Статья

Название статьи ПОСЛЕПОЖАРНАЯ КАРАБИДОФАУНА (COLEOPTERA, CARABIDAE) В ЛЕСАХ МОРДОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЗАПОВЕДНИКА (РОССИЯ)
Авторы

Александр Борисович Ручин, д.б.н., доцент, директор ФГБУ «Заповедная Мордовия» (430011, Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, пер. Дачный, д. 4); e-mail: ruchin.alexander@gmail.com
Сергей Константинович Алексеев, Экологический клуб «Stenus» (Россия).
Анатолий Александрович Хапугин, к.б.н., с.н.с. Объединенной дирекции Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича и национального парка "Смольный" (430011, Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, пер. Дачный, д. 4); н.с. Тюменского государственного университета; e-mail: hapugin88@yandex.ru.

Библиографическое описание статьи

Ruchin A.B., Alekseev S.K., Khapugin A.A. 2019. Post-fire fauna of carabid beetles (Coleoptera, Carabidae) in forests of the Mordovia State Nature Reserve (Russia) // Nature Conservation Research. Vol. 4(Suppl.1). P. 11–20. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2019.009

Рубрика Оригинальные статьи
DOI https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2019.009
Аннотация

Пожары являются одними из основных экологических факторов, изменяющих местообитания и инициирующие сукцессии новых лесных сообществ. Пожарища являются эфемерными местообитаниями, представляющими широкий спектр экологических ниш, которые могут использовать многие виды насекомых. В 2016 г. нами была изучена карабидофауна (Carabidae, Coleoptera) в пострадавших от пожара сосновых лесах Мордовского государственного заповедника (Европейская Россия). Шестьдесят видов жужелиц были собраны в трех типах местообитаний: на несгоревшем участке (контроль), на участке, поврежденном верховым пожаром, и на участке, пострадавшем от низового пожара. По сравнению с контрольным участком карабидофауна пожарищ характеризовалась более высокой численностью особей и видовым разнообразием, в то время как на несгоревшем участке динамическая плотность была значительно выше. Это было связано с чрезвычайно высокой динамической плотностью Carabus arcensis на контрольном участке, в то время как на пожарищах этот показатель был ниже в десять раз. Видовое разнообразие имело тенденцию к увеличению в следующей последовательности: несгоревший лес – лес, поврежденный низовым пожаром – лес, поврежденный верховым пожаром. Видовые составы жужелиц были ожидаемо более схожими между участками, поврежденными верховым и низовым пожарами, в то время как была показана значительная разница между составами жужелиц на контрольном участке и участке, поврежденном верховым пожаром. Все виды жужелиц были разделены на две группы трофических групп – зоофагов и фитофагов. В составе обеих трофических групп видовое разнообразие увеличивалось в последовательности от несгоревшего участка до участка леса, пострадавшего от верхового пожара. Наконец, динамическая плотность некоторых видов жужелиц (например, Poecilus lepidus, P. versicolor, Harpalus tardus, H. rufipes, H. rubripes, Cicindela sylvatica) значительно увеличилась после воздействия пожара, в то время как значение этого показателя снизилось для большинства других видов. Наши результаты показали, что уничтожение пожаром древостоя может способствовать поддержанию численности некоторых видов жужелиц, то есть более крупный лесной пожар увеличивает видовое богатство фауны жесткокрылых. Наибольшая динамическая плотность жужелиц поддерживалась благодаря нескольким видам (например, Carabus arcensis, C. hortensis, Pterostichus oblongopunctatus).

Ключевые слова

видовой состав, динамическая плотность, насекомые, пожар, сила пожара, трофическая группа

Информация о статье

Поступила: 18.11.2018. Исправлена: 23.01.2019. Принята к опубликованию: 27.01.2019.

Полный текст статьи
Список цитируемой литературы

Aakala T., Pasanen L., Helama S., Vakkari V., Drobyshev I., Seppa H., Kuuluvainen T., Stivrins N., Wallenius T., Vasander H., Holmstrom L. 2018. Multiscale variation in drought controlled historical forest fire activity in the boreal forests of eastern Fennoscandia. Ecological Monographs 88(1): 74–91. DOI: 10.1002/ecm.1276
Arnold K.T., Murphy N.P., Gibb H. 2017. Post-fire recovery of litter detritivores is limited by distance from burn edge. Austral Ecology 42(1): 94–102. DOI: 10.1111/aec.12404
Bayanov N.G. 2015. Climate changes of the northwest of Mordovia during the period of existence of the Mordovia Reserve according to the meteorological observations in Temnikov. Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve 14: 212–219. [In Russian]
BC Wildfire Service. 2018. Fire Rank. Available from: https://www2.gov.bc.ca/gov/content/safety/wildfire-status/about-bcws/wildfire-response/fire-characteristics/rank
Bezkorovainaya I.N., Krasnoshchekova E.N., Ivanova G.A. 2007. Transformation of soil invertebrate complex after surface fires of different intensity. Biology Bulletin 34(5): 517–522. DOI: 10.1134/S1062359007050159
Bondarenko A.S., Zamotajlov A.S., Shchurov V.I. 2017. Contribution to biology and distribution studies on some ground beetles species (Coleoptera, Carabidae) registered in the Red Data Book of Krasnodarsky Krai. Nature Conservation Research 2(Suppl. 1): 70–80. DOI: 10.24189/ncr.2017.005
Brown P.M. 2006. Climate effects on fire regimes and tree recruitment in Black Hills ponderosa pine forests. Ecology 87(10): 2500–2510. DOI: 10.1890/0012-9658(2006)87[2500:CEOFRA]2.0.CO;2
Buddlea C.M., Langorb D.W., Pohlb G.R., Spencec J.R. 2006. Arthropod responses to harvesting and wildfire: Implications for emulation of natural disturbance in forest management. Biological Conservation 128(3): 346–357. DOI: 10.1016/j.biocon.2005.10.002
Burakowski B. 1989. Agonum (Sericoda) quadripunctatum (De Geer) – a pyrophilous beetle and its immature stages Coleoptera, Carabidae. Annales Zoologici 42(6): 181–194.
Butenko K.O., Gongalsky K.B., Korobushkin D.I., Ekschmitt K., Zaitsev A.S. 2017. Forest fires alter the trophic structure of soil nematode communities. Soil Biology and Biochemistry 109: 107–117. DOI: 10.1016/j.soilbio.2017.02.006
Carcaillet C., Bergman I., Delorme S., Hornberg G., Zackrisson O. 2007. Long-term fire frequency not linked to prehistoric occupations in northern Swedish boreal forest. Ecology 88(2): 465–477. DOI: 10.1890/0012-9658(2007)88[465:LFFNLT]2.0.CO;2
Certini G. 2005. Effects of fire on properties of forest soils: a review. Oecologia 143(1): 1–10. DOI: 10.1007/s00442-004-1788-8
Coleman T.W., Rieske L.K. 2006. Arthropod response to prescription burning at the soil-litter interface in oak-pine forests. Forest Ecology and Management 233(1): 52-60. DOI: 10.1016/j.foreco.2006.06.001
Divoky V. 1989. Miscodera arctica (Paykull, 1798) – new species for Czechoslovakia (Coleoptera, Carabidae). Acta Entomologica Bohemoslovaca 86(4): 306–307.
Erikstad K.E., Byrkjedal I., Kalas J.A. 1989. Resource partitioning among seven carabid species on Hardangervidda, southern Norway. Annales Zoologici Fennici 26(2): 113–120.
Erni S., Arseneault D., Parisien M.A., Begin Y. 2017. Spatial and temporal dimensions of fire activity in the fire-prone eastern Canadian taiga. Global Change Biology 23(3): 1152–1166. DOI: 10.1111/gcb.13461
Feoktistov V.F. 1978. Composition and ecological structure of carabid fauna in phytocoenotic series of the Mordovia State Nature Reserve. In: Fauna and ecology of invertebrate animals. Moscow. P. 53–67. [In Russian]
Garcia-Orenes F., Arcenegui V., Chrenkova K., Mataix-Solera J., Molto J., Jara-Navarro A.B., Torres M.P. 2017. Effects of salvage logging on soil properties and vegetation recovery in a fire-affected Mediterranean forest: a two year monitoring research. Science of the Total Environment 586: 1057–1065. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.090
Gongalsky K.B. 2011. The spatial distribution of large soil invertebrates on burned areas in xerophilous ecosystems of the Black Sea coast of the Caucasus. Arid Ecosystems 17(4): 260–266. DOI: 10.1134/S2079096111040068
Gongalsky K.B. 2014. Forest fires and soil fauna. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. 169 p. [In Russian]
Gongalsky K.B. 2017. Perfugia as a mechanism for the recovery of soil fauna after ecosystem disturbances. Russian Journal of Ecosystem Ecology 2(4). DOI: 10.21685/2500-0578-2017-4-3
Gongalsky K.B., Persson T. 2013. Recovery of soil macrofauna after wildfires in boreal forests. Soil Biology and Biochemistry 57: 182–191. DOI: 10.1016/j.soilbio.2012.07.005
Gongalsky K.B., Wikars L.-O., Persson T. 2008. Ground beetle (Coleoptera: Carabidae) responses to a forest wildfire in northern Europe. Russian Entomological Journal 17(3): 273–282.
Gongalsky K.B., Midtgaard F., Overgaard H.J. 2006. Effects of prescribed forest burning on carabid beetles (Coleoptera: Carabidae): a case study in south-eastern Norway. Entomologica Fennica 17(3): 325–333.
Grishutkin O.G. 2012. Influence of 2010 wildfire in the mire ecosystems of the Mordovia State Nature Reserve. Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve 10: 261–266. [In Russian]
Hengeveld R. 1980. Qualitative and quantitative aspects of the food of ground beetles (Coleoptera, Carabidae) – a Review. Netherlands Journal of Zoology 30(4): 555–563. DOI: 10.1163/002829679X00188
Holliday N.J. 1991. Species responses of carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) during post-fire regeneration of boreal forest. Canadian Entomologist 123(6): 1369–1389. DOI: 10.4039/Ent1231369-6
Holliday N.J. 1992. The carabid fauna (Coleoptera: Carabidae) during postfire regeneration of boreal forest: properties and dynamics of species assemblages. Canadian Journal Zoology 70(3): 440–452. DOI: 10.1139/z92-067
Hornberg G., Josefsson T., DeLuca T.H., Higuera P.E., Liedgren L., Ostlund L., Bergman I. 2018. Anthropogenic use of fire led to degraded scots pine-lichen forest in northern Sweden. Anthropocene 24: 14–29. DOI: 10.1016/j.ancene.2018.10.002
Jaccard P. 1901. Étude comparative de la distribution florale dans une portion des Alpes et du Jura. Bulletin de la Societe Vaudoise des Sciences Naturelles 37: 547–549.
Khapugin A.A., Vargot E.V., Chugunov G.G. 2016. Vegetation recovery in fire-damaged forests: a case study at the southern boundary of the taiga zone. Forestry Studies 64: 39–50. DOI: 10.1515/fsmu-2016-0003
Koivula M.J. 2011. Useful model organisms, indicators, or both? Ground beetles (Coleoptera, Carabidae) reflecting environmental conditions. ZooKeys 100: 287–317. DOI: 10.3897/zookeys.100.1533
Koivula M., Spence J.R. 2006. Effects of post-fire salvage logging on boreal mixed-wood ground beetle assemblages (Coleoptera, Carabidae). Forest Ecology and Management 236(1): 102–112. DOI: 10.1016/j.foreco.2006.09.004
Koltz A.M., Burkle L.A., Pressler Y., Dell J.E., Vidal M.C., Richards L.A., Murphy S.M. 2018. Global change and the importance of fire for the ecology and evolution of insects. Current Opinion in Insect Science 29: 110–116. DOI: 10.1016/j.cois.2018.07.015
Kral K.C., Limb R.F., Harmon J.P., Hovick T.J. 2017. Arthropods and fire: previous research shaping future conservation. Rangeland Ecology and Management 70(5): 589–598. DOI: 10.1016/j.rama.2017.03.006
Kryzhanovskij O.L., Belousov I.A., Kabak I.I., Kataev B.M., Makarov K.V., Shilenkov V.G. 1995. A Checklist of the Ground-Beetles of Russia and Adjacent Lands (Insecta, Coleoptera, Carabidae). Sofia – Moscow: PENSOFT Publishers. 271 р.
Kuznetsov N.I. 1960. Vegetation of the Mordovia State Nature Reserve. Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve 1: 129–220. [In Russian]
Lemdahl G., Buckland P.I., Mortensen M.F. 2014. Lateglacial insect assemblages from the Palaeolithic site Slotseng: new evidence concerning climate and environment in SW Denmark. Quaternary International 341: 172–183. DOI: 10.1016/j.quaint.2014.01.050
Löbl I., Löbl D. (Eds.). 2017. Catalogue of Palaearctic Coleoptera. Revised and updated revision. Vol. 1. Archostemata-Myxophaga-Adephaga. Lieden-Boston: Brill. 1443 p. DOI: 10.1163/9789004330290
Magurran A.E. 1996. Ecological diversity and its measurement. London: Chapman & Hall. 179 p.
Makarov K.V., Kryzhanovskit O.L., Belousov I.A., Zamotajlov A.S., Kabak I.I., Kaaev B.M., Shilenkov V.G., Matalin A.V., Fedorenko D.N., Komarov E.V. 2018. Systematic list of carabid beetles (Carabidae) of Russia. Available from: http://www.zin.ru/Animalia/Coleoptera/rus/car_rus.htm [Retrieved on 08.12.2018]. [In Russian]
Martikainen P., Kouki J., Heikkala O. 2006. The effects of green tree retention and subsequent prescribed burning on ground beetles (Coleoptera: Carabidae) in boreal pine-dominated forests. Ecography 29(5): 659–670. DOI: 10.1111/j.2006.0906-7590.04562.x
Matalin A., Trushitsina O.S., Makarov K.V. 2017. Influence of different types of wildfire on the community structure of ground beetles (Coleoptera, Carabidae) in pine forests of the Meshchera Lowlands. In: 18th European Carabidologist Meeting (25–29 September 2017). Rennes, France. P. 87.
Moretti M., Duelli P., Obrist M. 2006. Biodiversity and resilience of arthropod communities after fire disturbance in temperate forests. Oecologia 149(2): 312–327. DOI: 10.1007/s00442-006-0450-z
Neary D.G., Klopatek C.C., DeBano L.F., Ffolliott P.F. 1999. Fire effects on belowground sustainability: a review and synthesis. Forest Ecology and Management 122(1–2): 51–71. DOI: 10.1016/S0378-1127(99)00032-8
Niemelä J., Haila Y., Punttila P. 1996. The importance of small-scale heterogeneity in boreal forests: variation in diversity in forest-floor invertebrates across the succession gradient. Ecography 19(3): 352–368. DOI: 10.1111/j.1600-0587.1996.tb01264.x
Niemelä J., Koivula M., Kotze D.J. 2007. The effects of forestry on carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) in boreal forests. Journal Insect Conservation 11(1): 5–18. DOI: 10.1007/s10841-006-9014-0
Niklasson M., Granström A. 2000. Numbers and sizes of fires, long-term spatially explicit fire history in a Swedish boreal landscape. Ecology 81(6): 1484–1499. DOI: 10.1890/0012-9658(2000)081[1484:NASOFL]2.0.CO;2
Novenko E.Y., Mazei N.G., Kupriyanov D.A., Tsyganov A.N., Payne R.J., Chernyshov V.A., Mazei Y.A., Volkova E.M. 2018. Vegetation dynamics and fire history at the southern boundary of the forest vegetation zone in European Russia during the middle and late Holocene. Holocene 28(2): 308–322. DOI: 10.1177/0959683617721331
Paquin P. 2008. Carabid beetle (Coleoptera: Carabidae) diversity in the black spruce succession of eastern Canada. Biological Conservation 141(1): 261–275. DOI: 10.1016/j.biocon.2007.10.001
Potapova N.A. 1984. Carabid fauna in the recovering fire-damaged areas. In: Issues of Soil Zoology. Vol. 2. Ashkhabad. P. 60–61. [In Russian]
Roloff G.J., Mealey S.P., Clay Ch., Barry J., Yanish C., Neuenschwander L. 2005. A process for modeling short- and long-term risk in the southern Oregon Cascades. Forest Ecology and Management 11(1–2): 166–190. DOI: 10.1016/j.foreco.2005.02.006
Ruchin A.B. 2016. Mesofauna of selected quarters in the Mordovia State Nature Reserve at the next year after the 2010 wildfire. Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve 17: 183–186. [In Russian]
Ruchin A.B., Egorov L.V. 2018. Fauna of longicorn beetles (Coleoptera: Cerambycidae) of Mordovia. Russian Entomological Journal 27(2): 161–177. DOI: 10.15298/rusentj.27.2.07
Ruchin A.B., Mikhailenko A.P. 2018. Fauna of mantids and orthopterans (Insecta: Mantodea, Orthoptera) of the Mordovia State Nature Reserve, Russia. Biodiversitas 19(4): 1194–1206. DOI: 10.13057/biodiv/d190403
Ruchin A.B., Egorov L.V., Alexeev S.K., Artaev O.N. 2016. Carabid beetles of the Mordovia State Nature Reserve (annotated list of species). Moscow. 36 p. [In Russian]
Ruchin A.B., Egorov L.V., Semishin G.B. 2018. Fauna of click beetles (Coleoptera: Elateridae) in the interfluve of Rivers Moksha and Sura, Republic of Mordovia, Russia. Biodiversitas 19(4): 1352–1365. DOI: 10.13057/biodiv/d190423
Ryan K.C. 2002. Dynamic interactions between forest structure and fire behavior in boreal ecosystems. Silva Fennica 36: 13–39.
Saint-Germain M., Larrivée M., Drapeau P., Fahrig L., Buddlea C.M. 2005. Short-term response of ground beetles (Coleoptera: Carabidae) to fire and logging in a spruce-dominated boreal landscape. Forest Ecology and Management 212(1–3): 118–126. DOI: 10.1016/j.foreco.2005.03.001
Šamonil P., Moravcova A., Pokorny P., Zackova P., Kaspar J., Vasickova I., Danek P., Novak J., Hajkova P., Adam D., Leuschner H.H. 2018. The disturbance regime of an Early Holocene swamp forest in the Czech Republic, as revealed by dendroecological, pollen and macrofossil data. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 507: 81–96. DOI: 10.1016/j.palaeo.2018.07.001
Sazawa K., Yoshida H., Okusu K., Hata N., Kuramitz H. 2018. Effects of forest fire on the properties of soil and humic substances extracted from forest soil in Gunma, Japan. Environmental Science and Pollution Research 25(30): 30325–30338. DOI: 10.1007/s11356-018-3011-1
Sharova I.Kh. 1981. Life forms of carabid beetles (Coleoptera, Carabidae). Moscow: Nauka. 283 p. [In Russian]
Shugaev N.I., Khapugin A.A., Vargot E.V. 2015. Analysis of the first changes in vegetation cover of forests in the Mordovia State Nature Reserve after the 2010 wildfire. Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve 14: 396–407. [In Russian]
Sieber A., Kuemmerle T., Prishchepov A.V., Wendland K.J., Baumann M., Radeloff V.C., Baskin L.M., Hostert P. 2013. Landsat-based mapping of post-Soviet land-use change to assess the effectiveness of the Oksky and Mordovsky protected areas in European Russia. Remote Sensing of Environment 133: 38–51. DOI: 10.1016/j.rse.2013.01.021
Stambaugh M.C., Marschall J.M., Abadir E.R., Jones B.C., Brose P.H., Dey D.C., Guyette R.P. 2018. Wave of fire: an anthropogenic signal in historical fire regimes across central Pennsylvania, USA. Ecosphere 9(5): e02222. DOI: 10.1002/ecs2.2222
Swengel A.B. 2001. A literature review of insect responses to fire, compared to other managements of open habitat. Biodiversity and Conservation 10(7): 1141–1169. DOI: 10.1023/A:1016683807033
Tereshkin I.S., Tereshkina L.V. 2006. Vegetation of the Mordovia Reserve. Successive series of the successions. Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve 7: 186–287. [In Russian]
Trushicina O.S., Matalin A.V., Makarov K.V. 2018. Spatial distribution and life cycle of the pyrophilous ground beetle Pterostichus quadrifoveolatus Letzner, 1852 (Coleoptera, Carabidae) in the forests of the Meshchera Lowland. In: XVIII All-Russian Meeting on soil zoology. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. P. 201–202. [In Russian]
Turner M.G., Hargrove W.W., Gardner R.H., Romme W.H. 1994. Effects of fire on landscape heterogeneity in Yellowstone National Park, Wyoming. Journal of Vegetation Science 5(5): 731–742. DOI: 10.2307/3235886
Ukhova N.L., Esyunin S.L., Belyaeva N.V. 1999. Fauna structure and abundance of soil mesofauna in primary succession community on the place of long herb-fern fir-spruce forest. In: Biodiversity of Protected Areas: estimation, protection, monitoring. Samara. P. 169–175. [In Russian]
Wikars L.O. 1995. Clear-cutting before burning prevents establishment of the fire-adapted Agonum quadripunctatum (Coleoptera: Carabidae). Annales Zoologici Fennici 32(4): 375–384.
Zaitsev A.S., Gongalsky K.B., Malmström A., Persson T., Bengtsson J. 2016. Why are forest fires generally neglected in soil fauna research? A mini-review. Applied Soil Ecology 98: 261–271. DOI: 10.1016/j.apsoil.2015.10.012