WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Экологический анализ взаимоотношений насекомых-опылителей с растениями в условиях широтного градиента (на примере брюквенницы pieris napi l.)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи





Нужнова

Ольга Камильевна



ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ НАСЕКОМЫХ-ОПЫЛИТЕЛЕЙ С РАСТЕНИЯМИ В УСЛОВИЯХ ШИРОТНОГО ГРАДИЕНТА

(НА ПРИМЕРЕ БРЮКВЕННИЦЫ PIERIS NAPI L.)




03.02.08 - экология

03.02.01 - ботаника



Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата

биологических наук










Петрозаводск - 2011

Работа выполнена на кафедре биологии и химии ФГБО УВПО «Мурманский государственный гуманитарный университет»

Научный руководитель доктор биологических наук

доцент

Василевская Наталья Владимировна

Официальные оппоненты доктор биологических наук

профессор

Иешко Евгений Павлович

доктор биологических наук

профессор

член-корреспондент РАН

Жиров Владимир Константинович

Ведущая организация Учреждение Российской академии наук Институт

биологических проблем Севера Дальневосточного

отделения РАН

Защита диссертации состоится « 16 » ноября 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, эколого-биологический факультет. E-mail: dissovet@petrsu.ru, факс: 88142769810

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета, с авторефератом – на сайте ПетрГУ по адресу http://petrsu.ru

Автореферат разослан «12» октября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. биол. наук И.М. Дзюбук

Об­щая ха­рак­те­ри­сти­ка ра­бо­ты

Актуальность темы. Взаимосвязи насекомых-опылителей и энтомофильных растений относятся к консортивным (Тихменев, 1974, 1976) и являются предметом интенсивных исследований, затрагивающих широкий круг вопросов. Различные аспекты взаимоотношений антофильных насекомых с растениями рассматриваются в многочисленных работах отечественных (Гринфельд, 1978; Тихменев, 1979; Вахрамеева, Длусский, 1994; Грицкевич, 1996; Длусский и др., 2004; Глазунова, Длусский, 2007; Иванов и др., 2009; Прибылова, Иванов, 2010) и зарубежных (Фегри, Пейл, 1982; Comba et al., 1999; Corber, 2000; Bkowski, Boro, 2005; Yurtsever et al., 2010) авторов. В настоящее время активно исследуется взаимосвязь антофильных насекомых и растений в процессе опыления, элективность и частота посещения цветков опылителями, репродуктивный потенциал и уровень фертильности половых элементов покрытосеменных растений, особенности функционирования их генеративной сферы, цветения и плодоношения. Антэкологические исследования проводятся в различных географических зонах и высотных поясах, в рамках зональных растительных формаций. Вместе с тем в условиях широтного градиента взаимосвязи насекомых, в частности булавоусых чешуекрылых, и цветковых растений изучены недостаточно, хотя от их взаимоотношений во многом зависит устойчивость, характер функционирования, продуктивность и энергообеспечение экосистем (Прибылова, Иванов, 2010). При продвижении в Арктику происходит нарастание климатического пессимума и падение общего уровня биологического разнообразия. В связи с этим исследования приспособительных форм и адаптивных стратегий антофильных насекомых и посещаемых ими цветковых растений в широтном градиенте актуальны и важны для понимания общих законов и механизмов, определяющих реакции экосистем и биотических комплексов на изменения условий среды (Чернов, 2008).

Цель работы – изучение взаимоотношений брюквенницы Pieris napi (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera, Pieridae) с цветковыми растениями в условиях широтного градиента.

Задачи исследования:

1. Определить трофические связи брюквенницы с растениями в разных частях ареала.

2. Выявить влияние цветовых преференций имаго на пищевое поведение.

3. Исследовать зависимость суточной активности брюквенницы и динамики накопления сахаров в нектаре цветков опыляемых видов растений от абиотических факторов в условиях широтного градиента.

4. Изучить морфологическую изменчивость имаго брюквенницы, цветков и соцветий опыляемых видов растений в широтно-зональном аспекте.



5. Рассмотреть особенности жизненного цикла брюквенницы.

6. Изучить фертильность пыльцы у видов семейства Asteraceae Dumort. как показатель, определяющий результативность процесса опыления.

Научная новизна. Установлены трофические связи имаго брюквенницы с 36 видами растений из семейств Asteraceae, Brassicaceae, Lamiaceae, Geraniaceae, Fabaceae, Boraginaceae, Ranunculaceae, Onagraceae, Caryophyllaceae и Dipsacaceae в разных частях ареала. Впервые выявлены виды растений, являющиеся предпочитаемыми объектами питания брюквенницы в неморальной, бореальной и арктической зонах. Установлено, что в экспериментальных условиях имаго брюквенницы предпочитают искусственные цветки синей и красной окраски желтым, в полевых условиях – наиболее часто посещают пурпурно-фиолетовые цветки и соцветия. Получены новые данные об увеличении содержания сахаров в нектаре цветков и фертильности пыльцы у ряда опыляемых видов (Cirsium arvense, Centaurea jacea, Leucanthemum vulgare и Taraxacum officinale) при продвижении в высокие широты. В Арктике у изученных видов семейства Asteraceae происходит уменьшение размеров генеративных органов и увеличение их изменчивости. Показано уменьшение размеров частей тела брюквенницы арктической популяции; в каждом районе исследования самцы крупнее самок по всем показателям. Впервые описаны особенности жизненного цикла брюквенницы в неморальной зоне России.

Практическое значение. Сведения по сахаропродуктивности цветков изученных видов растений могут быть использованы при составлении каталогов и атласов медоносных растений рассматриваемых регионов. Экспериментальные данные по росту гусениц брюквенницы могут применяться для прогнозирования экологических последствий массовых размножений этого вредителя. Полученные результаты могут использоваться в учебном процессе на биологических и экологических факультетах Вузов, в курсах лекций по экологии, энтомологии, ботанике.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на 20 научных конференциях различного уровня, включая девять международных конференций: «Современное состояние, проблемы и перспективы региональных ботанических исследований» (Воронеж, 2008), «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008), «Актуальные вопросы энтомологии» (Ставрополь, 2008, 2009), «Современная экология – наука XXI века» (Рязань, 2008), «Проблемы биологии, экологии, географии, образования: история и современность» (Санкт-Петербург, 2008), «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2008), «Современные проблемы биоразнообразия» (Воронеж, 2008), «Сохранение биологического разнообразия наземных и морских экосистем в условиях высоких широт» (Мурманск, 2009); пять всероссийских конференций с международным участием: «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2007, 2008), «Проблемы изучения и охраны животного мира на Севере» (Сыктывкар, 2009), «Экология, эволюция и систематика животных» (Рязань, 2009), «Современные проблемы биомониторинга и биоиндикации» (Киров, 2010); три всероссийские конференции: «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Пущино, 2008), «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2008), «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2009); три  научно-практические конференции студентов и аспирантов (Мурманск, 2007, 2008, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликована 23 работы, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Организация, объем исследований и личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре биологии и химии Мурманского государственного гуманитарного университета в 2006–2011 гг. Все исследования, обработка и анализ материалов проведены автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы (394 источника, в том числе 181 на иностранных языках) и приложения. Работа изложена на 195 страницах, содержит 16 таблиц и 46 рисунков.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю – д-ру биол. наук, доценту Н. В. Василевской за разностороннюю помощь и постоянную поддержку, советы и конструктивные замечания при подготовке диссертационной работы. Искренне признательна всем сотрудникам кафедры биологии и химии МГГУ за доброжелательное отношение и участие, особенно канд. биол. наук Е. Н. Лупповой и Н. В. Икко за ценные консультации и обсуждение результатов данной работы, а также преждевременно ушедшему из жизни д-ру биол. наук, профессору С. Ф. Тимофееву за помощь на начальном этапе работы над диссертацией. Выражаю признательность канд. биол. наук Е. П. Прибыловой (РГУ им. С. А. Есенина), канд. с.-х наук, ст. науч. сотруднику ГНУ УГНИИСХ (г. Ижевск) С. Н. Непейводе.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Глава 1. Обзор литературы

1.1. Особенности трофических связей насекомых-опылителей и растений

В разделе проводится анализ публикаций, монографий, обзорных и оригинальных статей отечественных и зарубежных авторов, в которых рассматриваются различные факторы, определяющие специфику трофических связей бабочек с растениями, изложены результаты исследований способности чешуекрылых к обучению. Обсуждается константность посещения насекомыми определенных видов растений и ряд гипотез.





1.2. Особенности зрения бабочек в связи с восприятием объектов питания

В разделе приведены литературные данные по разнообразию строения фасеточных глаз, особенностям цветового зрения, врожденным цветовым преференциям представителей разных семейств чешуекрылых (Pieridae, Papilionidae, Lycaenidae, Nymphalidae) в связи с ролью в трофическом поведении имаго.

1.3. Морфологическая изменчивость растений и насекомых при продвижении в высокие широты


1.3.1. Морфологическая изменчивость растений при продвижении в высокие широты

В разделе дан обзор работ, в которых выявлено уменьшение, увеличение или отсутствие тенденции в изменении размеров репродуктивных органов растений при продвижении к северной границе ареала. Приведены исследования, содержащие анализ изменчивости системы корреляций параметров цветков.

1.3.2. Морфологическая изменчивость насекомых при продвижении в высокие широты

Обсуждаются литературные источники по проблеме морфологической изменчивости насекомых в условиях широтного градиента. Рассматриваются гипотезы, используемые для объяснения изменения размеров организмов при продвижении к Северу.


ГЛАВА 2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава состоит из пяти разделов, в которых рассматриваются физико-географическое положение и рельеф, геология, климат, почвы и растительность в районах исследования из неморальной (Карачаево-Черкесская республика, с. Курджиново, 43°59 с. ш., 40°56 в. д.), бореальной (Калужская область, окрестности г. Обнинск, 55°06 с. ш., 36°37' в. д.) и арктической (Мурманская область, окрестности г. Североморск, 69°04 с. ш., 33°25' в. д.) зон России.

Территория Карачаево-Черкесской республики расположена на юге Европейской России. В рельефе выделяют четыре зоны: равнинно-холмистую, низкогорную (Лесистый и Пастбищный хребты), среднегорную (Скалистый хребет) и высокогорную (Скалистый, Передовой, Боковой и Главный Кавказский хребты). Ярко выражена высотная климатическая зональность. Климат равнинно-холмистой зоны умеренно-континентальный, низкогорной зоны – умеренно-теплый, среднегорной зоны – умеренно-влажный, высокогорной зоны – умеренно-холодный. Среднегодовая температура воздуха изменяется от +9 °С на севере до +2 °С на юге (в высокогорье), среднегодовое количество осадков – от 550 мм на равнине до 2500 мм в горных районах. Продолжительность вегетационного периода составляет 8–9 месяцев и сокращается с повышением высоты местности над уровнем моря. В почвенном покрове выделяют черноземы, горно-лесные и горно-луговые почвы. В республике выражены степная зона, лесной пояс, высокогорные луга и горно-осыпная растительность (Батова, 1966; Вальков, 1977; Карачаево-Черкесия…, 2000).

Калужская область находится в центре Европейской России; расположена в центральной части Русской равнины. Климат умеренно-континентальный, среднегодовая температура +4,7 °С, осадков выпадает около 650 мм в год. Вегетационный период длится 174–177 дней. Преобладают дерново-подзолистые почвы, также встречаются серые лесные, подзолистые, подзолисто-болотные почвы. Область находится в подзоне хвойно-широколиственных и широколиственных лесов (Воронкина, 2003; Физическая…, 2003).

Мурманская область расположена на северо-западе Европейской России, почти вся территория лежит за Полярным кругом. Рельеф в восточной части равнинный, в западной – типизируется как низкий и среднегорный (Хибинские, Ловозерские, Кандалакшские тундры и др.). Климат морской и переходный к континентальному; среднегодовая температура воздуха изменяется от 0 °С на побережье до –2 °С в центральных районах, осадков выпадает 340–640 мм в год. Вегетационный период длится 80–130 дней. Выделяют подзолистые, подзолисто-болотные, болотные и тундровые почвы. Область расположена в пределах южнотундровой, лесотундровой и северотаежной подзон (Яковлев, 1961; Белов, Барановская, 1969; Раменская, 1983).

Глава 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ исследованиЙ

3.1. Объекты исследований

Объектами исследований являлись особи брюквенницы Pieris napi (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera, Pieridae) на разных стадиях жизненного цикла и виды растений из семейств Asteraceae, Brassicaceae, Lamiaceae, Geraniaceae, Fabaceae, Boraginaceae, Ranunculaceae, Onagraceae, Caryophyllaceae и Dipsacaceae, опыляемые имаго в неморальной, бореальной и арктической зонах. Из числа опыляемых видов более детально изучены в широтно-зональном аспекте Taraxacum officinale Wigg. s. l., Leucanthemum vulgare Lam., Cirsium arvense (L.) Scop. s. l., Centaurea jacea L. В главе приведены краткие характеристики объектов исследований и обоснование их выбора.

3.2. Методы исследований

Исследования проводились в полевые сезоны 2006–2011 гг. Определение имаго брюквенницы и видов растений осуществляли по определителям (Ворошилов и др., 1966; Раменская, Андреева, 1982; Цвелев, 2000; Моргун, 2002; Иллюстрированный…, 2004; Зернов, 2010). Латинские названия видов растений даны по сводке С. К. Черепанова (1995).


3.2.1. Полевые и лабораторные исследования



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.