048. Экология почвенных беспозвоночных животных
Животное население является важным компонентом почвенных
сообществ. Это ресурс, определяющий направление почвообразовательного процесса, физические и химические свойства почв, темпы круговорота веществ, уровень почвенного плодородия (Гиляров,1965).
Всех обитающих в почве животных обычно подразделяют на четыре размерные группы, для которых почвы выступают как качественно различный субстрат. Почвенные простейшие — наннофауна; почвенные микроартроподы — микрофауна; крупные почвенные беспозвоночные — мезофауна; почвенные позвоночные — макрофауна.
Под названием нанофауна объединены простейшие, коловратки и нематоды - физиологически водные животные, обитающие в тончайших пленочках воды, окружающей почвенные частицы, и в почвенных капиллярах. Их размеры обычно не превышают 0,1мм.
Размеры представителей микрофауны колеблются от нескольких десятых до нескольких миллиметров. К этой группе относятся микроартроподы (клещи, коллемболы, протуры, симфилы) и некоторые нематоды - обитатели мельчайших почвенных полостей по которым они передвигаются как по системе пещер и туннелей.
Мезофауна почвенных беспозвоночных животных включает относительно крупных беспозвоночных размером до нескольких сантиметров. К этой группе относятся дождевые черви, мокрицы, многоножки, личинки многих насекомых. Для этих животных почва выступает как более или менее плотная среда, в которой они различными способами активно прокладывают ходы.
Содержание дисциплины
Тема 1. Введение. Предмет, задачи и методы экологии беспозвоночных животных. Разнообразие и распространение беспозвоночных. Преимущества и недостатки мелких размеров. Факторы, ограничивающие размеры беспозвоночных. Роль беспозвоночных
животных в природе и значение их для человека. Краткий очерк истории экологии. Экология как биологическая дисциплина. Формирование экологии беспозвоночных животных. Предмет, задачи и методы экологии беспозвоночных животных. Разнообразие и
распространение беспозвоночных. Факторы, ограничивающие размеры беспозвоночных. Гипотезы, объясняющие ограничение размеров беспозвоночных животных (членистоногих). Преимущества и недостатки мелких размеров беспозвоночных. Насекомые – особая группа беспозвоночных животных. Роль беспозвоночных животных в природе и значение их для человека.
Тема 2. Воздействие абиотических факторов среды на беспозвоночных животных. Макро-, мезо- и микроклимат. Основные принципы воздействия абиотических факторов. Влияние температуры, света, влажности и осадков. Основные положения аутэкологии
беспозвоночных. Определение и критерии экологического фактора. Классификации экологических факторов. Макро, мезо- и микроклимат. Основные принципы воздействия абиотических факторов. Непосредственное и сигнальное действие факторов. Правило
экологического оптимума. Экологическая пластичность видов. Эври- и стенобионты. Закон лимитирующего фактора. К- и г- стратегии отбора. Реакции беспозвоночных на неблагоприятные условия. Влияние света на беспозвоночных. Общая характеристика фактора, источники света, измерение интенсивности света. Предпочитаемая освещенность.
Фотопреферендум. Явление лета насекомых на искусственный свет. Гипотезы, объясняющие лет насекомых на искусственный свет. Практическое использование лета насекомых на искусственный свет. Роль ультрафиолетового излучения в жизни беспозвоночных. Роль
инфракрасного излучения в жизни беспозвоночных. Роль света в пространственной ориентации беспозвоночных. Влияние температуры, общая характеристика фактора. Влияние температуры на поведение беспозвоночных. Влияние на беспозвоночных низких и высоких
температур. Способы повышения холодостойкости у беспозвоночных животных. Способность беспозвоночных противостоять высоким температурам. Влияние температуры на развитие насекомых. Влияние температуры на морфологию и окраску. Влажность – общая
характеристика фактора и его измерение. Влияние влажности на беспозвоночных. Типы приспособлений беспозвоночных к сохранению влаги. Влияние осадков на беспозвоночных животных.
Тема 3. Воздействие абиотических факторов среды на беспозвоночных животных. Эдафические факторы среды. Влияние атмосферного давления, силы тяжести, геомагнитного поля, ветра, электрических факторов и электромагнитных колебаний. Эдафические факторы
среды. Почва как среда жизни. Структурные компоненты почвы. Химизм почв. Почвенный поглощающий комплекс. Органическое вещество почвы. Влажность и аэрация почвы. Экологические группы почвенных организмов. Роль эдафических факторов в распределении
растений и животных. Приспособления беспозвоночных к обитанию в почве. Приспособления беспозвоночных к движению в почве. Приспособления почвенных беспозвоночных к защите от высыхания. Дыхание и характер питания почвенных беспозвоночных. Воздействие атмосферного давления, ветра, силы тяжести, электрических
факторов, геомагнитного поля, геомагнитных бурь на беспозвоночных животных.
Тема 4. Биологические ритмы беспозвоночных животных. Суточные и сезонные ритмы. Определение биологических ритмов. Суточные ритмы. Суточная периодичность среды и активность беспозвоночных. Распределение активности беспозвоночных во времени суток. Круглосуточная активность и активность, ограниченная определенным временем суток. Вариации ритмов активности. Проявления эндогенного суточного ритма беспозвоночных в природе и лаборатории. Экологическое значение эндогенного ритма. Факторы среды - датчики времени. Циркадные (околосуточные) ритмы. Сезонные ритмы. Согласование жизнедеятельности насекомых с сезоном. Пути приспособления беспозвоночных к сезонным изменениям среды. Сезонные миграции насекомых. Сезонный
покой. Диапауза – особое физиологическое состояние. Виды и значение диапаузы. Индукция диапаузы внешними факторами. Фотопериодическая реакция. Географическая изменчивость
ФПР. Супердиапауза. Другие проявления сезонности у насекомых. Сезонные адаптации паразитов и общественных насекомых. Сезонная периодичность. Лунные и приливные ритмы.
Тема 5. Структура и динамика численности популяций беспозвоночных животных. Популяции беспозвоночных. Популяции в пределах ареала, их полиморфизм и генофонд. Границы между популяциями, иерархия популяций. Элементарные популяции, суперпопуляции, микропопуляции. Географические популяции, экологические расы,
сезонные расы, биологические расы. Полиморфизм в популяциях беспозвоночных. Изменения генофонда популяций. Правило Харди-Вайнберга. Дрейф генов. Характер размещения беспозвоночных на местности. Равномерное, агрегированное, случайное размещение. Методы учета численности беспозвоночных. Учет численности популяций с помощью проб. Возрастной состав популяций беспозвоночных. Таблицы выживания. Половой состав популяций беспозвоночных. Партеногенез. Типы партеногенеза и его
биологическое значение. Динамика численности популяций беспозвоночных. Биотический потенциал. Типы динамики численности.
Тема 6. Беспозвоночные животные в экосистемах. Экологические ниши и жизненные формы беспозвоночных животных. Определение основных понятий: биосфера, экосистема, биогеоценоз, биоценоз, биотоп, консорция. Изучение видового состава экосистемы. Биомасса
и поток энергии. Экологические ниши беспозвоночных. Определение понятия «экологическая ниша». Способы классификации экологических ниш. Представление о жизненной форме. Иерархический тип классификации жизненных форм беспозвоночных. Примеры классификаций жизненных форм насекомых. Принципы построения системы жизненных форм имаго жужелиц (по И.Х. Шаровой).
Тема 7. Взаимосвязи в экосистемах. Экологические связи беспозвоночных животных с растениями. Принципы классификации взаимосвязей в экосистемах. Классификация по типу
взаимодействия между популяциями разных видов (конкуренция, хищничество, паразитизм (временный и стационарный), комменсализм, синойкия, протокооперация, мутуализм).
Классификация взаимосвязей по их содержанию (топические, трофические, фабрические и форические связи). Взаимодействия насекомого-фитофага и растения. Коэволюция насекомых и растений. Основные способы защиты растений от фитофагов (временные,
физические, химические). Пути к освоению ядовитых и малосъедобных растений фитофагами. Антофилия, энтомофилия. Цветок - продукт сопряженной эволюции насекомых и растений.
Тема 8. Взаимосвязи в экосистемах. Типы взаимодействия в сообществах беспозвоночных. Влияние хищников и паразитов. Модели хищничества и модели паразитизма. Модель взаимодействия популяций хозяина и паразита У. Томпсона. Модель Л. Николсона и В. Бейли. Модель А. Лотки. Время "обработки" жертвы. Модель К. Холлинга. Эффект «ускользания» хозяина.
Тема 9. Сукцессии сообществ беспозвоночных животных. Беспозвоночные животные в антропогенных экосистемах. Охрана редких беспозвоночных животных. Определение сукцессии. Типы сукцессии. Конструктивные и деструктивные сукцессии. Аллогенные и
автогенные сукцессии. Первичная и вторичная сукцессия. Понятие климаксного сообщества. Изменения в экосистеме, происходящие во время сукцессии. Состояние дисклимакса. Беспозвоночные антропогенных экосистем. Рекреационная нагрузка на биоценозы. Влияние хозяйственной деятельности человека на различные компоненты биоценозов, в том числе и на беспозвоночных животных. Снижение видового разнообразия. Агробиоценозы. Техноценозы. Понятие «вредоносности». Коэффициент вредоносности. Порог вредоносности и экономический порог вредоносности. Беспозвоночные города. Степень синантропности вида. Индекс синантропности. Особенности фауны беспозвоночных отапливаемых жилых домов. Фауна парков. Культуры насекомых. Практическое использование культур насекомых. Основные аспекты охраны насекомых. Некоторые особенности экологии насекомых, повышающие их уязвимость.