Heading: 
UDC: 
597.833(470.44)

PHENOLOGICAL CHANGES OF THE WINTERING OF PELOBATES FUSCUS (PELOBATIDAE, AMPHIBIA) IN THE CLIMATE TRANSFORMATION CONDITIONS OF THE NORTHERN LOWER-VOLGA REGION

Abstract

Regularities of the changes of calendar dates of the start, end and duration of Pelobates fuscus wintering in the Medveditsa river valley (Lysogorsky district, Saratov region) within the period from 1892 until 2014 are considered. A reduction of the wintering duration by 7 days (on the average) over the last 120 years is shown, due to a shift of the start wintering date to a later date and that of the end wintering date to an earlier date. Such changes of the end and start wintering dates mainly began to emerge since the 1950s and 1980s, respectively, and significantly accelerated in 2002 - 2014. The periodicity of changes of the start and end wintering dates is mainly due to the winter severity cycles (8-9 years) and the humidify - aridity ones (the Brückner cycle of 36 - 38 years). Our analysis of the temperature regime over the soil profile shows that the shortening of wintering is mainly caused by the earlier start of the spawning migration of mature individuals of this species in the spring. The depth of location of P. fuscus individuals in the soil profile has been decreased steadily from the early 1980s until 2014. Predictive models have been developed to allow one to suppose the termination of movement of P. fuscus individuals in the soil profile from the horizons where they are in the period of activity by 2050, as well as a significant reduction in the wintering duration or even its complete disappearance as a phase of the annual cycle during 315 years provided that the modern climatic trend will remain.

DOI: 
10.18500/1684-7318-2016-2-167-185
References

Архив погоды в Октябрьском городке // Расписание погоды [Электронный ресурс]. 2014. URL: http://rp5.ru/Архив_погоды_в_Октябрьском_городке (дата обращения : 25.05.2014).
Астафьева Н. М. Вейвлет-анализ : основы теории примеры применения // Успехи физических наук. 1996. Т. 166, № 11. С. 1145 – 1170.
Беляченко А. В., Шляхтин Г. В., Филипьечев А. О., Мосолова Е. Ю., Мельников Е. Ю., Ермохин М. В., Табачишин В. Г., Емельянов А. В. Методы количественных учётов и морфологических исследований наземных позвоночных животных. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2014. 148 с.
Боркин Л. Я., Литвинчук С. Н., Мильто К. Д., Розанов К. М., Халтурин М. Д. Критическое видообразование у Pelobates fuscus (Amphibia, Pelobatidae) : цитометрические биохимические доказательства // Докл. РАН. 2001. Т. 376, № 5. С. 707 – 709.
Бялко А. В., Гамбургцев А. Г. Статистика погоды // Природа. 2000. № 12. С. 6 – 10.
Ердаков Л. Н., Телепнев В. Г. Цикличность в динамике численности рябчика (Bonasa bonasia L., 1758) из Новосибирской области // Естественные и математические науки в современном мире : материалы XXVI междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск : Изд-во «СибАК», 2015. С. 88 – 94.
Ермохин М. В., Табачишин В. Г. Динамика размерной и половой структуры сеголеток чесночницы обыкновенной – Pelobates fuscus (Laurenti, 1768) В пойме р. Медведицы // Современная герпетология. 2010. Т. 10, вып. 3/4. С. 101 – 108.
Ермохин М. В., Табачишин В. Г. Сходимость результатов учета численности мигри-рующих сеголеток чесночницы обыкновенной, Pelobates fuscus (Laurenti, 1768), при полном и частичном огораживании нерестового водоёма заборчиками с ловчими цилиндрами // Современная герпетология. 2011. Т. 11, вып. 3/4. С. 121 – 131.
Ермохин М. В., Табачишин В. Г., Иванов Г. А. Оптимизация методики учета земноводных заборчиками с ловчими цилиндрами // Проблемы изучения краевых структур биоцено-зов : материалы 3-й междунар. науч. конф. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2012. С. 157 – 163.
Ермохин М. В., Иванов Г. А., Табачишин В. Г. Фенология нерестовых миграций бесхвостых амфибий в долине р. Медведица (Саратовская область) // Современная герпетология. 2013 a. Т. 13, вып. 3/4. С. 101 – 111.
Ермохин М. В., Табачишин В. Г., Иванов Г. А., Богословский Д. С. Особенности размещения чесночницы обыкновенной (Pelobates fuscus) в почвенном профиле в начале зимовки в долине р. Медведица // Современная герпетология. 2013 б. Т. 13, вып. 1/2. С. 22 – 26.
Ермохин М. В., Табачишин В. Г., Иванов Г. А. Фенология нерестовых миграций чесночницы обыкновенной – Pelobates fuscus (Pelobatidae, Amphibia) в долине р. Медведица (Саратовская область) // Поволж. экол. журн. 2014. № 3. С. 342 – 350.
Ермохин М. В., Табачишин В. Г., Иванов Г. А., Рыбальченко Д. А. Зависимость репродуктивных параметров самок Bombina bombina и Pelophylax ridibundus (Amphibia, Anura) от размерных и весовых характеристик // Современная герпетология. 2016. Т. 16, вып. 1/2. С. 3 – 13. 
Корн П. С. Прямолинейные заборчики с ловушками // Измерение и мониторинг биологического разнообразия : стандартные методы для земноводных. М. : Т-во науч. изд. КМК, 2003. С. 117 – 127.
Полуконова А. В., Демин А. Г., Полуконова Н. В., Ермохин М. В., Табачишин В. Г. Молекулярно-генетическое исследование локальных популяций чесночницы обыкновенной Pelobates fuscus (Laurenti, 1768) долины р. Медведица (Саратовская область) по участку гена мтДНК – CytB // Современная герпетология. 2013 а. Т. 13, вып.  3/4. С. 117 – 121.
Полуконова А. В., Демин А. Г., Полуконова Н. В., Ермохин М. В., Табачишин В. Г. Новые гаплотипы обыкновенной чесночницы Pelobates fuscus (Laurenti, 1768) из популяций в долине р. Медведица (Саратовская область) // Биология внутренних вод : материалы XV шк.-конф. молодых ученых. Кострома : Костром. печат. дом, 2013 б. С. 304 – 308.
Среднегодовая средняя, минимальная и максимальная температура воздуха, количество осадков по годам в пункте Октябрьский Городок // Термограф : архивные данные температуры воздуха и количества осадков [Электронный ресурс]. 2005. URL: http://thermo-graph.ru/mon/st_34163.htm (дата обращения : 24.05.2014).
Температура почвы на глубинах до 320 см (ежедневные данные) // Всероссийский на-учно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных [Электронный ресурс]. Обнинск, 2014. URL: http://meteo.ru/data/164-soil-temperature (дата обращения : 30.05.2015).
Шляхтин Г. В., Табачишин В. Г. Особенности реализации трофических возможностей синтопических популяций Pelobates fuscus и Rana ridibunda на севере Нижнего Поволжья // Современная герпетология. 2014. Т. 14, вып. 1/2. С. 54 – 56.
Шнитников А. В. Внутривековые колебания уровня степных озёр Западной Сибири и Северного Казахстана и их зависимость от климата // Тр. лаборатории озероведения АН СССР. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1950. Т. 1. С. 28 – 129.
Araújo M. B., Thuiller W., Pearson R. G. Climate warming and the decline of amphibians and reptiles in Europe // J. of Biogeography. 2006. Vol. 33, № 10. P. 1712 – 1728.
Arnfield H., Grant R., Monk C., Uller T. Factors influencing the timing of spring migration in common toads (Bufo bufo) : Timing of spring migration in toads // J. of Zoology. 2012. Vol. 288, № 2. P. 112 – 118. 
Blaustein A. R., Belden L. K., Olson D. H., Green D. M., Root T. L., Kiesecker J. M. Amphib-ian Breeding and Climate Change // Conservation Biology. 2001. Vol. 15, № 6. P. 1804 – 1809.
Blaustein A. R., Searle C., Bancroft B. A., Lawler J. Amphibian Population Declines and Climate Change // Ecological Consequences of Climate Change : Mechanisms, Conservation, and Management / eds. E. A. Beever, J. L. Belant. Boca Raton ; London ; New York : CRC Press, 2011. P. 29 – 53.
Borkin L. J., Litvinchuk S. N., Rosanov J. M., Milto K. D. Cryptic speciation in Pelobates fuscus (Anura, Pelobatidae) : evidence from DNA flow cytometry // Amphibia – Reptilia. 2001. Vol. 22, № 4. P. 387 – 396.
Corn P. S., Bury R. B. Sampling methods for terrestrial amphibians and reptilies / USDA Forest Service, Pacific Northwest Research Station, Portland. General Technical Report PNW-GTR-275, 1990. 34 p.
Corn P. S., Muths E. Variable breeding phenology affects the exposure of amphibian em-bryos to ultraviolet radiation // Ecology. 2002. Vol. 83, № 11. P. 2958–2963.
Corn P. S. Climate change and amphibians // Animal Biodiversity and Conservation. 2005. Vol. 28, № 1. P. 59 – 67.
Cummins C. P. UV-B radiation, climate change and frogs – the importance of phenology // Annales Zoologici Fennici. 2003. Vol. 40, № 1. P. 61 – 67.
Gelder van J. J., Hoedemaekers H. C. M. Sound Activity and Migration During the Breeding Period of Rana temporaria L., R. arvalis Nilsson, Pelobates fuscus Laur. and Rana esculenta L. // J. of Animal Ecology. 1971. Vol. 40, № 3. P. 559 –5 68.
Hammer O., Harper D. A. T., Ryan P. D. PAST : Paleontological Statistics software package for education and data analysis // Paleontologia Electronica. 2001. Vol. 4, № 1. P. 1 – 9.
Hartel T., Sas I., Pernetta A., Geltsch I. C. The reproductive dynamics of temperate amphibians: a review // North Western J. of Zoology. 2007. Vol. 3, № 2. P. 127 – 145.
Ibanez I., Primack R. B., Miller-Rushing A. J., Ellwood E., Higuchi H., Lee S. D., Kobori H., Silander J. A. Forecasting phenology under global warming // Philosophical Transactions of the Royal Society B : Biological Sciences. 2010. Vol. 365, № 1555. P. 3247 – 3260.
Kowalewski L. Observations on the phaenology and ecology of Amphibia in the region of Częstochowa // Acta Biologica Cracoviensia. Ser. Zoologia. 1974. Vol. 19, № 3. P. 391 – 460. 
Loman J. Primary  and secondary phenology. Does it pay a frog to spawn early? // J. of Zoology. 2009. Vol. 279, № 1. P. 64 – 70.
Møller A. P. Environmental indicators of climate change : phenological aspects // Environmental Indicators / eds. R. H. Armon, O. Hänninen. Dordrecht : Springer Netherlands, 2015. P. 39 – 49.
Paton P. W., Crouch W. B. Using the Phenology of Pond-Breeding Amphibians to Develop Conservation Strategies // Conservation Biology. 2002. Vol. 16, № 1. P. 194 – 204.
Reading C. J. The effect of winter temperatures on the timing of breeding activity in the common toad Bufo bufo // Oecologia. 1998. Vol. 117, № 4. P. 469 – 475.
Savage R. M. The burrowing and emergence of the spade-foot toad, Pelobates fuscus fuscus Wagler // Proceedings of the Zoological Society of London. 1942. Vol. 112, № 1–2. P. 21 – 35.
Schwartz M. D., Ahas R., Aasa A. Onset of spring starting earlier across the Northern Hemisphere // Global Change Biology. 2006. Vol. 12, № 2. P. 343 – 351.
Scott W. A., Pithart D., Adamson J. K. Longterm   United  Kingdom  trends  in  the  breeding phenology of the common frog, Rana temporaria // J. of Herpetology. 2008. Vol. 42, № 1. P. 89 – 96.
Seimon T. Global warming from a frog’s perspective : a call for immediate action // Acta Zoológica Lilloana. 2010. Vol. 54, № 1–2. P. 3 – 10.
Sparks T. H., Smithers R. J. Is spring getting earlier? // Weather. 2002. Vol. 57, № 5. P. 157 – 166.
Sparks T., Tryjanowski P., Cooke A., Crick H., Kuzniak S. Vertebrate phenology at similar latitudes : temperature responses differ between Poland and the United Kingdom // Climate Research. 2007. Vol. 34, № 2. P. 93 – 98.
Sutton R., Suckling E., Hawkins E. What does global mean temperature tell us about local climate? // Philosophical Transactions of the Royal Society A : Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Vol. 373, № 2054. P. 1 – 14.
Terhivuo J. Phenology of spawning for the Common Frog (Rana temporaria L.) in Finland from 1846 to 1986 // Annales Zoologici Fennici. 1988. Vol. 25, № 2. P. 165 – 175.
Todd B. D., Winne C. T. Ontogenetic and interspecific variation in timing of movement and responses to climatic factors during migrations by pond-breeding amphibians // Canadian J. of Zoology. 2006. Vol. 84, № 6. P. 715 – 722.
Todd B. D., Scott D. E., Pechmann J. H. K., Gibbons J. W. Climate change correlates with rapid delays and advancements in reproductive timing in an amphibian community // Proceedings of the Royal Society B : Biological Sciences. 2011. Vol. 278, № 1715. P. 2191 – 2197.
Torrence C., Compo G. P. A practical guide to wavelet analysis // Bull. American Meteorological Society. 1998. Vol. 79, № 1. P. 61 – 78.
Tryjanowski P., Rybacki M., Sparks T. Changes in the first spawning dates of common frogs and common toads in western Poland in 1978 – 2002 // Annales Zoologici Fennici. 2003. Vol. 40, № 6. P. 459 – 464.
Vasseur D. A., DeLong J. P., Gilbert B., Greig H. S., Harley C. D. G., McCann K. S., Savage V., Tunney T. D., O’Connor M. I. Increased temperature variation poses a greater risk to species than climate warming // Proceedings of the Royal Society B : Biological Sciences. 2014. Vol. 281, № 1779. P. 2612 – 2612.
Walpole A. A., Bowman J., Tozer D. C., Badzinski D. S. Community-level response to cli-mate change: shifts in anuran calling phenology // Herpetological Conservation and Biology. 2012. Vol. 7, № 2. P. 249 – 257.
Wiener A. K. Phänologie und Wanderverhalten einer Knoblauchkröten-Population (Pelobates fuscus fuscus, Laurenti, 1768) auf der Wiener Donauinselein Vergleich der Untersuchungsjahre 1986, 1987 und 1989 – 1995 // Stapfia. 1997. Bd. 51, № 2. S. 151 – 164.
Yermokhin M. V., Tabachishin V. G., Ivanov G. A. Spawning migration phenology of the spadefoot toad Pelobates fuscus (Pelobatidae, Amphibia) in the Valley of the Medveditsa River (Saratov Oblast) // Biology Bulletin. 2015. Vol. 42, № 10. P. 931 – 936.

p. 167
Full text (in Russian):