Spatial patterns and habitat differentiation of the beetle (Insecta: Coleoptera) fauna of protected areas in the Eastern Carpathians (Ivano-Frankivsk Region, Ukraine)

Abstract

Despite the beetles in the Eastern Carpathians have been studied for 200 years, a complete and exhaustive list of beetles has not been done yet. Nevertheless, the main tasks of conservation activity are to identify biodiversity hot spots and to determine the causes of their existence. In this outline, we studied the Coleoptera fauna of protected areas in the Eastern Carpathians. We identified 595 species of beetles from 37 families, which analyzed by the criteria of spatial patterns and habitat differentiation. We found ascending altitudinal gradient in species richness from 327 species at 325 m a. s. l. to 48 species at 1,800 m a. s. l.. The sylvatic species of Coleoptera predominate in throughout the Eastern Carpathians except alpine meadows of the Chornohora Range and steppes in the Dnister River Valley. Coleoptera fauna is highly differentiated with a low similarity within habitats. We identified two different types of Coleoptera-mediated transmission of energy in meadow and forest habitats including the producer-consumer and the reducer-consumer energy transmission. We believe, this indicates on highest capacity and resilience of the forest ecosystems. Meanwhile, meadow ecosystems are more vulnerable to anthropogenic and natural threats. In light of our findings, there is a need to provide a special protection regime for Coleoptera habitats on alpine meadows and steppes in the region.

Попри те, що твердокрилих на території Східних Карпат вивчають ось уже 200 років, до сьогодні залишаються достеменно невідомими ні загальна кількість видів, ані остаточний склад фауни терену. Однак, в умовах природоохоронної діяльності першочерговим завданням є виявлення гарячих точок біорозмаїття і з’ясування причинно-наслідкових зв’язків, що зумовлюють їхнє існування. У цій канві ми здійснили дослідження фауни твердокрилих уздовж висотного ґрадієнта на природно-заповідних територіях Східних Карпат. У результаті досліджень нами виявлено 595 видів жуків із 37 родин, яких проаналізовано за критеріями просторового розподілу та оселищної диференціації. Установлено, що β-розмаїття твердокрилих збіднюється зі зростанням відносних висот від 327 видів на висоті 325 м н. р. м. до 48 видів на висоті 1 800 м н. р. м. При цьому, фауністична матриця регіону складена лісовими видами, на фоні яких виразно виокремлюються фауни лучних степів у долині Дністра та альпійських лук на хребті Чорногора. Фауна твердокрилих є високо диференційованою стосовно оселищ, виявляючи низьку подібність між видовими спектрами в них. Функціональні зв’язки розмаїття твердокрилих у екосистемах виявляються у різних типах трансляції енергії в межах трофічних ланцюгів. Зокрема, ми виявили продуцентно-консументний тип трансляції у лучних екосистемах і редуцентноконсументний — у лісових. Це вказує на різний рівень стабільності екосистем, а відтак і загроз для них. Вважаємо, що функціональне розмаїття твердокрилих є індикатором того, що лісові екосистеми є більш стабільними із вищою екологічною ємністю, а лучні – більш уразливими до антропоґенних і природних чинників. У світлі результатів наших досліджень існує потреба забезпечення особливого охоронного режиму для альпійських і лучно-степових оселищ твердокрилих регіону.

Несмотря на то, что жесткокрылых Восточных Карпат изучают вот уже 200 лет, до настоящего времени остаются доподлинно неизвестными как общее количество видов, так и полный состав фауны данной территории. Однако, в условиях природоохранной деятельности первоочередным заданием является выявление горячих точек биоразнообразия и причин их возникновения. В этом русле нами проведены исследования фауны жесткокрылых вдоль высотного градиента на природоохранных территориях Восточных Карпат. В результате исследований нами обнаружено 595 видов жуков из 37 семейств, которых проанализировано по критериям пространственного распределения и стациальной дифференциации. Установлено, что β-разнообразие жесткокрылых обедняется с возрастанием относительных высот с 327 видов на высоте 325 м н. у. м. до 48 видов на высоте 1800 м н. у. м. При этом, фаунистическая матрица региона составлена лесными видами, на фоне которых отчётливо выделяются фауны луговых степей в долине Днестра и альпийских лугов на хребте Черногора. Фауна жесткокрылых высоко дифференцирована относительно стаций, проявляя низкое сходство между спектрами видов в них. Функциональные связи разнообразия жесткокрылых в экосистемах проявляются в разных типах трансляции энергии в пределах трофических цепей. В частности, мы обнаружили продуцентноконсументный тип трансляции в луговых экосистемах и редуцентно-консументный — в лесных экосистемах. Это указывает на разный уровень стабильности экосистем, а, следовательно, и угроз для них. Считаем, что функциональное разнообразие жесткокрылых выступает индикатором того, что лесные экосистемы являются более стабильными с высшей экологической ёмкостью, а луговые — более уязвимыми к антропогенным и природным факторам. В свете результатов наших исследований существует необходимость обеспечения особого охранного режима для альпийских и луго-степных местообитаний жесткокрылых региона.