Мониторинг и антропогенные воздействия

Мониторинг – система наблюдений, позволяющая оценивать состояние биоценоза и давать прогноз его развития. Постановка мониторинга приобретает сейчас особое значение в связи с мощными антропогенными воздействиями, прежде всего с загрязнением среды. В этом отношении насекомые при их широком распространении и чувствительности к изменениям среды являются перспективными объектами (Э.И. Хотько и др., 1982).

Отметим, что при разработке подобного мониторинга следует отличать изменения численности, вызванные антропогенными воздействиями, от ее естественных сезонных и многолетних колебаний.

Загрязнение среды (промышленное химическое и радиоактивное, автомобильные выбросы, использование инсектицидов, гербицидов и минеральных удобрений) заметно отражается на фауне насекомых. Большинство из этих воздействий отбрасывает биоценоз к более ранним стадиям сукцессии и обедняет видовой состав. Вместе с гибелью растений выпадают целые консорции вместе с соответствующими видами насекомых.

Промышленное загрязнение местности, как правило, довольно медленно действует на популяции насекомых. Правда, здесь многое зависит от химической природы загрязняющих веществ поллютантов, на которые насекомые реагируют по–разному. Так, в зоне загрязнения обычно происходит резкое увеличение численности сосущих фитофагов, особенно тлей. Вместе с сосущими насекомыми увеличивается численность их естественных врагов. Основная причина этого явления, скорее всего, – нарушение синтеза белков в тканях растений и как результат накопление в их жидком содержимом свободных аминокислот. Кроме того, сосущие насекомые, в отличие от листогрызущих, практически не страдают от загрязнения поверхности листьев. С ослаблением растений связывается также и увеличение численности подкоровых и стволовых насекомых. Показано, например, что в зоне выброса солей тяжелых металлов возникает мощное развитие ксилофагов (Е.Н. Мозолевская, 1982).

Слишком высокие загрязнения все же подавляют насекомых, сдерживая их размножение. Поэтому в зоне среднего загрязнения часто имеет место максимум численности. Так, численность жука–долгоносика Strophosoma capitatumна определенном расстоянии от источника загрязнения в 25 раз выше, чем на сильно загрязненных участках и в 5 раз – чем на чистых. Подобные же оптимумы по уровню загрязнения были найдены для ряда бабочек (M.V.Kozlov, 1994). Даже непарный шелкопряд – насекомое с мощным биотическим потенциалом – угнетен при большой концентрации промышленных выбросов, например, поблизости от алюминиевого завода г. Братска (Г.И.Голутвин, 1983).

Есть отдельные виды насекомых, численность которых всегда падает под влиянием загрязнений. Так, недалеко от цементных и металлургических заводов резко снижается численность некоторых жужелиц и жуков стафилинов, ряда сеноедов. Среди этих насекомых можно найти виды – индикаторы степени загрязнения местности.

Примерно также изменяется биоценоз под влиянием автомобильных выбросов, часто содержащих тяжелые металлы. Накопление твердых частиц этих выбросов вблизи от дороги приводит к снижению численности форм, обитающих в подстилке и почве, а также листогрызущих энтомофагов. Наоборот, численность получающих питание из более глубоких слоев растительных тканей сосущих фитофагов (тлей, клопов–слепняков) увеличивается. Размножению сосущих вредителей способствует также обогащение растений около шоссе азотистыми соединениями. Вслед за сосущими насекомыми возрастает численность их энтомофагов (Р.О.Бутовский, 1987). Видами – индикаторами подобных воздействий могут быть также некоторые жужелицы и отдельные виды ногохвосток.

В загрязненной радиоактивными отходами местности больше всего страдают объекты, обитающие в подстилке и почве. Сравнительно небольшие дозы радиации могут приводить к некоторому повышению общей жизнеспособности, например, иногда наблюдается повышение процента выхода гусениц непарного шелкопряда из кладок. Более высокие дозы радиации приводят к гибели части гусениц. Однако в целом в зоне повышенной радиоактивности численность популяции непарного шелкопряда не уменьшается, так как заметно снижается зараженность гусениц паразитами. Скорее всего, это происходит потому, что паразиты окукливаются преимущественно в почве, где высока радиация, а непарный шелкопряд – в кронах. Положительно влияет на развитие непарного шелкопряда и изреживание крон из-за ослабления деревьев (Д.А.Криволуцкий и др., 1988). Возможно, что при этом снижается и способность растения противостоять фитофагу.

Большое внимание энтомологов привлекло явление так называемого индустриального меланизма. Оно отмечено примерно у 100 видов бабочек. Наиболее известен полиморфизм окраски березовой пяденицыBiston betulariaL., которая имеет две формы: обычную (f.typica), обладающую светлыми крыльями с темными крапинами, напоминающими поверхность ствола березы, и меланистическую (f. carbonaria) с равномерно черными крыльями почти без рисунка. Последняя форма была поймана впервые в промышленном районе около Манчестера. В дальнейшем таких темных бабочек находили преимущественно поблизости от крупных загрязняющих воздух и дающих копоть предприятий. Предлагалась гипотеза, что темная форма менее заметна на закопченных стволах березы, чем исходная светлая, и, следовательно, в меньшем количестве уничтожается птицами (H.B.D.Kettlewel, 1956). Наоборот, на чистых березовых стволах больше преимуществ получает исходная форма со светлыми крыльями. Однако сейчас эта гипотеза оспаривается, так как темная форма преобладает и в некоторых относительно чистых с экологической точки зрения районах. В принципе, потемнение окраски часто коррелирует с повышенной жизнеспособностью и интенсивным метаболизмом.

Помимо бабочек, индустриальный меланизм встречается у жуков (коровки AdaliabipunctataL), некоторых тлей и цикад. Скорее всего, этот меланизм связан с загрязнением местности. Наряду с изменениями окраски возможны и изменения размеров тела и микроструктуры его поверхности.

Насекомые принадлежат к числу индикаторов степени загрязненности воды органическими веществами. Так, личинки цветочных мух Eristalis tenax L., так называемые крыски, – четкий показатель наиболее загрязненного полисапробного водоема. Всем известные красные личинки хирономид типичны для мезосапробных водоемов. Большинство же других водных насекомых могут обитать только в чистых олигосапробных водах (Е.Н. Павловский, С.Г. Лепнева, 1948).

Естественно, что насекомые реагируют и на другие загрязнения воды, в том числе тяжелыми металлами. При длительном загрязнении меняется видовой состав, большинство насекомых погибает. Однако даже и при небольших дозах загрязняющих веществ, и при их непродолжительном воздействии определенным образом изменяется строительное поведение личинок ручейников (В. А. Непомнящих, 1989).

При воздействии на биоценоз инсектицидов резко нарушается его видовая структура, причем больше всего страдают энтомофаги. Фитофаги довольно быстро вырабатывают резистентность по отношению к этим веществам. Помимо инсектицидов на насекомых могут существенно влиять и такие употребляемые в сельском хозяйстве вещества, как гербициды, фунгициды и минеральные удобрения. Под влиянием этих веществ, как и при других загрязнениях, обедняется видовой состав и во многих случаях резко возрастает численность отдельных видов.