Материал отбирался в 4 биотопах.
Влажный луг. Данный биотоп расположен в непосредственной близости от ручья. В период весеннего половодья луг затапливается. В растительном покрове доминирующими видами являются: чихотная трава, пижма, клевер луговой, тысячелистник, крапива двудомная, гирча тминоносная.
Зрелый лес. Этот биотоп расположен в старом парке поселка Борок, который представляет собой переспелый лес на склоне небольшого холма с преобладанием старых берез, елей, осины и сосны. Значительную примесь составляет липа. В подлеске: клен, черемуха, рябина и другие кустарниковые породы. Хорошо развита подстилка.
Кустарник. Биотоп расположен на равнинном участке, который до зарастания служил пастбищем для крупнорогатого скота. Доминирующим представлением флоры являются: ива ушастая, василек, вероника весенняя, крапива двудомная.
Молодой березняк. Данный биотоп антропической породы представлен молодыми березками пяти – семилетнего возраста. Подстилка практически отсутствует.
Отбор материала проводился с помощью метода, основанного на кратковременном использовании почвенных ловушек. В качестве ловушек использовали одноразовые белые стаканчики (250 мл), которые зарывались в землю или подстилку так, чтобы края стаканчиков были вровень с землей. Особенность кратковременного исследования заключается в применении приманок, в отличие от фиксирующих растворов, которые используются при длительном исследовании. В качестве приманки нами были использован 10% раствор уксусной кислоты.
В соответствии с методикой, в каждом из биотопов было установлено по 10 почвенных ловушек. Интервал между ловушками был равен 10 метрам. Проверка ловушек производилась дважды в сутки: рано утром и поздно вечером. Такая частота проверки необходима для выявления суточной динамики численности и разнообразия жуков.
Обработка материала производилась на базе Лаборатории экологической паразитологии ИБВВ РАН (Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН). Для определения жуков использовали определитель насекомых. Насекомых определяли под микроскопом типа МБС-9.
Для оценки биологического разнообразия карбофауны исследуемых биотопов нами было использовано несколько индексов разнообразия. Каждый из выбранных индексов характеризуется определённым видом получаемой информации и зависимости результатов использования индекса от какого-либо показателя изучаемого биотопа.
Индекс разнообразия Шеннона позволяет оценить видовое богатство исследуемого биотопа, то есть определить число представленных видов и равномерность их распределения. Данный индекс чувствителен к размеру выборки. При увеличении размера выборки возрастает и точность результатов использования этого индекса. Индекс Шеннона рассчитывается по формуле:
H= – Nmax/N*log (Nmax/N).
Также нами использовался индекс Симпсона, который является представителем несколько иной группы индексов разнообразия и основан на определении степени доминирования каждого из представленных в биотопе видов. В ходе использования данного индекса отмечается обратная зависимость результатов его использования и показателя биологического разнообразия изучаемого биотопа, то есть при наибольшем его значении отмечается наименьшее биологическое разнообразие, поэтому чаще всего используют показатель обратный индексу. Индекс Симпсона широко используется экологами благодаря своей слабой зависимости от видового богатства изучаемого биотопа. Однако при этом он чувствителен к присутствию в выборке обильно встречаемых видов. Индекс Симпсона рассчитывается по формуле:
D= 1 – (Nmax/N)2
Индекс Бергера – Паркера схож с индексом Симпсона по характеру получаемой с помощью него информации. Он также широко распространен среди экологов благодаря исключительной легкости вычисления. Индекс Бергера-Паркера выражает относительную значимость наиболее обильного вида. На результаты использования данного индекса не влияет число представленных видов. Однако, он чувствителен к размеру выборки. В практике, как и в случае с индексом Симпсона, используется показатель обратный показателю данного индекса для возрастания показателя индекса с увеличением биологического разнообразия. Индекс Бергера-Паркера рассчитывается по формуле:
d= Nmax/N.
Где Nmax – количество особей доминирующего вида
N – Общее число особей
В нашей работе наряду с индексами разнообразия нами использовалась мера сходства Жаккара, которая показывает степень сходства биологического разнообразия двух изучаемых биотопов. Мера сходства Жаккара рассчитывается по формуле:
Cj= j/(a+b-j)
j – Число общих видов на обоих участках
a – число видов на участке A
b – Число видов на участке B
Для статистической обработки данных использовали программу EXEL 2000.
На протяжении четырех лет исследований стояла различная погода:
2003 г. Стояла ясная, солнечная, сухая погода. Дождей практически не было.
2004 г. Стояла дождливая погода.
2005 г. Стояла умеренная погода
2006 г. Стояла жаркая погода, однако в последние дни экспедиции были дожди.
3. Результаты и их обсуждение
В ходе работы был отобран 231 экземпляр, относящийся к 10 семействам и 28 видам (приложение 1,2).
Погодные условия заметно влияли на доминирование тех или иных видов. Поэтому в 2003 году наблюдалось большое разнообразие бронзовок, в 2004 году – жужелиц, в 2006 году – жужелиц и навозников, а в 2005 стабильное разнообразие всех видов.
При определении семейств было обнаружено, что во всех 4 биотопах преобладающими явились жужелицы. Показатели видового разнообразия в каждом биотопе были различны. Для каждого из биотопов характерен свой доминирующий вид (таблица 1).
Таблица 1.
| Биотоп | Доминирующий вид | |||
| 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | |
| Влажный луг | Бронзовка металлическая | Бронзовка металлическая | Странгалия четырех-полосая | Странгалия четырехполосная |
| Зрелый лес | Усачи | Жужелицы | Жужелицы | Жужелицы |
| Кустарник | Листоед ольховый | Лептура красная | Листоед осиновый | Листоед осиновый |
| Молодой березняк | Лептура зеленая | Слоник зеленушка | Восковик перевязанный | Слоник зеленушка |
Оценка видового разнообразия проводилась для всех семейств, однако далее рассматривается на примере семейства жужелиц. Наибольшее количество видов данного семейства найдено в биотопах влажный луг и кустарник. Такие результаты можно объяснить следующим образом.
Активность жужелиц напрямую зависит от влажности воздуха. Во время проведения отбора материала для работы стояла различная погода. Однако по территории влажного луга постоянные ночные туманы способствовали поддержанию высокого относительного постоянного уровня влажности. Наиболее низкое разнообразие видов жужелиц нами было отмечено в молодом березняке, что можно объяснить монокультурностью биотопа и сухостью почвы.
Доминирование того или иного вида в конкретном биотопе объясняется его биологией. На основании применения индекса разнообразия Бергера-Паркера установлено, что при наибольшем видовом разнообразии в кустарнике в нем же наблюдается и наименьшее доминирование отдельного вида, то есть наибольшая выравненность, тогда как при таком же количестве видов и практически равном количестве отловленных особей во влажном луге наблюдается меньшая выравненность а, следовательно, и меньшее видовое разнообразие.
Однако высокий показатель разнообразия в кустарнике можно объяснить активными сукцессионными процессами, проходящими в данном биотопе, и выраженными в зарастании бывшего пастбища для крупного рогатого скота. Наименьшее разнообразие видов жужелиц отмечено в молодом березняке, где было выявлено наибольшее доминирование отдельного вида. Полученные результаты были подтверждены при использовании индекса Симпсона, сходного по чувствительности к обилию видов с индексом Бергера-Паркера (таблица 2).
Таблица 2. Разнообразие жуков в изученных биотопах
| Параметры | Годы наблюдений | ||||
| 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | Итого | |
| Видовое богатство (S) | 18 | 15 | 16 | 20 | 28 |
| Число особей (N) | 82 | 45 | 44 | 60 | 231 |
| Доминирующий вид | Бронзовка металлическая | Жужелица лесная | Странгалия четырех-полосная | Жужелица лесная | Жужелица лесная |
| Число особей самого обильного вида (Nmax) | 11 | 6 | 6 | 8 | 21 |
| Индекс Бергера-Паркера (d) | 0,134 | 0,133 | 0,136 | 0,133 | 0,123 |
| 1/d | 7,463 | 7,519 | 7,353 | 7,518 | 8,130 |
| Индекс Шеннона (Н*) | 0,116968 | 0,116528 | 0,117838 | 0,152380 | 0,111941 |
| Индекс Симпсона (D) | 0,982044 | 0,982311 | 0,981504 | 0,982311 | 0,984871 |
| 1/D | 1,01828 | 1,01800 | 1,01884 | 1,01800 | 1,01536 |
Низкие показатели индекса Шеннона объясняются низкой выравненностью и низким видовым богатством. При использовании индекса сходства Жаккара (таблица 3) нами было установлено, что наиболее сходными биотопами являются влажный луг и кустарник.
Таблица 3. Показатели меры сходства Жаккара для изучаемых биотопов
| Биотопы | Зрелый лес | Кустарник | Молодой березняк |
| Влажный луг | 0,176 | 0,588 | 0,266 |
| Зрелый лес | - | 0,255 | 0,3 |
| Кустарник | - | - | 0,333 |
Это можно объяснить подобной степенью проявления в этих биотопах факторов, определяющих активность жужелиц. Наиболее низкий показатель сходства обнаружен между зрелым лесом и влажным лугом, биотопов, которых больше других разнятся по основным показателям (среднее значение температуры и влажности, степень освещенности, уровень сложности систем биотопов и фитосообществ и т.д.).