Особенности пространственного распределения личинок

Фонд развития
лицея №130
Советский район
При поддержке
Российская академия наук
Сибирское отделение
Институт цитологии и генетики
Лаборатория экологического воспитания
Секция экологии
Шихалева Екатерина Дмитриевна
9сп класс МБОУ «Лицей № 130 имени академика М.А. Лаврентьева»
Особенности пространственного распределения личинок
некоторых видов стрекоз (Odonata) в среднем течении реки Бердь
Научный руководитель Батурина Наталья Сергеевна,
м.н.с. научно-исследовательской части
отдела биологии и химии НГУ,
каф. общей биологии и экологии НГУ
Новосибирск 2013
Введение
1
Среди беспозвоночных животных, играющих огромную роль в природе,
особое место занимает отряд стрекоз, один из самых древних по происхождению.
Адаптивные способности, обилие в водных и околоводных биоценозах, высокая
морфологическая специализация стрекоз отличает их от других крылатых
насекомых (Заика,1977). В трофических сетях стрекозы занимают особое
положение, поскольку являются активными хищниками, выполняют роль
консументов второго, и часто третьего порядка (Риклефс, 1979). Вносят
существенный вклад в круговорот веществ в природе, и массовое истребление
кровососущих насекомых (Харитонов, 1989).
Большинство работ по одонтофауне посвящено имаго, однако изучение
личиночной фазы не менее интересно, поскольку в водоёме личинки стрекоз
проводят порой до трёх лет. Личинки стрекоз – активные хищники, они обычны в
стоячих и слабопроточных водоемах, немногие предпочитают крупные реки.
Обитают среди водных растений или ведут придонный образ жизни, нередко
закапываются в ил (Чертопруд, 2005). Все это привлекало и продолжает
привлекать внимание многих ученых к изучению жизнедеятельности стрекоз, тем
более что многие вопросы их распространения и экологии еще требуют внимание.
Вызывает интерес возможность миграций этих насекомых на огромные
расстояния, многолетние водные фазы развития, разнообразная пищевая база и
стратегии охоты, все эти поведенческие и экологические адаптации представляют
собой результат долгого эволюционного развития. По литературным данным
личинки стрекоз, в том числе и в сибирском регионе, предпочитают стоячие или
слабопроточные водоёмы (Харитонов, 1997). Однако в горно-таёжных лесах на
открытых площадкам мы нередко можем наблюдать полёты имаго, а в местных
малых реках были обнаружены личинки стрекоз (Мордкович, 1989). Нами во
время экспедиции 2013 года было обнаружено в сильном течении и на перекатах
реки Бердь довольно большое количество личинок стрекоз. С нашей точки зрения
находка требует тщательного анализа. Таким образом, исследование адаптивных
экологических особенностей стрекоз представляется нам крайне актуальным.
Цель данной работы – выявить характер пространственного
распределения личинок некоторых видов стрекоз в реке Бердь в Присалаирье.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1) Выявить биотопы обитания личинок стрекоз в среднем течении реки Бердь.
2) Дать абиотическую характеристику выделенных биотопов.
3) Описать видовой состав личинок стрекоз в биотопах.
4) Выявить наиболее часто встречающиеся виды.
2
5) Выявить лимнические виды стрекоз, обитающие на перекатах.
6) Описать поведенческие адаптации стрекоз к обитанию в малых реках.
Объект и методы исследования
Личинки типа наяд (имеют трахейные жабры), живут от одного года до трех
лет. Линяют в процессе развития до 25 раз. Личинки имеют ротовые органы
грызущего типа с сильно вытянутой и коленообразно сгибающейся нижней губой.
Превращенной в мощный хватательный орган, способный удерживать жертву;
ноги сильные; у представителей подотряда Zygoptara имеются три листовидные
хвостовые жабры. Размер яйца в зависимости от видовой принадлежности
колеблется от 0,5 мм до 2 мм. Взрослые стрекозы питаются насекомыми,
пойманными на лету. Стрекозы – характерные активные хищники. Каждая особь
имеет свою территорию, на которой питается, которую охраняет от своих
сородичей и в случае необходимости дерется за нее. По их поведению их можно
назвать хищники – дозорники. Нимфы ведут водный образ жизни, обитая
главным образом в стоячих водоемах: озерах, прудах и старицах рек (Чертопруд,
2005). Они не могут плавать, зато ходят по дну среди разлагающихся остатков
или растительности. Нимфы также являются хищниками: они ловят водных
насекомых, ракообразных, хватая их своей выдвижной губой (маской),
снабженной щипами. Также питаются личинками комаров и мух. Можно
предположить, что личинки, так же как и имаго «держат» свою охотничью
территорию. Нимфы более мелких видов развиваются в течение года. У крупных
видов от двух до четырех лет. Зимовка идет на стадии нимфы, личинки
зарываются в детрит или же зимуют (Жизнь животных, 1969). Практическое
значение стрекоз заключается в том, что они служат кормом для рыб. По оценкам
материала предложенного А.Ю. Харитоновым (1997) в определителе
пресноводных беспозвоночных в Сибири 73% видов предпочитают крупные реки
и стоячую воду.
Методика и методы исследования
Работа выполнена на участке долины реки Бердь. Сбор личинок стрекоз
производился на участках реки Бердь в окрестностях села Березово
Маслянинского района Новосибирской области ходе работы учебноисследовательской экспедиции с 15 июля по 1 августа 2013 года. GPS координаты
места сбора материала: N 54 градуса 30.469`; E 084 градуса 02, 892`; 176 метров
над уровнем моря.
3
Сбор личинок производился вручную в литоральной зоне на глубине не
более 0,5 м. Отловленные экземпляры помещались в закрытый сосуд и
фиксировались в 70 % спирте в стационарных условиях. Определение до вида
проводилось при помощи бинокулярного стереокопического микроскопа марки
Ziess Stemin 2000 C и справочной литературы (Мамаев, 1972; Харитонов, 1997;
Определитель пресноводных беспозвоночных России, Т.3., 2000).
Результаты исследования и их обсуждение
За период исследования было осуществлено 9 маршрутных учетов, где было
собрано 16 экземпляров личинок стрекоз. Выявлено 4 биотопа с личинками
стрекоз (рис.1): проточная старица и перекаты на реке Бердь, которые мы условно
обозначили как перекат №1, перекат №2 и перекат №3.
Рис.1. Место расположения выделенных биотопов.
Для каждого исследуемого биотопа производились замеры параметров
абиотических факторов: Температура воды, скорость течения воды, глубина
русла, содержание кислорода, наличие макрофитов на участке отбора проб.
Данные представлены в таблице 1.
4
Таблица 1
Старица
Перекат №1
1
Перекат
№2
2
Перекат №3
Характеристика биотопов
Температура, Скорость Содержание Глубина,
Наличие
°С
течения, кислорода,
см
макрофитов
м/с
мг/л
21,5
0
2,5
25
+
23,8
1,08
11,9
90
22,9
0,1
8,50
30
+
22,9
0,6
9,43
40
+
22,8
0,4
Нет данных
45
-
В ходе работы было обнаружено 5 видов стрекоз, относящихся к 3
семействам, 5 родам. Систематическое положение обнаруженных видов
представлено в таблице 2.
Таблица 2
Систематическое положение обнаруженных видов
Класс Отряд Подотряд Семейство
Род
Вид
Anisoptera
Odonata
Insecta
Gomphidae
Cordulidae
Aeschnidae
Ophigomphus
Ophigomphus serpentinus
Macromia
Macromia amphigena
fraenata
Somatochlora
Somatochlora matallica
Cordulia
Cordulia aenea
Aeschna
Aeschna grandis
Наиболее широко представлено семейство Cordulidae – 3 вида. Причем вид
– Macromia amphigena fraenata является охраняемым видом для территории
Новосибирской области и занесен в Красную книгу.
По результатам исследования было установлено, что наибольшее
количество видов – 3, обнаружено на перекате №1 (табл. 3) (рис. 2). А в
проточной старице всего лишь один вид – Aeschna grandis. Для ответа на вопрос:
«Почему биотоп переката №1 оказался более благоприятным, чем биотоп
старицы?» мы проанализировали литературные данные по биотопической
приуроченности видов стрекоз Западной Сибири (Определитель пресноводных
беспозвоночных, 2000). Лишь для двух из обнаруженных видов – Ophiogomphus
serpenius и Macromia amphigena fraenata установили возможность обнаружения в
медленно текущих реках с мягкими грунтами (рис.3).
5
Рис.2. Биотоп «перекат № 1».на реке Бердь.
Однако эти виды нами обнаружены на перекатах, с каменистым дном и
относительно большой скоростью течения (см. таб. 3). Из рисунка 3 следует, что
для трёх видов – Macromia amphigena fraenata, Somatochlora metallica,
Ophiogomphus serpenius установлено заселение не характерных для них биотопов:
перекатов рек с каменистым грунтов и быстрым течением.
Таблица 3
Биотопическое распределение обнаруженных экземпляров стрекоз
Старица
Перекат №2 Перекат
Перекат
№3
№1
Скорость течения,
0
0,35
0,4
1,08
м/с
Ophigomphus
0
2
0
6
serpentinus
Macromia amphigena
0
0
0
1
Cordulia aenea
0
0
1
0
Somatochlora
0
0
0
3
matallica
Aeschna grandis
2
0
1
0
.
6
Рис.3. Биотопическая приуроченность обнаруженных видов. Желтым выделены
виды, для которых установлено несоответствие с литературными данными.
Мы предположили, что виды, находящиеся не в том месте обитания
согласно литературным данным, имеют что-то общее в их строении. В таблице 4
приведены изображения личинок, их масок, размеры и период вылета. Из данной
таблицы, мы можем сделать вывод о том, что у всех представленных выше видов
крупное тело, удлиненные конечности, которые помогают удерживаться на
нижней стороне камня в сильном течении, многолетние водные фазы развития. У
двух видов – Somatochlora metallica и Macromia amphigena сходна форма тела,
ковшеобразная форма маски с широкими латеральными лопастями. Для вида
Ophiogomphus serpentinus, который встречался чаще всего на перекате с самым
быстрым течением, данные признаки не свойственны.
Обнаружение личинок стрекоз на перекатах, поставило перед нами вопрос:
«Где зимуют выявленные виды стрекоз?». Ведь по литературным данным
личинки стрекоз зимуют в зарослях макрофитов или в донном детрите. По
нашему мнению, выявленные виды могут зимовать в зарослях макрофитов
расположенных у берега реки Бердь, мигрируя к берегам перед наступления
холодов (рис. 4).
7
Таблица №4
Характеристика личинок стрекоз
Виды
Somatochlora
Macromia amphigena
Ophiogomphus serpentinus
До 4 см
До 3 см
До 4,5 см
Конец мая - начало
Первая декада июля
Начало июня - август
2 года
3-4 года
metallica
Внешний
вид
Строение
маски
Размеры
тела
октября
2-3 года
Примечание: рисунки заимствованы: http://biodiversite.wallonie.be/servlet/Repository/doucetplanche-anisos-odonates-belgique-a3.png?ID=26678
В летний период личинки стрекоз предпочитают населять перекаты с
сильным течением на нижней стороне камней, так как именно на перекатах
больше всего макрозообентоса – пищевых ресурсов личинок стрекоз. В это время
они формируют «охотничьи угодья», подобно имаго стрекоз. К завершению лета,
личинки отцепляются от камня, и их относит течением к берегу, где они
зарываются в ил.
8
Рис.4. Возможные локальные миграции личинок стрекоз.
Данная гипотеза сформировалась при анализе пищевого рациона личинок
стрекоз. Так, в желудках личинок Somatochlora Metallica и Ophiogomphus
serpentinus нами были обнаружены хитиновые останки личинок подёнок
семейства Heptageniidae и ручейников семейства Hydropsychidae (рис.4) в массе
населяющих исследуемые перекаты.
Рис.4. Хитиновые останки ручейников семейства Hydropsychidae.
9
Заключение
Анализ видового состава, морфологии и пищевой базы личинок стрекоз,
обнаруженных в нетипичных биотопах показал, что на перекатах малых рек
поселяются крупные личинки видов стрекоз, имеющие длинные конечности и
уплощенную форму тела. По нашему мнению личинки этих видов перемещаются
на перекаты только в летний период, формируя свои «охотничьи угодья». Зимой
они мигрируют к берегам и переживают холода в зарослях прибрежных
макрофитов.
Выводы
1. В ходе исследования были обнаружены личинки следующие видов стрекоз:
1) Macromia amphigena fraenata;
2) Cordulia aenea;
3) Somatochlora metallica ;
4) Aeschna grandis;
5) Ophiogomphus serpenius.
2. В ходе исследования был выявлен доминирующий вид литоральной зоны реки
Бердь - Ophiogomphus serpentinus. Особи данного вида были обнаружены в
изобилии на перекате №1 (каменистый грунт, скорость течения 1,08 м/с).
3. Личинки трех видов стрекоз, а именно: Macromia amphigena fraenata,
Somatochlora metallica и Ophiogomphus serpenius, были отловлены в биотопах с
быстрым течением и каменистым грунтом, что не характерно для них, следуя
литературным данным.
4. Анализ строения тела и пищевой базы личинок видов личинок стрекоз показал,
что для видов характерны
• крупные размеры тела;
• удлиненные конечности;
• активное хищничество, основные жертвы – личинки подёнок
(Heptegenidae), личинки ручейников (Hydropsychidae).
10
Список литературы
1. Жизнь животных, Беспозвоночные, Том 3., под редакцией действительного
члена АН СССР Л.А. Зенкевича, Москва, 1969 год.
2. Заика В. В. Адаптации к переживанию неблагоприятных условий разными
фазами развития стрекоз // Зоологический журнал, 1977, Т. 56, № 6. С. 848854.
3. Мамаев Б. М., Определитель насекомых по личинкам. Пособие для
учителей., Москва, «Просвещение», 1972 год
4. Мордкович В.Г. Фауна и экология стрекоз. Новосибирск. Наука, 1989.
5. Красная книга Новосибирской области/ Департамент природных ресурсов и
охраны окружающей среды Новосибирской области. - 2-е изд. Новосибирск: Арта, 2008. - 528 с.
6. Риклефс К. Основы общей экологии. М.: Мир, 1979. – 424 с.
7. Харитонов А.Ю., Борисов С.Н. Фенология стрекоз//Фауна и экология
стрекоз. Новосибирск: Наука, 1989. С. 67-76.
8.
Харитонов А.Ю. Стрекозы в Определитель пресноводных беспозвоночных
России и сопредельных территорий. Т. 3. СПб., 1997. С. 221-246.
9. Чертопруд М.В. Гидробиологические экскурсии в Подмосковье. М.:
Московская городская СЮН, 2005. – 49 с.
10.Фотографии заимствованы:
http://biodiversite.wallonie.be/servlet/Repository/doucet-planche-anisosodonates-belgique-a3.png?ID=26678