Изучение структуры и динамики населения фоновых видов мелких млекопитающих в зонах техногенного загрязнения на Центральном Кавказе

№123-1,

биологические науки

В данной статье рассматривается изучение населения фоновых видов мелких млекопитающих в зонах техногенного загрязнения на Центральном Кавказе, для выявления изменения комплекса ценотических, популяционных и морфофизиологических параметров, а также возможность их использования для практического решения проблем биомониторинга. Это связано с тем, что лишь биоэкологический мониторинг позволяет получить интегральные характеристики качества среды и давать результирующую оценку того, в какой мере эта среда и пригодна для жизни человека, в которой в биологическом отношении сам является частью живой природы.

Похожие материалы

Одна из центральных проблем современной экологии — раскрытие механизмов адаптаций животных к конкретным условиям среды обитания. Её актуальность определяется, во-первых, необходимостью дальнейшей разработки вопроса о факторах и механизмах эволюционного процесса и, во-вторых, тем, что решаемые в ее рамках отдельные задачи составляют научную основу современного подхода к проблеме рационального природопользования и охраны природы, к проблеме прогнозирования последствий антропогенных воздействий на отдельные виды и их сообщества. Важное значение имеет изучение структуры и динамики сообществ животных и биологии отдельных видов в условиях конкретных физико-географических районов. С другой стороны особый интерес представляет изучение фауны антропогенно и техногенно загрязненных территорий. В связи с возрастанием загрязнения окружающей среды выбросами промышленных предприятий возникает необходимость проведения ускоренной диагностики состояния природных систем вблизи них и оценки воздействий на эти системы промышленных поллютантов. Без досконального знания особенностей биологии млекопитающих в техногенной среде, невозможно комплексно решить проблемы мониторинга и охраны природы.

Исследования отдельных последствий обитания млекопитающих в природной среде, загрязненной различными поллютантами, может быть полезным не только для оценки судьбы их популяций и определения значимости адаптивных процессов. Материалы такого исследования становятся отправной точкой экстраполяция данных наблюдений от животных к человеку. Эти вопросы более или менее исследованы на примере родов Mus и Apodemus, полевок Microtus и Clethrionomys, обитающих в зоне фтортоксичесных выбросов аллюминевых заводов, а также после аварий атомной электростанции в 1954 году на Среднем и Южном Урале, Восточной Сибири, Средней Азии, в частности, в районе Таджикистанского алюминиевого завода [3,4,7]. По мнению этих авторов, критериями сравнений интенсивности воздействия на млекопитающих изучаемых факторов служило, во-первых, близость токсической нагрузки на организм (превышение концентрации над фоновыми фтора в скелете на два порядка величин); во-вторых — отсутствие выраженных техногенных нарушений травянистого покрова и подстилки в обследуемых биотопах; в третьих — время воздействия экотоксических факторов оценено в 70-90 поколении мелких млекопитающих; в четвертых — площадь интенсивно загрязненных биотопов составляли десятки — сотни квадратных километров, т.е. небольшая часть ареала популяций обитающих здесь видов мелких млекопитающих.

Настоящая работа основана на материалах, полученных в КБР, на территории гидрометаллургического завода в округе г. Нальчика и с. Хасанья (контрольная точка.) Климатогеографические, хозяйственные и фаунистические особенности в первой точке создали своеобразный полигон, где на сравнительно небольшой территории нам удалось пронаблюдать результаты многолетнего воздействия хронических молибденовых, вольфрамовых эмиссий на популяции мелких млекопитающих. Выводы, полученные в данном регионе и подтвержденные многочисленными выверенными экспериментами на отдельных видах грызунов в большей мере пригодны для использования в иных климато-географических условиях.

За последние годы разработан большой арсенал методов для выявления эффекта различных воздействий на состояние окружающей среды [1,4,7,8]. При этом основная проблема состоит не столько в разработке новых методов, сколько в повышении их эффективности и доступности для широкого практического использования. При этом следует отметить, что несмотря на важность химических и физических анализов, обеспечивающих получение базовой информации о концентрации поллютантов в среде и физической специфике действующих негативных факторов, как отмечено выше, биологическая оценка качества природной среды, т.е. биоэкологический мониторинг, оказывается приоритетным [2,6]. Это связано с тем, что лишь биоэкологический мониторинг позволяет получить интегральные характеристики качества среды и давать результирующую оценку того, в какой мере эта среда и пригодна для жизни человека, в которой в биологическом отношении сам является частью живой природы.

Объектом нашего исследования являются мелкие млекопитающие, в силу метаболических особенностей занимающие особое положение в трофических цепях наземных экосистем. Наибольшее трофическое давление эта группа организмов, как показывают наблюдения многих исследователей, оказывает на население наземных и почвенных беспозвоночных и обитающих в самых верхних горизонтах и подстилке растительного покрова исследуемых биотопов [5],. Часть токсикантов накапливаясь в организмах беспозвоночных, растений и т.д. может концентрироваться в органах и скелетах мелких млекопитающих [9]. В свою очередь, теоретически это может приводить как к снижению общей жизнеспособности и повышению уровня смертности в популяциях фоновых видов, так и к исчезновению популяций редких видов. Накопление поллютантов в организме животных и изменение в этой связи их физиологических функций, в том числе снижение репродуктивной функции может приводить к нарушениям популяционной структуры и, как следствие, к иной динамике численности. В свою очередь все это, по мнению В.Н. Большакова и др. (1996) должно сказываться на изменении биоценотической роли данной группы животных, так как снижение трофического пресса на население беспозвоночных животных и растительности с неизбежностью приведет к его перестройке.

Цель исследования

Изучение населения фоновых видов мелких млекопитающих в зонах техногенного загрязнения на Центральном Кавказе для выявления изменения комплекса ценотических, популяционных и морфофизиологических параметров, а также возможность их использования для практического решения проблем биомониторинга. Исходя из выше изложенной цели, а также отсутствие данных по этой проблеме для Северного Кавказа, в том числе КБР.

В таблице 1 приводятся сравнительные данные по двум способам отлова землероек и мышей. Видно, что Кавказская бурозубка доминирует в обоих типах ловушек и составляет от числа землероек, добытых ловушками, соответственно 94,7 и 95,0%, а канавками — 36,6 и 69,6%, а среди мышей, соответственно лесная мышь — 97,4 и 69,6% и 23,7 и 14,4%.

Таблица 1. Видовой состав мелких млекопитающих при разных способах отлова зверьков на Центральном Кавказе (* — в скобках процент добытых зверьков)

Вид

окр. г. Нальчика

окр. с. Сармаково

Ловушки

Канавки

Ловушки

Канавки

Sorex caucasica

53(94,7)*

48(36,6)

68(95,0)

55(69,6)

Sorex volnuchini

-

75(19,0)

-

32(34,4)

Sorex raddei

4(5,3)

50 (37,4)

2(2,8)

9(11,4)

Ap. sylvaticus

61(97,4)

15 (23,7)

55 (69,6)

9,0 (11,4)

Ap. agrarius

20,1(32,1)

3(4,7)

32(34,4)

5,0(7,3)

Использования мелких млекопитающих в качестве модельных объектов при оценке генетической и морфофизиологической опасности для населения загрязненных мутагенами территорий рекомендовано рядом авторитетных авторов [9,11]. Важно отметить, что некоторые виды землероек и мышей, как правило, достаточно многочисленны и широко распространены, что делает возможным изучение достаточно больших выборок для выявления даже слабых эффектов с высокой достоверностью. Особое место среди землероек — индикаторов мутагенных загрязнений на Центральном Кавказе занимают кавказская бурозубка и малая белозубка, которые часто встречаются не далеко от жилища человека, а иногда даже в них (особенно малая белозубка). В этой связи особенно важной задачей становится не только изучение особенностей распространения землероек в горах и на равнине, но и проведение детального анализа их экологической структуры и изменчивости в условиях воздействия факторов как естественной, так и антропогенной природы. Принципиальное значение имеет на наш взгляд, решение вопроса о возможности использования землероек как одного из объектов для проведения биомониторинга на Центральном Кавказе.

Для выявления особенностей населения мелких млекопитающих в каждой точке был обследован ряд наиболее характерных местообитаний, как естественных, так и антропогенных и в дальнейшем анализ проводился на материалах из сходных биотопов. В качестве основных экологически сопоставимых контрольных и опытных биотопов выбраны экосистемы: смешанно-лиственные леса и антропогенные промышленные участки.

В этом смысле ряд характерных морфофизиологических изменений животных является своеобразным набором индикаторов в влиянии этой группы металлов на популяцию. В первую очередь, в загрязненной остатками тяжелых металлов зоне, у лесной и полевой мыши обычно заметно увеличиваются индексы некоторых внутренних органов. Например, по данным Е.А. Барагуновой и др. (1997) у всех зверьков отловленных на территории Нальчикского гидрометаллургического завода два раза были увеличены индексы селезенки и надпочечников. Кроме того, выявлено, что паренхима селезенки перерождена, а на легких у большинства животных обнаружены темные пятна. Кавказская бурозубка и малая белозубка являются одними из доминирующих по численности в различных биотопах видов мелких млекопитающих на Центральном Кавказе и могут быть выбраны в качестве оценки морфофизиологической реакции их популяции на условия обитания. Нужно подчеркнуть, что эти виды играют важную роль в сообществе мелких млекопитающих и состояние их популяции может влиять на функционирование всего сообщества. Оценивая реакцию популяции кавказской бурозубки и малой белозубки, обитающих на более низших в этом отношении районах пос. Хасаньи (650 м.) и п. Эльбрус (1800 м.), видимо можно приблизиться к объективной оценке степени экологической пессимальности среды на этих территориях.

Таблица 2. Сравнение половозрелых животных загрязненной и контрольной популяций кавказской бурозубки по комплексу морфофизиологических признаков

Популяции Признак

п

Контрольная M±m; Cv,%

п

Импактная M±m; Cv,%

Самцы

Масса тела

39

7,91 + 0,11; 9,1

10

8,10±0,23;8,6

Индексы :

Сердце

39

9,56±0,17; 11,7

10

10,10±0,95;29,7

Почки

39

9,70±0,17; 11,2

10

9,60±0,28;93,0

Печень

39

74,95±1,38; 11,5

10

68,10±3,73; 17,3

Селезенка

39

11,43±0,74;40,3

10

10,20±0,95;24,5

Самки

Масса тела

25

8,02 + 0,16; 9,7

5

7,50 + 0,33; 9,3.

Индексы :

Сердце

25

9,89±0,19;9,5

5

10,20+0,47; 10,8

Почки

25

9,44±0,24; 12,8

5

9,50±0,49; 11,6

Печень

25

72,85±2,03; 13,9

5

6,37±5,56; 19,5

селезенка

25

12,64±0,73;28,7

5

9,60 + 0,35; 8,3

Очевидно, в этой связи важно отметить морфофизиологические особенности кавказской бурозубки и малой белозубки на загрязненном и контрольном участках, так как насекомоядные млекопитающие могут накапливать довольно высокие дозы, питаясь почвенными и наземными беспозвоночными.

Следует отметить, что в нашем случае (табл.2) у половозрелых животных как самцов, так и самок, наблюдается явная тенденция к увеличению индекса печени, хотя статистически оно не подтверждается из-за сравнительно небольшого числа кавказских бурозубок, отловленных на импактном («грязном») участке.

Наиболее важно отметить, что у половозрелых самок кавказской бурозубки на этом же участке относительный вес селезенки достоверно меньше, чем на контрольном, тогда как у самцов проявляется лишь тенденция снижения этого индекса на «грязном участке». Таким образом, наши данные по этому виду во многом не согласуются с литературными материалами, полученными на аналогичных участках Центрального Кавказа с другой группой животных (лесная и полевая мышь [5,8,10].

Исходя из выше изложенного можно сделать следующие выводы:

  1. Характерной особенностью сообществ мелких млекопитающих загрязненных остатками тяжелых металлов районов на Центральном Кавказе является, во-первых, бедность видового состава, по сравнению с ландшафтными на контрольных участках; во-вторых, преобладание в первом случае широко распространенных ксерофильных видов.
  2. Интенсификация воспроизводства популяции, достигаемая ускорением полового созревания у прибылых, увеличением величины как выводка, так и помета (у отдельных видов) и сдвигом начала размножения на фенологически более ранние сроки с помощью чего популяции мелких млекопитающих в загрязненных районах компенсирует высокую смертность.
  3. Некоторые морфофизиологические параметры (селезенка, печень, почки) у исследуемых видов мелких млекопитающих на Центральном Кавказе в загрязненных участках (районах) выявили их достоверное снижение по сравнению с таковыми в контрольных популяциях.

Список литературы

  1. Барагунова Е.А., Хуштова М.А., Гедгафова Ф.В. Исследование морфофизиологических (гематологических) показателей мелких млекопитающих в условиях техногенного загрязнения экосистем. // Экология млекопитающих горных территорий. Нальчик, изд. центр «Эль-фа», 1997.
  2. Безель B.C. Популяционная экотоксикация млекопитающих. М.: Наука, 1987.
  3. Большаков В.Н., Васильев А.Г., Шарова Л.П. Фауна и популяционная экологи землероек Урала (Mammalia Soricidae). Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 1996.
  4. Дзуев Р.И., Эздекова Н.З. Домовая мышь (Mus musculus) как индикатор состояния окружающей среды. // Тез. конф. Актуальные вопросы экологии и охрана экосистем южных регионов России и сопредельных территорий. Краснодар, 2007.
  5. Шварц С.С. Биология землероек лесостепного Зауралья. //Зоол. журн., 1995.
  6. Шерхова Л.Х., Дзуев Р.И., Шерхов З.Х. Морфофизиология щитовидной железы лесных мышей, обитающих на загрязненной техногенными отходами территории Нальчикского гидрометаллургического завода (НГМЗ). // Тез. докл. Региональной научной конференции, Нальчик, март, 2008.
  7. Burton M.A. S. Biological monitoring of environmental contaminants (Plant). London: MARC, 1989.
  8. Corbet C.B. An aberrant specimen of araneus from Cironde, France — Mammalia, 2015
  9. Dehnel A. Biologia rasmnozania rujowki S. araneus L. w warunkach laboratoryjnych — Annls Oniv. Mariae Curie — Sklodowska, Sect. C, 1999.
  10. Holling C.S. Resilience and stability of ecological systems // Ann. Rev. Ecol. Syst., 2000.
  11. Osborn D. J. Hedgehogs shrews of Turkey — Proc. V. S. ham. Mus, 2015.