Сезонная миграция и активная колонизация пресноводных организмов: экологические механизмы расселения

Механизмы сухопутного и воздушного расселения гидробионтов. Активная сезонная миграция гидробионтов требует развитых локомоторных способностей, механизмов ориентации и навыков оценки параметров водных объектов. Среди насекомых активные перелеты наиболее подробно изучены у представителей отрядов Полужесткокрылые, Жесткокрылые, Стрекозы и некоторых Двукрылые. Однако сухопутное перемещение между водоемами характерно и для других беспозвоночных и позвоночных, таких как Раки, Пиявки, Амфиподы, Земноводные и Моллюски (Керни, 1999). Подобное расселение строго ограничено периодами с благоприятными гидротермическими условиями, включая умеренно высокие температуры и высокую влажность воздушно-водной среды (Клауссен и соавт., 2000). В целом, прямые наблюдения за распространением пресноводных таксонов затруднены, из-за чего ключевые биологические эпизоды часто остаются незафиксированными (Билтон и соавт., 2001).

Первые задокументированные наблюдения за колонизацией временных водоемов были выполнены в Великобритании. Исследователь Гренстед (1939) разместил в саду брезентовый резервуар диаметром 1,5 метра, наполненный водопроводной водой. В течение 24 часов водоем заселили более ста особей Водяные жуки восьми видов, среди которых преобладал Helophorus brevipalpis из семейства Водолюбы. Учитывая удаленность сада от естественных водоисточников, был сделан вывод о способности данных насекомых к активным дневным и вечерним перелетам. Впоследствии Пирс (1939) подтвердил эти наблюдения, зафиксировав появление нескольких сот особей Helophorus brevipalpis в небольшой поилке для птиц в Сассексе спустя сутки после ее заполнения.

Фенология, временная динамика и адаптации к пересыханию. Своевременный выбор времени миграции выступает критическим фактором успешной активной колонизации. В условиях умеренного климата перезимовавшие взрослые особи ранней весной покидают постоянные водоемы и мигрируют во вновь образованные временные водные объекты. В этих экосистемах происходит яйцекладка, а развитие личинок протекает в условиях обилия пищевых ресурсов и низкой межвидовой конкуренции. Сформировавшееся летнее поколение созревает до наступления засушливой фазы и мигрирует в места зимовки (Фернандо и Гэлбрейт, 1973). Так, имаго ручейников рода Stenophylax перелетают из пересыхающих водотоков в пещеры, возвращаясь для размножения только после возобновления гидрологического потока (Буве, 1977).

Другие представители семейства Лимнефилиды при высокой влажности воздуха откладывают яйца в сухие ложа водоемов под поваленные деревья (Виггинс и соавт., 1980). Их эмбриональное развитие проходит внутри защитной желатиновой оболочки, а выход личинок совпадает с последующим заполнением пруда водой. Батцер и Реш (1992) установили, что доминирующие насекомые временных болот сохраняются исключительно благодаря повторной колонизации из постоянных экосистем, а не за счет физиологической толерантности. Аналогичные результаты получил Боултон (1989) в Южной Австралии, подтвердив перенос популяций во временных водотоках на период засухи в близлежащие постоянные реки.

Пространственная структура, дальность расселения и генетический обмен. Хотя отдельные особи демонстрируют возвращение в исходные биотопы, значительная часть популяции рассеивается на новые территории для яйцекладки, обеспечивая непрерывный генетический обмен. Применение методик повторного отлова, анализа флуктуирующей асимметрии и ДНК-маркеров подтверждает существование постоянного обмена особей внутри региональных метапопуляций (Колборн и соавт., 1998; Тернер и Уильямс, 2000). Использование энтомологических ловушек и гармонических радаров позволило определить конкретные дистанции перемещения ручейников семейства Риакофилиды (Брайерс и соавт., 2002). Исследования показали, что 90% особей совершают короткие полеты на расстояние менее 11 метров от ручья, причем активность зависит от температуры воздуха и скорости ветра.

Дальнейшие исследования с использованием стабильного изотопа 15N у веснянок вида Leuctra inermis выявили их присутствие в соседних водотоках на расстоянии от 0,8 до 1,1 км от исходного места обитания (Брайерс и соавт., 2004). Временные прибрежные экосистемы реколонизируются как за счет яйцекладки прилетающих имаго, так и за счет миграции незрелых стадий из гипорейной зоны или их дрейфа по течению (Уильямс и Хайнс, 1976b; Делукки, 1989). В условиях периодического высыхания водотоков Оклахомы преимущество получают засухоустойчивые виды, такие как поденки рода Caenis (Миллер и Голладей, 1996). Скорость полного восстановления гидробиоценозов варьирует от 4 дней до 16 недель в зависимости от типа водоема и степени его изоляции.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Д. Дадли Уильямс, Блауштейн Л. и С.С. Шварц, Кили Дж.Э. и П.Х. Зедлер, Аматали М.А., Боуэн Р.

Источник: Биология временных водоемов

Данные публикации будут полезны студентам, изучающим биологические и экологические науки, начинающим исследователям в области экологии пресноводных водоемов и зоологии беспозвоночных, а также специалистам по охране природы и всем, кто интересуется глобальной сравнительной экологией сообществ временных водных сред обитания.