Курсовая работа: Микростациальное распределение насекомых в среднетаежных лесах Койгородского района республики Коми

Совокупность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла называется тепловым режимом почвы. Количество лучистой энергии, поступающей в почву, зависит от географического положения территории, а также от свойств верхних слоев почвы — окраски, гранулометрического состава, содержания влаги, структуры и других физических свойств.

Теплопоглотительная способность характеризуется показателем альбедо – количеством солнечной радиации, отраженным поверхностью почвы и выраженным в процентах к солнечной радиации, достигающей поверхности почвы. Чем меньше альбедо, тем больше солнечного тепла поглощает почва. Темные почвы с высоким содержанием гумуса поглощают больше тепла, чем светлоокращенные, влажные – больше, чем сухие.

Теплоемкость – свойство почвы поглощать определенное количество тепла. Теплоемкость почвы зависит от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса, влажности, пористости и воздухоемкости. Чем влажнее почва, тем больше тепла требуется для ее нагревания. Песчаные почвы теплее глинистых и суглинистых. У них низкая влагоемкость, а из-за плохой испаряющей способности они слабее охлаждаются.

Теплопроводность – способность почвы проводить тепло. Тепло в почве передается через твердые частицы, а также через воду и воздух. Наименьшей теплопроводностью обладают воздух и гумус, несколько лучшей – вода, наибольшей – минеральная часть почвы. Чем больше в почве гумуса и пор, заполненных воздухом, тем меньше она проводит тепла, тем дольше удерживается в почве солнечная энергия.

Тепловой режим почвформируется под влиянием потока солнечной радиации и условий увлажнения. Показателем теплового режима служит температура почвы. Она зависит от климата, рельефа, свойств почвы, растительного и снежного покрова. Различные элементы рельефа получают неодинаковое количество тепла. Самые теплые – южные склоны, затем следуют западные, восточные, а наиболее холодные – северные. Растительный покров уменьшает нагревание почвы в летний период, а в холодное время года способствует накоплению снега и сохранению тепла. Снежный покров предохраняет почву от воздействия низких температур воздуха.

Большое значение имеет температурный фактор; как правило, в умеренном климате с повышением температуры почвы уменьшается ее влажность и, таким образом, ход температуры и влажность являются взаимосвязанными величинами. Преобладающее влияние температуры на глубину залегания насекомых в условиях умеренного климата находит отражение в сезонных вертикальных миграциях почвенных личинок (Гиляров, 1949).

5. Химический состав

рН среды – фактор, имеющий значение в воде и не оказывающий непосредственного влияния на большинство наземных открыто живущих организмов, непосредственно воздействует на почвенное население. Почвенная вода в зависимости от ионного состава растворимых соединений может иметь нейтральную, кислую или щелочную реакцию. Кислая реакция особенно характерна для почв богатых гумусом, образующимся в условиях повышенной влажности и недостаточной аэрации.

Концентрация солей – фактор химизма почв, серьезно влияющий на почвенное население, определяется в значительной мере проницаемостью кутикулы. Нечувствительность почвенных насекомых к тем концентрациям, которые обычно наблюдаются в большинстве почв, позволяет в большинстве случаев не считаться с этим фактором. Только при очень высоких концентрациях солей в почве (например на солончаках) этот фактор резко проявляет свое влияние на почвенное население, элиминируя многие формы. Для общей характеристики почвы как среды обитания важно отметить только, что почвенные животные приходят в постоянное соприкосновение поверхностью своего тела с растворами солей – момент сближающий условия существования в почве с условиями водного обитания. При этом концентрация солей в почве постоянно подвергается колебаниям, повышаясь при высыхании, уменьшаясь после выпадения осадков (Гиляров, 1949).

1.3 Гниющая древесина как местообитание насекомых

Еще в прошлом веке, рассуждая о ценности леса, говорили лишь о важных породах деревьев и о ценных промысловых видах животных. Но в настоящее время представления о лесе изменились. Например, считается, что видовое разнообразие и функциональная активность насекомых повышается в старовозрастных лесах с обилием гниющей древесины. Поэтому этот субстрат представляет собой одно из важных местообитаний насекомых. Часто упавшие естественным образом деревья служат местом поселения многих насекомых. Сама по себе гниющая древесина не является аморфным субстратом, а представлена в лесу несколькими формами (Niemelä, Renvall, 1994):

1. Единичные старые деревья.

Естественному лесу присуще наличие единичных сосен, елей и осин, которым удалось дожить до максимального возраста, присущего этим деревьям. На этих древних деревьях поселяется целая группа орагнизмов, в том числе насекомых.

2. Усохшие на корню деревья.

Бывает, что сосна медленно усыхает на корню и в таком виде эффективно противостоит гниению и дереворазлагающим грибам. Большая часть ствола такого дерева представляет сердцевину, а поверхность ствола сильно уплотнена. Поверхность его быстро высыхает и поэтому древесина суше, чем у дерева, умершего с корой. На стоячем усохшем дереве совсем немного дереворазлагающих грибов и, упав, такое дерево тоже долго не гниет.С уменьшением числа упавших усохших сосен исчезают и виды, приспособившиеся разлагать именно их.

3. Угнетенные деревья.

Последствия исчезновения старых и усохших на корню деревьев понятьлегко. Меньше известно о том, что даже тонкие стволы угнетенных елей служат средой обитания для определенных организмов. При выборочных рубках удаляются такие проигравшие в борьбе за существование ели, которые остались в подлеске. Умершие в тени других деревьев, они формируют отдельную экологическую нишу. На таком угнетенном дереве годовые кольца тонкие, много смолы, а ветви опали. Отмерев, слабые деревца быстро падают, обычно еще покрытые корой. Тонкие и без ветвей, эти жерди покрываются мхом и остаются очень сырыми. В летний зной они, однако, основательно высыхают, к чему насекомые должны приспособиться.

4. Стволы, долгое время лежащие на земле.

За десятилетия физические свойства массивного валежа изменяются. Ствол тесно прижимается к земле, что влияет на состояние влажности. На поверхности нарастает слой мха, препятствующий высыханию. Первые дереворазлагающие грибы изменяют химический состав ствола.

5. Пни, появившиеся естественным образом.

Пни, появившиеся в результате рубок, обычно принадлежат цельным здоровым деревьям, их корни крепко сидят в земле, а ствола над землей остается мало. Естественным образом пни в лесу возникают в результате бурь. Древесина таких пней, как правило, в центре подгнившая, остатков ствола много, а трещины проникают глубоко в корень. Такие местообитания пригодны для многих групп насекомых. Мертвая древесина в лесу увлажняется, главным образом, атмосферными осадками и почвенно-грунтовой влагой. Влажность древесины зависит от влажности и температуры окружающего воздуха: чем больше влажность воздуха, тем больше влаги поглощает древесина, но не выше 29-31% (Косолапов, 2008). Гниющая древесина в лесу, обладая различной влажностью, прочностью, скважностью, является местом концентрации многих насекомых.

1.4 Дереворазлагающие грибы как местообитание насекомых

Дереворазлагающие грибы, как и трухлявые, пни, колоды деревьев, ветки, шишки, муравейники, заброшенные норы, гнезда, представляют собой микростацию в рамках отдельных лесных биоценозов. Дереворазлагающие грибы являются одной из ключевых групп для сохранения многих видов насекомых в старых ненарушенных лесах (Niemelä, Renvall, 1994; Siitonen, 1994). Большинство дереворазлагающих грибов на территории Республики Коми представлены трутовыми грибами (табл. 1).

Отмерший ствол дерева или гниющая древесина являются не только субстратом для этих грибов, но и для различного рода беспозвоночных, микроорганизмов и других живых существ. Как правило, видовой состав насекомых, которые заселяют гниющую древесину, зависит не только от породы дерева, но и от его главных деструкторов, в роли которых выступают трутовые грибы. В плодовых телах и грибнице трутовых грибов можно найти многих насекомых, которые приспособились для жизни в таких условиях. Одни поедают споровый порошок, другие сами плодовые тела грибов, третьи, являясь хищниками, питаются первыми двумя. После отмирания плодового тела трутовика, может произойти смена видового разнообразия насекомых, и там будут развиваться совершенно другие виды. При этом стоит отметить, что многие насекомые проявляют четкую зависимость от вида гриба, разлагающего древесину.

Таблица 1

Распределение дереворазрушающих грибов подзоны средней тайги Республики Коми по трофическим группам (по Косолапову, 2008)

Трофические группы		Число видов
Сапротрофы
На валежной древесине	318
На сухостойной древесине	60
На погребенной в почве древесине и корнях	7
На подстилке и гумифицированных остатках древесины	22
На стеблях травянистых растений	6
На плодовых телах макромицетов	10
На почве	34
Биотрофы
Патогены на деревьях и кустарниках	11
Факультативные биотрофы	3
Факультативные сапротрофы	24
Симбиотрофы
Микоризообразователи	20

На единичных старых деревьях обычны грибы Phellinus pini и Phellinus populicola , разлагающие ствол, Phaeolus schweinitzii и Опniа tomentosa, разлагающие комель и корни. Такие виды грибов зависимы от единичных старых деревьев и не зависят от микроклимата старого леса. Это очевидно, так как их можно обнаружить и на старых деревьях в парках. На усохших деревьях встречаются грибы Amyloporia xantha , Antrodia sinuosa , Antrodia albobrunnea и Postia lateritia . На угнетенных деревьях специализируются Phellinus viticola , Anomoporia bombycina и многие виды Corticiaceae. Грибы, поселяющиеся на крупных, поросших мхом стволах, часто являются медленно растущими, как Skeletocutis lenis , Phellinus nigrolimitatus и Skeletocutis stellae . На естественных пнях обычен Postia guttulata (Niemelä, Renvall, 1994).

Плодовые тела трутовых грибов подразделяют по продолжительности существования на три основные категории: однолетние или развивающиеся в течение одного вегетационного периода, однолетние зимующие или способные перезимовать и возобновить споруляцию в следующем сезоне и многолетние. У Fomes fomentarius ,встречающегося повсеместнонасухостойных стволах, валеже и пнях березы, осины, ивы и ольхи, плодовое тело многолетнее, твердое, копытообразное с широким основанием. У F omitopsis pinicola ,произрастающегона валежных стволах, пнях, сухостое, растущих хвойных и лиственных деревьях, плодовое тело многолетнее, очень изменчиво по форме, окраске и величине, первоначально подушковидное, со временем копытообразное, от пробковой до деревянистой консистенции. У однолетнего Pyptoporus betulinus , растущего на валеже и сухостое стволов березы,шляпки округлые, приплюснуто- копытообразные, мясисто-пробковые (Косолапов, 2008).

Сформировавшийся трутовый гриб состоит из мицелия и плодового тела. Мицелий или вегетативное тело гриба развивается и функционирует в древесине живых и мертвых деревьев, на корнях, стволах, пнях, валеже, реже на ветвях деревьев и кустарников. Плодовые тела формируются на поверхности субстрата и варьируют по размерам. По форме плодовые тела трутовых грибов разделяют на следующие: распростертые, распростерто-отогнутые, сидячие плоские, шпателевидные, полуподушковидные, копытовидные, черепитчато-расположенные, с центральной или боковой ножкой и др. Плодовые тела трутовых грибов бывают разнообразной консистенции: воскообразные, войлочные, кожистые, мясистые, пробковатые, деревянистые. Существует также множество переходных форм между ними. Покровная ткань шляпки бывает гладкой или голой, но чаще она шероховатая или покрыта густыми или редкими, мягкими или жесткими волосками или щетинками, чешуйками, которые увеличивают защитные свойства и способны задерживать воду. Под покровной тканью плодового тела находится бесплодная ткань (трама), механическая прочность которой, обусловливается наличием гиф с уплощенными стенками, неодинаково размещенных в плодовых телах различных видов грибов. Гименофор (плодущая часть) расположен обычно снизу шляпки, чаще всего трубчатый по форме, состоящий из более или менее длинных, сплошных или однослойных трубочек, плотно сросшихся боками (Бондарцев, 1953; Цилюрик, Шевченко, 1989; Ryvarden, Gilbertson, 1993).

1.2 Особенности энтомокомплексов в среднетаежных лесах

1.2.1 Представленность насекомых

В лесах насчитывается несколько тысяч видов организмов, зависящих от разлагающейся древесины, или сапрофитов. Сапрофиты используют в пищу гниющую древесину или растущие на ней грибы, либо являются хищниками или паразитами других, живущих на мертвой древесине, видов. На разлагающейся древесине обитают многие насекомые. Вместе с другими организмами они образуют сложное сообщество, задачей которого является высвобождение заключенных в дереве питательных веществ и углерода для их дальнейшего использования растениями. Кроме того, разные части дерева формируют разные микростации: на ветвях, стволе и корнях, на коре и в древесине, на грибнице и плодовых телах живут виды, приспособившиеся именно к ним (Сиитонен, 1994).

Жесткокрылые (Coleoptera) – самая богатая видами группа сапрофитов. В Финляндии насчитывается более 800 живущих на гниющей древесине видов. В подзоне средней тайги Республики Коми зарегистрировано 110 видов насекомых — вредителей древесных пород: 52 вида щелкунов, 380 видов коротконадкрылых жуков, 183 вида ксилофильных жуков. Жуки живут на суше и в воде, где встречаются в различных микростациях. Многие жуки обитают в верхних слоях почвы, причём личинка и куколка проводят там всю жизнь, а имаго хоть не надолго выходят на поверхность. Часто взрослые особи населяют плодовые тела грибов. У большинства личинок и имаго питание сходное, однако, отмечены виды жуков, у которых хищные личинки и растительноядные имаго. Есть также паразиты и хищники, питающиеся другими насекомыми.