Специфика горных фаун филлофагов на примере жуков-листоедов (Coleoptera, Chrysomelidae) Урала и гор Южной Сибири (11.10.2010)

Автор: Михайлов Юрий Евгеньевич

МИХАЙЛОВ Юрий Евгеньевич

СПЕЦИФИКА ГОРНЫХ ФАУН ФИЛЛОФАГОВ

НА ПРИМЕРЕ ЖУКОВ-ЛИСТОЕДОВ (COLEOPTERA, CHRYSOMELIDAE) УРАЛА И ГОР ЮЖНОЙ СИБИРИ

03.02.05 – энтомология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва - 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

"Уральский государственный лесотехнический университет"

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент

ЮРКИНА Елена Вениаминовна

доктор биологических наук

МЕДВЕДЕВ Лев Никандрович

доктор биологических наук,

профессор

ЧЕРНЫШЕВ Владимир Борисович

Ведущая организация Институт систематики и экологии

животных СО РАН

Защита состоится " " _________ 2010 г. в 10 ч. 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.146.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" по адресу: 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, 1, в зале заседаний Ученого совета университета (ауд. 1222).

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГОУ ВПО МГУЛ

Автореферат разослан " " _________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. биол. наук, доцент Т.В. Шарапа

Актуальность исследования

Горы, которые занимают около 20% территории России, относятся к важнейшим экосистемам планеты [Повестка дня …, 1993]. Ключевая составляющая стратегии устойчивого развития горных регионов – сохранение биологического разнообразия. Одной из проблем на этом пути остается недостаточная изученность биоты гор [Koerner et al., 2001; Большаков, 2004], и наибольшие пробелы остаются в существующих базах данных по беспозвоночным животным. В этой ситуации приоритетны таксоны с наибольшим видовым богатством и функциональным значением, к которым относятся насекомые-фитофаги. Среди них жуки-листоеды (Chrysomelidae) в мировой фауне насчитывают не менее 50 000 видов [Jolivet & Verma, 2002]. Хотя в горах фитофаги по видовому богатству уступают зоофагам, особенно жужелицам, целый ряд видов листоедов не только связан с растениями-эдификаторами высокогорных биоценозов, но и относится к ключевым потребителям живого напочвенного покрова.

Жуки-листоеды, при достаточно хорошей изученности в России в целом, в горных регионах изучены еще недостаточно [Дубешко, Медведев, 1989], как и вся горная энтомофауна [Крыжановский, 2002]. Как показал пример Урала и Южной Сибири, именно горные фауны листоедов, по разным причинам, оказались средоточием целого ряда проблем, требующих решения. Среди них неполнота и неравномерность изученности видового разнообразия на исследуемой территории; нерешенные таксономические проблемы практически во всех родах горных листоедов; слабая изученность экологии и неясность особенностей распространения большинства видов из-за фрагментарности находок. Всё это последние десятилетия усугубилось отставанием в степени изученности листоедов России и других стран СНГ по сравнению со странами ЕС и Японией, где значительному прогрессу в вопросах их систематики и филогении способствуют углубленные исследования пищевой специализации, молекулярной генетики и цитогенетики, биохимии защитных веществ.

Цель данного исследования: на основе анализа комплекса адаптаций к горным условиям, особенностей трофических связей и вертикального распределения выяснить особенности и пути формирования фаун листоедов гор Урала и Сибири. Для этого были поставлены следующие задачи: изучить основные адаптации листоедов к условиям высокогорий; выяснить трофические связи листоедов в горах; изучить вертикальное распределение листоедов и выяснить их роль в консорциях филлофагов; выявить таксономический состав фаун листоедов исследованных территорий с учетом новейших достижений систематики; найти место горных видов в филогенетической системе Chrysolinina; выявить закономерности пространственного распределения листоедов на изученной территории и провести зоогеографический анализ.

Все таксоны кроме последнего, описанного после 2008 г., вошли в новый каталог палеарктических жесткокрылых [Loebl, Smetana, 2010]. Для 11 видов впервые выяснены кормовые растения, у 4 видов описаны ранее не известные личинки, и у всех характерных горных видов изучены типы. Впервые в родах Chrysolina и Oreomela изготовлены препараты полностью вывернутого внутреннего мешка эдеагуса, разработана терминология для их характерных элементов, и эти признаки использованы для решения сложных систематических ситуаций.

Существенно переработана и дополнена подродами, эндемичными для гор Северной и Центральной Азии, филогенетическая система Chrysolinina, основанная на взаимосвязи между хромосомными числами видов и их пищевой специализацией. Благодаря сотрудничеству с проф. Э. Петитпьером (E. Petitpierre) из Университета Балеарских островов (Испания) впервые для целого ряда подродов выяснены кариотипы и выделены последовательности COII и 16S митохондриальной ДНК. Впервые получены электронные микрофотографии скульптуры хориона Chrysolina (Timarchoptera) haemochlora Gebl., Ch. (Crositops) kabaki Lop., Ch. (Crositops) pedestris Gebl., Ch. (Ovosoma) susterai Bech. и Cystocnemis discoidea Gebl.

Практическая значимость работы. Иccледования частично проводились в рамках международных программ: в 1999-2000 гг. в составе рабочей группы по изучению горного биоразнообразия в Европе (ALPNET), с 2000 г. по настоящее время – по программе DIVERSITAS "Всемирная оценка горного биоразнообразия" (GMBA), и с 2008 г. по настоящее время – в энтомологической части программы GLORIA (GLobal Observation Research Initiative in Alpine environments). В результате для в обзорной монографии ALPNET "Alpine biodiversity in Europe", была написана глава по беспозвоночным Урала [Mikhailov, Olschwang, 2003]. Материалы картирования ареалов изученных видов листоедов пригодны для формирования баз данных с географической привязкой, аккумулируемых Интернет – порталом горного биоразнообразия GMBA (MBP) и Всемирным информационным порталом по биоразнообразию GBIF (Global Biodiversity Information Facility). Данные по распространению и экологии также могут быть использованы для включения в региональные базы данных Урала и Алтае-Саянского региона, составления каталогов и списков фауны соответствующих субъектов РФ.

Полученные результаты были использованы при разработке специальной дисциплины "Биоресурсы горных территорий", учебно-методический комплекс которой был подготовлен в рамках Инновационной образовательной программы Уральского госуниверситета им. А.М. Горького в 2008 г. Результаты также используются при чтении дисциплин "Энтомология" и "Биогеография" в Уральском государственном лесотехническом университете.

Основные положения, выносимые на защиту

В основе специализации листоедов к условиям высокогорий Урала и Сибири лежит приспособление к короткому вегетационному сезону, чему способствуют как адаптивные особенности фенологии и жизненного цикла, терморегулирующее поведение, так и ряд морфологических адаптаций.

Поскольку характерные горные таксоны листоедов не формируют отличных от равнинных трофогенетических групп и не концентрируются в определенных эволюционных линиях в подтрибе Chrysolinina, то это указывает на разное время и разные пути заселения гор.

В консорциях филлофагов листоеды представлены по всей вертикальной трансекте, но высотно-поясная смена растительности обусловливает выделение группировок альпийских, монтанных, высокогорно-предгорных, низкогорных и межгорно-котловинных видов, которые положены в основу типологии ареалов.

Фауны листоедов гор Урала и Сибири богаче и разнообразнее, чем считалось ранее, на их формирование через высотную поясность влияет широтно-зональное и секторное расположение гор.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на XI съезде Русского энтомологического общества (С.-Петербург, 1997 г.), VI Европейском энтомологическом конгрессе (Ческе Будеёвице, Чехия, 1998 г.), конференциях рабочей группы по изучению горного биоразнообразия Европы ALPNET (Инсбрук, Австрия, 1999 г. и Каргезе, Франция, 2000 г.), учредительной конференции программы Всемирной оценки горного биоразнообразия GMBA (Риги-Кальтбад, Швейцария, 2000 г.), международной конференции GMBA-DIVERSITAS "Разнообразие горных беспозвоночных: функциональные индикаторы и долгосрочный мониторинг" (Обергургл, Австрия, 2002 г.), всероссийской конференции, посвященной 60-летию Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск, 2004 г.); XXII Всемирном конгрессе IUFRO "Forests in the Balance: Linking Tradition and Technology" (Брисбен, Австралия, 2005 г.), международной конференции "Влияние изменений климата на бореальные и умеренные леса" (Екатеринбург, 2006 г.), Первых чтениях памяти О.А. Катаева "Вопросы динамики численности насекомых-дендрофагов" (С.- Петербург, 2007 г.), Стратегической конференции COST "Глобальные изменения климата и устойчивое развитие в горных регионах" (Инсбрук, Австрия, 2008 г.), научном семинаре координационного совета программы GLORIA (Вена, Австрия, 2008 г.), семинаре лаборатории Сибирский зоологический музей ИСиЭЖ СО РАН (Новосибирск, 2010 г.), международной конференции GMBA-DIVERSITAS "Функциональное значение горного биоразнообразия" (Шандолин, Швейцария, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 54 работы, включая главу в коллективной монографии, вышедшей в издательстве Springer и 12 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.


загрузка...