Жесткокрылые насекомые городских водоемов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсовая работа 29 страницы, 8 рисунков, 5 таблиц, 37 источников

Ключевые слова: городской водоем, жесткокрылые насекомые, абиотические факторы.

Объект исследования: жесткокрылые (Coleoptera) насекомые городских водоемов.

Цель работы: рассмотреть наиболее массовых представителей жесткокрылых и структуру их сообществ, обитающих в городских водоемах.

Методы исследования: для определения численности насекомых использованы общие гидробиологические методы.

Результаты исследований: на исследуемых водоемах города Гомеля было встречено 13 видов водных насекомых относящихся к 8 семействам и 4 отрядам. Водные жесткокрылые представлены всего двумя семействами Dytiscidae и Hydrophilidae. Наибольшее количество видов встречено в июле и августе, это связано с тем, что на эти месяцы попадает период размножения многих насекомых, так же в это время наблюдались наиболее благоприятные температурные условия.



Содержание

водоем загрязнение жесткокрылые жук

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Городские водоемы

1.1.1 Принцип типизации городских водоемов

1.1.2 Антропогенная нагрузка и биоиндикация загрязнений на водоемах

1.2 Фауна: видовое богатство и экологические группировки сообществ, населяющих водоем

1.2.1 Общие закономерности распространения жесткокрылых в различных типах водных объектов и индикаторная роль водных жуков

1.2.2 Фауна городских водоемов городов

1.2.3 Диапауза как характерная адаптация обитателей водоемов

1.2.4 Скорость роста и развития обитателей водоемов

2. Объект, программа и методика исследований

2.1Объект исследований

2.2 Программа исследований

2.3 Методика исследований

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Результаты исследований за 2013 г

3.2 Анализ полученных данных за 2012-2013 гг

Заключение

Список использованных источников



Введение

Следует отметить несомненное практическое значение водоемов в городской черте. Такие водоемы - это жизненно необходимые места для воспроизводства ряда животных. Благодаря благоприятным температурным и трофическим условиям городские водоемы используются многими видами птиц как кормовые территории и места для гнездований. Определенное значение имеют эти водоемы и для прикладной деятельности человека. Многие виды насекомых и амфибий откладывают в них яйца, где и происходит их дальнейшее развитие. Вышедшие на сушу взрослые насекомые, являются хищниками, которые контролируют развитие популяции вредителей сельскохозяйственных культур и леса. Есть в этих водоёмах и опасность отдельные их обитатели, являются промежуточными хозяевами цестод или переносчиками возбудителей болезней, могут представлять опасность в плане создания паразитарной ситуации.

Определенный интерес представляет использование городских водоемов для экологического образования населения. Водоемы являются существенным элементом ландшафтного разнообразия. Однако малые размеры, изолированное положение делают их очень уязвимыми системами, поэтому они легко разрушаются и уничтожаются, при этом безвозвратно исчезают населяющие их виды животных.

Целью работы является анализ видовой структуры фауны и сообществ водных жесткокрылых обитающих в городских водоемах.

Задачи:

1 Выявить видовой состав водных жесткокрылых, обитающих в исследованных водоемах;

2 Определить численность жесткокрылых в сообществах исследованных водоемов;

3 Выявить сезонную динамику активности обнаруженных видов, обитающих в городских водоемах.

Объект исследования - жесткокрылые - гидробионты.

Предмет исследования - видовой состав и структура сообществ жесткокрылых насекомых, обитающих в малых водоемах г. Гомеля.

Практическая значимость работы заключается в получении новых данных по биологии и экологии видов, обитающих в городских водоемах подверженных антропогенному прессу в виде рекреационной нагрузки и отрицательных условий городской среды.



1. Обзор литературы

1.1 Городские водоемы

Городские водоёмы являются важными природными объектами ввиду их экологических особенностей, экономического и культурного значения. Для большинства водоёмов существуют проблемы изменения состояния экосистем, их охраны и использования.

В черте Гомеля расположено значительное количество озёр и прудов. Водоемы города являются природно-реакционными или декоративно ландшафтными водными объектами естественного или искусственного происхождения. Одни из них служат для отдыха, ловли рыбы, другие используются для сброса сточных вод и других целей. Они представляют собой целый мир, в котором уживаются растения и животные.

1.1.1 Принцип типизации городских водоемов

Водоёмы в городской черте можно разделить на два типа:

1 Мелководный естественный водоём, образуется при наличии на поверхности замкнутых котловин. И превышения притока воды в это углубление над потерями её на фильтрацию в грунт и испарение. Доступный для проникновения световых лучей до дна без существенного различия в термическом режиме и солевом составе поверхностных и донных слоёв, вследствие чего на всей акватории пруда возможно развитие озёрной литоральной растительности.

2 Искусственный водоём (водохранилище) небольшого размера (площадью обычно не более 1 кмІ), образуемое путём перегораживания плотиной русла небольшой реки, ручья, балки, лога. При отсутствии удобных естественных понижений для устройства пруда вырывают специальные котловины глубиной 3-5 м.

Водоёмы также могут быть постоянными и временными, возникающими лишь в многоводные периоды года. К таким водоёмам относятся старицы и лужи, возникающие весной при разливах крупных рек, а также пересыхающие реки и ручьи.

Длительность водной фазы очень важна для формирования структуры сообщества водоемов, так как не все виды одинаково хорошо приспособлены к переживанию периода сухой фазы и к разной длительности водной фазы, что необходимо для успешного развития и воспроизводства популяции. Периодически повторяющиеся безводные периоды могут иметь сезонные, годовые, и многолетние циклы.

Тип водного питания является одним из основных показателей, характеризующих особенности конструкции и функционирования водоема. Распространены четыре основных типа водного питания: поверхностный сток, грунтовые воды, принудительное наполнение водоемов - из гарантированного источника водного питания и комбинированное питание [17].

Поверхностный сток является основным видом водного питания всех плотинных водоемов. Разница заключается лишь в соотношении объемов чаши водоема и объемов стока. При значительном превышении объемов стока возможно создание каскада водоемов, расположенных на одном и том же водотоке.

Грунтовые воды, как правило, обеспечивают лучшее санитарное состояние водоема благодаря меньшей загрязненности подземных вод и более низкой их температуре, сдерживающей процесс образования ряски и развитие других водорослей. Особенно благоприятно сказывается питание грунтово-напорными водами, обеспечивающими более значительный расход и проточность водоема. Количество водоемов на чисто подземном питании меньше, чем на поверхностном стоке. Такие водоемы, как правило, расположены в поймах средних и крупных рек, отличающихся широкими поймами. В более узких поймах размещение водоемов, организация водного питания и защита от весеннего и летнее - осеннего затопления затруднительны.

Принудительное наполнение водоемов - из гарантированного источника водного питания производится в том случае, если нет хороших естественных источников водного питания. Малые водоемы заполняют водой из поливочного или обычного водопровода. Большие водоемы часто заполняют водой из специально пробуренных скважин или скважин общего назначения. Имеют место и такие источники, как подача воды насосами из рек, водохранилищ или более крупных и хорошо обеспеченных водой водоемов.

Комбинированное питание имеет в какой - то мере почти каждый водоем, так как на его поверхность выпадают жидкие и твердые осадки и частично поступают воды поверхностного стока.

1.1.2 Антропогенная нагрузка и биоиндикация загрязнений на водоемах

На водные объекты оказывают влияние одновременно многие антропогенные факторы. По характеру воздействия на ресурсы, режим и качество водных объектов суши их можно объединить в несколько групп:

- непосредственно воздействующие на водный объект путем прямых изъятий воды и сбросов природных и сточных вод (системы промышленного и коммунального водоснабжения, каналы переброски стока, коллекторы сточных вод).

- воздействующие на водный объект посредством изменения поверхности речных водосборов и отдельных территорий (агротехнические мероприятия, осушение болот и заболоченных земель, вырубка и посадка лесов, урбанизация и т. п.).

- воздействующие на основные элементы влагооборота в пределах конкретных речных водосборов и отдельных территорий посредством изменения климатических характеристик в глобальном и региональном масштабах (промышленные и энергетические объекты, нарушающие газовый состав и загрязняющие атмосферу, а также крупномасштабные водохозяйственные мероприятия) [19].

Различные виды живых существ способны показать, чем загрязнена окружающая среда. Какой бы совершенной ни была современная аппаратура, она не может сравниться с «живыми приборами», реагирующими на те, или иные изменения, отражающие воздействие всего комплекса факторов, включая сложные соединения различных ингредиентов.

Бурное развитие сине-зеленых водорослей - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.

Таблица 1

Шкала загрязнений по индикаторным таксонам [20]

Индикаторные таксоны	Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование
Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник.	Очень чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное.
Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник, вилохвостки, водяной клоп	Чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое.
Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и мошки	Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение техническое.
Шаровки, плоские пиявки, личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки.	Загрязненные. Неблагополучные. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение
Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов	Грязные. Неблагополучные. Техническое.
Макробеспозвоночных нет	Очень грязные. Неблагополучные. Техническое с очисткой

Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При плохой очистке фекально-бытовых сточных вод обрастания бывают белыми или сероватыми. Как правило, они состоят из прикрепленных инфузорий. Стоки с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий - теотриксов [19].

Биоиндикация - способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их сообществ.

Биотестирование - использование в контролируемых условиях биологических объектов для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов. Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов [20].

1.2 Фауна: видовое богатство и экологические группировки сообществ, населяющих водоемы

1.2.1 Общие закономерности распространения жесткокрылых в различных типах водных объектов и индикаторная роль водных жуков

Общее число видов зафиксированных в различных типах водных объектов, таково: ручьи - 57, родники - 85, реки - 121, старицы - 91, озера - 108, болота - 107, временные водоемы - 142, пруды - 101, водохранилища - 57, отстойники - 10, мелиоративные каналы - 108, сбросные каналы - 21, искусственные водотоки - 69 [28].

Самую богатую фауну водных жесткокрылых имеют временные водоемы (142 вида). Во временных водоемах отмечалась и самая высокая численность водных жуков. Это объясняется оптимальной экологической обстановкой, т.е. довольно высокой температурой воды (в летние месяцы до 25 °С), разнообразием гидрологических условий в отдельных лужах, относительной свободой от пресса хищников и конкурирующих видов. Самой бедной среди естественных водных объектов является фауна ручьев (57 видов) [3]. У ручьев и самые низкие коэффициенты фаунистического сходства среди естественных водных объектов.

Самую бедную фауну имеют отстойники (10 видов) и сбросные каналы (21 вид), предназначенные для стока отработанных вод от промышленных, сельскохозяйственных и других предприятий. Это объясняется сильным антропогенным загрязнением данных водных объектов. В них отмечены наиболее пластичные виды жуков, например Helophorus granularis и Anacaena lutesens.

В естественных водных объектах было зафиксировано 210 видов. Искусственные водные объекты заметно беднее по числу видов (150), что объясняется большей антропогенной нагрузкой, которую испытывают водоемы и водотоки данной группы. В них не отмечено ни одного вида представителей семейств Elmidae.

Естественные и искусственные водные объекты различаются не только по числу видов, отмеченных в них жуков, но и по составу колеоптерофауны. Так, 70 видов жуков были найдены только в естественных водных объектах. Среди них интересны следующие виды, которые редки на территории региона: Haliplus fulvus, H. variegatus, H. laminatus, Bidessus grossepunctatus, Hygrotus confluens, H. quinquelineatus, Hydroporus melanarius, H. brevis, H. morio, H. longicornis, H. scalesianus, Deronectes latus, Laccophiluspoecilus, Agabus clypealis, A. bifarius, A. clypealis, A. melanarius, Ilybius chalcanotus, Rhantus incognitus, R. suturellus, Gyrinus suffriani, Hydraena gracilis, H. britteni, H. belgica, H. sternalis, Limnebius nitidus, L. atomus, L. aluta, Helophorus laticollis, H. croaticus, Hydrochus kirgisicus, H. megafallus, H. ignicollis, Cercyon granarius, C. subsulcatus, С. sternalis, Anacaena limbata, Potamophilus acuminatus, Oulimnius luberculatus и Macronychus quadrituberculatus [7].

Естественные водные объекты являются источниками формирования фаун искусственных водных объектов. Это в первую очередь касается наиболее богатых по видовому составу постоянных водных объектов, таких как реки, озера, болота. Также немаловажную роль в формировании колеоптерофауны искусственных водных объектов играют давно существующие пруды и водохранилища, которые по своим экологическим условиям приближаются к озерам, и старые крупные искусственные водотоки, сходные с реками.

Только в искусственных водных объектах было отмечено всего 7 видов. Интерес представляют редкие виды, найденные только в отдельных типах искусственных водных объектов: Hygrotus nigrolineatus, Н. parallelogrammus, Dytiscus lapponicus, Limnebius papposus, Enochrus bicolor [7]. Однако говорить достаточно объективно о приуроченности данных видов к определенным типам водных объектов нельзя, так как на территории региона они были отмечены в единичных экземплярах.

Высокую специфичность отдельных типов искусственных водных объектов доказывают низкие коэффициенты фаунистического сходства, например, у отстойников и сбросных каналов. Эти объекты выделяются и самым бедным видовым составом водных жесткокрылых. В противовес вышесказанному, мелиоративные каналы занимают третье место по видовому составу (108 видов) после временных водоемов и рек, а также имеют одни из самых высоких коэффициентов фаунистического сходства с различными типами водных объектов, в том числе и с естественными. Данный факт указывает не только на то, что эти водотоки стали удобным местом обитания для видов, занимающих различные экологические ниши, но и на то, что в состав их фауны включились виды жуков, характерные для различных типов естественных водных объектов. Это объясняется тем, что в последние 10 лет большинство мелиоративных каналов не подвергается антропогенному воздействию, что вызвало стабилизацию гидрологического режима водотоков и обогащение колеоптерофауны.

Примечательно наличие в составе фауны Hygrotus nigrolineatus, отмеченного в отстойниках, и Enochrus bicolor, найденного в водохранилищах, Helophorus paraminutus, зафиксированного в лужах и мелиоративных каналах, а также Berosus bispina и В. spinosus, пойманных на свет [28]. Ареалы этих видов в основном пролегают в степных районах Европы и Азии. Факт находки подобных жесткокрылых позволяет судить об инвазии степных видов на территорию изучаемого региона.

Видовой состав водных жуков зависит от типа водного объекта, удаленности от берега, глубины, скорости течения, рН воды и степени зарастания макрофитами. При изучении влияния отдельных гидрологических параметров на население водных жуков было отмечено, что число видов и относительное обилие положительно коррелирует со степенью зарастания макрофитами и водорослями. Эти же параметры отрицательно коррелируют со скоростью течения, глубиной, удаленностью от берега водного объекта. Качество воды в водных объектах относится к числу важнейших показателей, определяющих возможность эффективного и рационального использования водных и биологических ресурсов водоемов и водотоков, которые не только используются как объекты хозяйства и рекреации, но и тех немногих, в которых запрещена хозяйственная деятельность.

В настоящее время создаются унифицированные системы для характеристики и определения качества вод и методологические основы экологической классификации качества поверхностных вод суши. Наряду с этим, важное значение приобретает разработка методов определения санитарного состояния водных объектов при помощи видов биоиндикаторов. Как показывают проведенные исследования, водных жуков можно использовать в этом качестве. Их видовой состав отражает санитарное состояние водного объекта, в том числе и степень антропогенного воздействия [15].

Некоторые виды характерны для водных объектов определенных типов. Например Dytiscus latissimus, Enochrus testaceus, Gyrinus paykulli являются характерными видами для крупных водоемов. Brychius elevatus, Oreodytes rivalis, Deronectes latus, Orectochilus villosus приурочены к водотокам с чистой водой и обычно со средней и большой скоростью течения, практически не переносят органического и минерального загрязнения. Эти виды можно использовать в качестве биоиндикаторов чистой воды [7].

Ряд видов обитает в разных типах водных объектов, но придерживается вод с определенными гидрологическими параметрами. Нахождение в водоемах или водотоках ацидофильных видов, в частности представителей рода Hydrochus, Helophorus nanas, Enochrus ochropterus, свидетельствует о слабокислой реакции воды (рН 5 до 6,8) и уменьшении количества растворенного кислорода.

В целом увеличение числа стагнобионтных видов отражает обмеление водных объектов, увеличение степени зарастания макрофитами, так как создаются подходящие условия для видов, приуроченных в основном к болотам и временным водоемам, таких как Helophorus aquaticus, К. granularis, И. griseus, Anacaena lutescens, Hydrobius fuscipes. В водных объектах, где имеют место подобные процессы, вышеуказанные виды составляли 22 - 90% от общего количества собранных жуков. Обнаружение же данных видов с таким количественным соотношением в пробах в водотоках свидетельствует о замедлении течения, обмелении водотока и уменьшении содержания растворенного кислорода в воде (не выше 7 мг/л) [28]. Все вышесказанное касается проб, взятых в русле у берега, но не в заливах, заводях или старицах, так как в небольших количествах эти жуки могут быть найдены в водотоках на участках без течения, особенно в засушливое время.

Долговременные исследования были проведены по установлению влияния изменения гидрологического режима водоема на генезис водной колеоптерофауны на примере карьерных прудов. Проводилось наблюдение за динамикой фауны 8 карьерных прудов, расположенных в Витебской, Минской и Брестской областях, находящихся на второй (зрелость) и третьей (старость) стадиях. Первая стадия (молодость) начинается сразу после наполнения пруда и длится 10 - 15 лет, пока происходит формирование чаши и берегов. Вторая стадия (25 - 35 лет) характеризуется замедлением в формировании берегов и ложа и установлением экологического равновесия водоема. Увеличивается зарастание пруда. Третья стадия характеризуется почти полным зарастанием [16]. Происходит обмеление пруда, водная растительность постепенно сменяется болотной.

Причиной преждевременного обмеления, ухудшения качества воды (в частности закисления) чаще всего является органическое загрязнение либо комплексное загрязнение бытовыми отходами, что приводит к интенсивному зарастанию макрофитами. На ранние стадии развития (1 - 2) пруд может вернуть очистка. Зная, когда произойдет превращение пруда в болото, а иногда и распад пруда на временные водоемы до полного высыхания, можно рекомендовать время проведения очистки пруда. Точно установить время наступления момента завершения третьей стадии трудно, но анализ состава фауны водных жуков все же позволяет делать определенные выводы о судьбе прудов, Так, в одном из модельных прудов в Несвижском районе Минской области были отмечены Hydrochus crenatus и Enochrus ochropterus, свидетельствующие о закислении воды. Увеличилось и количество Аnасаеnа lutescens и Helophorus granularis, характерных для болот и луж. Относительное обилие вышеперечисленных видов весной, летом и осенью составило 40 %. Постепенно оно возросло до 70 %. Через три года пруд заболотился и постепенно в течение 2 лет распался на временные водоемы. Подобная ситуация наблюдалась и в одном из прудов на территории Березинского заповедника, когда доля видов рода Hydrochus, Helophorus granularis и Аnасаеnа lutescens возросла до 66 % и постепенно увеличивалась до 84 %. Через 3 года пруд пересох полностью, минуя стадию болота. В Барановичском районе Брестской области модельный пруд, находящийся на последней стадии, в составе своей фауны имел ацидофильный вид Helophorus nanus. Доля Helophorus granularis, H. discrepans, Апасаепа lutescens, Hydrobius fuscipes характерных в основном для болот и временных водоемов, составляла почти 70 % от всех экземпляров жуков, собранных весной, летом и осенью. Через два года их доля уже составила 92 %. Пруд очень сильно обмелел, но полностью пересох только в течение 5 лет, с момента начала проведения наблюдений за динамикой его колеоптерофауны. В целом в прудах, которым грозит пересыхание или полное заболачивание в течение 3 - 5 лет, увеличивается доля стагнобионтных видов (с 70 % и выше) [20].

На модельных прудах, при переходе от второй стадии развития к третьей стадии, было отмечено увеличение общего количества видов водных жуков, иногда в 2 - 2,5 раза за счет видов характерных для болот и временных водоемов.

Исследования показали, что увеличение числа стагнобионтных видов и появление видов - индикаторов закисления воды (Hydrochus brevis, Н. crenatus, Н. kirgisicus, Н. ignicollis, Helophorus nanus, Enochrus ochropterus), индикаторов обмеления водоема (Helophorus gramdaris, H. discrepans, Anacaena lutescens), индикатора обмеления и органического загрязнения (Hydrobius juscipes) свидетельствуют о том, что пруд прекратит свое существование в течение 3 - 5 лет, если своевременно не очистить и не углубить ложе[20].

1.2.2 Фауна городских водоемов

Разнообразие водных насекомых в небольших водоёмах довольно высокое (около 100 видов) По относительному обилию выделяются следующие виды: Helophorus granularis (10,65 %), Hydrobius fuscipes (7,32 %), Anacaena lutescens (5,9 %), Noterus crassicornis (5,05 %), Berosus luridus (3,99 %) Константными видами для прудов являются Noterus crassicornis, Acilius canaliculatus, Helophorus granularis, Hydrochara caraboides, Helochares obscurus, Enochrus affinis [7].

Анализ состава водных жесткокрылых в водоёмах показал, что доминирующее положение по числу видов и родов занимают плавунцы (51 и 14 соответственно). Это семейство имеет довольно высокое относительное обилие - 36,72 %. Среди всех родов лидируют представители рода Hydroporus, насчитывающие 11 видов. Жуки этого рода чаще всего преобладают среди плавунцов в сборах. Наиболее обычны H. tristis, H. palustris, H. planus, которые одновременно являются наиболее пластичными представителями рода. Род Agabus немного уступает предыдущему роду по относительному обилию, но представлен 8 видами, среди которых в прудах разных типов обычен A. bipustulatus. На третьем месте по числу видов (6) и относительному обилию (5,2 %) находится род Rhantus, среди которого наиболее обычен R. exsoletus. Остальные роды плавунцов представлены небольшим числом видов, их доля среди собранных водных жуков невелика. Довольно часто в прудах встречаются средние и крупные виды плавунцов.

Водолюбы немного уступают плавунцам по числу видов (20) и родов (10), но заметно превосходят их по относительному обилию (36,44 %). Род Enochrus представлен 4 видами, но все они встречаются в небольших количествах и приурочены к карьерным прудам с высокой степенью зарастания (3 - 4) и сильно обмелевшим, то есть находящимся на третьей стадии (старость) развития. Довольно многочисленны среди водолюбов и представители родов Hydrobius, Anacaena, Helochares, Hydrophilus, Hydrochara, включающие по 1 виду.

Довольно значительную часть среди жуков, населяющих пруды, занимают представители семейства Helophoridae (11 видов). Морщинники имеют и высокое относительное обилие (13,74 %), которое в основном сформировано за счет высокой численности C. granularis - самого обычного и многочисленного вида в водоемах Беларуси.

Представители семейства Noteridae (2 вида) приурочены к прудам различных типов и являются обычными видами прудовой фауны, чего не скажешь о Haliplidae (6 видов), Hydraenidae (2 вида), Dryopidae (1 вид), которые представлены малым числом видов и их доля в сборах очень мала (от 0,11 до 1,81 %). Вертячки в составе прудовой фауны имеют 4 вида, но также немногочисленны (2,43 %), в основном были найдены в крупных речных и карьерных прудах. Среди них наиболее обычны Gyrinus marinus и G. aeratus [7].

Число видов в одном пруде колеблится от 1 до 24. Наиболее бедными по видовому составу являются маленькие карьерные и наливные пруды на торфяниках.

1.2.3 Диапауза как характерная адаптация обитателей водоемов

Почти все виды животных, постоянно или на личиночных стадиях обитающие в малых водоемах, развили ряд специальных адаптации, позволяющих им избежать разрушающего воздействия безводного периода с низкими значениями температуры. Наличие диапаузы, или стадии покоя, является наиболее характерной особенностью жизненного цикла животных, населяющих такие водоемы.

Многие виды характеризуются данным видом репродуктивной стратегии, благодаря которой они получили возможность синхронизировать развитие и воспроизводство с наиболее благоприятными условиями окружающей среды [12]. В итоге большинство гидробионтов следует репродуктивной стратегии, которая максимизирует их возможности репродуктивного успеха.

Ряд животных характеризуется наличием эмбриональной диапаузы, которую они проходят в виде покоящихся яиц со специальными защитными оболочками, цист, коконов и пр. Особую устойчивость к повреждающему воздействию высушивания, высоких и низких температур покоящиеся стадии получают благодаря образованию в них ряда специальных веществ, таких как глицерол, трегалоза и пр., которые могут составлять 10 - 18% от сухого веса цист. Приобретение видами способности выживать в неблагоприятных условиях среды на стадии эмбриональной диапаузы дает им ряд преимуществ в плане поддержания жизнеспособности популяций (выживание в засуху, увеличение общей длительности жизни одной генерации, синхронизация биологических процессов с внешними средовыми факторами). Образование покоящихся яиц, цист, коконов связано с адаптацией к переживанию экстремальных условий (аноксия, резкий подъем температуры, ухудшение пищевых условий, уход от пресса хищников и т. п.) [17]. И наконец, благодаря наличию эмбриональной диапаузы виды получают возможность распространения в пространстве и завоевания новых территорий (перенос ветром, насекомыми, амфибиями, птицами).

Другая группа животных обладает способностью пережидать неблагоприятные условия на личиночной стадии, как, например, многие представители Copepoda, Chironomidae, Culicidae, Odonata и пр. [15].

Диапауза на имагинальной стадии, как правило, сопутствует видам, развившим специальные поведенческие реакции и выработавшим особые физиологические и структурные защитные приспособления. Например, брюхоногие моллюски образуют эпифрагму - специальную защитную пробку из секрета, которой закупоривается устье раковины. Благодаря наличию эпифрагмы животные избегают потери влаги и противостоят разрушающему воздействию неблагоприятной температуры [16]. Представители Coleoptera, Diptera. двустворчатых моллюсков могут укрываться в почве под слоями органических остатков. Очень многие насекомые на имагинальной стадии, а также амфибии покидают пересыхающие водоемы и либо перезимовывают в наземных укрытиях, либо перелетают (передвигаются) в близлежащие постоянные водоемы для дальнейшего роста и зимовки. Некоторые виды, как, например, водные клещи, используют их как хозяев для пассивного перемещения в другие водоемы.

До настоящего времени неясно, какие факторы окружающей среды способствуют появлению или исчезновению отдельных популяций. Считается, что сигнальными факторами для прерывания диапаузы у большого числа видов служат весеннее повышение температуры и увеличение светового дня, т. е. изменение фотопериода [4]. Несомненно важным является сигнальное значение суточных флюктуации ряда факторов окружающей среды, которые особенно характерны для мелких водоемов.

Тем не менее, не представляется возможным выделить достоверно значимые факторы для природных экосистем. По всей вероятности, прерывание диапаузы и ее наступление определяются сочетанием всего комплекса природных факторов, и для каждого вида эти колебания лежат в своих, благоприятных для него пределах

1.2.4 Скорость роста и развития обитателей городских водоемов

Обитание в водоемах, характеризующихся изменчивыми и часто непредсказуемыми условиями, выработало у большинства населяющих их видов такую адаптацию, как высокая скорость роста и развития, которая позволяет организмам за короткий срок достичь половозрелости и оставить потомство. Это в большей мере относится к таким организмам, у которых весь жизненный цикл происходит в пределах одного водоема и которые не покидают его при наступлении неблагоприятных условий. Относительная скорость роста таких видов характеризуется максимальными величинами на ранних стадиях роста и может быть передана асимметричной кривой с максимальными значениями в ее левой части. Данный тип динамики скорости роста преобладает у большинства обитателей временных водоемов. Наиболее ярко он проявляется у Culicidae, развитие которых до имаго обычно не превышает 10 - 14 суток.

Наряду с этим у ряда видов отмечается рост, относительную скорость которого можно описать асимметричной кривой с куполом в правой части. Это достаточно медленно развивающиеся виды, у которых увеличение скорости роста, достижение половозрелости и наступление размножения занимают относительно короткий период. Такой тип скорости роста характерен для некоторых хирономид, а также для двустворчатых и брюхоногих моллюсков.

И наконец, ряд видов характеризуется равномерным характером роста, относительную скорость которого можно описать симметричной куполообразной кривой. Такой тип скорости роста характерен для водных клопов (Heteroptera), стрекоз (Odonata), хирономид (Diptera) и жуков (Coleoptera) [20].

Очевидно, что обитатели малых водоемов относятся к пойкилотермным животным. Это значит, что если бы изменение температуры одинаково ускоряло или замедляло метаболизм и рост всех видов, то они бы развивались, росли и воспроизводились достаточно синхронно во времени. Однако из - за различных значений благоприятной температурной зоны (или ее суточных колебаний) у разных видов водных животных в природе этого никогда не происходит.

Очень важное значение для скорости роста гидробионтов имеет уровень заполнения водоема водой. Это может не только служить сигналом к выходу из покоящихся стадий, но и оказывать прямое воздействие на степень разложения органического вещества в экосистеме и, соответственно, на поступление биогенов в систему и т. п.

Кроме того, нельзя оставить без внимания тот факт, что более 50 % видов, обнаруженных в водоемах, являются на различных стадиях развития хищниками, которые благодаря потреблению животной пищи получают возможность быстрого и интенсивного развития и роста [16].

Таким образом, мы видим, что водоемы служат местом обитания и развития для многих видов животных и насекомых.



2. Объект, программа и методика исследований

2.1 Объект исследования

Объект исследования - водные жескокрылые. Жесткокрылые (Coleoptera) являются наиболее распространенными и довольно многочисленными представителями гидрофауны. За исключением куколки, все остальные стадии их развития осуществляются в воде. Окукливание личинок происходит во влажной земле на берегу водоема. Этот отряд насекомых представлен в водной фауне большим числом видов. В настоящее время в мире насчитывается около 10 тысяч видов водных жуков.

Водные жесткокрылые заселяют различные типы водоемов, как на равнине, так и в горах; большинство из них обитает в неглубоких стоячих и медленно текущих эвтрофных водоемах с богатой водной растительностью, гораздо меньше видов жуков живет в быстрых ручьях и реках или в крупных олиготрофных озерах [20]. Некоторые виды водных жуков чувствительны к значительным антропогенным загрязнениям, поэтому эти беспозвоночные используются как естественные биоиндикаторы качества воды.

Помимо чисто водных жуков, значительное число видов обитает на водных и прибрежных растениях или вдоль берегов; в настоящий определитель включены только виды, которые питаются водными растениями или же личинки которых живут в воде.

Ротовой аппарат у всех жуков грызущий, состоит из пары мандибул (верхних челюстей), пары нижних челюстей, снабженных четырехчлениковыми челюстными щупальцами, верхней губы, имеющей вид нерасчлененной пластинки, и нижней губы, несущей пару трехчлениковых губных щупиков. Усики причленены на лбу или на щеках недалеко от глаза, состоят чаще всего из 7-11 члеников, счет которых ведется от основания. У водяных жуков встречается несколько типов их строения, которые имеют большое значение при определении. Нитевидный усик состоит из цилиндрических члеников, имеет примерно одинаковую толщину. Щетинковидный усик отличается от нитевидного тем, что к вершине он становится тоньше. Четкообразный усик состоит из коротких члеников, разъединенных перетяжками. Пиловидный усик имеет треугольные членики, острые углы которых направлены в одну сторону. Булавовидный усик постепенно или довольно резко утолщен или расширен к вершине; утолщенная часть называется булавой, остальная - жгутиком [7].

У наиболее типичных водяных жуков (плавунцы, вертячки, часть водолюбов) имеется ряд приспособительных особенностей строения, связанных с обитанием в воде. Отдельные части их тела плотно пригнаны друг к другу и взаимно мало подвижны; все контуры и углы сглажены, а скульптура обычно редуцирована; в результате тело имеет обтекаемую форму и гладкую поверхность, что уменьшает сопротивление при передвижении в водной среде. Одна или две пары ног приобретают плавательный тип строения и действуют наподобие весел. У плавунцов и родственных им групп задние тазики неподвижно спаяны с заднегрудью, благодаря чему задние ноги могут двигаться лишь в одной горизонтальной плоскости - спереди назад и обратно. Личинки водных жуков очень разнообразны по облику и строению; обычно они имеют ноги (иногда частично или полностью редуцированные), а по бокам или на конце брюшка часто несут трахейные жабры. Хищные личинки плавунцов и вертячек имеют внутри мандибул сосательный канал или желобок, с помощью которого они высасывают свою добычу [7].

Жуки - это самая процветающая группа животных на Земле как по числу видов и особей, так и по широте пространственного распределения и экологической дифференциации.

Царство Животные - Zoa

Тип Членистоногие - Arthropoda

Подтип Трахейнодышащие - Tracheapota

Надкласс Шестиногие - Hexopoda

Класс Открыточелюстные - Ectognata

Подкласс Новокрылые - Neoptera

Инфракласс Крылатые насекомые - Pterygota

Отряд Жесткокрылые - Coleoptera

Семейства Плавунцы - Dytiscidae

Семейства Водолюбы - Hydrophilidae

Отряд Полужесткокрылые - Hemiptera

Семейство Гладыши - Notanectidae

Водомерки - Gerridae

Водяные скорпионы - Nepidae

Отряд Стрекозы - Odonаta

Семейство Стрекозы настоящие - Libellulidae

2.2 Программа исследования

Программа исследований включала в себя следующие задачи:

1 Выявить видовой состав жесткокрылых, обитающих в водоемах г. Гомеля;

2 Определить численность насекомых в фауне исследованных водоемов;

3 Выявить сезонную динамику активности обнаруженных видов насекомых.

2.3 Методика исследований

Материалы, использованные для данной работы, были собраны в 2012 - 2013 годах. Многократно проводились сборы насекомых в выбранных для исследования водоемах, со второй половины мая до октября с периодичностью 5 - 7 суток.

Сбор материала выполнялся общепринятым гидрологическим методами, пробы брали с помощью сачка.

Водоемы исследованные в 2012 г. характеризуются небольшими размерами и замедленным водным обменом, расположены в северо-восточной части города Гомеля на незначительном расстоянии друг от друга (не более 2 км).

Рисунок 1 Карта расположения трех водоемов исследованных в 2012 г

Водоемы, исследованные в 2013 г., расположены в различных частях города Гомеля, уже на более значительном удалении друг от друга по сравнению с водоемами прошедшего года.

Рисунок 2 Карта расположения трех водоемов исследованных в 2013 г

Первый водоем - озеро Любенское, расположено в 5-м микрорайоне г. Гомеля, сформирован в понижении рельефа, с хорошим водным обменом. Дно ил и растительность, по берегам обилие густых зарослей.

Рисунок 3 Озеро Любенское г. Гомель

Второй водоем - озеро Волотовское, расположено по улице Мазурова, также сформирован в понижении рельефа, с замедленным водным обменом. Дно водоёма покрыто илом и растительностью. Берега с обилием густой растительности.

Рисунок 4 Озеро Волотовское г.Гомель

Третий водоем - озеро по улице 9 Мая, сформирован в понижении рельефа, с замедленным водным обменом. Дно представлено илом и песком не густой растительностью.

Рисунок 5 Озеро по улице 9 Мая г. Гомель

Собранные насекомые выкладывались на ватные слои для дальнейшего хранения и определения, которое производилось стандартными методами с использованием общепринятых определительных таблиц.



3. Результаты исследований и их обсуждение

Исследования показали, что на биотопах города Гомеля встречаются различные виды насекомых с различной численностью. Данные соотношений видового и численного состава за 2012 - 2013 гг. отображены в таблицах 2 - 5 и на рисунках 6; 8.

3.1 Результаты исследований за 2013 г

Таблица 2

Таксономический состав и численность видов встреченных на биотопе №1 (озеро Любенское)

Отряд	Семейство	Вид	Дата	Обилие, %
			23.06	9.07	28.07	2.08	10.08	13.08	4.09	10.09
Coleoptera	Dytiscidae	Dytiscus marginalis	2	-	1	-	-	-	-	-	18,75
		Dytiscus sp. (lalva)	-	1	-	-	1	-	-	-	12,50
		Acilius sulcatus	-	-	-	-	2	-	-	-	12,50
Hemiptera	Notanectidae	Noucoris cimicoidae	-	-	-	1	-	-	-	-	6,25
	Nepidae	Nepa cinerea	1	-	-	-	-	-	1		12,50
	Gerridae	Nydrometra gracilenta	-	-	1	-	-	-	-	2	18,75
Ephemeroptera	Ephemeridae	Ephemeroptera sp.(lalva)	-	-	-	-	-	1	-	-	6,25
Coleoptera	Dytiscidae	Haliplus rivicollis	-	-	-	-	1	-	-	-	6,25
Всего	15

Данные, отражённые в таблице 2 свидетельствуют о том, что среди собранных образцов обилие жесткокрылых насекомых составляет 43,75% от общего числа экземпляров, все они являются представителями одного семейства Dytiscidae. Доминирующим видом является Dytiscus marginalis, на его долю приходится 31,25% от общего числа насекомых и 71,42% от количества жесткокрылых. Динамика наибольшей численности видов насекомых приходилась на июнь и август, а наименьшей на июль и сентябрь.

Кроме того, нельзя оставить без внимания тот факт, что более 50% видов, обнаруженных на озере Любенское, являются на различных стадиях развития хищниками, которые благодаря потреблению животной пищи получают возможность быстрого и интенсивного развития и роста. Но, несмотря на это за весь период исследования на озере было выловлено всего пятнадцать представителей водных насекомых, это свидетельствует о том, что среда в данном водоеме не является благоприятной для их развития.

Таблица 3

Таксономический состав и численность видов встреченных на биотопе №2 (озеро Волотовское)

Отряд	Семейство	Вид	Дата	Обилие, %
			13.06	5.07	26.07	7.08	12.08	23.08	4.09	29.09
1	2	3	4	5
Coleoptera	Dytiscidae	Dytiscus marginalis	-	-	1	-	-	1	-	-	11,76
		Dytiscus sp. (lalva)	-	-	-	1	-	-	-	-	5,88
		Colymbetes striatus	-	1	-	-	1	-	-	-	11,76
	Hydrophilidae	Hydrophilus piceus	-	-	-	1	-	-	-	-	5,88
Hemiptera	Gerridae	Nydrometra gracilenta	1	-	2	-	-	-	-	-	17,64
	Nepidae	Nepa cinerea	-	-	-	-	-	-	1	-	5,88
	Notanectidae	Notоnecta glauca	-	-	-	-	1	-	-	-	5,88
	Naucoridae	Naucoris cimicoides	-	-	-	-	-	1	-	1	11,76
Ephemeroptera	Ephemeridae	Ephemeroptera sp. (lalva)	-	1	-	-	-	-	-	-	5,88
Odonata	Libelludae	Coenagrion pulehellum	-	-	1	-	2	-	-	-	17,76
Всего	17

В таблице 2 отображаются данные по численности и динамике встреченных видов на озере Волотовское. От общего количества видов на долю жесткокрылых приходится 35,28%, они представлены двумя семействами Dytiscidae и Hydrophilidae. Наиболее часто встречаемым видом здесь также является Dytiscus marginalis, он составляет 50% от числа жесткокрылых и 17,64% от общего числа пойманных видов. Самая высокая динамика активности насекомых этого биотопа наблюдалась в июле и августе, это объясняется тем, что в эти месяцы водоем лучше прогревался.

Таблица 4

Таксономический состав и численность видов встреченных на биотопе №3 (озеро по улице 9 Мая г.Гомель)

Отряд	Семейство	Вид	Дата	Обилие, %
			29.05	12.07	27.07	4.08	9.08	29.08	1.09	8.09
Coleoptera	Dytiscidae	Dytiscus marginalis	-	-	-	-	1	-	-	-	7,69
		Acilius sulcatus	-	1	-	-	-	1	-	-	15,38
Hemiptera	Aphididae	Aphis spiraecola	2	-	-	1	-	-	1	-	30,76
	Notanectidae	Notоnecta glauca	-	-	1	-	-	1	-	-	15,38
	Naucoridae	Naucoris cimicoides	-	-	-	-	-	-	-	1	7,69
	Gerridae	Ceriis rufoscutellatus	-	-	-	1	-	-	-	2	23,07
Всего	13

В таблице 3 отображается численность и динамика насекомых встреченных на биотопе № 3. Самый многочисленный вид это Aphis spiraecola, он составил 30,76 % от общего количества встреченных насекомых. На долю жесткокрылых здесь приходится 23,07 %. Динамика активности здесь не отличается от двух предшествующих и приходится на наиболее жаркие июль и август.

По представленным данным, мы видим, что было встречено на всех водоемах за весь период исследований 45 особей водных насекомых, относящихся к 13 видам, 8 семействам и 4 отрядам. Водные жесткокрылые представлены двумя семействами Dytiscidae и Hydrophilidae. Поймано 16 представителей этой группы, относящихся к 5 видам.

Рисунок 6 Динамика активности насекомых в исследованных водоемах

Данный рисунок указывает на то, что наибольшее количество видов встречено на озере Волотовское, а пик активности насекомых совпадает на всех исследованных водоемах и приходится на июль - август. Это связано с наиболее благоприятным температурным режимом в эти месяцы.

3.2 Анализ полученных данных за 2012 - 2013 гг

Видовой состав пойманных жесткокрылых в течении исследований 2012 - 2013 гг. представлен в таблице 5

Таблица 5

Видовой состав жесткокрылых в исследованных водоемах за 2012 - 2013гг

Отряд	Семейство	Вид	2012	2013
1	2	3	4	5
Coleoptera	Dytiscidae	Dytiscus marginalis	3	6
		Dytiscus sp. (lalva)	2	3
		Colymbetes striatus	-	2
		Acilius sulcatus	-	4
	Hydrophilidae	Hydrophilus piceus	-	1
Всего/ % от общего количества пойманных видов водных насекомых	5/ 16,60	16/ 28,12

Представленные данные свидетельствуют о том, что видовой состав жесткокрылых, в исследованных водоемах города Гомеля, является весьма скудным. Можно предположить, что это связано с большой реакционной нагрузкой, так как все шесть исследованных биотопов располагаются в густо заселенных жилых кварталах, в непосредственной близости от проезжей части и других промышленных объектов. Анализ состава водных жесткокрылых в водоёмах показал, что доминирующее положение по числу видов и родов занимают плавунцы, абсолютно доминирующим видом среди них является Dytiscus marginalis он встречался на каждом исследованном биотопе.

Рисунок 7 Dytiscus marginalis, Dytiscus sp. (lalva)

Dytiscus marginalis обитает в различных водоемах со стоячей водой или слабым течением, где много мелких насекомых, рыбёшек и лягушек. Как у всех живущих в воде видов, их туловище имеет вытянутую форму, позволяющую легко передвигаться в воде. Окраска -- от тёмно-коричневой до чёрной, лапки -- жёлтые с широкой оранжево-желтой окантовкой по всему туловищу и голове. Самцы мельче самок, и их можно отличить по гладким надкрыльям, называемым элитрами. И у самца, и у самки большие широкие плоские головы, сильные передние лапки и острые мощные мандибулы для разрезания добычи. Также плавунцы умеют хорошо летать, но проделывают это редко, в основном тогда, когда условия их жизни в прежнем водоёме становятся неблагоприятными и возникает необходимость перебраться в другой водоём. Размеры варьируют в пределах 27 - 35 мм.

Рисунок 8 Относительное обилие жесткокрылых в исследованных водоемах города Гомеля

Данный рисунок показывает, что количество пойманных экземпляров Dytiscus marginalis и его личинок за 2012 - 2013 г. составляет 66 % от общего числа водных жесткокрылых собранных в период исследований.



Заключение

Подводя итоги проделанной работы на шести водоемах города Гомеля можно сделать следующие выводы:

1 На исследуемых нами биотопах было встречено 13 видов водных насекомых относящихся к 8 семействам и 4 отрядам. Водные жесткокрылые представлены всего двумя семействами Dytiscidae и Hydrophilidae.

2 Наибольшее количество видов жесткокрылых было встречено в водоемах исследованных в 2013 г. Это связано с тем, что эти биотопы значительно превосходят по размерам, в два и более раз, водоемы исследованные в 2012 г. Также они более глубоководные с хорошим водным обменом, характеризуется большим разнообразием пищевой базы и обилием водной растительности.

3 Динамика численности явно увеличивается в июле и августе. Это можно объяснить тем, что в 2012 - 2013годах в эти месяцы были хорошие погодные условия (температура, осадки) для развития насекомых. Но самый главный фактор то, что это месяцы периода размножения многих насекомых.

Таким образом, была проведана оценка видового состава различных водоемов города Гомеля. Эти данные позволят нам подвести базу под дальнейшие исследования по схожей тематике и еще глубже определить современное состояние водных насекомых рекреационных зон.

Размещено на Allbest.ru