Гнездовая биология обыкновенной горихвостки Phoenicunis phoenicurus (L., 1758) на юго-востоке Западной Сибири
Борис Дмитриевич Куранов
Олег Генрихович Нехорошев
Сергей Васильевич Килин
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Томск, Россия
Аннотация
Проанализированы репродуктивные показатели обыкновенной горихвостки в подзоне подтаежных лесов на юго-востоке Западной Сибири. Материалы собраны в 1983-2019 гг. в окрестностях г. Томска (56°28N, 84°54'E), с. Киреевск Томской обл. (56°22N, 84°05'E) и д. Ломачевки Кемеровской обл. (56°08N, 86°50'E). Обследовано 516 гнезд, промерено 2 734 яйца. Обнаружено, что при плотности развески гнездовий 107 шт./10 га заселенность исследуемой территории горихвосткой составила 10,3 ± 1,4%, а плотность гнездования - 11,4 ± 1,6 пар/10 га. Установлено, что начало наиболее ранней кладки в среднем приходится на 19 мая (13 мая - 27 мая), средняя медиана начала кладки - на 29 мая (23 мая - 3 июня). Полная кладка 6,84 ± 0,04 яиц, объем яиц 1 818 ± 3 мм3, успешность размножения в начатых кладках любой дальнейшей судьбы 54,1%, доля неразвившихся яиц 8,3%, частичный отход птенцов 5,6%. Число птенцов на успешное гнездо и попытку размножения составляет соответственно 5,83 ± 0,07 и 3,21 ± 0,13. Размер кладки на юго-востоке Западной Сибири статистически значимо (выше p < 0,001), чем в европейской части ареала вида (p < 0,001), а число птенцов на попытку размножения - меньше, что связано с более высоким уровнем хищничества.
Ключевые слова: репродуктивные показатели; влияние биотопа; влияние весенней температуры; Томская область; Кемеровская область
Summary
Breeding biology of the common redstart Phoenicurusphoenicurus (L., 1758) in the south-east of Western Siberia.
Boris D. Kuranov, Oleg G. Nekhoroshev, Sergei V. Kilin.
National Research Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation.
We analyzed the results of long-term studies (1983-2019) of breeding biology of the common redstart (Phoenicurus phoenicurus) in the sub-taiga forest subzone of the south-eastern part of Western Siberia. Data were collected in the surroundings of Tomsk (56°28N, 84°54'E, 90-100 m a.s.l.), the village Kireyevsk (Tomsk oblast, 56°22N, 84°05'E, 90 m a.s.l.) and the village Lomachevka (Kemerovo oblast, 56°08N, 86°50'E, 190 m a.s.l.). In total, we examined 516 nests. The study was conducted according to the guidelines of the Declaration of Helsinki, and approved by the Institutional Review Board (or Ethics Committee) of Institute of Biology of Tomsk State University (protocol code № 23 of 21.03.2022). Nest-boxes were placed in deciduous (aspen-birch and birch), mixed (pine-birch-aspen) and coniferous (pine and Siberian pine) forests. The density of nest-boxes in all types of forests was 107/10 ha. Nest-box occupation average rate was 10.3 ± 1.4 % and population average density was 11.4 ± 1.6 pairs/10 ha. Nest-box occupation rate in deciduous forests was 4.4 ± 0.5%; in mixed - 15.3 ± 1.3%; in coniferous - 10.4 ± 2.2%, and population density was 4.9 ± 0.6, 17.0 ± 1.5 and 11.6 ± 2.4 pairs/10 ha, respectively.
In spring, redstarts appear in last decade of April-first decade of May (21 April - 7 May), on average, April 28. The mean long-term date of the earliest egg laying was May 19 (13 May - 27 May); the median laying date was May 29 (23 May - 3 June). No certain long-term trend in the timing of reproduction was detected. There were no cases of two breeding cycles in the study area confirmed by ringing. However, once we observed how 8 days after the departure of fledglings a new clutch was laid in the same nest-box from which fledglings flew out.
The mean clutch size is 6.84 ± 0.04 eggs, the mean length of eggs - 18.60 ± 0.02 mm, the breadth of eggs -13.83 ± 0.01 mm and the mean volume of eggs - 1818 ± 3 mm3 (n = 2734 eggs). The share (proportion) of successful nests where, at least, one young fledged is 55.0%. From 3081 eggs, 1875 chicks hatched and 1667 fledglings flew out. The success of incubation is 60.9% (hatched chicks / eggs in nests where, at least, one egg was laid), feeding (fledglings / hatched chicks) - 88.9%, breeding (fledglings / eggs in nests where at least one egg was laid) - 54.1%, reproductive success in successful nests - 86.0%. Embryonic mortality is 8.3%, partial brood mortality - 5.6% of the total number of hatched nestlings. The mean number of fledglings per successful attempt and breeding attempt are 5.83 ± 0.07 and 3.21 ± 0.13, respectively. Predators ravaged 41.7% of nests, in which 28.3% of eggs in incomplete and completed clutches and 4.2% of nestlings were destroyed. In total, 3.3% of nests were abandoned, and losses amounted to 1.7% of eggs in incomplete and completed clutches and 1.3% of nestlings.
Reproductive success, numbers of fledglings per breeding attempt in the group of deciduous and mixed forests are significantly higher than those in coniferous forests, respectively 58.0%, 3.55 ± 0.16 and 42.8%, 2.33 ± 0.25. This is due to higher predation in coniferous forests. Clutch size, volume of eggs and number of fledglings per successful attempt in the group of deciduous and mixed forests and coniferous forests does not significantly differ, 6.88 ± 0.05, 1820 ± 4 мм3, 5.85 ± 0.08 and 6.69 ± 0.09, 1813 ± 6 мм3, 5.73 ± 0.18, respectively.
In the European part of the redstart's range, in the latitude range of 48-69° N, clutch size (first breeding cycle) varies between 6.13 - 6.86 eggs (on average, 6.51 ± 0.04 eggs) (See Table 2), which is significantly less than in Western Siberia (6.84 ± 0.04 eggs) (p < 0.001). The average clutch size in the European latitude range (55-60° N) close to our study area is 6.56 ± 0.05 (6.34-6.68 eggs), also significantly less compared to our data (p < 0,001) (See Table 2). Our calculations based on the literature data given in Table 2 showed a significant tendency of increasing the clutch size in latitude range from 48 to 69° N. The dependence of the clutch size (y) on latitude (x) is described by linear regression equation: y = 5.73+0.013x (R2 = 0.24, p = 0.03, n = 20). The egg volume in Europe varied in the limits 1 700 - 1 899 мм3 (in average 1791 ± 16 mm3) and was not connected with latitude (r = 0.18, our calculations on the data are given in Table 2). The mean egg volume in Europe and Western Siberia are not significantly different.
Breeding success (fledglings / eggs in nests where, at least, one egg was laid) in Europe varies in limits 41.5 - 82.8%, fledglings per successful attempt and breeding attempt are 5.73 ± 0.08 and 4.31 ± 0.16, respectively (our calculations on the literature data are given in Table 3). Breeding success of the redstart in Western Siberia is at the lower limit of the indicator known for Europe. The number of fledglings per attempt in Western Siberia was significantly less than that in the European part of the range (p < 0.001). We explain it by a higher level of predation in Western Siberia compared to most sites in the European part of the redstart's range. The number fledglings per successful attempt in Europe and Western Siberia is not significantly different.
The paper contains 4 Tables and 56 References.
Keywords: reproductive indices; biotop influence; spring temperature influence; Tomsk region; Kemerovo region.
Введение
Многие виды птиц-дуплогнездников служат модельными объектами для широкого спектра исследований на различных уровнях: от клеточного до биоценотического. На примере этой группы птиц получили освещение многие фундаментальные проблемы популяционной биологии, такие как топические, трофические и другие связи дуплогнездников, а также использование их в качестве биоиндикаторов естественных и антропогенных изменений в среде обитания [1].
Обыкновенная горихвостка (Phoenicunis phoenicurus (L., 1758)) имеет большой бореальный евроазиатский гнездовой ареал, который расширяется в восточном направлении с одновременным расселением вида на север в Прибайкалье и Западном Забайкалье [2]. Вид часто используют в качестве модельного объекта в популяционных исследованиях благодаря тому, что его легко привлечь на контролируемые территории развешиванием искусственных гнездовий. Горихвостка хорошо изучена в европейской части ареала, и ряд работ посвящен анализу репродуктивных показателей вида и влиянию на них абиотических и биотических факторов. На примере вида исследовали многолетнюю динамику численности [3], тренд сроков размножения в связи с изменением климата [4], изменчивость величины кладки и яиц [5 - 7], успешность размножения и факторы, их определяющие [8 - 11].
Гнездованию горихвостки в естественном и урбанизированном ландшафтах Томской области посвящены работы С.П. Миловидова [12] и Б.Д. Куранова [13]. Данные по размножению вида в южной части Кемеровской области приводят А.С. Родимцев и Л.К. Ваничева [14]. Однако до настоящего времени отсутствуют обобщающие работы по гнездованию горихвостки на юго-востоке Западной Сибири, касающиеся анализа плотности гнездования, сроков размножения, величины кладки, оологических показателей, успешности размножения, а также сравнительного анализа размножения вида в различных местообитаниях этого региона. Не изучена связь погодных условий с репродуктивными показателями. Наше исследование, основанное на многолетних наблюдениях в Томской и Кемеровской областях, позволило в определенной степени заполнить этот пробел.
Цель данного исследования - популяционный анализ репродуктивных показателей обыкновенной горихвостки в юго-восточной части Западной Сибири, а также их сравнение с аналогичными данными по европейской части ареала вида.
Материалы и методики исследования.
Исследования проведены в 1983-2019 гг. на трех ключевых участках: в окрестностях г. Томска (56°28'N, 84°54'E, 90-100 м над ур. м.), с. Киреевск Кожевниковского р-на Томской обл. (56°22'N, 84°05'E, 90 м над ур. м.) и д. Ломачевки Ижморского р-на Кемеровской обл. (56°08'N, 86°50'E, 190 м над ур. м.). Село Киреевск находится в 60 км к западу от г. Томска, д. Ломачевка - в 120 км к юго-востоку. Район исследований расположен в подтаежной подзоне лесной зоны Западной Сибири - переходном районе от темнохвойной тайги и сосновых боров к березовым лесам [15]. Ломачевский участок расположен на границе подтаежных лесов и лесостепи [16].
Гнездование горихвостки в искусственных гнездовьях (ИГ) на томском участке изучено в 1986-2019 гг. (12 лет), на киреевском - 1984-2017 гг. (13 лет), на ломачевском - 1983-1996 гг. (14 лет). В окрестностях г. Томска ИГ разместили на двух участках. Первый - зрелый осиново-березовый лес с примесью сосны, пихты и ели с хорошо развитым вторым ярусом из черемухи, ивы, шиповника и караганы. Второй участок находился в зрелом припоселковом кедровнике с редким подлеском из рябины и березы. У с. Киреевск ИГ развешивали в средневозрастных сосновых, сосново- березово-осиновых, березово-осиновых насаждениях и зрелом березняке. В сосновом, смешанном и березово-осиновом лесу второй ярус состоял из редких рябин и кустов волчьей ягоды, в березовом - из редкого подроста березы и сосны. В окрестностях д. Ломачевки наблюдения проведены в средневозрастном березово-осиново-сосновом лесу с преобладанием мелколиственных пород и относительно слабо развитым подлеском из ивы, черемухи, черной и красной смородины, шиповника и таволги.
Для привлечения горихвостки использованы дощатые ИГ двух типов: синичники с диаметром летка 30 мм и площадью дна 100 см2 и скворечники - 50 мм и 196 см2 соответственно. В разные годы в окрестностях г. Томска под наблюдением было 50-165 синичников и 50-110 скворечников, близ с. Киреевск - 50-305 синичников и 30-180 скворечников, около д. Ломачевки - 90 скворечников. Гнездовья располагались в две параллельные линии. На всех площадках расстояние между соседними ИГ и между линиями составляло 30 м. В расчет включали полосу шириной 30 м вдоль линий (по 15 м с каждой стороны), а к их протяженности добавляли 30 м (по 15 м от крайних ИГ). Плотность развески составила 107 шт./10 га.
На модельных площадках ежегодно проводили абсолютный учет гнезд, прослеживали их судьбу, а также сроки начала и величину кладки, успешность инкубации и выкармливания. Жилым считали гнездо, в котором было отложено хотя бы одно яйцо. Всего обследовано 516 гнезд, промерено 2 734 яйца. Исследование проведено в соответствии с принципами положения Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (Declaration of Helsinki, and approved by the Institutional Review Board).
Для обследованной группировки горихвостки и группировок вида в отдельных местообитаниях на основе индивидуальных данных по каждому гнезду рассчитаны среднемноголетние значения следующих показателей: эмбриональная смертность (суммарное число неоплодотворенных яиц и яиц с погибшими эмбрионами / число яиц с известным результатом вылуп- ления, %); успешность насиживания (число вылупившихся птенцов / число отложенных яиц, %); успешность выкармливания (число вылетевших птенцов / число вылупившихся птенцов, %); успешность размножения (число вылетевших птенцов / число отложенных яиц, %); число птенцов на попытку размножения (число вылетевших птенцов / число самок, приступивших к откладке яиц); число птенцов на успешную попытку размножения или размер выводка (число вылетевших птенцов / число самок со слетками).
Под «частичным» отходом птенцов понимали гибель отдельных птенцов выводка, не связанную с хищничеством. К успешным относили гнезда, из которых вылетел хотя бы один птенец.
Данные по заселенности ИГ приведены раздельно для мелколиственных, смешанных и хвойных насаждений, по остальным показателям в связи с небольшой выборкой по мелколиственным участкам сравнение проводили между объединенной группой мелколиственных и смешанных насаждений и хвойными лесами.
Объем яиц вычислен по формуле [17]:
V = 0,51 LB2,
где L - длина яйца, B - максимальный диаметр.
Дата начала наиболее ранней кладки, медианная дата начала размножения, а также продолжительность периода начала яйцекладки за многолетний период рассчитаны как среднее арифметическое ежегодных значений. Для таких показателей, как заселенность ИГ, плотность гнездования, размер кладки, объем яиц, размер выводка, число птенцов на попытку размножения, рассчитаны среднее значение и ошибка среднего (M ± mM). Сравнение средних величин проведено по 1-критерию Стьюдента. Для оценки связи даты прилета птиц, сроков размножения (даты появления первой кладки и медианы начала кладки в сезоне), размера кладки, объема яиц с весенними температурами воздуха применен линейный корреляционный анализ Пирсона.
Для оценки изменения величины кладки в течение сезона в районе исследований и зависимости размера кладки от широты местности в европейской части ареала вида использован простой регрессионный анализ. Обработка первичных данных проведена с помощью пакета программ Stat Soft STATISTICA 8.0.
Результаты исследований и обсуждение
Заселенность ИГ и плотность гнездования. Для расчета естественной плотности гнездования горихвостки в районе исследований использованы данные по окрестностям г. Томска и долине р. Оби близ д. Старая Шегарка в 50 км к западу от г. Томска [12, 18-20] и неопубликованные материалы С.П. Миловидова и С.П. Гуреева из Банка данных лаборатории зоологического мониторинга Института систематики и экологии животных СО РАН. Птиц считали на маршрутах с последующим пересчетом на 1 км2 по дальности обнаружения [21]. Показатели, приведенные в числе особей, переведены в число пар делением на 2.
Наибольшая плотность гнездования горихвостки отмечена в смешанных лесах (в среднем 17 пар/км2) и сосняках (14 пар/км2), в лиственных насаждениях этих птиц гнездилось меньше (9 пар/км2). Развеска ИГ позволила значительно увеличить плотность гнездования горихвостки в районе исследований. Средняя заселенность ИГ по всем типам насаждений составила 10,3 ± 1,4%, плотность гнездования - 114 ± 16 пар/ км2 (п = 24). При этом заселенность видом ИГ и плотность гнездования в смешанных и хвойных лесах также выше, чем в мелколиственных. Средняя многолетняя заселенность видом ИГ и средняя плотность гнездования в смешанных лесах составили 15,3 ± 1,3% и 170 ± 15 пар/км2, хвойных (объединенные данные по сосняку и кедровнику) - 10,4 ± 2,2% и 116 ± 24 пар/км2, тогда как в мелколиственных лесах - 4,4 ± 0,5% и 49 ± 6 пар/км2. Заселенность ИГ горихвосткой в мелколиственном лесу на Среднем Урале также меньше, чем в средневозрастных и зрелых сосновых насаждениях - соответственно 0,4 и 8,2% [22].