-15 см), узкочерепная полёвка нарушает сложение ТПО в пределах поселения, что в первую очередь сказывается на плотности верхнего слоя реплантозёмов (табл. 2). В освоенном полёвками слое плотность ПСП снижается почти на 30%, что обусловливает увеличение аэрации пространства на 27%. При схожих величинах влажности грунта ПСП парных участков запас влаги в верхнем (5-15 см) слое реплатоземов колоний на 30% ниже, чем на «контроле»: 2,4, против 3,1 г/см-2 соответственно, что, вероятней всего, связано с роющей активностью полёвок. Т а б л и ц а 2 / T a b l e 2 Изменения свойств реплантозёмов в колониях узкочерепной полевки и на неосвоенных участках («контроль») / Changes in the replantozem properties in Microtus gregalis colonies and on unsettled plots ("control") Параметры / Parameters Колония/ Colony Контроль/ Unsettled plots Вероятность ошибки, %/ Error probability, % M±m V,% M±m V,% P Объемная масса, г/см-3/ 0,7±0,02 8 0,90±0,03 9

Ключевые слова

biological and enzymatic properties of anthropogenic soils, burrowing activity, colony area, Microtus gregalis, populations of small mammals, replantozems, биологическая активность техногенных почв, Microtus gregalis, роющая деятельность, население мелких млекопитающих, реплантозёмы

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Екимов Евгений ВладимировичИнститут леса им. В.Н. Сукачёва Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск)канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории техногенных лесных экосистемsibowl@rambler.ru
Шишикин Александр СергеевичИнститут леса им. В.Н. Сукачёва Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск)shishikin@ksc .krasn.ru
Трефилова Ольга ВладимировнаИнститут леса им. В.Н. Сукачёва Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск)канд. биол. наук, н.с. лаборатории техногенных лесных экосистемtrefilova_dom@mail.ru
Всего: 3

Ссылки

Богородская А.В., Екимов Е.В., Шишикин А.С. Влияние жизнедеятельности узкочерепной полёвки (Microrus gregalis Pall.) на активность микробиоценозов почвогрунтов отвалов Бородинского буроугольного разреза // Вестник КрасГАУ. 2013. № 10. С. 51-55.
Манаева Е.С., Ломовцева Н.О., Костина Н.В., Горленко М.В., Умаров М.М. Биологическая активность почв поселений восточноевропейской (Microtus rossiaemeridionalis) и рыжей (Clethrionomys glareolus) полевок // Известия РАН. Сер. биол. 2013. №4. С. 495-504.
Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. М. : ГЕОС, 2007. 138 с.
Кучерук В.В. Травоядные млекопитающие в аридных экосистемах внетропической Евразии // Млекопитающие в наземных экосистемах. М. : Наука, 1985. С. 166-223.
Клевенская И.Л., Трофимов С.С., Таранов С.А., Кандрашин Е.Р. Сукцессии и функционирование микробоценозов и молодых почв техногенных экосистем Кузбасса // Микробоценозы почв при антропогенном воздействии. Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1985. С. 3-21.
Чижиков В.В. Некоторые водно-термические свойства почв Канской лесостепи // Труды Красноярского сельскохозяйственного института. 1964. Т. XVIII. С. 42-52.
Белов Л.П., Костина Н.В., Наумова Е.И., Умаров М.М. Особенности трансформации азота в дерново-подзолистой почве на участках, заселенных обыкновенной полёвкой Microtus arvalis // Известия АН. Сер. биол. 2002. № 1. С. 102-105.
Карасева Е.В., Теплицина А.Ю. Методы изучения грызунов в полевых условиях. М. : Наука, 1996. 227 с.
Хлебникова И.П. Северная пищуха в горных лесах Сибири. Новосибирск : Наука, 1978. 118 с.
Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. М. : МГУ, 1991. 304 с.
Пособие по проведению анализов почв и составлению агрохимических картограмм. М. : РОССЕЛЬХОЗИЗДАТ, 1969. 328 с.
Гинсбург К.Е., Щеглова Г.М., Вульфиус Е.В. Ускоренный метод сжигания почв и растений // Почвоведение. 1963. № 5. С. 89-96.
Трефилова О.В., Гродницкая И.Д., Ефимов Д.Ю. Динамика эколого-функциональных параметров реплантоземов на отвалах угольных разрезов Центральной Сибири // Почвоведение. 2014. № 1. С. 109-119.
Растворова О.Г. Физика почв (практическое руководство). Л. : Изд-во Ленинградского университета, 1983. 196 с.
Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Многолетние данные. Вып. 21. Л. : Гидрометеоиздат, 1990. 623 с.
Классификация и диагностика почв в России / Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск : Ойкумена, 2004. 342 с.
Гродницкая И.Д., Трефилова О.В., Шишикин А.С. Агрохимические и микробиологические свойства техногенных почв отвалов (Канско-Рыбинской котловины) // Почвоведение. 2010. № 7. С. 867-878.
Абатуров Б.Д., Карпачевский Л.О. Роющая деятельность крота и ее роль в почвообразовании в широколиственно-еловых лесах Московской области // Проблемы почвенной зоологии. М. : Наука, 1966. С. 8-10.
Быков А.В., Бухарева О.А. Влияние роющей деятельности мелких млекопитающих на лесные травы в средней полосе Европейской России // Лесоведение. 2013. № 4. С. 52-56.
Быков А.В., Лысиков А.Б. Влияние деятельности крота на характер загрязнения почв лесных придорожных полос // Почвоведение. 1991. № 8. С. 31-39.
Абатуров Б.Д., Безрова Е.А. Роющая деятельность крота в широколиственно-еловом лесу // Лесоведение. 1967. № 3. С. 44-59.
Абатуров Б.Д., Карпачевский Л.О. О влиянии крота на почву в лесу // Почвоведение. 1965. № 6. С. 24-32.
Абатуров Б.Д. Влияние роющей деятельности крота (Talpa europea L.) на круговорот веществ в лесном биогеоценозе // Доклады АН СССР. 1966. Т. 168, № 4. С. 935-937.
Кирющенко С.П. Влияние роющей деятельности копытных леммингов на растительный покров арктических тундр острова Врангеля // Бюллетень МОИП. Отд. Биол. 1978. Вып. 2. С. 28-35.
Динесман Л.Г., Киселева Н.К. Роющая деятельность млекопитающих в почвах // Почвоведение. 1991. № 8. С. 18-30.
Зайченко О.А., Щетников А.И. Влияние роющей деятельности грызунов на степные почвы // География и природные ресурсы. 1993. № 4. С. 110-114.
Абатуров Б.Д. Млекопитающие как компонент экосистем. М. : Наука, 1984. 286 с.
Тихомиров Б.А. Взаимосвязи животного мира и растительного покрова тундры. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1959. 104 с.
Злотин Р.И., Ходашова К.С. Роль животных в биологическом круговороте лесостепных экосистем. М. : Наука, 1974. 200 с.
Абатуров Б.Д. О влиянии степных пеструшек (Lagurus lagurus Pall.) на почвы // Почвоведение. 1963. № 2. С. 95-100.
Дмитриев П.П., Худяков О.И. Зоофактор как причина неоднородности почвенного покрова сухих степей Монголии // Доклады АН СССР. 1989. Т. 304, № 3. С. 757-762.
Дмитриев П.П. Млекопитающие в степных экосистемах Внутренней Азии / отв. ред. Л.В. Жирнов, О. Шагдарсурэн. М., 2006. 224 с. (Биологические ресурсы и природные условия Монголии : Труды Совм. Рос.-Монг. компл. биол. экспедиции. Т. 48).
 Влияние узкочерепной полёвки (<i>Microtus gregalis</i> Pall.) на свойства реплантозёмов Канской лесостепи | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2014. № 3 (27).

Влияние узкочерепной полёвки (Microtus gregalis Pall.) на свойства реплантозёмов Канской лесостепи | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2014. № 3 (27).