Жуков А.В. Экоморфические матрицы мезофауны почв степного Приднепровья

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара, 2010 - 445 с.
специальность 03.00.16 - экология.
Диссертация посвящена изучению экологического разнообразия сообществ мезофауны почв степного Приднепровья при помощи экоморфических матриц. Работа содержит теоретическое обоснование и методическую реализацию применения экоморфических матриц.
В основу диссертационного исследования положены материалы по животному населению почв (мезофауне) степного Приднепровья (Украина), собранные в составе Комплексной биогеоценотической экспедиции по изучению лесов степной зоны Украины на протяжении 1997–2008 гг. Установлены видовой состав и обилие почвенной мезофауны приводораздельно-балочного, придолинно-балочного и долинно-террасового ландшафтов региона (степные зональные, лесные интразональные, луговые и болотные азональные биогеоценозы).
На основании результатов исследования впервые предложена методология целостного подхода для анализа экологической структуры и разнообразия сообществ животных и выявления иерархической структуры системы показателей, которые отражают их разнообразие и функциональные свойства. Разработан алгоритм установления принадлежности видов животных к экологическим группам, выделенным по отношению животных к градиенту условий влажности – гигроморф. Показана возможность зоологической диагностики гигротопов степных лесов на основании изучения структуры гигроморф почвенной мезофауны.
В систему экоморф почвенных животных введено представление о трофоценоморфах, которое отражает отношение животных к фактору трофности эдафотопа. Алгоритм выделения трофоценоморф основывается на вычислении меры трофоценоморфичности вида по остаточной дисперсии, которая не объясняется условиями влажности местообитания. Трофоценоморфы, топоморфы и трофоморфы позволяет провести зоологическую диагностику трофотопов лесных биогеоценозов.
Соотношение гигроморф и топоморф почвенных животных отражает характер связи животного населения и типа лесного биогеоценоза.
Разработано представление об фороморфах – экологических группах почвенных животных, которые определяются на основании их адаптаций к перемещению в почве и указывают на роль в формировании форических связей в консорциях почвенных животных. Структура фороморф является важным функциональным показателем сообщества почвенных животных.
Показан закономерный характер изменчивости трофической и топической структур животного населения почв в градиенте условий влажности и трофности. Влияние трофности и влажности эдафотопа на трофоморфы почвенных животных (зоофаги, сапрофаги и фитофаги) статистически независимо в пределах изученной выборки. В более ксерофильных стациях наблюдается увеличение роли фитофагов и зоофагов в комплексе почвенной мезофауны. В более гигрофильных стациях преобладают сапрофаги. Влияние условий трофности эдафотопа имеет нелинейный характер: в средней части диапазона условий минерального питания наблюдается оптимальная зона для сапрофагов (мезотрофные стации). Преимущество фитофагов и зоофагов в сообществе наблюдается в олиготрофных либо мегатрофных стациях.
Не наблюдается статистической взаимосвязи между трофотопом и гигротопом во влиянии на обилие эпигейных форм, но эта взаимосвязь существует для эндогенных форм и норников.
В работе показано, что ценоморфа отражает участие педобионтов в функционировании определенного типа круговорота веществ, в соответствии с чем можно выделить сильвантов, пратантов, степантов, паллюдантов. Ценоморфа – функциональное по своей природе образование, которое имеет консортивную структуру и состоит из иерархии консорций. Динамические особенности консортивных составляющих ценоморф находят свое отражение в принадлежности к r- либо K-типам.
В работе сделана попытка разрешить вопрос о информационной ценности раз-личных индексов разнообразия (Шеннона, Симпсона и т. д.). Показано, что видовое богатство зависит от множества свойств сообщества и внешних факторов, поэтому индексы видового разнообразия целесообразно рассматривать как интегральные функции отклика состояния сообщества, а не индикаторы протекания каких-либо процессов. Кроме того, классические индексы разнообразия представляют сообщество живых организмов как множество элементов, а не как систему, вследствие чего информационная ценность таких показателей является неоднозначной.
Предложен энтропийный аналог квадратической меры таксономического и экологического разнообразия сообществ. Проведено сравнение информационной ценности таксономических и экоморфических критериев для оценки разнообразия сообществ. Показано, что индексы разнообразия на основании экоморфического критерия дают развернутую функциональную оценку сообщества. Индексы таксономического разнообразия сильно коррелированны с индексами видового разнообразия, поэтому по-существу дублируют их.
Результаты работы могут быть использованы для оценки состояния и функциональности животного населения почв антропогенных территорий (городской среды, агроландшафтов, рекультивируемых земель) и в природоохранной деятельности.