PROGRAM DE STUDIU: ECOLOGIE ȘI PROTECȚIA MEDIULU [307196]

UNIVERSITATEA DIN BUCUREȘTI FACULTATEA DE BIOLOGIE

PROGRAM DE STUDIU: ECOLOGIE ȘI PROTECȚIA MEDIULU

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator științific

Lector Univ. Dr. [anonimizat]: CS III Dr. Adamescu Mihai Cristian

Absolvent: [anonimizat] 2020

UNIVERSITATEA DIN BUCUREȘTI FACULTATEA DE BIOLOGIE

PROGRAM DE STUDIU: ECOLOGIE ȘI PROTECȚIA MEDIULU

LUCRARE DE LICENȚĂ

Diversitatea comunității coleopterelor terestre din diferite tipuri de habitate

Coordonator științific

Lector Univ. Dr. [anonimizat]: CS III Dr. Adamescu Mihai Cristian

Absolvent: [anonimizat]

2020

Introducere

Interacțiunea dintre biodiversitate și modul de funcționare a [anonimizat]. Această legătură a fost pentru prima dată consemnată de către naturalistul englez Charles Robert Darwin (1842-1844) în lucrarea sa ,,Principle of Divergence”, publicată în anul 1909. În acest context este afirmată ipoteza prin care comuntățile de organisme influențează ratele proceselor de producție și descompunere (Hector, 2009).

Impactul antropic asupra biodiversității a atras atenția de-a [anonimizat], [anonimizat]. Astfel, modificarea densității speciilor (numărul mediu de specii dintr-o comunitate de organisme raportat la unitatea de suprafață sau volum), a abundenței lor numerice și în biomasă (numărul relativ de indivizi pe specie), a alfa diversității (diversitatea speciilor la nivelul unei comunități), diversității funcționale (diversitatea diferitelor compartimente funcționale), influențează heterogenitatea biologică a sistemelor ecologice (Walker, 1992).

Biodiversitatea constituie un element esențial în ceea ce privește serviciile ecosistemice. [anonimizat], perturbând astfel diversitatea sistemelor. Așadar, [anonimizat] ( Reid, 2005.).

Autorul King (1966) a [anonimizat]. Definiția serviciilor ecosistemice este concretizată ulterior de autorul Robert Costanza (1997) afirmând că acest concept constă în ,,[anonimizat] a produce bunăstarea umană”. [anonimizat] a inițiat o clasificare internațională comună (CICES) a [anonimizat]-le în trei categorii: [anonimizat], serviciu de reglare și menținere.

Ordinul Coleoptera a [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat]: [anonimizat]rea materiei organice, se realizează cu ajutorul reprezentanților grupului Coleoptera. În contextul evaluării modului în care presiunile antropice influențează oferta de servicii ecosistemice, modul în care structura comunității coleopterelor se modifică, ca răspuns la aceste presiuni, este de interes.

Scop și obiective

Scopul acestei lucrări este de a identifica diversitatea comunității coleopterelor terestre din diferite tipuri de habitate.

Obiectiv 1. Identificarea serviciilor ecosistemice în care sunt implicate speciile/ familiile ordinului Coleoptera.

Obiectiv 2. Identificarea și compararea diversității comunității coleopterelor în sistemele naturale și cele antropice.

Stadiul actual al cunoașterii

Caracterizarea Ordinului Coleoptera

Din numărul de specii descrise, „gândacii” reprezintă cel mai mare grup de organisme la nivel de ordin (Crowson, 1981). Aceștia fac parte din Ordinul Coleoptera ce deține peste 300.000 de specii și se împart conform autoarei Irina Teodorescu (2008) în lucrarea ”Entomologie” în 4 subordinde: Polyphaga, Adephaga, Myxophaga și Archostemata. Deși s-a atestat existența a 4 subordine, clasificarea este abordata antagonic în lucrarea ”Zoologia nevertebratelor” unde se menționează faptul că ”autorii sunt de acord să accepte împărțirea coleopterelor în două subordine cu totul inegale ca număr de reprezentanți” (Radu & Radu, 1967).

Coleopterele sunt întâlnite în toate ecosistemele, de la regiunile polare până la pădurile ecuatoriale. Se regăsesc în toate tipurile de habitate și au un regim trofic extrem de variat. Din punct de vedere statistic coleopterele reprezinta 70% din numărul total al speciilor la nivel global și 80% din totalul speciilor de insecte existente la nivel ecosistemic, fiind superioare celorlalte grupe de insecte (Baban, 2006). La momentul actual se cunosc peste 170 familii, cu un numar total de aproximativ 500.000 de specii la nivel global, estimat pe baza cercetărilor, însă exista zone cu lacune în explorare. În România, există între aproximativ 6 500-7 000 de specii grupate în peste 120 de familii (Gîdei, 2012).

Caracteristica principală a acestui ordin este evidențiată de elitre, ce reprezintă transformarea primelor perechi de aripi anterioare sclerificate, cu rol în protecția abdomenului, metanotului, mezonotului (Fig.1). La baza elitrelor din mezotorace se află o porțiune liberă, triunghiulară, numită scutel (scutellum) (Radu & Radu, 1967).

Corpul are o simetrie bilaterală, alcătuit din 3 segmente, anume cap ,torace, abdomen (Fig.1) (Gîdei,2012). Capul prognat prezintă o formațiune numită ”gulă” de la baza labiului până la sutura occipitală (Teodorescu, 2008). Aparatul bucal de tip masticator ortopteroid se prelungește anterior cu un rostru,iar piesele bucale ce prezintă un potențial ridicat de dezvoltare sunt mandibulele. Ochii bine dezvoltați sunt rezultatul declinului funcției de zbor,apterismul și viața cavernicolă. Sunt formați din 2-3 ommatidii, iar unele specii prezintă ocel median sau 2 oceli laterali, mai puțin reprezentații subordinului Adephaga la care ocelii lipsesc. În funcție de familie, antenele au un număr mai mare sau mai mic de articole, cel mai comun fiind de 11 (Gîdei, 2012).

Toracele heteronom este format din pro, mezo si metatorace. Protoracele este fromat dintr-un sclerit numit pronot în partea dorsală și este articulat mobil cu mezotoracele.Picioarele homonome, adaptate pentru mers,sunt alcătuite din coxă, trohanter, femur, tibie, tars, în timp ce picioarele heteronome sunt adaptate pentru săpat,acuplare și sărit. Tarsele homonome sunt alcătuite din 3-5 articole, iar cele heteronome sunt pentamere (anterioare) și tetramere(posterioare) .Ultimul articol prezintă 1-3 ghiare simple,pectinate,sau despicate în vârf (Teodorescu, 2008).

Abdomenul este alcătuit din segmente abdominale,primul fiind sudat cu metatoracele. Segmentele sunt dispuse sub forma unor inele,cele terminale formând un oviscapt.Ultimul segment abdominal prezintă o formațiune numită pidgidiu (Gîdei, 2012).

Figura 1. Morfologia externă a două specii din subordinul Adephaga (stânga) și Polyphaga ( dreapta). Sursa: https://www.coleoptera.org.uk/beetle-morphology

Dezvoltarea este holometabolă, cu 3-10 stadii larvare și larve eucefale. Există cazuri de dezvoltare hipermetabolă doar la speciile ce fac parte din familia Meloidae. Acestea au o larvă primară ”triongulin”, cu picioare lungi terminate în trei ghiare și trei larve secundare pseudonimfă, prenimfă, adult (Teodorescu, 2008).

Subordinele sunt repartizate în funcție de regimul trofic al insectelor, anume carnivor (Adephaga) și omnivor (Polyphaga).

Adephagele sunt caracterizate de coleopterele primitive, adaptate la prădătorism atât în stadiul de larva (campodeiformă) cât și in stadiul imago (Radu & Radu, 1967). Zborul lor este slab din pricina aripilor membranoase reduse, însă elitrele sunt puternic dezvoltate.

Majoritatea speciilor au trei perechi de picioare adaptate la alergat și alcătuite din 5 articole (Pârvulescu, 2012), iar antenele sunt filiforme, cu articole homonome (Radu & Radu, 1967). Din acest subordin face parte suprafamilia Caraboidea,divizată în mai multe familii cele mai importante si de interes comun fiind: Cicinelidae, Carabidae, Dytiscidae.

Reprezentanții familiei Carabidae (Figura 2 ) au un corp agil, cu mandibule puternice si antene setiforme. Având picioarele adapate pentru fugă, aceste prădătoare trăiesc pe sol, dar au aripile destul de dezvoltate încât sa fie capabile de zbor, elitrele fiind eliptice (Pârvulescu, 2012).

Figura 2. Reprezentant al Familiei Carabidae, Carabus auronitens

Sursa: https://www.pinterest.com/pin/238690848974096043/

Printre speciile acvatice se numară indivizii din Familia Dytiscidae (Figura 3). Deși sunt întâlnite în ecosisteme acvatice, acestea sunt bune zburatoare și pot fi regasite și în terestru. Așadar, picioarele anterioare sunt adezive pentru captarea prăzii, iar cele posterioare sunt lungi, acoperite cu un rând de peri ce au rolul de a îmbunatăți înotul prin formarea unei ,,palete” (Pârvulescu, 2012).

Figura 3. Reprezentant al Familiei Dytiscidae, Copelatus daemeli

Sursa: https://zookeys.pensoft.net/showimg.php?filename=oo_356472.jpg

În subordinul Polyphaga se regăsesc majoritatea speciilor de coleoptere.

În lucrarea ”Sistematica și biologia nevertebratelor celomate”, Lucian Pârvulescu enunță că ”elitrele sunt bine dezvoltate și de diferite forme. Se deosebesc de adephage prin numărul mai mic de articole tarsale”. Printre familiile reprezentante acestei categorii se enumeră următoarele: Silphidae, Staphylinidae, Lampyridae, Cantharidae, Elateridae, Buprestidae, Cleridae, Coccinelidae, Curculionidae, Meloidae, Tenebrioidae, Cerambycidae, Chrisomelidae, Scarabidae, Geotrupidae, Dynastidae, Cetoniidae, Melolonthidae, Lucanidae, Dermestidae.

Silfidele (Figura 4) sunt gândacii aplatizați dorso-ventral, care au o lungime de la 12-20 mm. Antenele lor sunt în număr de 11 segmente, dar cu toate acestea, speciile din subfamilia Nicrophorinae au un pedicel mult redus (antenomerul 2) care este contopit cu antenomerul 1, făcându-le să pară că au o antenă cu 10 segmente. Speciile din subfamilia Silphinae nu au o sutură frontoclipeală (epistomală), iar speciile din subfamilia Nicrophorinae poartă o pereche de organe stridulatoare pe al 5-lea tergit abdominal (chiar sub vârful elitrului). Scutelul silfidelor este foarte mare, uneori ajungând la dimensiunile capului (Derek S. et colab., 2005).

Figura 4. Reprezentant al Familiei Silphydae, Nicrophorus orbicollis

Sursa: https://abbottnature.photoshelter.com/image/I0000mKcvtwSFjZk

Staphylinidae ( Figura 5) este cea mai mare familie de gândaci, cu peste 63.000 de specii cunoscute în întreaga lume și probabil peste 75% din speciile tropicale încă nedescrise.Lungimea Staphylinidelor adulte variază de la mai puțin de 1 mm la 40 mm.Majoritatea au elitre scurte, expunând mai multe segmente abdominale, însă confrom autorilor J.Frank și M.Thomas în lucrarea ,,Rove Beetles of Florida, Staphylinidae (Insecta: Coleoptera: Staphylinidae)” se considera o eroare să ne imaginăm că toți indivizii cu elitra scurtă aparțin Familiei Staphylinidae. De obicei, acestea sunt zvelte, cu elitra scurtă și musculatură abdominală puternică, care le face foarte flexibile și, astfel, capabile să intre în fisuri înguste. Segmentele abdominale sunt înconjurate de plăci sclerotizate (o placă dorsală mare numită tergită, o placă ventrală mare numită sternit și până la două perechi de plăci dorso-laterale numite paratergite) cu conexiuni membranoase. La unele genuri (de exemplu, Paederinae, Euaesthetinae și Osoriinae, și parțial la Steninae), plăcile tergite-paratergite-sternite sunt contopite în inelele din jurul fiecărui segment. Diferite caractere precum lipsa ochilor și aripilor au evoluat la nivelul unor specii care traiesc în sol (Leptotyphlinae) și peșteri.

Figura 5. Reprezentant al Familiei Staphylinidae, Phanolinus sp,

Sursa: https://flickr.com/photos/themagiccity/48680415026/

Familia Dermestidae (Figura 6) include cărăbuși cu aspect cilindric
(coleoptere bostriciforme). Corpul acestora este acopeit cu peri și solzi fini, iar antenele sunt măciucate. Este cunoscut faptul că larvele dermestidelor consuma materie organică uscată și descompusă, în timp ce adulții pot fi regăsiți pe corola plantelor (Pârvulescu, 2012).

Figura 6. Reprezentant al Familiei Dermestidae, Dermestes maculatus

Sursa: https://naturalsciences.org/calendar/news/eaters-of-the-dead-dermestid-beetles/

Diversitatea taxonomică, specifică ordinului Coleoptera, este datorată în cea mai mare parte regimului trofic complex, ceea ce indică faptul că prin biologia speciilor, acestea pot fi implicate indirect într-o serie de servicii ecosistemice, aducând astfel benificii sistemelor socio-ecologice. În subcapitolele ce urmează, voi aborda subiectul privind serviciile ecosistemice și rolul coleopterelor în realizarea acestora.

Conceptul de servicii ecosistemice

Conceptul de servicii ecosistemice a fost pentru prima dată menționat de către autorul King în anul 1966. Scopul propus a fost de a defini acest concept prin interacțiunea dintre relațiile ecologice și economice, definind astfel șase valori asociate vieții sălbatice ce pot furniza beneficii oamenilor, conform lucrării ,, Wildlife and the man. The New York State Conservation”. De asemenea, autorul Helliwell (1969) a identificat aceste beneficii și a propus monetizarea valorilor în cauză, pentru ca acestea să fie incorporate în analiza convenționala cost-benefit ( Ortega și colab. 2015).

De-a lungul anilor acest concept a primit definiții din partea mai multor autori, precum Robert Costanza (1997) care afirmă că serviciile ecosistemice constau în fluxuri de materiale, energie și informații provenite din stocurile de capital natural care se combină cu serviciile capitalului uman pentru a produce bunăstarea umană ( Constanza, 1997).

Serviciile ecosistemice reprezintă conform Millenium ecosystem Assessment (MA, 2005) o multitudine de beneficii pe care oamenii le obțin de pe urma ecosistemelor. Acestea sunt clasificate în servicii de producție (ex.: apă, resurse de hrană), servicii de reglare ( ex.: reglarea inundațiilor, combaterea bolilor), servicii culturale (ex.:valori spirituale, religioase, recreative) și servicii de suport ( ex.: ciclarea nutrienților).

Figura 7. Categorii de servicii ecosistemice conform Millenium Ecosystem Assessment.

Sursă: Reid, W. V. (2005).

De asemenea, autorul Gretchen C. Daily (1997) folosește termenul ,,servicii” pentru a cuprinde atât beneficiile tangibile cât și cele intangibile obținute din ecosisteme, care ,în mod frecvent, sunt separate în două categorii și anume bunuri, respectiv servicii. Același autor afirmă că serviciile ecosistemice reprezintă ,,condițiile și procesele prin care ecosistemele naturale și speciile care le alcătuiesc, susțin și îndeplinesc viața umană”.

Urmărind abordarea Millenium Ecosystem Assessment (2005), se constată faptul că una dintre clasificările uzitate pentru acest concept împarte serviciile ecosistemice, așa cum am precizat mai sus în patru categorii (Figura 7).

Prima categorie este cea a serviciilor de producție ce reprezintă produsele obținute din ecosisteme și include o gamă vastă de resurse de hrană derivate din plante, animale, dar și materiale precum masă lemnoasă, combustibili ce servesc ca surse de energie.

De asemenea, sunt incluse și resursele genetice, produsele biochimice, resursele ornamentale și apa potabilă. Resursele genetice cuprind genele și informațiile genetice utilizate pentru reproducerea animalelor și a plantelor. Produsele biochimice precum medicamentele naturale și produse farmaceutice sunt derivate din ecosisteme ( ex.: medicamente, biocide, aditivi alimentari). Produsele animale, cum ar fi piei și cochilii, dar și florile sunt folosite ca ornamente, deși valoarea acestor resurse este adesea determinată cultural. Acesta este un exemplu de legături între categoriile de servicii ecosistemice. Apa potabilă este un alt exemplu de legături între categorii – în acest caz, între producție și serviciile de reglare (Reid, 2005).

Serviciile de reglare reprezintă beneficiile obținute din derularea proceselor ecosistemice și sunt determinate de capacitatea ecosistemelor de a controla aceste procese. Categoria menționată cuprinde servicii precum: reglarea calității aerului, reglarea climei, a apei, controlul eroziunii, controlul biologic, polenizarea (Reid, 2005).

Serviciile culturale reprezintă categoria non-materială, adică beneficiile oferite de ecosisteme pe care oamenii le obțin prin diversitatea culturală, valorile educaționale, valorile estetice, relațiile sociale, spațiile de recreere, ecoturism. Diversitatea ecosistemelor este un factor care influențează diversitatea culturală, multe dintre acestea atașând valori spirituale ecosistemelor și componentelor sale. Ce este drept este faptul că ecosistemele pot influența tipurile de sisteme de cunoștințe dezvoltate de diferite culturi, oferind și o bază educației formale și informale în multe societăți.Serviciile culturale sunt strâns legate de valorile și comportamentul uman, urmărind astfel un ,, patern” (model) de organizare socio-economică și politică. Astfel, percepțiile în ceea ce privește această categorie sunt predispuse să difere între indivizi și comunități mai mult decât importanța producției, din cauza divergențelor sociale (Reid, 2005).

Serviciile de suport sunt “suportul” necesar realizării tuturor celorlalte servicii ecosistemice. Acestea diferă prin faptul că impactul lor asupra oamenilor este fie indirect, fie apare pe o perioadă foarte lungă de timp, în timp ce schimbările din celelalte categorii au efecte relativ directe și pe termen scurt asupra oamenilor. Unele servicii, cum ar fi controlul eroziunii, pot fi clasificate atât ca un serviciu de suport, cât și un serviciu de reglare, în funcție de scara de timp și de imediatul impactului lor asupra oamenilor. De exemplu, oamenii nu folosesc în mod direct serviciile de formare a solului, deși schimbările ar afecta indirect oamenii prin impactul asupra serviciului de furnizare a producției de alimente. În mod similar, reglarea climei este clasificată ca un serviciu de reglare, deoarece schimbările ecosistemului pot avea un impact asupra climatului local sau global, în timp, pe scări relevante pentru luarea deciziilor umane (decenii sau secole), în timp ce producția de oxigen gaz (prin fotosinteză) este clasificată ca fiind un serviciu de suport, deoarece orice impact asupra concentrației de oxigen în atmosferă ar avea loc doar într-un timp extrem de lung. Alte câteva exemple de servicii de suport sunt producția primară, producția de oxigen atmosferic, formarea solului, ciclarea nutrienților, circuitul apei și asigurarea habitatului (Reid, 2005).

Pentru a ajuta oamenii să agrege mai ușor serviciile în categorii, Agenția Europeană pentru protecția mediului inițiază o clasificare internațională comună (CICES) a serviciilor ecosistemice ce cuprinde doar trei categorii (Anexa 1), grupând serviciile de reglare și suport, rezultând serviciul de reglare și menținere, spre deosebire de abordarea Millenium Ecosystem Assessment.

Cu privire la modul de valorificare a serviciilor ecosistemice, este confirmat faptul că acestea, de-a lungul anilor, au primit o valoare economică, valoare bazată pe principiul utilitarismului. Deși scopul unei evaluări economice este de a le face comparabile între ele, diferitele servicii furnizate de ecosisteme, acest lucru nu este în niciun caz simplu, conceptual sau empiric. Societatea tinde să atribuie valori ecologice, socio-culturale sau intrinseci existenței ecosistemelor și speciilor, astfel că au fost inevitabil create paradigme. Millennium ecosystem assessment recunoaște aceste paradigme, bazate pe diverse premise și valori, explicând faptul că oamenii conferă o valoare economică serviciilor ecosistemice prin prisma conceptului utilitarist, care se bazează pe acțiuni care maximizează bunăstarea indivizilor (Millenium Ecosystem Assessment, 2005).

În ceea ce privește perspectiva socio-culturală, pentru mulți oameni, identitatea socio-culturală este constituită din ecosistemele în care trăiesc și de care depind, având concepții diferite asupra naturii și societății, astfel că este luat în calcul un alt set de valori, precum cele etice, religioase, culturale și filozofice. În măsura în care ecosistemele sunt legate de identitatea unei comunități, valoarea socio-culturală a ecosistemelor transcende satisfacția preferințelor utilitariste ( Millenium Ecosystem Assessment, 2005).

Paradigma valorii utilitariste vizează două aspecte importante. Primul aspect se referă la faptul că utilitatea pe care o ființă umană o derivă dintr-un anumit serviciu ecosistemic depinde de motivațiile individului, inclusiv, de exemplu, nevoile sale și preferințele personale. Cel de al doilea aspect subliniază faptul că utilitatea nu poate fi măsurată direct. Pentru a oferi o funcție comună prin care să se exprime beneficiile diversității foarte variate de servicii furnizate de ecosisteme, abordarea utilitaristă încearcă, de obicei, să măsoare toate serviciile în termeni monetari. Bineînțeles, acest lucru nu înseamnă că numai serviciile care generează beneficii monetare sunt luate în considerare în procesul de evaluare. Dimpotrivă, esența evaluării economice a serviciilor ecosistemice, a fost aceea de a găsi modalități de a măsura beneficiile care nu au valori monetare direct observabile ( Millenium Ecosystem Assessment, 2005).

Biodiversitatea este fundamentală pentru serviciile ecosistemice. Diferiți factori, precum modificarea habitatelor, pot duce la schimbări ale biodiversității de-a lungul mai multor taxoni din majoritatea ecosistemelor. Modificări mici în diversitatea sistemelor pot duce la schimbări majore în funcționarea unui ecosistem, incluzând și producția sa de servicii (Reid, 2005).

1.3. Servicii ecosistemice în realizarea cărora sunt implicate speciile/ familiile ordinului Coleoptera

În mod cert există o legătură strânsă între funcțiile ecologice și biodiversitate, astfel că multe dintre aceste funcții ecologice oferă servicii ecosistemice valoroase (Nichols și colab., 2008). În acest subcapitol voi exemplifica contribuțiile familiilor ce aparțin ordinului Coleoptera în polenizare, controlul biologic al dăunătorilor, descompunere, unde aceste funcții specifice unor potențiale ecosisteme se traduc în mod clar în servicii ecosistemice. Bineînțeles, expunerea serviciilor ecosistemice va fi reprezentată în concordanță cu clasificarea internațională comună (CICES) menționată în subcapitolul anterior, fiind o variantă.

În ceea ce privește serviciul cultural, ordinul Coleoptera prin propria existență, conferă un vast material de cercetare încă din vremea primilor naturaliști.

Coleopterele au început să fie colectate în mod sistematic și comparate între anii 1627-1705 din vremea vestiților naturaliști John Ray și J. J. Swammerdam, ceea ce a dus la apariția primului sistem oficial publicat al acestui ordin, cel ce aparține lui Car Linnaeus, care a numit un număr considerabil de coleoptere de origine europeană, în lucrarea sa ,, Systema Naturae” din 1758 (Crowson, 1981).

Multe dintre primele studii realizate pe acest grup taxonomic s-au axat pe filogenia speciei, astfel că de la prima clasificare naturală a coleopterelor propusă de Crowson, s-au depus multe eforturi pentru a defini cadrul bazat pe caracterele morfologice specifice. În urma acestor fapte, mulți cercetători au încercat să rezolve filogenia coleopterelor pe baza datelor moleculare (Zhang și colab., 2018).

Speciile de carabidae reprezintă una dintre cele mai studiate familii de insecte, cu cea mai mare diversitate la nivel mondial, estimându-se 32,561 de specii in 1859 genuri. Inițial aspectul lor a fost cel care a atras cel mai mult atenția, dar și ușurința relativă cu care puteau fi colectate și identificate, fapt care a stimulat cercetările în carabidologie. Primele studii s-au concentrat pe ecologia și distribuția carabidelor, sintetizate pe larg de autorul Lindroth în anul 1949, iar apoi traduse din germană în engleză de același autor în anul 1992. Publicațiile autorului Lindroth au acoperit sfera de studiu privind taxonomia și ecologia coleopterelor din cea mai mare parte a Nordului Europei și o parte substanțială din America de Nord (Holland, 2002).

Următorul carabidolog cu același interes pentru cercetare a fost Thiele, care a publicat o monografie despre carabide, ce cuprinde perioada de la sfârșitul anilor 1950 până la mijlocul anilor 1970. Acesta din urmă s-a concentrat pe ecologia coleopterelor din habitatele naturale și manageriate, incluzând și secțiuni din suprafețe cultivate. Investigațiile privind carabidele din zonele agricole au fost pentru prima dată cercetate de autorul Thiele, dar pe parcursul anilor au existat publicații și recenzii ample în ceea ce privește majoritatea aspectelor ecologiei carabidiene și rolul speciilor menționate în agroecosisteme. Astfel, în anul 1969 a fost organizat primul Simpozion European al Carabidologilor, care a continuat trienal. De asemenea, au fost publicate o serie de recenzii în anii 1990 care s-au concentrat doar pe carabidele din zonele agricole și impactul practicilor agricole. Fără îndoială, s-a sesizat faptul că recoltele au fost consumate de câteva specii de carabide , prin urmare s-a ajuns la concluzia că acestea pot reprezenta o serie de potențiali dăunători. În studiile recente, s-a pus accentul pe rolul lor de bioindicatori ca răspuns la poluanții chimici (de ex.pesticide și metale grele) (Holland, 2002).

Începând cu anii 1980, interesul pentru impactul pesticidelor asupra carabidelor a crescut în mode semnificativ. Mai mult decât atât, având în vedere faptul că speciile în cauză au o distribuție omniprezentă în zonele agricole, în special în nordul Europei, au fost incluse ca organisme test pentru evaluarea riscului pesticidelor. Majoritatea metodologiilor inițiale au fost dezvoltate de către IOBC (Organizația Internațională pentru Control Biologic și Integrat al Animalelor Nocive și Plante) și mai târziu în Europa, de către grupul BART (Beneficial Artropod Regulation Testing grup) (Dohmen apud. x 1998) (Holland, 2002).

Alte studii s-au concentrat pe efectele toxice ale metalelor grele asupra carabidelor, luând în considerare parametrii de reproducere. Astfel că autorii Kramarz și Laskowski (1997) au descris o scădere semnificativă a pontei depuse de specia Poecilus cupreus, după tratamentul cu zinc. Alți autori în anul 2002 au reprezentat o corelație negativă dintre expunerea terenului la poluanții chimici și producția de ouă a speciei Pterostichus oblongopunctatus (Avgın & Luff, 2010).

De asemenea, acest ordin a prezentat subiect de studiu nu numai pentru știința naturalistă, ci si pentru alte domenii precum filozofia. Din acest domeniu îl menționez pe Arthur Schopenhauer (1844) care în lucrarea sa ,, The World as Will and Presentation” folosește drept exemplu un experiment aparținându-i lui M. Gleditsch, ce implica specia Necrophorus vespillo pentru a evidenția o eventuală îmbunătățire a activităților mecanice analoagă puterii de vindecare a naturii. Totodată, autorul Richard Foley (2012) în lucrarea ,, The Beetle in the Box: Exploring IF-Dialogues ” pentru a explica jocul semanticii afirmațiilor teoretice preia drept model conceptul filosofului Ludwig Wittgenstein. Ludwig Wittgenstein folesește conceptul ,,gândacului din cutie” pentru a evidenția vulgarizarea limbajului: „ Nimeni nu poate privi în cutia altcuiva și toată lumea spune că știe ce gândac este doar uitându-se la gândacul lui … Lucrul din cutie nu poate avea un joc de cuvinte,…” ( Ludwig Wittgenstein, Investigații filozofice I, sec. 293.).

Într-un experiment realizat de autorul Burkhard Beudert (2015) în cadrul unui studiu despre perturbările naturale din pădurile de conifere din sudul Germaniei, s-a constatat faptul că speciile de coleoptere din familia Curculionidae, mai exact specia Ips typographus contribuie la creșterea biodiversității prin menținerea calității apei potabile. Acest lucru, indirect, reprezintă un serviciu de producție la care coleopterele participă.

Potrivit studiului, ecologii și biologii responsabili cu restaurarea ecosistemelor și conservarea acestora, recomandă permitarea unor regimuri de perturbări naturale care să funcționeze astfel încât ecosistemele să poate fi restaurate, deși datele ce susțin această teză sunt încă insufiente. S-a constatat astfel o creștere temporară semnficativă, la scara sursei curentului de apă, a concentrațiilor maxime de nitrați în scurgere, utilizate pentru apa potabilă, după prima infestare a scoarței speciilor de Pices abies la scară largă cu speciile de coleoptere din familia Curculionidae. În general, pădurile de molid reprezintă un ecosistem predispus la perturbări, dar regimul actual a fost puternic afectat de o creștere a copacilor maturi și a temperaturii globale. În acest context, studiul în cauză oferă probe pentru menținerea calității ridicate a apei în bazinele hidrografice în care s-au constatat a fi prezente specii de curculionide, însoțite de creșterea biodiversității general. În urma acestor probe, s-a demonstrat faptul că după infestarea cu aceste specii, procesul de transpirație al pădurii a scăzut, ducând astfel la creșterea apelor subterane, rezultatele finale constând într-un aport de apă crescut cu aporximativ 10-20% (Beudert et al., 2015).

De asemenea, coleopterele pot reprezenta și sursă de hrană, atât pentru alte populații cât și pentru oameni. Există multe tipuri de gândaci comestibili, inluzând larvele și adulții speciilor acvatice și coprofage. Au fost listate 78 de astfel de specii, aparținând mai ales familiilor Dytiscidae, Gyrinidae și Hydrophilidae. În Olanda, larvele din familia Tenebrionidae, cum ar fi Tenebrio molitor, Alphitobius diaperinus și Zophobas morio , sunt crescute ca hrană pentru reptile, pești și animale de companie aviare. În unele magazine destinate acestui tip de comerț, sunt considerate potrivite și pentru consumul uman (Food and Argriculture Organization of the United Nations, 2013).

Deopotrivă, cel mai des aceste nevertebrate sunt utilizate ca sursă de hrană pentru speciile de păsări din ferme agricole. Diversitatea nevertebratelor și a plantelor spontane din dieta păsărilor agricole, afectează importanța unui agroecosistem bogat în specii. Insectele sunt esențiale pentru juvenilii multor specii de păsări, de exemplu Perdix perdix L., deoarece vegetația singură nu poate furniza toată cantitatea de proteine și carbohidrați cerute de speciile în creștere rapidă. Insectele pot conține de patru ori mai multe proteine decât alimentele vegetale cu o mai mare digerabilitate (70 ± 90%) comparativ cu alimentele vegetale (20 ± 80%) (Moreby & Southway, 1999). Ordinul Coleoptera a fost esențial pentru cel mai mare număr de specii de păsări, împreună cu Hemiptera, Lepidoptera, Diptera, Araneae / Opiliones și Hymenoptera în ordinea descrescătoare a importanței. Potrivit studiului ,,A review of invertebrates and seed-bearing plants as food for farmland birds in Europe” (2006), ordinul menționat a conținut cel mai mare număr de familii clasificate ca fiind importante, în special Carabidae și Curculionidae, fiind cel mai frecvent consumate de adulți în perioada de reproducere și de pui (Holland, Hutchison, Smith, & Aebischer, 2006).

Din larve, pupe și exuvii de coleoptere s-a dovedit posibilă extragerea anumitor medicamente. Căutarea de noi medicamente – bioprospectare și gene poate juca un rol în conservare. Un mecanism promițător pentru generarea de venituri durabile din ecosistemele intacte este comercializarea medicamentelor, genelor sau medicamentelor derivate din surse naturale (Manohar, Rajesham, Ramesh, & S, 2011).

Potrivit Convenției privind diversitatea biologică (CBD), bioprospectarea este defintită ca explorarea biodiversității pentru resurse genetice și biochimice de valoare comercială. Așadar, este confirmat faptul că produsele chimice eliminate de insecte prin mecanismele de autoapărare pot fi utilizate pentru medicamente antibacteriene și anticanceroase. Un exemplu de astfel de medicament este Cantharidina, obținut din specia Cantharis vesicatoria, familia Meloidae, fiind administrat ca diuretic și pentru a atenua epilepsia, astmul, rabia și sterilitatea (Paterson & Lima, 2017). Cu toate acestea, coleopterele nu au un rol semnificativ în bioprospectare, deși au fost utilizate pentru medicamente în diverse studii.

În ceea ce privește serviciile din categoria reglare și menținere, reprezentanții ordinului Coleoptera își lasă amprenta prin activitatea sa indirectă, asupra: controlului populațiilor dăunătoare, polenizării, transmiretii anumitor boli (vectori), și în cele din urmă descompunerii materiei organice.

Într-un studiu realizat în anul 2011 de către Adam J. Brunke, au fost monitorizate speciile din familia Staphylinidae cu răspândire în agroecosistemele de soia, pentru a evalua potențialul acestora în controlul biologic al speciilor de Aphidae și al reprezentanților din familia Chrysomelidae. Chrysomelidele în stagiul adult nu reprezintă o preferintă în sursa de hrană a stafilinidelor din pricina dimensiunilor mari. Așadar, larvele subterane, dar și ponta chrysomelidelor, din câmpurile de soia, pot fi susceptibile pentru stapfilinidele prădătoare cu dimensiuni mai mari, care pot ajunge până la 12 mm lungime.

Stafilinidele sunt în general recunoscute ca specii prădătoare, ceea ce ar trebui, ca grup, să furnizeze serviciul de contol biologic al dăunătorilor, în egală măsură ca alte specii prădătoare.

În câmpurile de soia indoneziene, specia Paederus fuscipes a fost observată consumând în medie 37 de afide de soia per zi. Deși probabil, există multe alte sesizări ale altor specii de stafilinide care acționează ca prădători naturali principali ai afidelor, specia menționată a fost singura remarcată datorită dimensiunilor relativ mari (Brunke, 2011).

Totodată, experimentele de teren și de laborator au arătat că speciile din familia Carabidae au capacitate de reglare asupra anumitor populații de insecte dăunătoare (House & All, 1981), dintre acestea enumerând specii de Aphidae, Lepidoptere și Gastropode, implicit aducând beneficii agroecosistemelor. În multe părți ale lumii, plantele crucifere suferă daune majore din cauza moliei Plotella xylostella (L.), astfel că unii cercetători japonezi au observat că speciile Chlaenius micans (F.) și Dolichus halensis (Schaller) se hrăneau cu larve de P. xylostella în culturile de Brassicaceae. Potrivit analizei realizate din cadrul acestei lucrări, genul Harpalus s-a constatat a fi cel mai activ, reprezentând 39,3% din totalul exemplarelor, urmat de genurile Amara și Anisodactylus (9,5%) (Suenaga & Hamamura, 2001).

Conform unor studii realizate de Thomas Sayers, Martin Steinbauer și Rebecca Miller (2019) în lucrarea ,, Visitor or vector? The extent of rove beetle (Coleoptera: Staphylinidae) pollination and floral interactions. Arthropod-Plant Interactions” s-a demonstrat că Ordinul Coleoptera se află pe locul patru în ceea ce privește importanța globală a polenizatorilor, după Hymenoptera, Diptera și Aves, dar de cele mai multe ori, în ecosistemele tropicale sunt secundare, după Hymenoptera.

Interesul pentru polenizare în ceea ce priveste coleopterele, în ultimele decenii s-a centrat în mare parte în ideea că sunt unele dintre cele mai timpurii dintre animalele polenizatoare, având în vedere asocierea lor cu angiospermele divergente timpurii și cu linia gimnospermelor și diversificarea reciprocă. Această abordare, aparținând acelorași autori, se bazează pe ipoteza asocierii coleopterelor cu angiospermele din perioada Cretacică, idee susținuta de asemenea și de autorul Farrell (1998). Astfel, s-a evidențiat faptul că speciile din ordinul Coleoptera erau o componentă a unui spectru complex de insecte polenizatoare, care frecventau flori antomofile antice.

În comparație cu alți polenizatori (de exemplu, Hymenoptera, Lepidoptera, Diptera), rolul polenizării realizate de coleoptere este în mare măsură necuantificat și, eventual, subestimat. Pentru a asigura polenizarea în ecosistemele autohtone, gândacii polenizează o serie de plante importante din punct de vedere economic, inclusiv nucșoara, specii de Annona și Magnolia. Cel puțin 184 specii de angiosperme sunt înregistrate ca polenizate aproape exclusiv de gândaci. Peste 30 de familii de coleoptere conțin vizitatori florali, cu toate acestea, majoritatea speciilor polenizatoare sunt restricționate la mai multe familii, inclusiv Cantharidae, Cerambycidae, Chrysomelidae, Curculionidae, Elateridae, Melyridae, Mordellidae, Nitidulidae, Scarabaeidae și Staphylinidae, toate din subordinea Polyphaga (Sayers, Steinbauer, & Miller, 2019).

Studiul precizat a pus accentul pe caracteristicile și regimul trofic specifice familiei Staphylinidae. Potrivit autorilor, există lacune in informații privind obiceiurile,funcțiile speciilor de stafilinide datorită diversității lor imense, dificultăților de identificare, și a numărului mic de entomologi care le au drept obiect de cercetare. În pofida cunoștinelor limitate, generalizările făcute la adresa regimului trofic pot fi clasificate în patru categorii: prădătoare, saprofage, micofage,fitofage. De exemplu, grupurile de subfamilii Staphylinine și Oxyteline (care conțin subfamiliile Staphylininae și Oxytelinae, printre altele) sunt remarcate pentru predominanța speciilor prădătoare și saprofage în cadrul fiecărei grupe. În schimb, obiceiurile celor două grupuri de stafilinide rămase, Omaliin și Tachyporine, par a fi mai variabile și, de asemenea, includ în mod obișnuit prădătorismul și saprofagia. Fitofagia este deosebit de neobișnuită pentru Staphylinidae, cu toate acestea, unele stafilinide sunt cunoscute pentru consumul corolei, polenului și nectarului. Majoritatea alimentării cu polen a stafilinidelor a fost raportată în subfamiliile Omaliinae și Aleocharinae (grupuri subfamiliare Omaliine și Tachyporine), în timp ce alimentarea cu nectar și părți florale a fost înregistrată în subfamiliile Aleocharinae și Staphylininae, respectiv Omaliinae, Oxyilinae, Stafilinae.Este important de menționat că există, desigur, excepții de la aceste generalizări, care probabil simplifică complexitatea și diversitatea comportamentului, preferințele microhabitatilor și obiceiurilor acestora.

Rezultatele acestui studiu au dovedit că familia Staphylinidae a fost considerata vector primar sau potențial primar a cinci specii de Annonaceae și vector secundar sau potențial în alte nouă specii. Majoritatea Speciilor de Annonaceae au fost polenizate de grupuri de coleoptere mici, incluzând indivizi din familia Nitidulidae, Staphylinidae, Curculionidae și Chrysomelidae. Cu activitatea insectelor evaluate independent de interacțiunile lor cu florile, cercetările au indicat adaptarea speciilor Annonaceae la ritmurile circadiene ale coleopterelor polenizatoare (Sayers et al., 2019).

Tot în categoria serviciului de reglare și meținere, se integrează și procesul de descompunere al materiei organice. Descompunerea este un procest natural, responsabil pentru reintroducerea materiei organice, în ecosistem. Materia animală descompusă, reprezintă o sursă de hrană temporară și în continuă schimbare pentru o comunitate variată și distinctă de organisme. Insectele necrofage dețin componente enzimatice similare speciilor carnivore, cum este în cazul Silphidelor, sau agenți chimici necesari pentru digerarea lanțurilor peptidice de keratină, colagen sau elastină (Dermestidae,Trogidae) (Kočárek, 2003).

Speciile Ordinului Coleoptera formează o parte diversificată din punct de vedere taxonomic și ecologic din comunitatea insectelor necrofage (Amendt, Goff, Campobasso, & Grassberger, 2010). Diversitatea este datorată caracteristicilor mai multor familii de a se asocia cu materia organică descompusă ca sursă de hrană, cu zonele specifice speciei și extinderea habitatelor. Taxonii acestor familii, includ o multitudine de specii nu numai necrofage ci și coprofage, prădătoare, saprofage și omnivore, capabile să consume atât materie organică în descompunere cât și alte atropode asociate (Prado e Castro, García, Martins da Silva, Faria e Silva, & Serrano, 2013). Membrii familiilor Cleridae, Silphidae, Scarabaeidae și Dermestidae au demonstrat că arată obiceiuri necrofage și coprofage și au un potențial rol în entomologia medico-legală. În ultimii ani, informațiile privind diversitatea, distribuția geografică și ciclul de viață al coleopterelor necrofage, au fost încorporate în investigațiile medico-legale, variind de la estimarea intervalului post-mortem până la detectarea modificărilor mediate de insecte și la studiul ratelor de descompunere (Mayer & Vasconcelos, 2013).

Un grup principal din ordinul Coleoptera și anume familia Silphidae, este caracteristic multor ecosisteme temperate. Sursa principală de hrană la care acest grup este adaptat este materia organică în descompunere, adulții din speciile Nicrophorus având o biologie specială. O caracteristică importantă a acestui gen este faptul că atunci când indivizii se hrănesc, au tendința de a îngropa sursa de hrană, pentru a evita o eventuală colonizare de către alte insecte, intervenind astfel competiția între specii ( Capinera, 2008).

Studiul insectelor necrofage aparținând Ordinului Coleoptera reprezintă una dintre principalele metode utilizate frecvent în domeniul criminalisticii pentru determinarea intervalului post-mortem, datorită acțiunii acestora asupra materiei organice în descompunere, incluzând și cadavrele umane (Madra, Konwerski, & Matuszewski, 2014).

Entomologia medico-legală reprezintă un domeniu în curs de dezvoltare, fiind o ramură a științei criminalistice, ce oferă numeroase căi de investigat. Majoritatea cercetărilor în entomologia criminalistică s-au concentrat pe Ordinul Diptera și Coleoptera. Insectele sunt utilizate în investigarea criminalistică în primul rând pentru a dezvolta o estimare a PMImin (interval post-mortem). Intervalul post mortem reprezintă perioada de timp cuprinsă între momentul în care s-a produs decesul până în momentul în care cadavrul este localizat. În general pot exista estimări imprecise ale intervalului post mortem, de aceea este crucială înțelegerea schimbărilor post-mortem pentru a obține acuratețea datelor.

Modificările post mortem precoce includ ,,livor mortis”, ,,rigor mortis” și ,,algor mortis”, în timp ce modificările tardive post mortem implică descompunerea țesuturilor moi, ceea ce duce la modificări macroscopice vizibile . Pentru cadavrele care rămân în stadiul incipient, PMI este estimat în cea mai mare parte prin examinarea ,,algor mortis”, ,,livor mortis” și ,,rigor mortis” (HAU și colab., 2014).

Mai mulți autori precum M. Lee Goff (2009) și T.C. Hau (2014) au abordat tematica privind modificările post-mortem, astfel potrivit Lee Goff (2009), una dintre primele schimbări observabile este ,,livor mortis” (Fig. 8), denumită și lividitate, hipostază postmortem. Fiind un proces fizic, acesta are loc în momentul în care circulația se oprește și sângele migrează, prin intermediul gravitației, în cele mai joase porțiuni ale corpului, rezultând o decolorare a acelor părți inferioare. Primele semne, deși etapa are loc imediat, sunt de obicei observate după o perioadă de o oră după deces, iar dupa 2-4 h au loc modificările complete. În acest moment, petele devin confluente, iar pielea va deveni albă atunci când se aplică presiune. După zece până la douăsprezece ore, culoarea lividă rămâne chiar și atunci când pielea este supusă presiunii.

Figura 8. Etapa Livor mortis

Sursa: Frerichs, D., Vidler, A., & Gatzidis, C. (2017). Biologically inspired simulation of livor mortis. Visual Computer, 33(11), 1453–1466.

,,Rigor mortis” (Fig. 9) este o modificare chimică care are drept consecință o rigidizare a mușchilor corpului în urma decesului, datorită alterării miofribrilelor țesuturilor musculare. Pe măsură ce ATP este convertit în ADP și se produce acidul lactic scăzând pH-ul celular, se formează punți chimice de blocare între actină și miozină, ceea ce duce la formarea rigorii. Debutul și durata rigorii mortis sunt guvernate de doi factori primari: temperatura și starea metabolică a organismului. Temperaturile mai scăzute ale mediului ambiant tind să accelereze apariția rigurozității și să prelungească durata acesteia, în timp ce opusul se găsește la temperaturi mai calde. Masa corporală și ratele de răcire în urma morții influențează, de asemenea, debutul și durata rigorii mortis.

Figura 9. Etapa Rigor mortis

Sursa: Goff, M. L. (2009). Early post-mortem changes and stages of decomposition in exposed cadavers. Experimental and Applied Acarology, 49(1–2), 21–36.

,,Algor mortis” este procesul de scădere a temperaturii corpului la temperatura ambiantă. Un cadavru pierde căldura prin patru mecanisme, anume radiația, convecția, conducerea și evaporarea oricărui fluid de pe cadavru. Rata de răcire ar putea fi reprezentată în timp după moarte ca o curbă sigmoidă. Inițial, există o fază de întârziere în care temperatura corpului rămâne stabilă pentru o perioadă înainte ca rata de răcire să devină liniară și scade lent până când ajunge la echilibru cu temperatura ambiantă (HAU și colab., 2014).

Estimarile post-mortem, precizate anterior, se pot baza pe durata stagiilor imature ale insectelor localizate pe cadavru sau pe compoziția comunității de insecte aflate pe cadavru. Durata stagiilor imature este în general mai lungă la Coleoptera decât la Diptera , ceea ce înseamnă că ordinul Coleoptera este util pentru a estima PMImin nu numai în timpul descompunerii precoce, ci și în etapele ulterioare ale descompunerii. În plus, multe coleoptere folosesc cadavre în descompunere avansată și pot fi utilizați pentru a estima PMImin analizând comunitatea prezentă pe un cadavru (Amendt et al., 2010). Un avantaj al estimării PMImax cu ajutorul larvelor de coleoptere este că acestea sunt solitare și furtive, în timp ce larvele de diptere se agregă în bile sau mase de larve. Aceasta duce la faptul că larvele de coleoptere se confruntă cu temperaturi apropiate de mediul ambiant, ceea ce simplifică aplicarea modelelor de acumulare termică. Speciile prădătoare și parazitoide din Familiile Staphylinidae și Histeridae sunt de asemenea utilizate deoarece larvele lor sunt regăsite în mod obligatoriu pe cadavru. Precizia și acuratețea acestor estimări pot fi reduse, deoarece acestea sunt supuse variabilității de dezvoltare a parazitului sau prădătorului necrofil, în plus față de cele obișnuite la speciile necrofage (Amendt și colab., 2010).

Etapele descompunerii (Figura 10) au o utilitate certă. Acestea sunt: Autoliza, Stadiul gazos, Dezintegrarea, Post-dezintegrare, Stadiul resturilor scheletale (Goff, 2009).

Autoliza începe în momentul decesului și continuă până când umflarea corpului devine evidentă. Există puține modificări asociate cu corpul în această etapă, deși poate fi observată decolorarea verzuie a cadavrului. Invazia de insecte a corpului începe în general cu deschiderile naturale ale capului (ochi, nas,cavitate bucală și urechi), anus, organele genitale și rănile prezente pe corp. Primele insecte prezente în majoritatea circumstanțelor sunt speciile de Calliphoride și Sarcophagidae.

Componenta principală a descompunerii, putrefacția, începe în timpul etapei acumulării de gaze. Bacteriile anaerobe prezente în intestin și în alte părți ale corpului încep să digere țesuturile. Procesele metabolice specifice au ca rezultat producerea de gaze care provoacă mai întâi o ușoară creștere în volum a abdomenului.

Există un eveniment fizic cert care marchează începutul etapei de dezintegrare. Acest lucru se întâmplă atunci când activitățile combinate ale hrănirii larvelor de diptere și putrefacția bacteriană au ca rezultat ruperea stratului exterior al pielii și eliminarea gazelor din abdomen. În acest moment, corpul se dezumflă și etapa de putrefacție începe. Unele coleoptere care au ajuns în fazele anterioare de descompunere, sunt evidențiate prin creșterea abundenței în perioada de putrefacție.Unii prădători, cum ar fi cei din familia Staphylinidae, sunt prezenți în etapa gazoasă și devin mai evidenți acum, alături de alții, precum Histeridae. Pe lângă prădători, necrofagele sunt, de asemenea, evidente, crescând în număr pe măsură ce procesul continuă. Până la sfârșitul acestei etape, cea mai mare parte a Calliphoridae și Sarcophagidae sunt complet dezvoltate,iar larvele acestora îndepărtează cea mai mare parte a mușchilor, lăsând doar pielea și cartilajul.

Deoarece corpul este redus la piele, cartilaj și os, Diptera încetează să mai fie trăsătura predominantă. În habitatele xerofite și mezofite, diferite grupuri de coleoptere le vor înlocui, cele mai des întâlnite fiind speciile din familia Dermestidae. În habitatele umede (mlaștini, păduri tropicale etc.), în mod obișnuit, coleopterele nu au succes, acestea fiind înlocuite în proces de alte grupuri de artropode.

Stadiul resturilor scheletale este atins când rămân doar oasele și părul, nefiind observați în mod evident taxoni . În timpul perioadelor anterioare ale stadiului scheletului, există o serie de taxoni localizați în sol, inclusiv acarienii și colembola, care pot fi folosiți în estimarea intervalului post-mortem. Odată cu trecerea timpului, pH-ul solului este adus la nivelul inițial și există o revenire treptată a componentelor faunei normale a solului în această etapă.

Figura 10. Etapele descompunerii corpului uman

Sursa: Goff, M. L. (2009). Early post-mortem changes and stages of decomposition in exposed cadavers. Experimental and Applied Acarology, 49(1–2), 21–36.

Atât autorul Jens Amendt (2010) cât și Anna Madra (2014) afirmă faptul că înțelegerea bilogiei post-mortem a speciilor de Coleoptera este vitală în sfera criminalisticii, deoarece în condiții ideale de desicare sau chiar mumificare, pot accelera descompunerea unui cadavru și totodată pot produce schimbări caracteristice post-mortem care se disting de trauma antemortem. De asemenea atât habitatul specific cât și anotimpul în care coleopterele sunt prelevate, pot furniza în medicina legală informații valoroase. Astfel, rezultatele indică faptul că unele specii ar putea fi candidați buni pentru indicatorii sezonului de deces sau relocalizării cadavrelor.

Succesiunea ecologică a insectelor reprezintă o componentă critică a cercetării în entomologia medico-legală. Insectele necrofage colonizează un corp aflat în descompunere, fie cadavru uman, sau orice materie organică (cadavru) în descompunere (carrion). În faza de pre-colonizare, insectele detectează, localizează și evaluează materia organică în descompunere, proces urmat de colonizare și post-colonizare pe măsură ce resturile sunt consumate. Astfel spus, acest model (pattern) al succesiunii este determinat și de factorii abiotici, precum temperatura sau umiditatea, împreună fiind utilizate în practica entomologiei medico-legale. Cu toate acestea, secvența succesivă în sine variază în funcție de gazdă, anotimp și regiunea geografică (Cruise, Watson, & Schal, 2018).

Atât secvența colonizării coleopterelor cât și etapele descompunerii reprezintă o importanță majoră din punct de vedere ecologic, datorită materiei organice descompuse bogată în nutrienți, dar și contribuției speciilor la menținerea echilibrului organo-mineral al solului (Racovi, 2007).

Descompunerea materiei organice de origine animală este influențată de o serie de factori biotici și abiotici care pot avea efecte variabile asupra circuitului biogeochimic, microoganismelor și artropodelor (Nadeau și colab., 2015).

În ecosistemele terestre, vertebratele aflate în stadiu de descompunere reprezintă o resursă imprevizibilă, efemeră, ce contribuie la biodiversitatea locală și la dinamica transformării nutrienților. Studiul procesului de descompunere al materiei organice de origine animală este un domeniu neglijat, în comparație cu alte tipuri de astfel de procese, cum ar fi descompunerea litierei. Deși nu se pune accent pe acest subiect, procesul în cauză are un rol important în majoritatea ecosistemelor sugerând astfel faptul că interacțiunile ecologice ,,materie organică descompusă-artropod”, pot contribui la o înțelegere mai largă a proceselor de descompunere și a ecosistemului (Pechal, Benbow, Crippen, Tarone, & Tomberlin, 2014).

Procesul de descompunere este esențial pentru reintroducerea în ecosistem a unor nutrienți, precum azot (N), potasiu (K), calciu (Ca) și magneziu (Mg), iar transferul nutrienților între ecosisteme poate fi o urmare rezultată din consumul și dispersia insectelor. Acțiunea directă a insectelor în procesul de descompunere facilitează fragmentarea materialului organic, ceea ce permite întoarcerea elementelor în sol în timpul ciclării nutrienților (Nadeau și colab., 2015). Colonizarea, dezvoltarea și migrarea artropodelor necrofage pot afecta transformarea și eliberarea nutrienților, având astfel consecințe asupra biodiversității locale, în funcție de densitatea și frecvența materiei organice descompuse (Pechal, 2014).

Printre principalele artropode implicate în descompunere se numără o multitudine de familii și subfamilii ce aparțin ordinului Coleoptera, menționate anterior în acest subcapitol. În plus, pe lângă contribuțiile aduse în acest proces, coleopterele îndeplinesc diferite roluri în comunitățile lor ecologice. De exemplu, coleopterele vor atrage alte organisme care acționează ca inamicii lor naturali, permițând așadar stabilirea unor niveluri trofice de ordin superior. Un alt aspect important se referă la regimul trofic variat al unor specii, în mod considerabil cele din familia Staphylinidae, care consumă atât materia organică, cât și alte organisme care contribuie la procesul de descompunere. Prin hrănirea cu resursele precizate, coleopterele vor facilita colonizarea materiei organice de către alte specii. Având în vedere diferitele nișe ocupate de coleoptere și specificitatea relativă a mai multor specii la substraturi diferite, gândacii implicați în procesele de descompunere vor constitui adesea o parte semnificativă a biodiversității ecosistemelor (Nadeau, 2015).

Deservicii realizate de ordinul Coleoptera

Deși coleopterele au o contribuție semnificativă în realizarea serviciilor ecosistemice, acestea pot genera și deservicii, prin speciile fitofage, considerate dăunătoare culturilor agricole, ce pot duce la scăderea producției.

Speciile din familia Curculionidae, de această dată vor juca rolul dăunătorilor în studiul realizat de Sandro Daniel Nörnberg (2018) asupra comportamentului de ovipozitie și dezvoltare al familiei precizate, în fructe, respectiv mere și piersici . Mai exact specia Sitophilus zeamais este considerată dăunător la nivel mondial pentru produsele depozitate, ca porumbul, grâul și boabele de orez. Cu toate acestea, în Brazilia de Sud, s-a observat faptul că aceste specii atacă în cea mai mare parte fructele. Neexistând informații despre ovipozitia și dezvoltarea larvelor în aceste gazde, s-a raportat că adulții atacă fructele pentru a se hrăni, dar la o monitorizare atentă a livezilor de mere și piersici, s-a observat că unele fructe au prezentat un fel de perforații distincte, ceea ce sugerează o ovipozitie de către aceste larve. Așadar, daunele cauzate de S. zeamais fructelor, se datorează ovipoziției și dezvoltării etapelor imature, deci aceștia nu doar că se hrănesc în stagiul de adult, ci pot finaliza un ciclu de viață complet folosind fructe proaspete (Nörnberg, Grützmacher, Bento, Adler, & Nava, 2018).

Printre deserviciile de reglare și menținere, produse de reprezentanții ordinului Colepotera, menționăm rolul lor ca vectori ai unor boli. De exemplu, un experiment realizat în cadrul Universității din Georgia, s-a constatat faptul că specia Alphitobius diaperinus, aparținând familiei Tenebrioidae poate dezvolta tumori, mai exact o nouă forma acută de leucoză (boala Marek), păsărilor domestice. Păsările care au murit din pricina acestui virus, aveau până la 20 de larve și adulți pe piele. În urma injectării intraabdominale a păsărilor cu suspensii de larve și gândaci, tumorile de leucoză s-au dezvoltat în 25-83 de păsări, la momentul în care aveau patru săptămâni (Eidson și colab., 1966).

1.4. Presiuni de origine antropică asupra comunității Ordinului Coleoptera

Schimbarea modului de utilizare a terenului

Alterarea ecosistemelor de către factori antropici este principala cauză a pierderii biodiversitâții globale în toate grupurile taxonomice majore (E. Nichols apud Reid 2005).

Conform autorului Jaroslaw J. W. Sklodowski (2006) ce a avut ca obiect de studiu efectul tansformărilor antropice asupra comunității de carabide din pădurile virgine din Białowieża, intervențiile antropice asupra pădurilor seculare, cum ar fi defrișarea și reîmpădurirarea habitatelor fertile cu specii de pin și molid, aduc schimbări majore în comunitatea carabidelor, incluzând astfel o reducere atât în proporția numărului de indivizi cât și in biomasa medie. Unul dintre principalele efecte critice în urma presiunilor antropice în ecosistemele forestiere, este pierderea unor specii relicte, ce pot fi înlocuite de specii omniprezente. Reducerea ponderii de reprezentare a pădurilor seculare induce o scădere în proporția carabidelor brahipterice, cedând locul speciilor macropterice și dimorfice.

Studiile au demonstrat o corelație pozitivă între diversitatea plantelor și cea a nevertebratelor. Compoziția speciilor de plante determină condițiile ecosistemului, cum ar fi lumina, temperatura, umiditatea solului și detritusul, iar trăsăturile fiziologice specifice, precum producția litierei și a nutrienților, au un efect puternic asupra ritmului în care comunitățile terestre facilitează procesul de descompunere. Astfel că, pierderea funcțiilor solului, în urma deteriorării ecosistemelor, va avea un efect major asupra depozitării carbonului, retenției nutrienților și a apei, dar și asupra diversității comunităților terestre, toate acestea reprezentând servicii ecosistemice (Cifuentes-Croquevielle, Stanton, & Armesto, 2020).

Pierderea biodiversității reprezintă o amenințare asupra sustenabilității ecosistemelor ce au implicații majore în serviciile socio-ecologice. Insectele joacă un rol esențial în majoritatea proceselor ecologice, iar diversitatea acestora este în strânsă legătură cu diversitatea altor taxoni și caracteristicile abiotice reprezentând astfel potențiali indicatori ecologici ai ecosistemului în ansamblu. Speciile familiei Carabidae, în ecosistemele forestiere, prezintă roluri importante în lanțurile trofice, fie ele prădătoare, descompunătoare sau fitofage. Cea mai mare parte a ponderii speciilor prădătoare, include în regimul trofic o varietate largă de artropode, precum reprezentanți ai ordinelor Collembola, Acari și Diptera, oferind astfel servicii ecosistemice valoroase prin controlul dăunătorilor forestieri. Schimbarea ecosistemului reflectă astfel o serie de consecințe asupra familiei Carabidae, având în vedere dependența acesteia de condiții stricte de microhabitat si regimul trofic specific (Cajaiba, 2018). Mai mult decât atât, carabidele sunt influențate de factori precum temperatura, umiditatea, abundența trofică, structura și vegetația habitatului, astfel încât acestea prezintă o sensibilitate ridicată la schimbarea modului de utilizare a terenului (Wei și colab ., 2020).

De asemenea, familia Scarabidae reprezintă un taxon potrivit pentru examinarea interacțiilor dintre perturbarea antropică și structura cominutății în cauză. Datorită dependeței acestora de materia organică în descompunere a vertebratelor, comunitatea scarabidelor poate fi influențată de modificările în comunitățile mamiferelor, care sunt la rândul lor, afectate de efectele sinergice ale modificării și fragmentării habitatului (Nichols și colab., 2008).

Utilizarea pesticidelor

Printre presiunile antropice exercitate asupra comunității de coleoptere se numără aplicarea pesticidelor. Efectul pesticidelor asupra speciilor din familia Carabidae, a fost principalul subiect de studiu atât datorită rolului acestora de prădători, cât si ușurinței cu care speciile pot fi prelevate. Pesticidele afectează speciile din agroecosisteme atât direct, cât și indirect. În general erbicidele și fungicidele nu sunt direct toxice pentru carabide, însă pot influența supraviețuirea speciei și modificarea habitatului. De exemplu, erbicidele pot modifica densitatea, distribuția și compoziția plantelor spontane. Acestea furnizează frunze și semințe pentru speciile fitofage și polifage; controlează microclimatul și, prin urmare, umiditatea solului. Astfel, aplicațiile de erbicid vor favoriza speciile xerofobe sau eurigice care preferă un habitat mai deschis, în timp ce speciile fitofage, xerofile vor fi restrânse la zonele acoperite cu plante spontane (Holland, 2002).

Potrivit autorului A. Kosewska (2016) prezența carabidelor clasificate drept zoofage este corelată cu aplicarea pesticidelor. Prezența acestor specii este determinată de aplicarea pesticidelor, deoarece imediat după tratamentul chimic începe recolonizarea câmpurilor cu alte grupuri de carabide decât care au fost deja prezente în culturile de Pisum sativum (mazăre) și Lupinus (lupin). Aplicarea preparatelor chimice în scopul protecției plantelor reduce abundența și diversitatea carabidelor, inducând astfel modificări ale faunei în agroecosistem. După aplicarea tratamentului, abundența carabidelor scade semnificativ, speciile zoofage ocupând locul celor fitofage. De asemenea, a fost constatată o influență negativă și asupra speciilor zoofage, precum Epaphius secalis și Bembidion guttula, dar în acest caz pesticidele au un efect negativ în funcție de perioada în care tratamentul chimic este administrat, adică în funcție de anotimp și intervalul carabidelor de reproducere. De exemplu, aplicarea timpurie a pesticidelor în primăvară, nu are efecte negative asupra densității populației de carabide zoofage, însă dacă anumite carabide zoofage au perioada de reproducere în acest anotimp, riscul de mortalitate crește semnificativ (Kosewska, 2016).

Într-un experiment realizat de autorii Banken și Stark (1998) în ceea ce privește controlul biologic al aphidelor, a fost testat potențialul risc de expunere a speciilor din familia Coccinelidae la pesticide. Pesticidul utilizat este de origine naturală, cu denumirea de Neem, derivat din arborele neem (Azadirachta indica), având ca ingredient activ principal 4,5% azadirachtină. Tratamentul a fost aplicat într-un experiment de tip microcosm, folosind diferite combinații astfel încât afidele să fie expuse atât pesticidului cât și prădătorilor. Studiile preliminare au indicat necesitatea a cinci specii de coccinelide în stagiul adult pentru a reduce semnificativ populația de afide în interiorul unui microcosm. Prin contactul direct cu picăturile pulverizate în timpul aplicării pesticidelor, contactul cu frunzișul contaminat și ingerarea afidelor contaminate, efectele cumulate prin prisma căilor menționate și toxicitatea pesticidului, cresc substanțial determinând astfel un impact critic asupra speciilor de coccinelide (Banken & Stark, 1998).

Cultivarea solului

Orice perturbare a solului afectează atât comunitatea speciilor de carabide cât și fenologia și comportamentul indivizilor. S-a observat faptul că la inversarea culturilor, carabidele variază ca număr în funcție de tipul de recoltă. Astfel că, tipul de cultivare a solului poate distruge sau perturba fizic speciile. Cultivarea fără inversare determină răspândirea plantelor spontane, păstrându-se astfel materia organică de pe suprafața solului. Pe termen lung, tipul de cultivare influențează compoziția plantelor spontane și materia organică a solului, acest aspect fiind pozitiv pentru speciile fitofage, însă intervenția menționată induce o modificare a habitatului, formând astfel specii de carabide termofile ce se adaptează în funcție de recoltă și anotimp ( Holland, 2000).

Efectul cultivării solului asupra comunității de carabide depinde de o varietate de factori. Speciile dispun de cerințe ecologice diferite în funție de dimensiunea lor, ciclul de viață al larvelor, regimul trofic, și astfel reacțiile la perturbarea solului sunt diferite. Totodată, tipul culturii, calitatea solului și prezența materiei organice reprezintă factori care ar putea influența carabidele, dar trebuie luate în considerare și interacțiile dintre specii. Aratul intensiv în agroecosisteme, poate schimba în mod drastic structura solului, fiind una dintre practicile cu un grad ridicat de perturbare asupra prădătorilor tereștrii (Baguette, 1997). Consecințele acestei practici agricole pot include moartea speciilor, deci distrugerea asocierilor dintre organisme, având ca rezultat un efect negativ asupra stării solului (Kosewska, Skalski, & Nietupski, 2014).

Datorită abundenței carabidelor în agroecosisteme, acestea reprezintă o componentă semnificativă a rezilienței ecosistemelui, ajutând astfel prin controlul biologic al dăunătorilor (Kosewska, Skalski, & Nietupski, 2014). Un sol puternic afectat poate duce la reducerea densității absolute a carabidelor, ducând ulterior la o creștere a daunelor produse de alte insecte care apar în urma dispariției prădătorilor. Deși au existat divergențe în ceea ce privește acest subiect, s-a constatat o creștere a populațiilor de carabide în agroecosistemele în care aceste activități nu au fost practicate. De asemenea, s-a observat faptul că speciile de carabide sunt abundente într-o cultură de soia în care nu au fost efectuate lucrări de prelucare a solului, datorită cantității mari de materie organică de pe suprafața solului, care duce implicit la o creștere a nișei de disponibilitate (Baguette, 1997).

Au fost înregistrate progrese considerabile în ceea ce privește înțelegerea ecologiei specifică familiei Carabidae și modul în care practicile agricole pot influența supraviețuirea speciilor. Importanța zonelor tampon ca refugiu împotriva operațiunilor agricole nefavorabile este de asemenea evidentă, însă nu a fost identificată în mod clar măsura în care acestea influențează producția primară. Poate fi posibilă o manipulare a condițiilor din ecosistem și din zonele tampon pentru a favoriza carabidele, îmbunătățind totodată capacitatea lor de combatere a dăunătorilor (Holland, 2000).

2. Studiul de caz: Diversitatea coleopterelor în diferite tipuri de habitate din LTSER Insulele Brăilei

2.1. Descrierea zonei de cercetare

Activitatea de cercetare s-a desfășurat în LTSER Bălțile Brăilei, în cadrul echipei Centrului de Cercetare în Ecologia Sistemică și Sustenabilitate, Universitatea din București. Complexul socio-ecologic Bălțile Brăilei include o serie de stații de cercetare și monitorizare, menite să furnizeze atât cunoștințe inter și transdisciplinare, cât și un spațiu unde infrastructura operațională, politicile și planurile de management adaptabile pentru sustenabilitate pot fi proiectate, elaborate și testate ( Cazacu, 2015).

Insulele Brăilei au o suprafață totală de peste 2600 km2 și sunt situate în sud-estul României, corespunzând unui sector al Dunării de 78 km lungime, care se întinde între orașele Hârșova (kilometrul 253) și Brăila (kilometrul 175) ( Figura 11) (https://www.lter-europe.net/search?SearchableText=braila+islands). Sunt recunsocute atât la nivel internațional ca sit Ramsar, Arii de Protecție Specială Avifaunistică cât și Situri de importanță comunitară , dar și la nivel național ca Parc Natural ( Cazacu, 2015).

Figura 11. Limite LTSER Insulele Brăilei. Sursa: Centrul de Cercetare în Ecologia Sistemică și Sustenabilitate, Universitatea București, Facultatea de biologie.

Acest complex socio-ecologic cuprinde ecosisteme puternic modificate precum Insula Mare a Brăilei care în prezent reprezintă cea mai mare fermă agricolă din Europa, la origine fiind o zonă umedă. De asemenea, sunt prezente și sisteme în regim funcțional natural precum Insulele Mici ale Brăilei, ce dispun de o valoare naturală și socio-economică esențială. De-a lungul secțiunii Insulelor Brăila, fluviul Dunărea a fost clasat drept corp de apă puternic modificat conform Directivei Cadru Apă, din pricina transformărilor hidrotehnice ce se localizează pe o întindere ce depășește un procent 79% (https://deims.org/d4854af8-9d9f-42a2-af96-f1ed9cb25712).

Insula Mică a Brăilei, a fost declarată rezervație naturală în anul 1994 și reprezintă singura zonă inundabilă rămasă în regim hidrologic natural, făcând parte din Sistemul de Zone Umede ale Dunării Inferioare (Fig. 12). Conține un eșantion reprezentativ de habitate caracteristice zonelor inundabile cu un număr de șapte insule mici cu o suprafață totală de 15.000 de hectare, suprafața fiind un sit de protecție avifaunistică (SPA), dar și sit de importanță comunitară (SCI) .

(http://biodiversitate.mmediu.ro/rio/natura2000/static/pdf/rosci0006.pdf).

Figura 12. . Limite LTSER Insulele Brăilei. Sursă: Centrul de Cercetare în Ecologia Sistemică și Sustenabilitate, Universitatea din București, Facultatea de biologie.

De-a lungul timpului, au fost desfășurate activități de cercetare în cadrul Departamentului de Ecologie Sistemică și Dezvoltare Durabilă al Universității București cu scopul de a a delimita ecosistemele naturale și seminaturale de la nivelul Insulei Mici a Brăilei (Vădineanu, 2004). Conform prof. dr. Angheluță Vădineanu (2004) categoriile de ecosisteme identificate în Insula Mică a Brailei includ ecosisteme lotice, lacuri de adâncime mică și bălți, pajiști și păduri ripariene frecvent inundate, plantații forestiere, dar și ecosisteme antropizate (Vădineanu, 2004). Biocenozele ecosistemelor terestre și acvatice sunt dependente de dinamica anuală a Dunării, astfel că particularitățile specifice ecosistemelor în cauză sunt direct proporționale cu regimul hidrologic, fiind prezentă o succesiune periodică între tipurile de ecosisteme, delimitate la scara temporală (http://biodiversitate.mmediu.ro/rio/natura2000/static/pdf/rosci0006.pdf).

Consecințele presiunilor antropice precum construcția barajelor, transformarea sistemelor naturale în sisteme agricole, poluarea apei și supraexploatarea resurselor prin vânătoare și pescuit, ca și în multe alte zone umede din Europa, se reflectă prin pierderea biodiversității (Island of Braila – Integrated Management plan for the "Small Island of Braila", LIFE99 NAT/RO/006400).

2.2. Descrierea experimentului

Localizarea stațiilor de prelevare

Stațiile de prelevare în cadrul cărora s-a desfășurat experimentul au fost amplasate în trei tipuri de habitate reprezentate de un agroecosistem (A1) și două zone în regim funcțional natural (H2 și H4, Fig.13 ).

Figura 13. Localizarea stațiilor de prelevare. Sursa: Centrul de Cercetare în Ecologia Sistemică și Sustenabilitate, Universitatea din București.

Agroecosistemul, stația de prelevare A1, este poziționat în Insula Mare a Brăilei, iar capcanele au fost amplasate în apropierea unei culturi de soia, mai exact într-un câmp cu vegetație spontană, precum: Amaranthus retroflexus (știr), Sorghum halepense (costrei) și Abutilon theophrasti (teișor), specia dominantă fiind Canabis sativa spontanea. Din pricina activităților agricole, ce au inclus rotația culturilor în cea de a doua campanie, vegetația a fost schimbată până la gradul de eliminare completă a plantelor (Fig. 14).

Figura 14 Agroecosistem (A1) Insula Mare a Brăilei. Sursa: Arhivă personală & Tehnician Bujor Marius.

Stația de prelevare H2 este reprezentată de o pădure inundabilă mixtă cu specii dominante de Salix alba (salcie), Populus sp, Fraxinum (frasin), Amorpha fruticosa. Ultima stație de prelevare, pajiștea inundabilă (H4), se caracterizează printr-o vegetație constituită din specii dominante de Polygonum mite, dar și alte specii precum Iris pseudocorus, Butomus umbelatus și Salix alba. Este de menționat faptul că în al doilea moment de prelevare, din toamnă, prezența vegetației a fost scăzută în locul de instalare al capcanelor (Fig. 15).

Figura 15. Stații în regim natural, Insula Mică a Brăilei. Sursă : Arhivă personală & Studentă Neagu Marcela Theodora.

Materiale și metode de prelevare

Colectarea speciilor din Ordinul Coleoptera a fost realizată prin amplasarea capcanelor Barber, metoda de prelevare a probelor fiind cea a transectelor. Capcanele Barber sunt potrivite pentru ecosistemele terestre deoarece asigură o colectare succesivă a speciilor, permit utilizarea atractanților și colectarea unui număr mai mare de specii, însă probele pot conține și specii accidentale (Rîșnoveanu, 2010), ceea ce poate duce la un dezavantaj prin intervenirea competiției dintre specii.

În toate cele trei stații ( A1, H2, H4) au fost montate câte 15 capcane, dintre care nouă cu momeală (ficat de pui), cu rol de atractant și etilen-glicol și șase doar cu etilen-glicol, însumate în câte 5 transecte per stație. Conform studiilor din literatură, etilen-glicolul este cel mai utilizat conservant în capcanele Barber și s-a demonstrat ca aplicarea acestuia crește eficiența capturării nevertebratelor (Holopainen, 1992). Unul dintre dezavantajele ce vine odată cu utilizarea conservantului menționat este faptul că are un efect toxic ridicat asupra vertebratelor (Weeks & McIntyre, 1997).

Delimitarea capcanelor, cele cu momeală și conservant de cele care conțin doar conservant, a fost efectuată pentru a avea probe martor, adică pentru a testa dacă nevertebratele au intrat accidental în capcane sau au fost atrase de mirosul ficatului de pui. Distanța dintre capcane a fost de 3 m între fiecare probă, 3 m distanța unui transect față de celălalt și 1 m față de zona de margine (Fig.16 ).

Figura 16: Amplasarea capcanelor. Sursa: Arhivă personală.

Pentru confecționarea capcanelor au fost necesare 45 de sticle din plastic de 500 ml. În interiorul a 27 de sticle au fost puse pahare de dimenisuni mai mici în care au fost introduse cate 10g carne/pahar acoperite cu tifon, pentru capcanele cu momeală. Sticlele au fost tăiate, iar partea superioară a fost pusă pe post de pâlnie pentru a împiedica nevertebratele să iasă din capcană, în special dipterele, experimentul fiind realizat în colaborare cu studenta Marcela Theodora Neagu (Fig. 17).

Figura 17. Confecționarea capcanelor. Sursa: Arhivă personală & Studentă Neagu Marcela Theodora

Capcanele au fost instalate la nivelul solului cu ajutorul unui Corer, apoi au fost acoperite cu farfurii din plastic, cu rol de capac pentru protecția împotriva ploilor.

Perioada în care capcanele au fost lăsate în teren s-a împărțit pe două campanii. Prima campanie s-a desfășurat vara, în luna august, capcanele fiind amplasate între 12-13 august, iar după o perioada de 10 zile au fost prelevate între 22-23 august. În a doua campanie, de această dată din toamnă, capcanele au fost lăsate în teren pe o perioadă mai lungă de timp, o lună și 12 zile, mai exact 24-25 septembrie-8-9 noiembrie.

Decalajul temporal evident dintre campanii, deși inițial a creat dificultăți ce vor fi menționate în subcapitolele ce urmează, a avut rolul de a surprinde și de a testa diferențele în ceea ce privește stuctura comunității de coleoptere în timp (anotimpuri diferite).

Prelucrarea probelor prelevate

În momentul prelevării probelor, indivizii colectați au fost conservați în eprubete cu alcool etilic (concentrație 70%).

Nevertebratele colectate (Anexa 2), precum și speciile de vertebrate ajunse în mod accidental în probe, au fost identificate și sortate taxonomic la nivel de ordin. Speciile de interes, aparținând ordinului Coleoptera, au fost sortate la nivel de familie și specie, în cazul familiei Carabidae, în colaborare cu lector dr. Popescu Cristina și laborant Niculae Georgeta. Identificarea grupelor taxonomice prezente în probe a fost realizată cu ajutorul unui stereomicroscop, utilizând și determinatoarele științifice disponibile din cadrul Facultății de Biologie, Universitatea București.

Analiza datelor

S-au calculat indicii structurali ai comunității coleopterelor, precum: frecvența de apariție în probe, abundența numerică, densitatea, bogăția de familii, diversitatea și echitabilitatea Shannon (Rîșnoveanu & Popescu, 2011) și similitudinea procentuală (Analiza SIMPER). Pentru aceste calcule și pentru a identifica existența unor diferențe semnificative între stații, s-au utilizat programele Excel și Past.

2.3. Rezultate și discuții

Diferența dintre capcanele control și cele cu momeală (ficat de pui)

Un prim pas în analiza datelor, a constat în compararea capcanelor cu momeală cu cele fără (control). Am observat că densitatea indivizilor aparținând ordinului Coleoptera, a fost semnificativ mai mică (datele transformate prin logaritmare, ANOVA, p=0.0002) în capcanele control comparativ cu cele în care a fost introdusă momeală (Fig. 18).

Figura 18. Denistatea (ind/capcană) reprezentanților ordinului Coleoptera în capcanele cu momeală (m) și cele control (c). Barele de eroare reprezintă eroarea standard a mediei.

Acest prim rezultat nu face altceva decât să confirme eficiența atractantului, ficatul de pui în acest caz, în capturarea insectelor ordinului Coleoptera.

Eficiența ficatului de pui ca atractant pentru speciile de coleoptere a fost demonstrată și la nivel de grupe funcționale trofice. Astfel, densitatea carabidelor zoofage a fost semnificativ mai mare în capcanele cu momeală, comparativ cu cele control (Anova, p=0.008). În schimb, între densitatea speciilor de carabide fitofage nu au existat diferențe semnificative între tipurile de capcane (ANOVA, p=0.3) (Fig.19). Acest lucru poate fi explicat, pe de o parte, prin pătrunderea accidentală a speciilor fitofage în ambele tipuri de capcane sau, pe de altă parte,prin schimbarea spectrului trofic a acestor specii. Este cunoscut faptul că reprezentanții familiei Carabidae dețin un regim trofic complex, având capacitatea de a-și modifica spectrul trofic în funcție de disponibilitatea surselor de hrană (Sunderland, 1995).

Figura 19. Densitatea medie (nr. Ind/ capcană) a reprezentanților Carabidae zoofagi (stânga) și fitofagi (dreapta) în probele prelevate în luna august respectiv noiembrie din cele trei tipuri de sisteme ecologice, anul 2019.

Ponderea de reprezentare a zoofagelor a fost influențată și de pătrunderea altor specii, preponderent în sistemele naturale, a vertebratelor, fapt ce a determinat carabidele să pătrundă în capcane atât datorită necromasei cât și speciilor accidentale.

Diferențe temporale și spațiale între sistemele analizate

Grupele taxonomice constante în probele prelevate în luna august (c1) au fost Diptera, Coleoptera, Hymenoptera și Araneae (Figura 20, stânga). Aceleași ordine au avut frecvență mare și în probele prelevate în luna noiembrie, dar nu au mai fost constante. Una din cauzele care ar putea sta la baza acestei inconstațe în ceea ce privește frecvența ordinelor amintite anterior este reprezentată atât de presiunile antropice cât și de activitatea mamiferelor, care au deteriorat o pondere ridicată din numărul total de capcane instalate.

Figura 20. Frecvența (F%, stânga) și abundența numerică (A%, dreapta) a ordinelor/ subordinelor/ subclaselor nevertebratelor/ vertebratelor terestre din probele prelevate în lunile august (campania 1 – c1) și noiembrie (campania 2 – c2) din stațiile investigate, anul 2019.

Două dintre ordinele constante (C1) sau cu frecvență mare în probe (C2) au fost și puternic dominante – ordinele Coleoptera și Diptera, în ambele campanii de prelevare. Abundența numerică a ordinului Coleoptera a rămas constantă în cele două perioade de prelevare, spre deosebire de ordinul Diptera unde se poate observa o tendință de scădere în luna noiembrie față de august. Și reprezentanții ordinului Hymenoptera și, doar în luna noiembrie, cei ai ordinului Hemiptera sunt dominanți, dar cu o pondere de reprezentare mult mai mică în comparație cu Diptera și Coleoptera (Figura 20, dreapta).

Figura 21. Abundența numerică (A%, dreapta) a ordinelor/ subordinelor/ subclaselor nevertebratelor/ vertebratelor terestre din probele prelevate în lunile august (campania 1 – c1) și noiembrie (campania 2 – c2) din stațiile investigate, anul 2019.

Comparând abundențele numerice ale acestor grupe taxonomice în sistemele naturale ( H2, H4) și agroecosistem (A1), observăm ca în luna august ponderea cea mai mare aparține ordinului Coleoptera în ecosistemul forestier (H2) fiind depășită în ecosistemul de pajiște inundabilă (H4) de ordinul Diptera. Putem oberva, de asemenea, o reducere a ponderii de reprezentare a celor două ordine în luna noiembrie față de luna august, fiind dominant ordinul Hemiptera în pajiștea inundabilă (H4) și Diptera în ecosistemul forestier (H2) (Fig. 20).

Este de remarcat faptul că în agroecosistem în luna august (Fig. 19) ordinul dominant este Hymenoptera (52%), urmat de Diptera (24%) și Coleoptera (16%). Dominanța ordinului Hymenoptera în sistemul agricol ( în luna august) se datorează unor specii parazite ale ordinelor Lepitoptera, Diptera, Coleoptera, Strepsiptera și Neuroptera, acest aspect fiind sesizat și de autorul Marchiori (2002). Abundența numerică a ordinul Coleoptera are o tendință de creștere (30%) în luna noiembrie.

În cadrul ordinului Coleoptera, în luna august, în sistemele naturale (pajiște inundabilă – H4 și ecosistem forestier – H2) se remarcă două familii dominante din punct de vedere numeric și anume Staphylinidae și Carabidae. Familia Staphylinidae este constantă în aceste probe și are o pondere de reprezentare mult mai mare comparativ cu familia Carabidae (Figura 22), cu excepția sistemului agricol, în luna august.

Figura 22. frecvența și abundența numerică a familiior din Ordinul Coleoptera în probele prelevate din cele trei stații: pajiște în regim inundabil (H4), ecosistem forestier (H2), în lunile august-noiembrie, anul 2019.

Este de menționat faptul că în ecosistemul de pajiște inundabilă (H4), carabidele au o frecvență mai mare în probe față de cea a staphylinidelor, deși staphylinidele sunt familia dominantă. Această relocare a famiilor stă la baza complexității regimului trofic specific carabidelor. Cea mai mare parte a prăzii constă într-o o varietate largă de artropode, precum reprezentanți ai ordinelor Collembola, Acari și Diptera, aspect sesizat și de autorul R. Cajaiba (2018). Odată ce numărul carabidelor zoofage crește, poate interveni competiția între speciile de Carabidae și Staphylinidae, al căror regim trofic este asemănător.

În agroecosistem, în luna august familia constantă în probe și cu cea mai mare pondere de reprezentare din punct de vedere numeric este familia Carabidae. Potrivit literaturii de specialitate, carabidele reprezintă grupul predominant în ceea ce privește comunitatea artropodelor epigee din agroecosisteme. Datorită regimul trofic specific, anumite specii sunt considerate dușmani naturali ai dăunătorilor agricol, carabidele având un rol esențial în controlul biologic (Kromp, 1989). De asemenea, multe specii ale acestei familii sunt fitofage, fiind astfel dăunătoare culturilor agricole.

În luna noiembrie se poate sesiza o reducere a ponderii de reprezentare a familiei Carabidae, ce este înlocuită de familia Staphylinidae. Din pricina presiunilor antropice, ce au intervenit asupra experimentului prin rotația culturilor agricole și reducerea completă a vegetației, atât abundența numerică cât și frecvența carabidelor a scăzut semnificativ de la un procent de 68% la 13%. În subcapitolul dedicat presiunilor antropice asupra ordinului Coleoptera, amintim ipoteza autorului Holland (2000) prin care demonstrează faptul că orice pertubare a solului poate avea efecte asupra comportamentului carabidelor. Consecințele inversării culturilor se pot reflecta astfel, prin perturbarea fizică a speciilor sau chiar distrugerea acestora. Prezența staphylinidelor este datorată și de această dată, regimului trofic, potrivit literaturii acestea fiind necrofage, în general zoofage, dar și mirmecofile ( Kocˇárek, 2002). Grupul dominant din agroecosistem în luna noiembrie este reprezentat de Coleoptera urmat de Hymenoptera, deci putem presupune faptul că prezența furnicilor a avut rol de atractant secundar în capcane, pentru staphylinide.

Diversitatea și abundența insectelor prădătoare din culturi sunt legate de vegetația din apropiere, ceea ce poate favoriza apariția acestor insecte în agroecosisteme. Întrucât acești prădători sunt implicați în controlul biologic al dăunătorilor, ei pot reprezenta un factor crucial în ceea ce privește sustenabilitatea sistemelor agricole prin prevenirea focarelor de insecte (Cividanes, 2010). Această teorie a fost susținută și de autorul A. Brunke (2011), amintit în capitolul teoretic. Autorul menționa faptul că familia Staphylinidae acționează ca prădători naurali ai acarienilor. Urmărind figura 21, putem observa prezența ordinului Acarina cu o pondere de 5% în luna noiembrie și 3% în luna august, așadar putem spune că prezența speciilor în această stație este strâns legată de vegetație și regimul trofic.

Prin compararea sistemelor în regim funcțional natural se poate observa prezența a 7 familii în ecosistemul forestier, cu familiile predominante Carabidae și Staphylinidae, dar cu o pondere relativ redusă a familiei Carabidae (5%) comparativ cu ecosistemul de pajiște inundabilă cu un număr de 5 familii, dar cu ponderea de reprezentare a familiei menționate mai mare (12%). Abundențele mai echilibrate ale celor două familii au dus la creșterea ușoară a echitabilității în stația din pajiștea inundabilă. Un aspect care stă la baza acestei ușoare diferențieri este faptul că, având în vedere că probele au fost colectate din zone de ecoton ripariene, aceste zone de ecoton au devenit zone de tranziție pentru coleoptere.

Cea mai mare valoare a echitabilității a fost identificată în agroecosistem, în luna august, numărul de indivizi distribuindu-se uniform între familiile identificate. În consecință, diversitatea este mai mare. De asemenea, sistemul agricol dispune de o producție disponibilă ridicată, așadar diversitatea crescută este explicată prin acest fapt, având în vedere că prezența sistemelor agricole în vecinătatea sistemelor naturale poate determina rata diversității din zonele menționate. Este de remarcat faptul că deși în primul moment de timp, luna august, există o diferență ușoară privind numărul de familii, valoarea diversității este totuși mai mare în al doilea moment de timp, luna noiembrie, datorită echitabilității ce are valori ridicate în toate cele trei stații față de luna august (Figura 23).

Deși sunt dominante și în luna noiembrie (Figura 22), atât abundența cât și frecvența staphylinidelor au o tendință de scădere, însă se poate observa în al doilea moment de prelevare că singurele familii prezente au fost staphylinidele și carabidele față de luna august unde a fost prezent un număr de 8 familii ( în ordine crescătoare a ponderilor Chrysomelidae, Lucanidae, Silphydae, Ptinidae, Dermestidae, Anthicidae, Carabidae, Staphylinidae).

Diferența procentuală (Analiza SIMPER) dintre cele trei sisteme investigate în luna august, în ceea ce privește abundența numerică medie a indivizilor din familiile ordinului Coleoptera, a fost de 69.07 % între sistemele în regim natural, între sistemul în regim inundabil (H4) și sistemul agricol (A1) 68.43%, iar între ecosistemul forestier (H2) și sistemul agricol 71.67%

Diferențele dintre cele trei stații sunt date de familiile ordinului Coleoptera, anume Carabidae și Staphylinidae, ce constituie cele mai mari ponderi atât la nivel spațial cât și la nivel temporal. Din Figura 24 se poate observa apartenența staphylinidelor la ecosistemul forestier. Conform literaturii, indivizii ce aparțin familiei Staphylinidae ocupă o gamă largă de habitate și prezintă o specializare trofică diversă. Compoziția și abundența speciilor sunt determinate de factorii abiotici, speciile din familia menționată fiind utilizate ca indicatori ai diverșilor factori naturali și antropici (Belskaya2011). Stafilinidele preferă habitatele din zone umede, de-a lungul răurilor, lacurilor, regasindu-se de cele mai multe ori în litiera ecosistemelor forestiere sau în apropierea materiei organice în descompunere (Campbell & Davies, 1991), ceea ce explică ponderea crescută a acestora în ecosistemul forestier față de pajiștea inundabilă.

Figura 24. Densitatea medie (nr. Ind/ capcană) a reprezentanților familiilor Staphylinidae și Carabidae în probele prelevate în luna august respectiv noiembrie din cele trei tipuri de sisteme ecologice, anul 2019.

Urmărind dinamica familiei Carabidae observăm că ecosistemul de pajiște inundabilă reprezintă habitatul preferat, dar și agroecosistemul are o valoare apropiată, diferența dintre cele două sisteme fiind nesemnificativă statistic (ANOVA, p>0,05). Distribuția spațială a indivizilor familiei Carabidae este reprezentată de majoritatea habitatelor disponibile, deși unele specii sunt asociate cu ecosisteme particulare, precum pajiști, păduri terenuri agricole (https://extension.psu.edu/ground-and-tiger-beetles-coleoptera-carabidae). Carabidele sunt o componentă majoră a comunităților de nevertebrate fiind abundente în habitatele terestre. Majoritatea speciilor sunt polifage, în cea mai parte parte fiind atât prădătoare cât și fitofage (Holland, 2002).

În figura 24 se remarcă o scădere considerabilă a densității familiilor Carabidae și Staphylinidae în cel de al doilea moment de timp, fapt datorat atât presiunilor antropice cât și mamiferelor care au periclitat experimentul. Cu aceste rezultate însă, putem observa un ”pattern” în ceea ce privește prezența ambelor familii în ambele sisteme naturale cu pondere într-adevăr mai mică comparativ cu primul moment de prelevare, însă în ambele anotimpuri se poate constata preferința pentru sistemele naturale.

În ceea ce privește staphylinidele se observă o tendință de scădere în toate cele trei stații, însă de această dată densitatea lor este mai mare în agroecosistem față de familia Carabidae. Deși ambele familii sunt specii prădătoare, stafilinidele nu prezintă un regim trofic fitofag pronunțat, precum carabidele. Având în vedere faptul că în al doilea moment de prelevare, prin activitățile agricole s-a redus gradul de acoperie al terenului cu vegetație spontană, staphylinidele au avut o pondere mai mare, fiind atrase de momeala cu ficat de pui, putând astfel să pătrundă în capcane fără sa intervină foarte mult competiția între specii.

Pentru a evidenția diferențele dintre sisteme analizate atât din punct de vedere structural cât și funcțional, reprezentanții familiei Carabidae au fost identificați la nivel de specie și încadrați în grupe funcționale trofice în conformitate cu literatura de specialitate (Thiele, 1977).

Autorul K. Sunderland (1995) atestă încadrarea genului Harpalus în categoria prădătorilor polifagi, deși regimul lor trofic constă în cea mai mare parte în plante spontane. În funcție de condițiile de habitat acest gen se adaptează din punct de vedere trofic, putând consuma și alte grupe de nevertebrate precum Diptera și Acarina. Din figura 25 putem observa prezența genului Harpalus atât în sistemele naturale 40% (H2), respectiv 16% (H4) cât și în sistemul agricol 94%, ceea ce confirmă teoria autorului menționat anterior.

Figura 25. Abundența numerică a speciilor din familia Carabidae în luna august în probele prelevate în luna august din cele trei tipuri de sisteme ecologice, anul 2019.

Astfel, speciile Carabus granulatus, Carabus hortensis, genul Brachinus, Harpalus pubescens și Harpalus affinis au fost încadrate două grupe funcționale trofice: zoofage și fitofage ( Figura 26).

Figura 26. Abundența numerică a speciilor familiei Carabidae pe grupe funționale trofice în probele prelevate în luna august (C1) respectiv noiembrie (C2) din cele trei tipuri de sisteme ecologice, anul 2019.

În luna august, s-a constatat ponderea mare de reprezentare a speciilor zoofage în sistemele naturale 84% (H4) respectiv 60% (H2). Potrivit literaturii carabidele sunt abundente cel mai adesea în ecosistemele forestiere temperate cât și în pajiștile ripariene. Distribuția lor spațială este strâns legată de regimul trofic polifag, astfel că indivizii adulți se hrănesc în și pe suprafața litierei și de aceea speciile preferă zone împădurite (Guillemain, 1997).

Deși există o diferență în ceea ce privește abundența numerică a carabidelor zoofage și fitofage, între cele cele două sisteme naturale, în ecosistemul de pajiște inundabilă (H4) se poate observa o pondere ușor mai mare a carabidelor zoofage față de ecosistemul forestier. Comunitatea familiei Carabidae din acest tip de habitat este bogată în specii, însă gradul de inundabilitate poate induce schimbări în dinamica sistemului, lucru nefavorabil pentru speciile strict terestre (Zmihorski, 2012).

În cele mai frecvente situații, parametrii abiotici influențează compoziția speciilor, ipoteza autorului Wei (2020) confirmând dependența familiei Carabidae de factori precum temperatură, umiditate și intensitatea luminii. De asemenea, autorul Thomas Crist (1999) a constatat într-un studiu de cercetare faptul că temperatura minimă preferată de speciile ordinului Coleoptera este 200C cu o maximă de 270C pe timpul verii, comparativ cu toamna unde minima este de 60C, iar maxima de 260C. În sistemele naturale temperatura este scăzută, dar constantă, cu o intensitate a luminii redusă datorită vegetației cu un grad de acoperire mai mare față de un sistem agricol.

Autorul M. Koivula (1999) menționează faptul că un ecosistem în condiții de umiditate și tempratură stabile asigură condiții favorabile pentru reproducerea carabidelor. De asemenea, anumite specii sunt adaptate altor condiții de mediu, fiind active ziua când intensitatea luminii infulențează habitatele uscate. Deseori aceste specii sunt întâlnite în sisteme agricole.

În sistemul agricol speciile fitofage au fost puternic dominante, în procent de 94%, față de speciile zoofage 6%. Carabidele fitofage sunt implicate în control biologic al dăunătorilor, fiind dușmani naturali atât ai altor specii de nevertebrate cât și ai plantelor spontane ce pot altera culturile agricole. Având în vedere faptul că în luna august capcanele au fost instalate în vegetația spontană din sistemul agricol, ponderea carabidelor fitofage este crescută deoarece carabidele sunt potențiali dusmani naturali ai plantelor spontane, fiind specii prădătoare ale semnințelor acestora, aspect sesizat și de autorul David A. Bohan (2011). De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că reprezentanții familiei Carabidae, mai exact ai genului Harpalus, pot fi dăunători ai culturilor agricole, producând astfel deservicii producției agricole.

În luna noiembrie, ponderile de reprezentare ale speciilor zoogafe-fitofage diferă față de luna august în toate cele trei sisteme analizate. Se poate observa o reducere totală în pajiștea inundabilă (H4) a speciilor fitofage. Acest fenomen poate fi explicat de pătrunderea accidentală în capcane a unor specii din ordinul Anura, reprezentând astfel atractant secundar pentru speciile prădătoare, fiind consemnat și de autorul Alfred Francis Newton (2018) utilizarea broaștelor ca momeală în capcanele Barber pentru capturarea coleopterelor.

Se poate remarca o discrepanță a abundențelor carabidelor din sistemele naturale în cele două momente de timp, dată de prevalența speciilor fitofage din ecosistemul forestier. Absența speciilor zoofage este determinată în primul rând de activitatea mamiferelor, ce a intervenit asupra experimentului. Conform autorului R. Cajaiba (2018) carabidele din ecosistemele forestiere reprezintă o componentă esențială a lanțului trofic, fie acestea zoofage sau fitofage.

O altă diferență semnificativă în luna noiembrie se poate observa în sistemul agricol unde speciile zoofage (60%) depășesc ponderea speciilor fitofage (40%). Ca și în cazul figurii 22, presiunile antropice ce au avut ca efect eliminarea vegetației, au determinat o reducere semnificativă a speciilor fitofage față de luna august unde ponderea acestora era de 94% datorită afinității carabidelor pentru vegetația spontană. Potrivit autorului M. Baguette (1997), densitatea carabidelor poate fi redusă din pricina unui sol puternic perturbat. O consecință a acestui fapt ar fi creșterea ponderii de reprezentare a familiei Staphylinidae ( figura 22) în agroecosistem din luna noiembrie, datorită reducerii considerabile a carabidelor zoofage, evitându-se astfel competiția dinstre specii. Variațiile mari din sistemul agricol în ceea ce privește speciile de carabide zoofage pot fi explicate de asemenea, de activitatea diurnă a speciilor și de lipsa vegetației arborescente, care la rândul ei influențează compoziția coleopterelor, idee amintită anterior prin ipoteza autorului M. Koivula (1999) ce confirma afinitatea carabidelor cu habitatele uscate unde intensitatea luminii este ridicată.

Concluzii

În urma analizei literaturii științifice putem conlcuziona faptul că familiile ordinului Coleoptera, anume Staphylinidae, Carabidae, Chrysomelidae, Lucanidae, Silphydae, Ptinidae, Dermestidae, Anthicidae sunt implicate în realizarea unor servicii ecosistemice, precum: serviciul cultural-material de cercetare, serviciul de sproducție-sursă de hrană pentru diverse populații, resurse genetice și biochimice, serviciul de reglare și menținere-controlul bioloigc al populațiilor de dăunători, polenizare, descompunerea materiei organice. Ordinul Coleoptera a reprezentat grupul taxonomic dominant în toate cele trei sisteme ecologice analizate. Ponderea mai mare de reprezentare a speciilor ordinului Coleoptera în ecosistemul forestier (H2) se datorează afinității indivizilor cu zonele împădurite, ceea favorizează condițiile de adaptabilitate cu habitatul aflat în strânsă legătură cu spectrul trofic complex al coleopterelor.

Prin diferențierea capcanelor control de cele cu momeală (ficat de pui) s-a putut concretiza eficiența atractantului în capturarea nevertebratelor din ordinul Coleoptera. Eficiența ficatului de pui cu rol de atractant pentru coleoptere a fost demonstrată pe baza grupelor funționale trofice, astfel încât s-a putut observa o pondere de reprezentare mai mare a speciilor zoofage în capcanele cu momeală comparativ cu capcanele control. Deși au existat și factori secundari, precum pătrunderea accidentală a altor specii de nevertebrate/vertebrate și modificarea spectrului trofic, care au dus la creșterea numărului de specii zoofage, se consolidează faptul că ficatul de pui a reprezentat o momeală eficientă pentru capturarea atât a insectelor, preponderent a coleopterelor, cât și a amfibienilor ajunși în mod accidental în probe.

Diferențele spațiale (între stațiile investigate) și temporale au existat atât din punctul de vedere al diversității structurale a coleopterelor, cât mai ales, a celei funcționale. Este de subliniat faptul că, deși în sistemele aflate în regim funcțional natural a existat un număr mai mare de familii coleopterane, diversitatea speciilor a fost relativ egală între sistemele naturale și agroecosistem în luna august, în timp ce în luna noiembrie în agroecosistem diversitatea a fost preponderent mai mare comparativ cu sistemele naturale, ca rezultat al distribuției numărului de indivizi pe familie (Echitabilitatea). Rezumându-ne la aceast rezultat, am putea concluziona că sistemele antropizate sunt benefice populațiilor de coleoptere. Totuși, luând în considerare proprietățile funcționale specifice coleopterelor – familiei Carabidae, s-au observat diferențe majore între sistemele naturale, cu o pondere ridicată a speciilor zoofage și sistemul agricol, cu o pondere ridicată a speciilor fitofage. Multe dintre acestea sunt dăunătoare culturilor agricole, de exemplu speciile din familia Carabidae, Harpalus pubescens și Harpalus affinis, aducând deservicii producției agricole. În plus, ponderea scăzută a zoofagelor în aceste tipuri de sisteme, reduce posibilitatea controlului biologic al dăunătorilor polifagi.

Zonele de ecoton ripariene au reprezentat zone de tranziție pentru comunitățile coleopterane, rezultând astfel o diversitate egală între sistemele naturale (H2, H4) . Ceea ce este de menționat este faptul că sistemul agricol (Insula Mare a Brăilei) fiind situat în apropierea sistemelor naturale (Insula Mică a Brăilei) a reprezentat un factor de influență asupra diversității zonelor menționate, prin producția disponibilă ridcată. Deși coleopterele nu sunt adaptate la condiția de zbor, speciile zoofage pot fi atrase de prezența altor insecte ajunse în probe.

În concluzie, lucrarea de față subliniază importanța abordării aspectelor funcționale în studiile ecologice. Pentru aceasta, este absolut necesar ca identificarea indivizilor diferitelor populații, deși laborioasă, să se realizeze la nivel de specie. Doar așa putem surprinde modificările survenite la nivelul comunităților biologice și, prin aceasta, putem evalua starea sistemelor ecologice.

Mulțumiri

Aș dori să mulțumesc echipei Centrului de Cercetare în Ecologie Sistemică și Sustenabilitate, Universitatea din București, mai exact Drd. Tudor Racoviceanu și tehnician Bujor Marius. În mod deosebit doresc să-i mulțumesc și domnului CS III Dr. Adamescu Mihai Cristian pentru facilitarea desfășurării activității de teren, înțelegerea și susținerea acordate pe parcursul acestui an. De asemenea, vreau să-i mulțumesc studentei Neagu Theodora Marcela pentru ajutorul acordat pe perioada desfășurării experimentului.

Nu în ultimul rând, o persoană ce a avut un aport important în ceea ce privește parcursul realizării acestei lucrări este doamna Lector Univ.Dr. Popescu Cristina-Maria care a dat dovadă de răbdare și implicare, acordându-mi sprijinul de care am avut nevoie pe durata acestui ultim an de studii în cadrul Facultății de Biologie din Universitatea București.

Bibliografie

Amendt, J., Goff, M. L., Campobasso, C. P., & Grassberger, M. (2010). Current concepts in forensic entomology. Current Concepts in Forensic Entomology, 50-60.

Avgın, S., & Luff, M. (2010). Ground beetles (Coleoptera: Carabidae) as bioindicators of human impact. Mun Entomol Zool, 5(1), 209–215.

Baguette, M., & Hance, T. (1997). Carabid Beetles and Agricultural Practices: Influence of Soil Ploughing. Biological Agriculture and Horticulture, 15(1–4), 185–190.

Banken, J. A. O., & Stark, J. D. (1998). Multiple Routes of Pesticide Exposure and the Risk of Pesticides to Biological Controls: A Study of Neem and the Sevenspotted Lady Beetle (Coleoptera: Coccinellidae). Journal of Economic Entomology, 91(1), 1–6.

Belskaya, E. A., & Kolesnikova, A. A. (2011). Species composition and ecological characteristics of rove beetles (Coleoptera, Staphylinidae) in the southern taiga of the Middle Urals. Entomological Review, 91(5), 599–610.

Beudert, B., Bässler, C., Thorn, S., Noss, R., Schröder, B., Dieffenbach-Fries, H., … Müller, J. (2015). Bark Beetles Increase Biodiversity While Maintaining Drinking Water Quality. Conservation Letters, 8(4), 272–281.

Bohan, D. A., Boursault, A., Brooks, D. R., & Petit, S. (2011). National-scale regulation of the weed seedbank by carabid predators. Journal of Applied Ecology, 48(4), 888–898.

Brunke, A. (2011). Diversity , Habitat Use and Potential Biocontrol Services of Rove Beetles (Coleoptera : Staphylinidae) in Soybean Agroecosystems and Adjacent Hedgerows. 285.

Cajaiba, R. L., Périco, E., da Silva, W. B., Vieira, T. B., Dalzochio, M. S., Bastos, R., … Santos, M. (2018). How informative is the response of Ground Beetles’ (Coleoptera: Carabidae) assemblages to anthropogenic land use changes? Insights for ecological status assessments from a case study in the Neotropics. Science of the Total Environment, 636, 1219–1227.

Campbell, J. M., & Davies, a. (1991). Checklist of Beetles of Canada and Alaska: FAMILY STAPHYLINIDAE (Rove beetles). Checklists of Beetles of Canada and Alaska, 84–90.

Capinera John L., 2008. Encyclopedia of Entomology, 2nd Edition, Springe.

Cazacu, C. (2015). Ecosystem Service Assessment in Braila Islands Long-Term Socioecological, Universitatea din București.

Cifuentes-Croquevielle, C., Stanton, D. E., & Armesto, J. J. (2020). Soil invertebrate diversity loss and functional changes in temperate forest soils replaced by exotic pine plantations. Scientific Reports, 10(1), 1–11.

Ciolpan O., (2011). Practicum de entomologie, Ars Docendi.

Cividanes, F. J., Araújo, E. S., Ide, S., & Galli, J. C. (2010). Distribution and Habitat Preference of Carabidae and Staphylinidae (Coleoptera) in an Orange Orchard and a Forest Fragment. Florida Entomologist, 93(3), 339–345.

Costanza, R., D’Arge, R., De Groot, R., Farber, S., Grasso, M., Hannon, B., … Van Den Belt, M. (1997). The value of the world’s ecosystem services and natural capital. Nature, 387(6630), 253–260.

Crist, T. O., & Ahern, R. G. (1999). Effects of habitat patch size and temperature on the distribution and abundance of ground beetles (Coleoptera: Carabidae) in an old field. Environmental Entomology, 28(4), 681–689.

Cruise, A., Watson, D. W., & Schal, C. (2018). Ecological succession of adult necrophilous insects on neonate Sus scrofa domesticus in central North Carolina. PLoS ONE, 13(4).

Baban, E. (2006). Diversitatea Coleopterelor (Coleoptera: Carabidae, Silphidae, Scarabaeidae, Cerambycidae) Din Ecosistemele Forestiere Ale Podișului Moldovei Centrale. 136.

Daily, G., Matson, P. A., Costanza, R., Nabhan, G. P., & Lubchenco, J. (1997). Nature ’ s Services Nature ’ s Services : Societal Dependence On Natural Ecosystems : Gretch … Scientist, (January), 7–8.

Díaz-Delgado, R., Cazacu, C., & Adamescu, M. (2018). Rapid Assessment of Ecological Integrity for LTER Wetland Sites by Using UAV Multispectral Mapping. Drones.

Eidson, C. S., Schmittle, S.C., Goode, R.B., Lal, J.B.,1966, Inducțion of leukosis with the beetle Alphitobius diaperinus, American Journal of Veterinary Reasearch, Vol.27 No.119 pp.1053-1057 pp. ref.6.

Foley, R. (2012). The Beetle in the Box. When Is True Belief Knowledge?

Food and Argriculture Organization of the United Nations. (2013). Edible insects. Future prospects for food and feed security. In Food and Agriculture Organization of the United Nations (Vol. 171).

Frank, J. H., & Thomas, M. C. (1999). Rove Beetles of Florida, Staphylinidae (Insecta: Coleoptera: Staphylinidae). DPI Entomology Circulars, 343(January 1999), 1–11.

Gîdei P., Popescu E.,2012, Ghidul Coleopterelor din Romania,volumul I.

Gaines, H. R., & Gratton, C. (2010). Seed predation increases with ground beetle diversity in a Wisconsin (USA) potato agroecosystem. Agriculture, Ecosystems and Environment, 137(3–4), 329–336.

Goff, M. L. (2009). Early post-mortem changes and stages of decomposition in exposed cadavers. Experimental and Applied Acarology, 49(1–2), 21–36.

Guillemain, M., Loreau, M., & Daufresne, T. (1997). Relationships beetween the regional distribution of carabid beetles (Coleoptera, Carabidae) and the abundance of their potential prey. Acta Oecologica, 18(4), 465–483.

Haines-Young, R., & Potschin-Young, M. B. (2018). Revision of the common international classification for ecosystem services (CICES V5.1): A policy brief. One Ecosystem, 3, 1–6.

HAU, T. C., HAMZAH, N. H., LIAN, H. H., & AMIR HAMZAH, S. P. A. (2014). Decomposition Process and Post Mortem Changes : Review ( Proses Pereputan Decomposition Process and Post Mortem Changes : Review. Sains Malaysiana, 43(12), 1873–1882.

Hector, A. (2009). Charles Darwin and the Importance of Biodiversity for Ecosystem Functioning. Vierteljahrsschrift Der Naturforschenden Gesellschaft in Zuerich, 154(3–4), 69–73.

House, G. J., & All, J. N. (1981). Carabid Beetles in Soybean Agroecosystems. Environmental Entomology, 10(2), 194–196.

Holland, J. M. (2014). Carabid beetles : their ecology , survival and use in agroecosystems The Game Conservancy Trust , Fordingbridge , Hampshire , SP6 1EF , UK Abbreviations : SADIE , Spatial Analysis by Distance IndiciEs . (June).

Holland, J. M., Hutchison, M. A. S., Smith, B., & Aebischer, N. J. (2006). A review of invertebrates and seed-bearing plants as food for farmland birds in Europe. Annals of Applied Biology, 148(1), 49–71.

Holopainen, J. K. (1992). Catch and sex ratio of Carabidae (Coleoptera) in pitfall traps filled with ethylene glycol or water. Pedobiologia, 36(5), 257–261.

Jonason, D., Smith, H. G., Bengtsson, J., & Birkhofer, K. (2013). Landscape simplification promotes weed seed predation by carabid beetles (Coleoptera: Carabidae). Landscape Ecology, 28(3), 487–494.

Kočárek, P. (2003). Decomposition and Coleoptera succession on exposed carrion of small mammal in Opava, the Czech Republic. European Journal of Soil Biology, 39(1), 31–45.

Koivula, M., Punttila, P., Haila, Y., & Niemelä, J. (1999). Leaf litter and the small-scale distribution of carabid beetles (Coleoptera, Carabidae) in the boreal forest. Ecography, 22(4), 424–435.

Kosewska, A., Nietupski, M., Ynanijak, K., & Skalski, T. (2016). Effect of plant protection on assemblages of ground beetles (Coleoptera, Carabidae) in pea (Pisum L.) and Lupine (Lupinus L.) crops. Periodicum Biologorum, 118(3), 213–222.

Kosewska, A., Skalski, T., & Nietupski, M. (2014). Effect of conventional and non-inversion tillage systems on the abundance and some life history traits of carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) in winter triticale fields. European Journal of Entomology, 111(5), 669–676.

Kromp, B. (1989). Carabid beetle communities (Carabidae, coleoptera) in biologically and conventionally farmed agroecosystems. Agriculture, Ecosystems and Environment, 27(1–4), 241–251.

Luck, G. W., Daily, G. C., & Ehrlich, P. R. (2003). Population diversity and ecosystem services. Trends in Ecology and Evolution, 18(7), 331–336.

Madra, A., Konwerski, S., & Matuszewski, S. (2014). Necrophilous Staphylininae (Coleoptera: Staphylinidae) as indicators of season of death and corpse relocation. Forensic Science International, 242, 32–37.

Manohar, P., Rajesham, V. V, Ramesh, M., & S, K. K. (2011). Pharmaceutical Biology. INternational Journal Of Pharmaceutical Biology, 1(1), 10–14.

Marchiori, C., 2002, Brachymeria podagrica (Fabricius) (Hymenoptera: Chalcididae) as parasitoid of Sarcodexia lambens (Wiedemann) (Diptera: Sarcophagidae) in Brazil, Arquivos do Instituto Biológico.

Martin Ortega, Julia, Ferrier, Robert C.,Gordon, Iain J., Khan, Shahbaz, Cambridge,2015,Water ecosystem services: a global perspective.

Mayer, A. C. G., & Vasconcelos, S. D. (2013). Necrophagous beetles associated with carcasses in a semi-arid environment in Northeastern Brazil: Implications for forensic entomology. Forensic Science International, 226(1–3), 41–45.

Moreby, S. J., & Southway, S. E. (1999). Influence of autumn applied herbicides on summer and autumn food available to birds in winter wheat fields in southern England. Agriculture, Ecosystems and Environment, 72(3), 285–297.

Nadeau, P., Thibault, M., Horgan, F. G., Michaud, J. P., Gandiaga, F., Comeau, C., & Moreau, G. (2015). Decaying matters: Coleoptera involved in heterotrophic systems. In Beetles: Biodiversity, Ecology and Role in the Environment.

Nadel, H., & Pena, J. E. (1994). Identity, behavior, and efficacy of nitidulid beetles (Coleoptera: Nitidulidae) pollinating commercial Annona species in Florida. Environmental Entomology, 23(4), 878–886.

Newton, A. F., & Peck, S. B. (2018). The Coleopterists Society Baited Pitfall Traps for Beetles Author ( s ): Al Newton and Stewart B . Peck Published by : The Coleopterists Society Stable URL : http://www.jstor.org/stable/3999838. 29(October), 45–46.

Nichols, E., Larsen, T., Spector, S., Davis, A. L., Escobar, F., Favila, M., & Vulinec, K. (2007). Global dung beetle response to tropical forest modification and fragmentation: A quantitative literature review and meta-analysis. Biological Conservation, 137(1), 1–19.

Nichols, E., Spector, S., Louzada, J., Larsen, T., Amezquita, S., & Favila, M. E. (2008). Ecological functions and ecosystem services provided by Scarabaeinae dung beetles. Biological Conservation, 141(6), 1461–1474.

Nörnberg, S. D., Grützmacher, A. D., Bento, J. M. S., Adler, C., & Nava, D. E. (2018). Unusual behavior of oviposition and development of Sitophilus zeamais (Coleoptera: Curculionidae) in peach and apple fruits. Phytoparasitica, 46(1), 69–74.

Paterson, R., & Lima, N. (2017). Bioprospecting: success, potential and constraints. 16, 81–112.

Pârvulescu L., 2012. Sistematica și biologia nevertebratelor celomate. Ghid practic, Bioflux.

Pechal, J. L., Benbow, M. E., Crippen, T. L., Tarone, A. M., & Tomberlin, J. K. (2014). Delayed insect access alters carrion decomposition and necrophagous insect community assembly. Ecosphere, 5(4).

Prado e Castro, C., García, M. D., Martins da Silva, P., Faria e Silva, I., & Serrano, A. (2013). Coleoptera of forensic interest: A study of seasonal community composition and succession in Lisbon, Portugal. Forensic Science International, 232(1–3), 73–83.

Racovi, E. (2007). Studii Eco-Faunistice asupra asociațiilor de Coleoptere edafice din zona Sic-Păstraia ( Câmpia Transilvaniei), 153–167.

Rîșnoveanu, G., 2010, Caracterizarea sistemelor populaționale, Ed. Ars Docendi, București.

Reid, W. V. (2005). Ecosystems and human well-being: a report on the conceptual framework working group of the Millenium Ecosystem Assessment. In Ecosystems (Vol. 5).

Sayers, T. D. J., Steinbauer, M. J., & Miller, R. E. (2019). Visitor or vector? The extent of rove beetle (Coleoptera: Staphylinidae) pollination and floral interactions. Arthropod-Plant Interactions, 13(5), 685–701.

Schopenhauer, A., (1844).The World as Will and Representation, Volume 2.,346-353.

Sikes, Derek S., Stephen T. Trumbo, and Stewart B. Peck., 2005,Silphidae Latreille 1807. Large carrion and burying beetles.

Skłodowski, J. J. W. J. (2006). Anthropogenic transformation of ground beetle assemblages (Coleoptera: Carabidae) in Białowieża Forest, Poland: From primeval forests to managed woodlands of various ages. Entomologica Fennica, 17(3), 296–314.

Suenaga, H., & Hamamura, T. (2001). Occurrence of carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) in cabbage fields and their possible impact on lepidopteran pests. Applied Entomology and Zoology, 36(1), 151–160.

Sunderland, K. D., Lövei, G. L., & Fenlon, J. (1995). Diets and reproductive phenologies of the introduced ground beetles harpalus-affinis and Clivina-Australasiae (coleoptera: Carabidae) in New-Zealand. Australian Journal of Zoology, 43(1), 39–50.

Teodorescu I., Antonie I.V, (2008), Entomolgie, Ed. Geea.

Thiele, H. U.,1977, Carabid beetles in their environments. A study on habitat selection by adaptation in physiology and behaviour, Springer-Verlag. Berlin Germany

Vasile Gh. Radu, Varvara V. Radu, 1967, Zoologia nevertebratelor, Ed. Didactică și pedagocică.

Vădineanu, A., 2004, Managementul dezvoltării, o abordare ecosistemică, Ed. Ars Docendi, București.

Walker,H., 1992, Biodiversity and ecological redundancy, Division of Wildlife and Ecology, 18-22.

Weeks, R. D. J., & McIntyre, N. E. (1997). Killing Agents. Entomologia Experimentalis et Applicata, 82, 267–273.

Wei, S., Huang, W., Zhu, M., Gao, L., Wang, Y., Zhang, R., … Zhao, Z. (2020). The asymmetric responses of carabid beetles to steppe fragmentation in Northwest China. Global Ecology and Conservation, 23.

Zhang, S. Q., Che, L. H., Li, Y., Dan, L., Pang, H., Ślipiński, A., & Zhang, P. (2018). Evolutionary history of Coleoptera revealed by extensive sampling of genes and species. Nature Communications, 9(1), 1–11.

Zmihorski, M. (2012). The effect of disturbance by river flooding on the ground beetles ( Coleoptera , Carabidae ) The effect of disturbance caused by rivers flooding on ground beetles ( Coleoptera : Carabidae ). (January).

Articole online

Island of Braila – Integrated Management plan for the "Small Island of Braila", LIFE99 NAT/RO/006400, consultat la 5.VI.2020.

https://www.lter-europe.net/search?SearchableText=braila+islands, consultat la 5.VI.2020.

https://deims.org/d4854af8-9d9f-42a2-af96-f1ed9cb25712, consultat la 5.VI.2020.

http://biodiversitate.mmediu.ro/rio/natura2000/static/pdf/rosci0006.pdf, consultat la 5.VI.2020.

https://extension.psu.edu/ground-and-tiger-beetles-coleoptera-carabidae, consultat la 14.VI.2020.

ANEXA 1: Servicii ecosistemice. Sursa: Haines-Young, R., & Potschin-Young, M. B. (2018). Revision of the common international classification for ecosystem service(CICES V5.1): A policy brief. One Ecosystem, 3, 1–6.

ANEXA 2: Sortarea reprezentanților ordinului Coleoptera. Sursă: Arhivă personală