Особенности среды обитания мелких млекопитающих на рекультивированных отвалах Березовского буроугольного месторождения Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»
В статье рассматриваются результаты восстановительных процессов сообществ мелких млекопитающих на отвалах Березовского буроугольного месторождения по прошествии 20-30 лет. Показано, что формирование отвалов с выровненной поверхностью на первоначальных этапах сукцессии приводит к возникновению степных сообществ животных, отличающихся сравнительно низким разнообразием и высокой плотностью населения в сравнении с фоновыми местообитаниями.
Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Екимов Е. В.
PECULIARITIES OF THE SMALL MAMMAL HABITAT ON THE RECULTIVATED DUMPS OF THE BERYOZOVSK BROWN COAL DEPOSIT
The results of the restoration processes of small mammal communities on the Beryozovsk brown coal deposit dumps after 20-30 years are considered in the article. It is shown that formation of the dumps with smoothed surfaces in the initial succession stages leads to the appearance of steppe animal communities that differ by relatively low diversity and high population density in comparison with the background habitats.
Текст научной работы на тему «Особенности среды обитания мелких млекопитающих на рекультивированных отвалах Березовского буроугольного месторождения»
УДК 599:502.2(571.51) Е.В. Екимов
ОСОБЕННОСТИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ НА РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ ОТВАЛАХ БЕРЕЗОВСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
В статье рассматриваются результаты восстановительных процессов сообществ мелких млекопитающих на отвалах Березовского буроугольного месторождения по прошествии 20-30 лет. Показано, что формирование отвалов с выровненной поверхностью на первоначальных этапах сукцессии приводит к возникновению степных сообществ животных, отличающихся сравнительно низким разнообразием и высокой плотностью населения в сравнении с фоновыми местообитаниями.
Ключевые слова: мелкие млекопитающие, сообщества, сукцессия, рекультивация, отвал, буроугольные месторождения.
E.V. Yekimov PECULIARITIES OF THE SMALL MAMMAL HABITAT ON THE RECULTIVATED DUMPS OF THE BERYOZOVSK BROWN COAL DEPOSIT
The results of the restoration processes of small mammal communities on the Beryozovsk brown coal deposit dumps after 20-30 years are considered in the article. It is shown that formation of the dumps with smoothed surfaces in the initial succession stages leads to the appearance of steppe animal communities that differ by relatively low diversity and high population density in comparison with the background habitats.
Key words: small mammals, communities, succession, recultivation, dump, brown coal deposits.
Интенсификация потребления энергоресурсов, начавшаяся Сибири в середине предыдущего столетия, в настоящее время сопровождается увеличением темпов и масштабов трансформации естественных экосистем. Это предопределяет научно-практический интерес к изучению последствий промышленного воздействия угледобывающей промышленности, как на среду обитания в целом, так и на ее отдельные составляющие. Мелкие млекопитающие, являясь неотъемлемым компонентом сообществ, достаточно чутко реагируют на любые изменения в среде обитания, в связи с чем они были выбраны в качестве биоиндика-ционной группы организмов при изучении сукцессионных закономерностей на отвалах вскрышных пород буроугольных месторождений.
Задача настоящей работы заключалась в оценке состояния среды обитания мелких млекопитающих на основе типовых показателей сообществ этой группы животных.
Материалы, методы и район исследований
Исследования осуществлялись в течение двух полевых сезонов (2008 и 2009 гг.) на двух модельных площадках, которые располагались на рекультивированных отвалах Березовского буроугольного месторождения КАТЭКа. Одна из них - (№4) представляла собой выровненный участок отвала без плодородного слоя почвы, на котором сформировались луговые и рудеральные травянистые растительные сообщества. Вторая площадка была заложена в культурах сосны, посаженных на склоне отвала около 25-30 лет назад (№5). Плотный древостой и высокая степень сомкнутости крон обусловили почти полную деградацию травянистой растительности в этом местообитании.
Фоновое население исследовалось в трех наиболее типичных биотопах, расположенных в непосредственной близости от разреза, но не подвергавшихся промышленной трансформации. Одна из контрольных площадок была заложена в разнотравном березняке (№1), а вторая - в сосновом бору (№2). Средний возраст древостоя на каждой из них составлял около 60-80 лет. Третий тип фоновых местообитаний представлял собой луговое разнотравное сообщество, с примесью из рудеральных ассоциаций, занимавшее опушечное положение между полем, засеянным пшеницей, и колковым березовым лесом (№3).
Учетные работы осуществлялись в течение трех-пяти суток в зависимости от результативности работы, с соблюдением общепринятых рекомендаций [2-4; 6-11]. Отловлено 269 зверьков 12 видов, отработано 2370 ловушко-суток.
Для выявления сходства териокомплексов отвалов и фоновых местообитаний выборки животных классифицировались с помощью кластерного анализа [1]. Выявленные различия и сходства оценивались посредством расчета непараметрического теста согласия (х2).
Разнообразие и плотность населения мелких млекопитающих рассматривались как оценочные параметры сообществ, зависящие от экологической емкости и продуктивности среды обитания. В качестве мер разнообразия были использованы широко апробированные и хорошо зарекомендовавшие себя следующие индексы: видового богатства Маргалефа и доминирования-выравненности Симпсона [5].
Результаты и обсуждение
Результаты исследования показали, что население площадок, расположенных на отвале, резко отличается таксономическим составом от населения фоновых местообитаний (рис. 1). При этом группировки с двух опытных площадок объединились в общий кластер со сравнительно короткой дистанцией, несмотря на то, что они радикально отличаются составом и другими характеристиками травянистой растительности. Выборки млекопитающих, отловленных в фоновых местообитаниях, объединились в другой кластер, причем длина дистанций между отдельными группами в нем оказалась в два раза большей.
Короткие дистанции между выборками животных с отвала обусловлены прежде всего тем, что в посадках сосны, несмотря на благополучное состояние леса, собственное население практически не сформировалось. Развитие травянистой растительности в них подавляется пологом молодых сосен с высокой степенью сомкнутости крон. Животные, которые отлавливались в лесопосадках, при учете их таксономической принадлежности и биотопической приуроченности, несомненно, принадлежат к населению смежно расположенного лугово-степного местообитания выположенной поверхности отвала. Население фоновых местообитаний характеризуется значительно большей специфичностью в сравнение с группировками отвалов, на что указывает большая величина дистанций между ними.
10 20 30 40 50 60 70 80
Рис. 1. Дендрограмма сходства населения мелких млекопитающих на пробных площадях посттехноген-ного ландшафта Березовского разреза и в фоновых местообитаниях: №1 - разнотравный березняк; №2 - разнотравный сосняк; №3 - опушка колкового березового леса; №4 - лугово-степное травяное сообщество на рекультивированном отвале; №5 - посадки сосны на склоне отвала
Количественное соотношение видов с разными биотопическими предпочтениями демонстрирует специфику фоновых и воссозданных на отвалах местообитаний мелких млекопитающих (рис. 2). Как видно на схеме, на рекультивированных поверхностях, занятых лугово-степной растительностью, доминируют зональные степные формы, к которым относятся узкочерепная полевка и полевая мышь, и небольшую долю
составляют бурозубки, относящиеся к полизональным эврибионтным формам. Принципиально сходный состав отмечался и в посадках сосны.
Наибольшим разнообразием экологических форм отличается фоновая группировка опушечного местообитания. В ее состав входят представители четырех группировок, причем распределение их долевого участия выглядит более равномерным (рис. 2, №3). Население соснового леса проявляет сходство в распределении с рекультивированными травянистыми местообитаниями, однако на этом фоне характеризуется полностью противоположным биотопическим составом. Наконец, состав мелких млекопитающих березового леса проявляет некоторое сходство с населением опушки, однако в нем значительно больше представителей лесной и полизональной группировки.
■ полизональные □ степные □ мезофильные □ лесные
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Рис. 2. Соотношение экологических групп мелких млекопитающих на пробных площадях посттехногенного ландшафта Березовского буроугольного месторождения и на фоновых территориях (2008-2009 гг.)
Оценка разности состава при помощи непараметрического теста х2 продемонстрировала достоверность различий во всех случаях (р<0,05-0,01), за исключением случая сравнения состава мелких млекопитающих, отловленных на площадках рекультивированного отвала.
Вышеприведенные данные согласуются с оценкой типовых показателей разнообразия сообществ, которые в свою очередь демонстрируют экологическую емкость местообитаний мелких млекопитающих. Как видно из результатов расчета, индексы видового богатства сообществ разных площадок не имеют существенных различий, за исключением группировки, отловленной в посадках сосны. Показатели выравненности териокомплексов с рекультивированного отвала характеризуются наименьшими значениями в исследованном ряду местообитаний. Это указывает на то, что емкость среды мелких млекопитающих или число их потенциальных экологических ниш близка к типичным плакорным условиям степной зоны, для которой характерна высокая степень доминирования специализированных ксерофильных форм.
Показатели разнообразия населения мелких млекопитающих, рассчитанные на основе обобщенных
сведений за 2008-2009 годы
Показатель Пробная площадка
Число видов 8 6 8 8 3
Индекс Маргалефа 1,63 1,91 1,32 1,52 0,84
Индекс Симпсона 3,85 4,52 3,62 2,82 1,90
Достаточно резкие различия между группировками из условно естественных и восстановленных местообитаний обнаружены при сравнении показателей плотности населения, которые, как известно, существенно зависят от биологической продуктивности экосистемы (рис. 3). Плотность населения мелких млекопитающих на выположенной поверхности отвала оказалась вполне сопоставимой с фоновыми местообитаниями в обоих типах леса. Учетные работы показали стабильно низкие показатели суммарной плотности населения на площадке, расположенной в посадках сосны. Это наряду с нехарактерным для лесов таксономическим и биотопическим составом свидетельствует о крайней бедности населения этого типа местообитаний.
■ 2008 сент. □ 2009 май □ 2009 сент.
Рис. 3. Суммарная относительная численность мелких млекопитающих на обследованных пробных площадях
Наибольшими суммарными показателями отличалась площадка, занимавшая «пограничное» положение между березняком и засеянном зерновыми культурами полем. Очевидно, что это обусловлено как высокими запасами надземной фитомассы луговой и рудеральной растительности на опушке березняка, так и близостью поля, засеянного пшеницей.
Хотя сведения о динамике численности получены всего за два года, их сопоставление демонстрирует асинхронность демографических процессов на фоновых и условно фоновых территориях, с одной стороны, а также на рекультивированном отвале - с другой. В 2009 году произошло существенное снижение показателей плотности населения в лесных местообитаниях (№2 и 3), тогда как на рекультивированном отвале они остались практически на прежнем уровне. Это дополнительно свидетельствует в пользу специфичности населения рекультивированного отвала.
Вышеприведенные результаты анализа состояния типовых параметров сообществ мелких млекопитающих позволяют сделать следующее заключение. Местообитания мелких млекопитающих претерпели существенную трансформацию еще до начала разработки Березовского буроугольного месторождения. Эта трансформация заключалась в распашке территорий и смене естественной степной и луговой растительности сельскохозяйственными культурами, а местами рудеральными сообществами. В связи с этим в районе разработки месторождения сформировались специфические местообитания, не характерные для зональных условий, которые в местах контакта различных ландшафтных элементов и антропогеннизированных территорий имеют выраженный экотонный характер. Снятие вскрышных слоев, дальнейшая переработка и рекультивация путем выравнивания поверхности и нанесения плодородного слоя почвы привели к формированию местообитаний, аналогичных по свойствам к типичным условиям степной зоны. Отсутствие воздействия сельскохозяйственного производства способствует восстановлению на первых этапах рудеральной растительности, которая постепенно сменяется представителями степной флоры. Это соответствующим образом отображается на формировании сообществ мелких млекопитающих. Первоначальные этапы характеризуются возникновением смешанных сообществ, которые включают в себя представителей как зональных степных, так и мезофильных сообществ. Именно такая обстановка наблюдалась в опушечном местообитании. Это состояние затягивается в постоянно трансформируемых сельскохозяйственных угодьях. В условиях
рекультивированных отвалов смена рудеральной растительности на лугово-степную, по-видимому, сопровождается формированием типичных степных сообществ мелких млекопитающих спустя несколько лет после проведения рекультивационных мероприятий. Дальнейшее существование этих сообществ зависит от возможности смены «травянистой» фазы растительности «лесной».
Выращивание культур сосны, которые успешно адаптируются к зональным условиям и специфике техногенных почвогрунтов, существенно задерживает восстановление травянистой и кустарниковой растительности, что в свою очередь препятствует формированию полноценных сообществ мелких млекопитающих. В культурах сосны этот процесс становится возможным лишь после некоторого разреживания полога, когда средний возраст древостоя достигает 40-50 лет и более.
В количественном отношении основные биоиндикационные параметры населения мелких млекопитающих на отвалах, зарастающих по «травянистому» типу, оказались близкими к условно фоновым и фоновым местообитаниям, что свидетельствует о благоприятных условиях существования этой группы животных.
1. Боровиков В.П. Популярное введение в программу STATISTICA. - М.: «Компьютер Пресс», 1998. - 267 с.
2. Бром И.П. К вопросу о достоверности результатов и нормах учета численности грызунов // Организа-
ция и методы учета птиц и вредных грызунов. - М.: Наука, 1963. - С. 184-192.
3. Карасева Е.В., Телицына А.Ю. Методы изучения грызунов в полевых условиях. - М.: Наука, 1996. -227 с.
4. Кучерук В.В. Новое в методике количественного учета вредных грызунов и землероек // Организация и методы учета птиц и вредных грызунов. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С.159-183.
5. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. - М.: Мир, 1992. - 184 с.
6. Наумов Н.П. Изучение подвижности и численности мелких млекопитающих с помощью ловчих канавок // Вопросы краевой, общей и экспериментальной паразитологии и медицинской зоологии. - М., 1955. -С. 179-202.
7. Новиков Г.А. Полевые исследования по экологии наземных позвоночных. - М.: Наука, 1953. - 502 с.
8. Попов В.А. О стандартизации методики учета мышевидных грызунов и мелких млекопитающих // Материалы по грызунам: Фауна и экология грызунов. - М.: Изд-во МГУ, 1967. - Вып. 8. - С. 197-202.
9. Смирнов В.С. Ошибка в определении числа мигрантов при отлове мелких млекопитающих линиями давилок // Журн. общ. биологии. - 1998. - Т. 59. - № 4. - С. 438-448.
10. Тупикова Н.В., Заклинская В.П., Евсеева В.С. Учет численности и массовый отлов мелких млекопитающих при помощи заборчиков // Организация и методы учета птиц и вредных грызунов. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С. 231-231.
11. Формозов А.Н. Программа и методика работ наблюдательных пунктов по учету мышевидных грызунов в условиях прогноза их массового появления // Уч. зап. МГУ. - Вып. 11. Биология. - М.-Л., 1937. -С. 37-119.