Строительная деятельность личинок ручейников перекатов реки

Фонд развития
лицея №130
Советский район
При поддержке
Лаборатория экологического воспитания
Института цитологии и генетики СО РАН
Секция зоологии
Яковлева Мария Игоревна
МБОУ СОШ №162, 8 класс
Строительная деятельность личинок ручейников
перекатов реки Бердь
Руководитель:
педагог дополнительного образования
лаборатории экологического воспитания
ИЦиГ СО РАН
Стекленева Анна Игоревна
Новосибирск 2013 год
Введение.
К ручейникам (Trichoptera) относятся насекомые средних, реже мелких
размеров. Тело и крылья взрослых особей покрыты густыми волосками.
Развитие личинок с полным превращением. Личинки развиваются в воде в
различного типа пресных водоёмах. Как и у гусениц, у них имеется парная
шелкоотделительная железа, выводное отверстие которой находится на
нижней губе. Окукливание личинок происходит в построенных ими домиках
(Лепнева, 1964, 1966).
Личинки ручейников являются важным звеном любого пресноводного
биоценоза. Они являются пищевым ресурсом для рыб и околоводных птиц.
Многие из личинок ручейников – сапрофаги. Они участвуют в
самоочищении водоёма. Преимущественно ручейники обитают в чистой воде
с достаточной концентрацией кислорода (Бей-Биенко, 1980; Райков,
Римский-Корсаков, 2002). Вследствие этого многие виды ручейников
являются биоиндикаторами чистоты воды (Чертопруд, 1999).
Многие виды ручейников ведут малоподвижный образ жизни. Чтобы
защитить свое нежное тело от хищников они строят домики из мелкого
материала (Павловский, Лепнева, 1948). Наиболее характерны домики из
неорганических (песчинки, мелкие камешки) или органических частиц
(кусочки растений, раковины или обломки раковин различных животных) ,
скрепленных секреторными нитями. К жизни в условиях песчано-детритного
дна приспособлены личинки, строящие песчаные домики в виде трубок,
отягощенных по сторонам иглами хвои или частицами крупного детрита.
Личинки, живущие в условиях детритного дна, строят домики из крупного
растительного детрита, часто с обкладкой из семян, остатков насекомых,
раковин моллюсков и т.д. (Павловский, Лепнева, 1948; Сукачева, 1982).
Строение домиков личинок современных ручейников и материал, из
которого они состоят, в нормальных условиях и тесно связаны с
особенностями местообитания. Однако строительное поведение личинок
весьма пластично, и в условиях эксперимента домик может быть построен из
необычного материала или приобретает нетипичную форму. Так, личинки
Molanna в лаборатории строили домики из обломков яичной скорлупы,
обрезков целлулоидной пленки и т .п. (Сукачева, 1982). У некоторых видов
(преимущественно с широким экологическим диапазоном) и в природе
материал домика может сильно меняться в зависимости от условий обитания
личинки. Примерами таких видов могут служить Limnephilus stigma, L.
griseus, L. lavicornis, Hydatophlylax magnus и др. (Сукачева, 1982). Иногда
материал домика зависит от времени его постройки или от возраста личинок.
Так, весенние домики L. stigma могут состоять из веточек мха, тогда как
летние построены преимущественно из растительного детрита. С ростом
личинки домик надстраивается, в простейшем случае - из такого же
материала, из какого он состоял раньше, но с частицами более крупного
размера. Иногда материал, используемый для постройки домика взрослой
оказывается совершенно иным, чем используемый молодой личинкой
(Лепнева, 1964, 1966; Сукачева, 1982). При разрушении домика по какимлибо причинам личинка ручейника стремится быстро восстановить убежище.
В это время можно предложить насекомому сделать чехлик из необычного
материала: кусочков бумаги, ткани, цветного стекла, яичной скорлупы, даже
из бисера. Если подносить его порциями разного цвета, то получится
чудесный разноцветный домик. Однако следует помнить, что насекомое
строит лишь из однотипного материала — личинка, сооружающая жилье из
песка, не сможет пользоваться бумагой (Сележинский, 1971).
В Новосибирской области на малых реках Салаира, например, Бердь,
Кинтереп, Суенга и др., обитают многие виды ручейников, строящие
защитные домики (Иванов и др., 2001). Их строительная деятельность до сих
пор остается объектом научных исследований (Непомнящих, Подгорный,
1992). В связи с этим изучение строительной деятельности личинок
ручейников важно как для понимания условий их жизни, так сохранения
биоразнообразия этих древних насекомых.
Цель исследования - изучить особенности строительной деятельности
личинок ручейников на перекатах реки Бердь в Присалаирье.
В
задачи
исследования
входило:
1. Выявить и описать биотопы, в которых обитают личинки ручейников,
строящие
домики.
2.
Описать
типы
чехликов
личинок
ручейников.
3. Проанализировать варьирование формы и структуры чехликов в пределах
вида.
4. Провести опыт с ручейниками, предложив в качестве строительного
материала разноцветный бисер.
Материалы и методы
Объектом исследования являлась строительная деятельность
ручейников реки Бердь в её среднем течении (рис. 1).
личинок
Рис. 1. Река Бердь в её среднем течении (окрестности села Березово).
Среди личинок ручейников выделяют два основных морфо-экологических
типа. Это личинки строящие домики и личинки, живущие свободно
(Сукачева, 1982). Исследование было проведено на личинках, строящих
домики из песчинок или растительных частиц, которые они скрепляют при
помощи шелкоотделительной железы.
В работе использовались следующие методы:
1. Метод сбора. Сбор личинок ручейников и домиков производился вручную
с камней и растений, погруженных в воду.
2. Метод эксперимента. Эксперимент проводился для выявления
предпочтений ручейниками цветовой гаммы материала для строительства
чехликов. В ходе
эксперимента личинки ручейников Potamophylax
rotundipennis помещались в кюветы жёлтого и голубого цветов. Затем в
кювету насыпался бисер пяти цветов (красный, жёлтый, зелёный, голубой и
чёрный) в равных долях. Также в кювету помещались плоские камни, к
которым ручейники могли прикрепить свои домики. Кювета закреплялись на
дне реки в проточной воде .
При определении экземпляров ручейников до вида использовали микроскоп
бинокулярный стереоскопический и справочную литературу (Лепнева , 1964,
1966; Мамаев, 1972; Иванов и др., 2001).
Работа была выполнена в ходе учебно-исследовательской экспедиции
лаборатории экологического воспитания ИЦиГ СО РАН, проходившей с 15
по 30 июля 2013 года в долине реки Бердь в окрестностях села Берёзово в
Маслянинском районе Новосибирской области.
Результаты и их обсуждение
В ходе работы были выявлены два биотопа на реке Бердь, в которых жили
ручейники. Биотоп №1 представляет собой перекат около берега. Дно –
каменистое. Глубина от 30 до 50 см. Скорость течения – 0,4 м/с.
Биотоп№2 Перекат и стоячий участок воды около зарослей макрофитов.
Скорость течения воды на перекате – 0,6 м/с, глубина от 50 до 70 см. Дно
каменистое местами илистое .
В этих биотопах было собрано и измерено 29 домиков ручейников
следующих типов. 1-ый тип. Домик состоит из мелких песчинок, размером не
более 0.5 мм, соединённых между собой с ювелирной точностью. Длина
домика – 17 -18 мм. Диаметр около 4 мм (рис. 2). Эти домики принадлежат
ручейникам вида Potamophilax rotundipennis. Это самый часто встречаемый
вид – было встречено 19 личинок.
Рис. 2. Домики ручейника вида Potamophilax rotundipennis.
2-ой тип. При строительстве использовались мелкие камни (около 5 мм).
Длина домиков составляет 16 – 17 мм, диаметр – 5 мм. Эти домики
принадлежат ручейникам семейства Rhyacophilidae (рис. 3). Все домики были
обнаружены пустыми. Всего было собрано 6 штук.
Рис. 3. Домик ручейника семейства Rhyacophilidae
3-ий тип. Для изготовления этих чехликов использовались в основном
растительные остатки, при рассмотрении похожие на кору деревьев. Длина
домика составляет 23 мм. Домик был собран единственном экземпляре и
принадлежал он ручейнику Limnophilus lunatus.
4-ый тип. Домики построены из растительных остатков и мелких камней.
Длина – 15 – 17 мм, диаметр – 6 мм. Данный тип чехлика принадлежит виду
Anabolia servata.
Всего было собрано и измерено 3 домика этого вида. Результаты измерений
представлены в таблице 1.
Таблица №1.
Размеры чехликов ручейников
№
тип
домика
1
№1
2
Вид ручейников
Длина (мм)
Диаметр
(мм)
Стадия
Potomophylax rotundipennis
17
4
Куколка
№1
Potomophylax rotundipennis
19
4
Личинка
3
№1
Potomophylax rotundipennis
18
4
Куколка
4
№1
Potomophylax rotundipennis
16
4
Личинка
5
№1
Potomophylax rotundipennis
19.5
4.5
Личинка
6
№1
Potomophylax rotundipennis
17
4
Личинка
7
№1
Potomophylax rotundipennis
18
4
Куколка
8
№1
Potomophylax rotundipennis
18
3.5
Личинка
9
№1
Potomophylax rotundipennis
18
4
Личинка
10
№1
Potomophylax rotundipennis
19.5
4
Личинка
11
№1
Potomophylax rotundipennis
17.5
3.5
Личинка
12
№1
Potomophylax rotundipennis
19
4
Личинка
13
№1
Potomophylax rotundipennis
18
4
Личинка
14
№1
Potomophylax rotundipennis
21
4
Личинка
15
№1
Potomophylax rotundipennis
19
3.5
Личинка
16
№1
Potomophylax rotundipennis
17
3.5
Куколка
17
№1
Potomophylax rotundipennis
20
4.5
Личинка
18
№1
Potomophylax rotundipennis
15.5
4
нет данных
19
№1
Potomophylax rotundipennis
19
4
нет данных
20
№2
Rhyacophilidae sp.
16.5
5
нет данных
21
№2
Rhyacophilidae sp
16
5
нет данных
22
№2
Rhyacophilidae sp
18.5
6
нет данных
23
№2
Rhyacophilidae sp
17
5
нет данных
24
№2
Rhyacophilidae sp
17
нет
данных
нет данных
25
№2
Rhyacophilidae sp
15
нет
данных
нет данных
26
№3
Limnophilus lunatus
23
4.5
27
№4
Anabolia servata
15
нет
данных
28
№4
Anabolia servata
15
6
Куколка
29
№4
Anabolia servata
17
6.5
Куколка
Личинка
нет данных
Исходя из данных таблицы следует, что размер домиков вида Potamophilax
rotundipennis может различаться в пределах 5.5 мм. Так минимальный размер
составляет 15.5мм, а максимальный - 21 мм. Второй тип домиков,
принадлежащий виду из семейства Rhyacophilidae достигает размеров от 14
до 19 мм, т.е. длина чехликов может отличаться в пределах 5 мм. Чехлики
ручейника Anabolia servata достигают 15 до 17 мм.
Анализ варьирования формы и структуры домиков в пределах вида
Форма домиков в пределах вида существенно не варьирует. Так, например
все домики ручейников вида Potamophylax rotundipennis имеют слегка
изогнутую и сужающуюся форму. Структура, т.е. материал и способ
постройки в пределах вида не варьируются
Эксперимент с искусственным строительным материалом
После погружения в жёлтую кювету 2 личинки ручейника Potamophylax
rotundipennis первое время ничего не делали. Через несколько часов они
начали строить домики из предложенного материала. Эксперимент был
заложен в 6 часов вечера. За ночь (к 9 часам утра) оба ручейника построили
домики, правда, через некоторое время их покинули. Оба ручейника
использовали при строительстве разные цвета бисера – голубой, оранжевый,
белый (рис.5).
Рис. 5 Домик из бисера, построенный ручейником вида Potamophylax
rotundipennis
Скорее всего, при выборе материала для
домика ручейники не
ориентируются ни на его цвет, ни на цвет фона. Эксперимент закладывался
ещё несколько раз, но во всех последующих случаях, к сожалению
ручейников смывало из кюветы.
Выводы
1. Личинки ручейников строящие домики были встречены в реке Бердь на
глубине от 30 до 70 см на участках с каменистым дном и со скоростью
течения 0,4 - 0,6 м/с.
2. Были встречены и описаны 4 типа чехликов личинок ручейников,
принадлежащих видам Potamophylax rotundipennis, Limnophilus lunatus,
Anabolia servata и представителю семейства Rhyacophilidae .
3. Было выявлено, что форма и структура домиков в пределах вида не
варьируется, а размер может меняться в пределах 5 мм.
4. В результате опыта с искусственным строительным материалом было
обнаружено, что личинки ручейника Potamophylax rotundipennis не
имеют цветовых предпочтений относительно постройки домиков. Также
было выяснено, что ручейники способны довольно быстро
адаптироваться к новому строительному материалу.
Литература
1. Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология – Москва: Высшая школа 1980г.
С.235 – 237.
2. Бродский А.К., Кипятков В.Е., Кузнецова И.А., Мартынова Е.Ф.,
Саулиг А.Х., Стекольников А.А., Тыщенко В.П.
Руководство по энтомологической практике – Ленинград:
Издательство ленинградского университета 1983г. С. 173 – 175.
3. Иванов В.Д., Григоренко В.Н., Арефина Т. И. Trichoptera (Ручейники)
// Определитель пресноводных беспозвоночных России и
сопредельных территорий. Т.5. Высшие насекомые. СПб.: Наука,
2001. С. 7-72.
4. Лепнева С.Г. Ручейники. Фауна СССР. Т. 2. Вып. 1. Новая серия.
№88. М., Л.: Наука, 1964. - 562 с.
5. Лепнева С.Г. Ручейники. Фауна СССР. Т. 2. Вып. 2. Новая серия.
№95. М., Л.: Наука, 1966. - 562 с.
6. Мамаев Б.М., Определитель насекомых по личинкам, – Москва:
Просвещение 1972г. С. 36 – 56.
7. Непомнящих В.А., Подгорный К.А. Регуляция выбора строительного
материала у личинок ручейников // Журн. общей биологии. 1992. Т.
53. №4. С. 609-614.
8. Павловский Е.Н., Лепнева С.Г. Очерки из жизни пресноводных
животных. Ленинград: Советская наука, 1948
9. Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н., Зоологические экскурсии. –
Москва: Цитадель-трейд 2002г. С.296 – 304.
10.Сележинский Г.В. Животные-строители. Киев: Наукова думка, 1971.
– 91 с.
11.Сукачева И.Д. Историческое развитие отряда ручейников. М.: Наука,
1982. – 112 с.
12.Чертопруд М.В. Мониторинг загрязнения водоемов по составу
макрозообентоса. /Методическое пособие. – М.: Ассоциация по
химическому образованию, 1999.–16 с.