Видовой состав и структура сообществ, водных жесткокрылых ряда водоемов города Гомеля

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].