Изучение наземных беспозвоночных

Понятие об экосистеме. Фауна беспозвоночных смешанного леса. Цель занятия: составить представление об экосистеме. Собрать и определить представителей различных трофических уровней и ярусов биоценоза смешанного леса.

Экосистема, или биогеоценоз, понимается как сообщество живых организмов и их среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными компонентами экосистемы. Она включает в себя:

1) неорганическую составляющую - биотоп (относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство);

2) всю совокупность живого (сообщество), заселяющего данный биотоп, т.е. биоценоз. Примеры экосистем: смешанный лес, хвойный лес, луг, болото, река и т.д.

Основой функционирования и устойчивости экосистемы является пронизывающий ее поток энергии, который передается по пищевым цепям путем поедания одних организмов другими и заканчивается минерализацией органических веществ после отмирания организмов.

Структура экосистемы на основе трофических (пищевых) цепей: автотрофы (или продуценты, т.е. зеленые растения) - гетеротрофы: консументы I порядка (фитофаги) - консументы II порядка (зоофаги) - консументы III порядка - редуценты (сапрофаги, некрофаги, копрофаги). Пищевые цепи в экосистеме образуют сложные переплетения, называемые пищевыми сетями. Сложность пищевых сетей и насыщенность каждого из уровней представителями различных систематических групп во многом определяют не только сложность всей экосистемы, но и ее устойчивость под действием внешних факторов (резких изменений климатических факторов, хозяйственной деятельности человека). Каждая экосистема в историческом аспекте проходит ряд этапов закономерных изменений, называемых в целом сукцессией.

Лесная экосистема является одной из наиболее сложных по своей структуре. В наибольшей степени это относится к участкам смешанного леса, очень характерным для Усманского бора. Сложность леса как экосистемы объясняется правде всего его многоярусностью. Первый ярус составляют основные лесообразующие поро­ды, к которым в Усманском бору относятся сосна и дуб, в отдельных участках - также береза. Второй ярус сформирован в основном осиной и отчасти березой, а в отдельных участках липой и кленом. Третий ярус представлен подлеском из таких кустарников, как лещина, крушина ломкая, реже - бересклет, клен татарский и др., а также подростом пород первого и второго ярусов. Четвертый ярус об­разован травянистым покровом. Пятый ярус - припочвенный, включающий мхи, лишайники; сюда же можно отнести и подстилку из опада лиственных и хвойных пород. Последний, шестой, ярус - почвен­ный, который также неоднороден.

К каждому ярусу приурочен свой комплекс беспозвоночных. При сборе и определении обитателей кроны деревьев (нижней ее части) и кустарников обратить внимание на то, что в их состав входят насекомые-фитофаги, относящиеся к группам листогрызущих (жуки-листоеды, пластинчатоусые, гусеницы бабочек, ложногусеницы пилильщиков) и сосущих (тли, цикадовые, клопы), зоофагов и зоофитофагов. В группу зоофагов входят хищники: кокцинеллиды (семиточечная, двухточечная и др. божьи коровки), златоглазки, муравьи. К зоофагам относятся и паразиты: перепончатокрылые - наездники из надсемейств и семейств хальцид, ихневмонид, браконид и др. К зоофитофагам (животным со смешанным питанием) относятся некоторые виды полужесткокрылых, а также кузнечики, живущие в кроне невысоких кустарников, особенно на полянах или по краю леса.

Весьма насыщены комплексы беспозвоночных, заселяющие стволы (под корой, луб, древесину). Под корой легко обнаруживаются жуки-короеды и мелкие жуки из других семейств, клопы-подкорники, муравьи и др. В лубе и древесине живут личинки жуков-усачей и златок, крупные гусеницы бабочки древоточца пахучего.

При проведении сборов и определении материала обратить внимание на различия в энтомокомплексах, приуроченных к лиственным и хвойным породам.

Очень разнообразна фауна беспозвоночных травянистого яруса, особенно в светлых участках леса - на небольших полянах, поросших разнотравной растительностью. На соцветиях зонтичных, сложноцветных, губоцветных представлен комплекс насекомых-антофилов, питающихся нектаром и пыльцой. В него входят медоносная пчела, одиночные пчелы, осы-наездники (которые питаются и здесь же заражают своими яйцами хозяев из отрядов чешуекрылых, жесткокрылых и др.), жуки-пыльцееды, горбатки, короткоусые двукрылые из семейств мух-журчалок, мусцид, каллифорид, саркофагид и др. Разнообразна фауна дневных чешуекрылых, которых можно собирать как си­дящими на соцветиях, так и в полета: белянки (репница, брюквенница и др.), нимфалиды (большая лесная и другие виды перламутровок, ша­шечницы, переливница тополевая и др.), голубянки, сатириды (эгерия, чернушка и др.). Изредка, встречается занесенный в "Красную книгу" махаон, более часто (в начале лета) - мнемозина (оба вида из сем. парусников). Обычны и часто довольно многочисленны стрекозы из подотряда равнокрылых (стрелки, лютки).

Фауна беспозвоночных лиственного леса. Цель занятия: собрать материал и определить фоновые виды и группы беспозвоночных животных, приуроченных к различным ярусам участков лиственного леса. Дать сравнительную характеристику фауны смешанного и лиственного участков.

По сравнению с экосистемой смешанного леса, таковая чистых лиственных насаждений характеризуется выпадением не только растительного компонента, включающего хвойные породы (сосну в лесостепной зоне), но и всех видов насекомых, трофически связанных с этой породой (отдельных видов тлей, пилильщиков, чешуекрылых, например, сосновой пяденицы, соснового бражника и некоторых других). Однако по разнообразию энтомофауна лиственных участков Усманского бора не беднее таковой участков смешанного леса вследствие большого разнообразия пород деревьев и кустарников. При проведении сборов и их анализа следует обратить внимание на различия в составе доминирующих и обычных видов, приуроченных к участкам дубовых и осиновых насаждений, березняков, ольшаников, кустарниковых зарослей по краям заболоченных участков, кроме того, значительная разница в составе видов и целых систематических групп проявляется при обследовании участков, различающихся по степени увлажненности (сильно увлажненные пойменные ольшаники, участки 2-й и 3-й припойменных террас).

Фауна беспозвоночных участков хвойного леса. Цель занятия: собрать материал и определить доминирующие и обыч­ные виды насекомых, заселяющих участки соснового леса. Дать краткую систематическую и экологическую характеристику энтомокомплексов.

Животное население чистых хвойных насаждений, по сравнений с таковым лиственного и смешанного лесов, отличается, с одной стороны, обедненностью, а с другой, - представленностью некоторых видов монофагов и олигофагов, связанных с сосной, а также видов с более северным, таежным характером распространения. К таким узкоспециализированным видам относятся, например, сосновый короед и вершинный лубоед (семейство жуки-короеды), которые легко обнаруживаются под корой ослабленных или спиленных стволов сосны. Под корой особенно молодых деревьев живет вредитель сосновых насаждений - сосновый подкорный клоп. Из чешуекрылых можно отметить сосновую пяденицу (часто в большом количестве), соснового бражника и др. Хвою, особенно молодых сосен, повреждают ложно-гусеницы соснового пилильщика. К северным, таежным видам относится нечасто встречающийся у нас жук восковик перевязанный.

Фауна беспозвоночных опушек и полян. Цель занятия: Изучить представленность различных систематических и экологических групп беспозвоночных на лесных опушках и полянах. Определить массовые и обычные виды насекомых и составить их спи­сок с краткой экологической характеристикой.

При проведении сборов беспозвоночных и наблюдений за ними в данном типе биотопов обратить внимание на их особенно большое разнообразие. Оно объясняется расположением лесных опушек на границе, по крайней мере, двух различных типов биотопов: лесных и луговых, лесных и остепненных, или даже всех трех. При этом, находя благоприятные условия для питания и размножения, здесь концентри­руются виды с лесным "экологическим обликом", степным и луговым. Здесь можно встретить такие лесные мезофильные виды как бабочки-сатириды, жуки-усачи и листоеды. В то же время травянистый ярус опушек заселяют в высокой численности саранчовые (кобылки), при­уроченные, в основном, к открытым остепненным биотопам, ряд видов пластинчатоусых и др. На опушках, переходящих в поименный луг, разнообразна фауна стрекоз, мух-журчалок, львинок и др. Следует провести сборы по всем доступным ярусам растительности, обращая особое внимание на комплексы насекомых, держащихся на крупных соцветиях зонтичных и других цветущих растений.

Фауна беспозвоночных луга. Цель занятия: ознакомиться с комплексами беспозвоночных, заселя­ющих травянистый и кустарниковый ярусы пойменного луга.

Экосистема луга характеризуется доминированием травянистой растительности (и, соответственно, комплекса беспозвоночных, связанного с ним трофическими цепями), меньшей выраженностью кустарникового яруса, представленного в основном ивняками и крушиной, и сильной обедненностью яруса древесной растительности. Последний включает стоящие отдельно или небольшими группами деревья - ива (ветла) и ольха. Комплекс беспозвоночных нескошенного луга богат особенно представителями звена фитофагов (кузнечиковые, саранчовые, клопы из семейств мирид, щитников и др., цикадовые, листоеды, пластинчатоусые, долгоносики, пилильщики и др.). Богата фауна опылителей - мух-сирфид, мусцид, антомиид, перепончатокрылых (одиночных пчел, наездников и др.). При этом личинки многих из них являются паразитами (мухи-тахины, наездники, яйцееды) или хищниками (мухи-журчалки). Живут несколько видов жуков кокцинеллид. На иве в определенные периоды, в высокой численности встречается ивовая пенница. Еe личинки живут в пене, выделяемой особыми железами, которая хорошо защищает их от высыхания и скрывает от врагов. Насыщен обитателями почвенный ярус луга с присущими для него кольчатыми червями (олигохетами), личинками жуков из семей­ств пластинчатоусых, щелкунов (называемых проволочниками), черно­телок (ложнопроволочники), двукрылых.

Фауна беспозвоночных степных участков. Цель занятия: ознакомиться с комплексом беспозвоночных, заселяющих участки с растительностью степного характера. Определить и составить список массовых и обычных видов насекомых

Настоящие степные участки в месте прохождения практики отсутствуют. Для ознакомления с комплексами беспозвоночных степного типа выбираются остепненные участки припойменной террасы. Для таких участков характерно полное или почти полное отсутствие древесно-кустарникового яруса. В травянистом ярусе преобладают ксерофильные (сухолюбивые) виды растений - полыни (особенно из подрода белых полыней), злаки (в том числе, местами, ковыль), тимьян, цмин песчаный, васильки и др. В энтомокомплексе преобладают фитофаги (ксерофилы и мезоксерофилы) из отрядов прямокрылых (саранчовые), жесткокрылых (некоторые виды хрущей - кузька, июньский и др., пыльцееды и горбатки), большое количество видов полужесткокрылых, равнокрылых (цикадовые), перепончатокрылых (одиночные пчелы, шмели). На соцветиях обычны пауки из семейства бокоходов, а на почве - скакунчики. Можно обнаружить норки одиночного паука тарантула.

Фауна почвенных беспозвоночных. Цель занятия: освоить методику почвенных раскопок и отбора материала. Ознакомиться с основными систематическими группами почвообитающих беспозвоночных и их представителями.

При проведении почвенных раскопок выбираются 2-3 различных биотопа или 2-3 участка в одном биотопе. В каждом из них размечается площадка (проба) размерами 50х50 см (0,25 кв.м). Края площадки окапывают. Из пробы выбирают послойно почву, глубина каждого слоя 10 см. Полная глубина пробы - 30-40 см. Почву каждого слоя перебирают руками, выбирая оттуда почвенных обитателей (червей, личинок жуков из семейств щелкунов, чернотелок, пластинчатоусых, в сырой почве - личинок двукрылых), кроме того, просеивают почву сквозь специальные почвенные сита с выборкой из них беспозвоночных. Собранные живые объекты помещаются в заранее подготовленные баночки и пробирки с 4%-ным формалином; в каждую из емкостей на месте отбора проб кладется этикетка, написанная карандашом. В которой проводятся географические и экологические сведения и лаборатории проводится определение собранного материала.

Изучение повреждений растений. Цель занятия: ознакомиться с основными типами повреждениями вегетативных и генеративных органов древесно-кустарниковом растительности. Определить по повреждениям отдельные виды насекомых-фитофагов.

Повреждения растений - результат естественных взаимоотношений насекомых и их растений-хозяев. Нельзя путать понятие "повреждение" с понятием "вред". Последнее имеет отношение к человеку, когда повреждения имеют экономически значимые размеры культурных растений или дикорастущих пород.

Каждый вид насекомых-фитофагов питается определенными частями растений с помощью того или иного типа ротового аппарата (грызущего, колюще-сосущего), вызывая характерный тип повреждений. С основными из них студенты знакомятся по соответствующим руководствам и во время экскурсий под руководством и с объяснениями преподавателя, каждая бригада собирает в полиэтиленовые па­кеты листья различных пород деревьев и кустарников, куски коры, плоды (желуди, яблоки и т.д.). В лаборатории проводится их определение и составление коллекций повреждений в виде гербария, сухих участков коры и древесины.