Беспозвоночные ― деструкторы листового опада в лесных водотоках Дальнего Востока России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Малонарушенные лесные территории (МЛТ) являются важной частью ценных природных территорий. Они представляют крупные участки дикой природы в пределах лесной зоны и выполняют защитные, климаторегулирующие функции, уменьшают концентрацию парниковых газов, поддерживают сохранение биоразнообразия, играют важную роль в углеродном круговороте. На Дальнем Востоке России процессы круговорота углерода до настоящего времени изучены недостаточно, особенно в пределах лесных речных экосистем. Одним из первых этапов исследований, позволяющих понять закономерности трансформации и транспорта углерода в речных экосистемах, должно стать изучение видовой и трофической структуры речных сообществ, выявление организмов — первичных деструкторов органического вещества и алгоритмов последовательной переработки автохтонной и аллохтонной органики, продуцируемой в речных и прилежащих наземных экосистемах. В работе приведены результаты анализа структуры донных сообществ 22 водотоков (44 местообитания), расположенных на лесных и обезлесенных территориях, и выделено 5 типов сообществ (с 10 подтипами), соответствующих продольным зонам реки и основным параметрам, обусловливающим архитектуру и «экономику» речной экосистемы в соответствии с концепцией речного континуума. Установлено, что основным первичным деструктором листового опада в верховьях рек на юге Дальнего Востока РФ являются ракообразные гаммариды. Показано, что нарушение лесного покрова приводит к изменению коренной структуры речных сообществ и ведет к необратимым изменениям в экосистеме.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. С. Вшивкова

ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН; Владивостокский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vshivkova@biosoil.ru
Россия, пр-т 100-летия Владивостока, д. 159/1, Владивосток, 690022; ул. Гоголя, д. 41, Владивосток, 690014

Список литературы

  1. Бакланов П. Я., Романов М. Т. Экономико-географическое и геополитическое положение Тихоокеанской России. Владивосток: Дальнаука, 2009. 168 с.
  2. Бакланов П. Я. Тихоокеанская Россия: географические и геополитические факторы развития // Известия РАН. Серия географическая. 2015. № 5. С. 8—19.
  3. Батурина Н. С. Закономерности организации речных экосистем: ретроспектива становления современных концепций (обзор) // Биология внутренних вод. 2019. № 1. С. 3—11.
  4. Богатов В. В. О закономерностях функционирования речных экосистем в свете базовых научных концепций // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2013. № 4. С. 90—99.
  5. Богатов В. В. Роль лесной растительности в сохранении биоразнообразия речных экосистем горнолесных районов юга Дальнего Востока России // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2014. Вып. 6. С. 99—103.
  6. Богатов В. В., Никулина Т. В., Вшивкова Т. С. Соотношение биоразнообразия фито- и зообентоса в континууме модельной горной реки Комаровки (Приморский край, Россия) // Экология. 2010. № 2. С. 134—140.
  7. Богатов В. В., Федоровский А. С. Основы речной гидрологии и гидробиологии. Владивосток: Дальнаука, 2017. 384 с.
  8. Вшивкова Т. С. Продольное распределение зообентоса ритрали реки Комаровка (Южное Приморье) // Фауна, систематика и биология пресноводных беспозвоночных. Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. С. 76—85.
  9. Вшивкова Т. С. Биоразнообразие пресноводных беспозвоночных государственного природного заповедника «Бастак» // Региональные проблемы. 2022. Т. 25. № 2. С. 34—37.
  10. Вшивкова Т. С., Рязанова Н. Б. Пространственное распределение и структура ассамблей ручейников (Insecta, Trichoptera) в бассейне р. Белая (Южный Сахалин) // Чтения памяти А. И. Куренцова. 1998. Вып. 8. С. 5—20.
  11. Вшивкова Т. С., Иваненко Н. В., Якименко Л. В., Дроздов К. А. Введение в биомониторинг пресных вод. Владивосток: ВГУЭС, 2019. 240 с.
  12. Вшивкова Е. С., Никулина Т. В., Клышевская С. В., Дроздов К. А., Жарикова Е. А. Проблемы загрязнения водотоков урбанизированных территорий и пути их решения на примере реки Вторая Речка (Владивосток, Приморский край) // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2021а. Вып. 9. С. 43‒59.
  13. Вшивкова Т. С., Никулина Т. В., Дроздов К. А., Иваненко Н. В., Чернышов И. В., Сазонов Е. О. Оценка качества вод реки Вторая Речка, расположенной на урбанизированной территории мегаполиса Владивосток (Приморский край), по показателям макрозообентоса // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2021б. Вып. 9. С. 60‒70.
  14. Воронин Л. В., Черняковская Т. Ф. Грибная и бактериальная деструкция отмерших растений в пресноводных экосистемах // Ярославский педагогический вестник. 2012. Т. 3 (Естественные науки). № 3. С. 102—109.
  15. Исаев А. С., Коровин Г. Н., Сухих В. И., Титов С. П., Уткин А. И., Голуб А. А., Замолодчиков Д. Г., Пряжников А. А. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России. М.: Центр экологической политики, 1995. 156 с.
  16. Карта малонарушенных лесных территорий России [Электронный ресурс]. 2001. URL: http://transparentworld.info/netcat_files/176/221/russia_ifl_map_r_0.pdf (дата обращения: 09.10.2023).
  17. Кожевникова Н. К., Дюкарев В. Н. Эколого-защитные свойства лесного покрова верхнего пояса гор (Южный Сихотэ-Алинь) // Проблемы региональной экологии. 2011. № 4. С. 31—38.
  18. Колесников Б. П. Кедровые леса Дальнего Востока. М. — Л.: АН СССР, 1956. 262 с.
  19. Корякин В. Н. Кедрово-широколиственные леса Дальнего Востока России. Хабаровск: ДальНИИЛХ, 2007. 387 с.
  20. Кочарина С. Л. Трофическая структура сообществ беспозвоночных некоторых водотоков бассейна реки Правая Соколовка (Верхнеуссурийский стационар, Приморский край) // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2005. Вып. 3. С. 49‒61.
  21. Кочарина С. Л., Макарченко Е. А., Макарченко М. А., Николаева Е. А., Тиунова Т. М., Тесленко В. А. Донные беспозвоночные в экосистеме лососевой реки юга Дальнего Востока СССР // Фауна, систематика и биология пресноводных беспозвоночных. Владивосток: ДВО АН СССР, 1988. С. 86—108.
  22. Кочарина C. Л., Тиунова Т. М. Структура сообществ донных беспозвоночных реки Бикин // Экосистемы бассейна реки Бикин: Среда. Человек. Управление. Владивосток: Дальнаука, 1997. С. 116—125.
  23. Леванидов В. Я. Биомасса и структура донных биоценозов малых водотоков Чукотского полуострова // Пресноводная фауна Чукотского полуострова. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1976. Т. 36 (139). С. 104—122.
  24. Леванидов В. Я. Биомасса и структура донных биоценозов реки Кедровой // Пресноводная фауна заповедника «Кедровая падь». Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1977. Т. 45 (148). С. 126—159.
  25. Леванидов В. Я. Экосистемы лососевых рек Дальнего Востока // Беспозвоночные животные в экосистемах лососевых рек Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. С. 3—21.
  26. Леванидов В. Я., Вшивкова Т. С. Донные сообщества двух водотоков в окрестностях Чаплинских минеральных источников (бухта Провидения) // Систематика и биология пресноводных организмов Северо-Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1978. Т. 49 (152). С. 37—45.
  27. Леванидов В. Я., Вшивкова Т. С., Кочарина С. Л. Биомасса и структура донных биоценозов лесных ручьев в верховьях бассейна р. Уссури // Систематика и экология рыб континентальных водоемов Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1979. Т. 49 (152). С. 27—35.
  28. Леванидов В. Я., Леванидова И. М., Николаева Е. А. Бентические сообщества рек Корякского нагорья, Пенжины и Северо-Западной Камчатки // Систематика и биология пресноводных организмов северо-востока Азии. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1978. С. 3—26.
  29. Леванидова И. М. Амфибиотические насекомые горных областей Дальнего Востока СССР. Фаунистика, экология, зоогеография Ephemeroptera, Plecoptera и Trichoptera. Л.: Наука, 1982. 215 с.
  30. Леванидова И. М., Лукьянченко Т. И., Тесленко В. А., Макарченко М. А., Семенченко А. Ю. Экологические исследования лососевых рек Дальнего Востока // Систематика и экология речных организмов. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. С. 74—111.
  31. Леман В. Н., Есин С. Р., Чалов В. В., Чебанова. Продольное зонирование малой лососевой реки по характеру русловых процессов, макрозообентосу и ихтиофауне (Река Начилова, Западная Камчатка) // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2005. Вып. 3. С. 18—35.
  32. Манько Ю. И. Темнохвойные леса Дальнего Востока в свете задач устойчивого природопользования // Переход к стратегии устойчивого управления лесами Дальневосточного экорегиона в XXI веке. Хабаровск: ХГТУ, 2000. С. 70‒73.
  33. Манько Ю. И., Жильцов А. С. 1998. Основные направления использования лесов центрального Сихотэ-Алиня // Вестник ДВО РАН. № 1. С. 38—45.
  34. Тесленко В. А. Оценка гидробиологического режима р. Рудная по составу донных беспозвоночных // Донные организмы пресных вод Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986. С. 116—127.
  35. Тиунова Т. М. Современное состояние и перспективы изучения экосистем лососевых рек юга российского Дальнего Востока // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2001. Вып. 1. С. 25—30.
  36. Тиунова Т. М. Состав и структура сообществ зообентоса микробиотопов в метаритрали малой предгорной реки умеренно холодноводного типа // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2008. Вып. 4. С. 31‒45.
  37. Тиунова Т. М., Хлебородов А. С., Тиунов И. М. Некоторые аспекты питания и распределения Gammarus koreanus Ueno, 1991 (Crustacea, Amphipoda) в реке Кедровая (Южное Приморье) // Чтения памяти В. Я. Леванидова. 2003. Вып. 2. С. 117—126.
  38. Чебанова В. В. Бентос лососевых рек Камчатки. М.: ВНИРО, 2009 172 с.
  39. Чугунов А. Связанные одной целью. Как влияют друг на друга леса и климат? [Электронный ресурс] // Эковики. URL: https://ecowiki.ru/articles/svyazannye-odnoj-tselyu-kak-vliyayut-drug-na-druga-lesa-i-klimat/ (дата обращения: 08.10.2023).
  40. Aguiar A. C.F., Neres-Lima V., Moulton T. P. Relationships of shredders, leaf processing and organic matter along a canopy cover gradient in tropical streams // Journal of Limnology. 2018. V. 77. № 1. P. 109—120.
  41. Barbour M. T., Gerritsen J., Snyder B. D., & Stribling J. B. Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers: Periphyton, benthic macroinvertebrates and fish (2nd edn). EPA 841-B-99-002. Washington, DC: US Environmental Protection Agency, 1999.
  42. Bogatov V. V., Sushchik N. N., Makhutova O. N., Kolmakova А. А., M. Gladyshev М. I. Allochthonous and Autochthonous Food Sources for Zoobenthos in a Forest Stream // Russian Journal of Ecology. 2021. V. 52. № 3. P. 253—256.
  43. Bogatov V. V., Sushchik N. N., Kolmakova А. А., Gladyshev М. I. Allochthonous versus autochthonous carbon subsidies in small river food webs depend on seasonality and riparian tree species // Aquatic Science. 2024. V. 86. № 41. P. 1‒22.
  44. Brown B. L., Swan C. M., Auerbach D. A., Campbell Grant E. H., Hitt N. P., Maloney K. O., Patrick C. Metacommunity theory as a multispecies, multiscale framework for studying the influence of river network structure on riverine communities and ecosystems // Journal of the North American Benthological Society. 2011. V. 30. № 1. P. 310—327.
  45. Crowl T. A., McDowell W.H., Covich A. P., Johnson S. L. Freshwater shrimp effects on detrital processing and nutrients in a tropical headwater stream // Ecology. 2001. V. 82. P. 775—783
  46. Cummins K. W. Structure and function of stream ecosystems // BioScience. 1974. V. 24. P. 631—641.
  47. Cummins K. W., Wilzbach M. A., Gates D. M., Perry J. B., Taliaferro W. B. Shredders and Riparian Vegetation // BioScience. 1989. V. 39. № 1. P. 24—30.
  48. Datry T., Bonada, N., Heino J. Towards understanding the organisation of metacommunities in highly dynamic ecological systems // Oikos. 2016. V. 125. № 2. P. 149—159.
  49. Dobson M., Mathooko J. M., Magana A., Ndegwa F. K. Macroinvertebrate assemblages and detritus processing in Kenyan highland streams: more evidence for the paucity of shredders in the tropics? // Freshwater Biology. 2002. V. 47. P. 909—919.
  50. Doretto A., Piano E., Larson C. E. The River Continuum Concept: lessons from the past and perspectives for the future // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2020. V. 77. P. 1853—1864.
  51. Dudgeon D. Spatial and seasonal variations in the standing crop of periphyton and allochthonous detritus in a forest stream in Hong Kong, with notes on the magnitude and fate of riparian leaf fall // Archiv für Hydrobiologie. 1982. V. 64. P. 189—220.
  52. Dudgeon D. Tropical Stream Ecology. Academic Press, London, 2008. 316 p.
  53. Ferreira V., Elosegi A., Tiegs S. D., Schiller D., Young R. Organic Matter Decomposition and Ecosystem Metabolism as Tools to Assess the Functional Integrity of Streams and Rivers — A Systematic Review // Water. 2020. V. 12. P. 1—40.
  54. Findlay S. E.G., Arsuffi T. L. Microbial growth and detritus transformations during decomposition of leaf litter in a stream // Freshwater Biology. 1989. V. 21. № 2. P. 261—269.
  55. Illies I., Botosaneanu L. Problems et Methodes de la Classification et de la Zonation Ecologique des Eaux Courantes, Considerees surtout du Point de vue Faunistique // Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie. 1963. V. 12. P. 1—57.
  56. Gregory S. V., Boyer K. L., Curnell A. M. The ecology and management of wood in world rivers. Bethesda, Maryland: American Fisheries Society, 2003. 431 p.
  57. Gessner M., Chauvet E. Importance of stream microfungi in controlling breakdown rates of leaf litter // Ecology. 1994. V. 75. № 6. P. 1807—1817.
  58. Griffiths N. A., Tiegs S. D. Organic-matter decomposition along a temperature gradient in a forested headwater stream // Freshwater Science. 2016. V. 35. № 2. P. 518—533.
  59. Hauer F. R., Dahm C. N., Lamberti G. A., Stanford J. A. Landscapes and Ecological variability of rivers in North America: factors affecting restoration strategies // Strategies for restoring river ecosystems: sources of variability and uncertainty in natural and managed systems. Bethesda, Maryland: American Fisheries Society, 2003. P. 81—105.
  60. Li A. O.Y., Dudgeon D. Food resources of shredders and other benthic macroinvertebrates in relation to shading conditions in tropical Hong Kong streams // Freshwater Biology. 2008. V. 53. № 10. P. 2011—2025.
  61. Lin L., Webster J. R. Detritus decomposition and nutrient dynamics in a forested headwater stream // Ecological Modeling. V. 293. P. 58‒68.
  62. Makaka C., Muteveri T., Makoni P., Phiri C., Dube T. Longitudinal distribution of the functional feeding groups (FFGs) of aquatic macroinvertebrates and ecosystem integrity of Tokwe River, Zimbabwe // Journal of Biodiversity and Environmental Sciences (JBES). 2018. V. 13. № 1. P. 16—33.
  63. Minshall G. W., Petersen R. C., Cummins K. W., Bott T.L, Sedell J. R., Cushing C. E., Vannote R. L. Interbiome comparison of stream ecosystem dynamics // Ecological Monographs. 1983. V. 53. № 1. P. 1—25.
  64. Morse J. C., Yang L. F., Tian L. X. Aquatic insects of China useful for monitoring water quality. Nanjing, China: HoHai University Press, 1994. 570 p.
  65. Morse J. C., Bae Y. J., Munkhjargal G., Sangpradub N., Tanida K., Vshivkova T. S., Wang B., Yang L., Yule C. M. Freshwater biomonitoring with macroinvertebrates in East Asia // Frontiers in Ecology and the Environment. 2007. V. 5. № 1. P. 33—42.
  66. Nelson D. Gammarus-Microbial Interactions: A Review [Электронный ресурс] // International Journal of Zoology. 2011. P. 1—6. URL: https://doi.org/10.1155/2011/295026 (дата обращения: 08.10.2023).
  67. Petersen R. C., Cummins K. W. Leaf processing in a woodland stream // Freshwater Biology. 1974. V. 4. P. 343—368.
  68. Pozo J., Casas J., Menendez M., Mollá S., Arostegui I., Baraguren A., Casado C., Descals E., García-Avilés J., González J. M., Larrañaga A., López E., Lusi M., Moya O., Pérez J., Riera T., Roblas N., Salinas M. J. Leaf-litter decomposition in headwater streams: a comparison of the process among four climatic regions // Journal of the North American Benthological Society. 2011. V. 30. P. 935—950.
  69. Ribblett S. G., Palmer M. A., Coats D. W. The importance of bacterivorous protists in the decomposition of stream leaf litter // Freshwater Biology. 2005. V. 50. P. 516—526.
  70. Swan C. M., Kominoski J. S. Biodiversity and Ecosystem Function of Decomposition. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester. 2012. P. 1—7.
  71. Sinsabaugh R. L. Large-scale trends for stream benthic respiration // Journal of the North American Benthological Society. 1997. V. 16. P. 119—122.
  72. Surber E. W. Rainbow trout and bottom fauna production in one mile of stream // Transactions of the American Fisheries Society. 1937. V. 66. P. 193—202.
  73. Tank J. L., Rosi-Marshall E.J., Griffiths N. A., Entrekin S. A., Stephen M. L. A review of allochthonous organic matter dynamics and metabolism in streams // Journal of the North American Benthological Society. 2010. V. 29. P. 118—146.
  74. Tennakoon D. S., Gentekaki E., Jeewon R., Kuo C. H., Promputtha I., Hyde K. D. Life in leaf litter: Fungal community succession during decomposition // Mycosphere. 2021. V. 12. № 1. P. 406—429.
  75. Thorp J. H., Thoms M. C., Delong M. D. The riverine ecosystem synthesis: Towards conceptual cohesiveness in river science. San Diego, CA: Elsevier Academic Press, 2008. 208 p.
  76. Ulrich K. E., Burton T. M., Oemke M. P. Effects of whole-tree harvest on epilithic algal communities in head-water streams // Journal of Freshwater Ecology. 1993. V. 8. № 2. P. 83—92.
  77. Vannote R. L., Minshall G. W., Cummins K. W., Sedell J. R., Cushing C. E. The River Continuum concept // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 1980. V. 37. P. 130—137.
  78. Vshivkova T. S. The longitudinal distribution of Trichoptera in a salmon river of South Primorye. // Proceedings of the VI International Symposium on Trichoptera, Lodz-Zakopane, 12—16 September 1989, Lodz. 1991. P. 41—51.
  79. Wallace J. B., Merritt R. W. Filter-feeding ecology of aquatic insects // Annual Review of Entomology. 1980. V. 25. P. 103—132.
  80. Wallace J. B., Webster J. R. The role of Macroinvertebrates in stream ecosystem function // Annual Review of Entomology. 1996. V. 41. № 1. P. 115—139.
  81. Wallace J. B., Webster J. R., Cuffney T. F. Stream detritus dynamics: Regulation by invertebrate consumers // Oecologia. 1982. V. 53. P. 197—200.
  82. Wallace J. B., Webster J. R., Eggert S. L., Meyer J. L. Small wood dynamics in a headwater stream // Verhandlungen — Internationale Vereinigung fur Theoretische und Angewandte Limnologie. 2000. V. 27. P. 1361—1365.
  83. Wallace J. B., Webster J. R., Eggert S. L., Meyer J. L., Siler E. S. Large woody debris in a headwater stream: long-term legacies of forest disturbance. International Review of Hydrobiology. 2001. V. 86. P. 501—513.
  84. Webster J. R., Benfield E. F. Vascular plant breakdown in freshwater ecosystems // Annual Review of Ecology and Systematics. 1986. V. 17. P. 567—594.
  85. Wetzel R. G. Death, detritus, and energy flow in aquatic ecosystems // Freshwater Biology. 1995. V. 33. P. 83—89.
  86. Yule C. M., Leong M. Y., Liew K. C., Ratnarajah L., Schmidt K., Wong H. M., Pearson R. G., Boyero L. Shredders in Malaysia: abundance and richness are higher in cool upland tropical streams // Journal of the North American Benthological Society. 2009. V. 28. P. 404—415.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта малонарушенных лесов России (по www.transparentworld). Безлесные зоны: 1 — о. Врангеля, 2 — Чукотский АО. Лесные зоны: 3 — каменно-березовые леса Западно-Камчатской провинции; 4 — кедрово-широколиственные леса Маньчжурской материковой провинции (центральный кластер заповедника «Бастак»); 5 — пихтово-еловые леса с примесью лиственных пород (юго-восточная часть Сахалина, бас. р. Найбы); 6 — северные кедрово-широколиственные леса Амурско-Уссурийской провинции (восточная часть Сихотэ-Алинского заповедника); 7 — типичные кедрово-широколиственные леса Приморско-Уссурийской лесорастительной провинции кедрово-широколиственные, дубовые и широколиственные (липовые) леса (Верхне-Уссурийский стационар); 8 — южные кедрово-широколиственные леса Южно-Приморской лесорастительной провинции (Уссурийский заповедник); 9 — черно-пихтовые-широколиственные леса; 10 ‒ реликтовые лиановые чернопихтово-широколиственные леса (заповедник «Кедровая падь»).

Скачать (98KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иллюстрация концепции речного континуума. Круговые диаграммы показывают относительную долю функционально-трофических группировок в донных сообществах, расположенных по продольному профилю реки; CPOM — крупнодисперсное органическое вещество, FPOM — мелкодисперсное органическое вещество; DOM — растворенное органическое вещество; P/R < 1 указывает, что дыхание превышает первичную продукцию (Vannote et al., 1980: модификация Wohl, 2018).

Скачать (61KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Иллюстрация распределения основных параметров и процессов деструкции и транспортирования органического вещества в речных экосистемах: а, б — гипотетическое распределение выбранных параметров по речному континууму от истока к устью (по Vannote et al., 1980); в — схема деструкции листового опада в наземных и водных экосистемах (по Tennakoon et al., 2021 и ориг.).

Скачать (125KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Потоки углерода в речных экосистемах (по Merric, Richards, 2013).

Скачать (51KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024