Обитатели пресных водоемов

Однажды, по просьбе сотрудника Лимнологического института города Иркутска, был собран материал в реке Лена для определения родства обитателей озера Байкала и рек Ангаро-Ленского бассейна. Часть материала была оставлена для личных наблюдений.

В течение некоторого времени, присматриваясь, я стала замечать некоторых мелких животных. Меня они так заинтересовали, что захотелось получше их разглядеть. Используя микроскоп, я не только подробнее рассмотрела обитателей, которые были видны невооруженным глазом, но и обнаружила много других представителей. Это побудило меня заняться научной работой.

Основная цель исследования - положить начало более глубокому изучению мелких животных, обитающих в реке Кута (приток Лены).

В настоящее время мною не обнаружено ни одного научного источника, в котором бы упоминались данные об этих обитателях. Поэтому, я думаю, что выбранная мною тема может считаться актуальной.

Мониторинг водоема

Для исследования использован материал из реки Кута, в черте города Усть – Кута.

Река Кута характеризуется относительно стоячей водой, медленным течением песчано-илистым дном. Протяженность реки составляет 4-5 км. Температура воды в осенний период колеблется от 11º - 13º, а летом прогревается до 22º. В предустьевой зоне ширина Куты около 10 метров. Река имеет небольшую глубину. В ней обитают виды рыб: «пеструха», гольян, вьюн, бычок – широколобка, ерш, елец, сорога, окунь, хариус, ленок, щука, налим, сиг, таймень. По берегам реки произрастают различные кустарники, а в черте города они в основном отсутствуют. Местными рыбаками наблюдается обмелевание реки и зарастание водоема водорослями. В нашей реке произрастают следующие водоросли: элодея, харовые водоросли, эвглена, хлорококковые, сине-зеленые, диатомовые и другие. ¹ Река не судоходна, но по ней продолжают плавать маломерные суда. В месте, где был произведен сбор материала, местные жители в летний период моют машины, купаются, позволяют себе сбрасывать бытовые отходы, в том числе отходы с огородов.

Сбор материала производился в осенний период, в сентябре месяце. Для этого был совершен выход на берег реки. Материал для исследования собран в прибрежной зоне, на глубине до 30 см. При сборе использовались стеклянные емкости, нож, полиэтиленовые пакеты.

С целью сохранения материала, на дно банки закладывался грунт, заливалась вода, помещались водоросли, с имеющимися на них обитателями, а также ил. Материал, получаемый методом аккуратного соскабливания с камней с помощью ножа, также помещался в емкости. Обитающих под камнями мелких животных аккуратно опускали рядом.

При сборе материала, в емкостях я старалась создать максимально приближенные условия к естественным. В дальнейшем, по мере необходимости, добавляла речную воду и подкармливала обитателей созданного мною «искусственного водоема» сухим кормом для рыб.

Через некоторое время наблюдалось интенсивное размножение определенных видов. Это доказывает правильность применяемой методики сбора материала.

Замораживание

Прибрежный ил в естественных условиях промерзает зимой, поэтому я применила методику замораживания, описанную знаменитым аквариумистом Н. Ф. Золотницким.

Была взята вторичная проба с водоема, в предзимний период, в начале ноября. Часть материала была помещена в полиэтиленовые емкости и оставлена в уличных условиях, подвергаясь естественному понижению температуры, вплоть до замораживания. В таком состоянии материал хранился два месяца.

Для обнаружения мелких обитателей в живом состоянии, на предметное стекло наносили каплю воды со дна емкости, используя стеклянную трубку. Объекты, видимые невооруженным глазом, также отлавливались.

В ходе исследования применялся микроскоп марки Микромед С-11, увеличение до восьмисот единиц.

Изучение собранного материала сопровождалось применением цифровых фотокамер марок Olympus (8. 3 mega pixel), Sony (7. 2 mega pixel).

При исследовании дафний, чтобы замедлить их движение и подробно рассмотреть строение, я помещала несколько волокон ваты в культуру дафнии на предметное стекло. Это ограничило их движение и позволило четко рассмотреть и подробно их изучить.

Дафнии представляют большой интерес благодаря совершенной прозрачности их оболочки. Двухскатный, сплющенный с боков головогрудный щит ветвистоусых, охватывает все тело. На большой, выдающейся вперед голове, расположен единственный огромный глаз, который при помощи специальных мускулов, постоянно вращается. В научной литературе описывается наличие непарного фасеточного глаза, состоящего из небольшого числа омматидиев. Антенны превращены в особые локомоторные органы. Они очень сильно развиты, двуветвисты и несут перистые щетинки.

Антенны приводятся в движение сильными мышцами. Передвигаясь в планктоне, ветвистоусые производят сильные взмахи антеннами, и от каждого взмаха их тело подпрыгивает в воде вперед и вверх.

Грудные конечности в количестве 4-6 пар, причем у многих ветвистоусых, в частности, у дафний, они представляют собой своеобразный фильтровальный аппарат. Под действием тока воды отфильтровывают мелкие водоросли, которыми питаются. У дафний конечности укорочены, снабжены перистыми гребешками и совершают быстрые колебательные движения.

Сердце у дафний представляет собой небольшой мешочек, у которого по бокам виднеются две щели. Оно беспрестанно сжимается и расширяется, причем гемолимфа вбирается через одно отверстие и выталкивается через другое.

Дыхательными органами служат листовидные придатки 4-6 пар ног.

Самки дафний обычно крупнее самцов, отличаясь хорошо развитыми антеннами и более выпуклой спиной. Нервная система весьма примитивна и построена, как у жаброногих, по лестничному типу. Цвет дафний коричневый.

В теплых условиях дафния передвигается очень быстро, но с понижением температуры воды (для этого аквариум, в зимнее время, был помещен на холодный подоконник), движение их становились медленнее и, зарываясь в тину, замирали. Дафнии очень чувствительны к качеству воды. По мере испарения воды в емкостях я добавляла речную воду, но в зимний период это стало невозможным, так как водоем замерз. Поэтому в одну из емкостей пришлось добавить водопроводную воду.

При дальнейшем исследовании материала я обнаружила множества останков дафний, именно в том аквариуме, куда добавлялась водопроводная вода. Вероятно, условия этого аквариума не удовлетворяли тем, в которых могут существовать дафнии, и это привело к их гибели. В других емкостях обитали живые дафнии. В одной из своих работ Н. Ф. Золотницкий отмечает, что дафнии требуют соблюдения условия использования непременно прудовой (в нашем случае речной), а не водопроводной воды, в которой дафнии быстро гибнут.

Самки дафний кладут два рода яиц - «летние» и «зимние». Из «летних» яиц рождаются только самцы. Эти яйца не оплодотворены, поэтому самцы обладают гаплоидным набором хромосом. С приближением зимы самки кладут «зимние яйца», которые меньше величиной и заключены в более плотную оболочку. «Зимних яиц» дафния кладет 2 (по А. Э. Брэму – 2-4). Эти яйца она заключает в особый черный кожистый покров, похожий на седло, которое носит на спине. Эти седлышки остаются зимой на дне водоемов, весной из них выводится новое поколение дафний, которые, сбросив седлышки, вымирают вскоре, после того как вода покроется льдом.

Вот поэтому и не были обнаружены живые дафнии в аквариуме с материалом после полного промораживания.

Как пишет Н. Ф. Золотницкий, набрав таких седлышек, можно вывести из них дафний, даже если эти седлышки пролежали в безжизненном состоянии несколько месяцев. Для того их нужно предварительно просушить, а лучше заморозить в куске льда и продержать месяц.

Тип Членистоногие – Arthropoda

Подтип Жабродышащие – Branchiata

Класс Ракообразные – Crustacia

Подкласс Низшие ракообразные – Entomostraca

Отряд Веслоногие – Copepoda

Род Циклопы – Cyclops

Вид Cyclops guadricornis

Мелкий грушеобразный рачок с длинным хвостом и одним помещенным на передней части головы неподвижным глазом, от которого он получил свое название – циклоп. Щупалец две пары, ног 6 пар. Имеет коричневатый цвет, зависящий, по всей вероятности, от свойств воды. Большинство веслоногих – характерные планктонные формы. В аквариуме циклопы держатся на дне, перемещаясь с места на место прыжками. Лучшей пищей им служат мелкие водоросли и гниющие растения. Грунт для них также безразличен, хотя предпочитают ил. Как отмечается в научной литературе, циклопы неприхотливы и чувствуют себя особенно хорошо в стоячей неменяющейся воде, где удивительно быстро размножаются.

При понижении температуры до + 10º, циклопы зарываются в ил и не дают приплода. Действительно, в емкости охлажденной на подоконнике циклопы не наблюдались.

Тип Простейшие – Protozoa

Класс Инфузории – Ciliophora, или Infusoria

Подкласс Ресничные инфузории – Ciliata

Отряд Равноресничные - Holotricha

Виды: Инфузория туфелька – Paramaecium caudatum

Бурсария – Bursaria truncatella

Отряд Брюхоресничные – Hypotricha

Вид Стилонихия – Stilonichia mutilus

Отряд Кругоресничные – Peritricha

Вид Сувойка - Vorticella nebulifera

Характерными признаками инфузорий являются следующие:

1) Органеллами движения им служат реснички, имеющиеся в большом количестве.

2)У инфузорий имеется не менее двух ядер.

Ресничные инфузории составляют подавляющее большинство класса. Это обычные обитатели пресных вод.

По образу жизни и по способу питания ресничные инфузории довольно разнообразны. Одни из них ведут плавающий образ жизни, а другие просто держатся на водяных растениях. Большинство ресничных инфузорий питаются бактериями и мелкими водорослями, однако есть инфузории – хищники, поедающие других простейших, и в том числе других инфузорий.

Инфузории имеют довольно разнообразную форму. Однако у многих инфузорий в связи с приспособлением их к плавающему образу жизни форма тела удлиненная, обтекаемая. Примером является обыкновенная туфелька. Размеры инфузорий также различны. Тело инфузорий покрыто тонкой, но прочной оболочкой – пелликулой, имеющей довольно сложную структуру.

Оболочка гибка и эластична, поэтому она не служит у большинства инфузорий препятствием для некоторого изменения формы тела.

Реснички по сравнению со жгутиками представляют собой очень тонкие и короткие волоски. Реснички имеют сложное строение.

Реснички своим мерцательным движением вызывают токи воды, которыми пищевые частицы подносятся ко рту, а затем заглатываются инфузорией.

Рот ведет в «глотку», представляющую собой короткий канал, также иногда выстланный ресничками.

Выделительные органеллы представлены у инфузорий одной, двумя или несколькими сократительными вакуолями, расположенными в определенных частях тела.

Инфузории, подобно другим простейшим, способны реагировать на самые разнообразные внешние раздражения. Реакция эта выражается в замедлении или ускорении, а также в изменении направления движения и сжатии тела. Инфузории весьма чувствительны к малейшему прикосновению посторонних предметов.

Также они реагируют положительно или отрицательно на изменение температуры среды, причем каждый вид характеризуется приспособленностью к оптимальной для данного вида температуре.

Исследуя размороженный материал, было замечено, что более благоприятной средой обитания для инфузорий туфелек, является поверхностный слой, а в толще воды и ближе ко дну преобладает инфузория Бурсария.

Кругоресничные инфузории в подавляющем большинстве ведут сидячий образ жизни. Ресничный аппарат представлен спиральным венчиком мембранелл. На остальной части тела реснички обычно отсутствуют.

Из кругоресничных инфузорий обычной в нашем водоемах является сувойка – Vorticella, прикрепляющаяся к растениям при помощи длинных сократительных стебельков, при сокращении свертывающихся в спираль.

При неблагоприятных условиях (понижение температуры воды) возможно инцистирование инфузорий.

Тип Немательминты, или круглые черви – Nemathelminthes

Класс Коловратки – Rotatoria

Вид Brachionus urceolaris

Тело большинства коловраток более или менее отчетливо подразделяется на головной отдел, туловище и хвостовой отдел, или ногу.

На головном отделе к брюшной стороны помещается рот. Имеют коловращательный аппарат из двух венчиков ресничек на передней части тела. Коловратки менее подвижны, чем инфузории. Они имеют мелкие размеры.

Туловищный отдел обычно покрыт несколько более толстой кутикулой, образующей твердый панцирь. Хвостовой отдел, или нога, развит различно и представляет собой более или менее вытянутую часть тела, способную сгибаться и заканчивающуюся двумя выростами, образующими вилку, при помощи которой сидячие формы коловраток прикрепляются к субстрату.

Заметная у многих коловраток на хвостовом, а часто и на туловищном отделе кольчатость представляет собой насечки на кутикуле, обеспечивающие гибкость тела животного.

Питанием коловраткам служат мелкие животные или растительные организмы. В материалах Интернет – ресурса описывается, что коловратки питаются не столько водорослями, сколько бактериями, находящимися на поверхности клеток водорослей, особенно погибших. Коловраткам характерна высокая скорость размножения. Оказывается, хорошую «вспышку» численности дают коловратки при культивировании их в полумраке при температуре +28º и кормлении их смесью, состоящей из ила из осевших водорослей и бактерий, полученных при разложении моркови, вареного яйца, молока или мясного бульона. При исследовании пробы из реки (без замораживания) коловратки обнаружены в малом количестве. Вероятно, это объясняется интенсивным размножением водорослей и «цветением» воды. Вследствие этого явления происходит уменьшение концентрации кислорода в воде, что является ограничивающим фактором для их размножения.

При выполнении данных исследований я убедилась, насколько интересен и разнообразен микромир нашей реки Куты.

Описанные мною виды – это лишь малая часть того, что обитает в нашей реке. Занимаясь практической деятельностью и работая с научной литературой из разных источников, я открыла для себя удивительный и незнакомый мне ранее микромир водоема.

Познакомившись с естественными условиями обитания изученных мною видов, я узнала и о том, как можно их сохранить и размножить в лабораторных условиях. Это позволило мне проводить наблюдения на протяжении нескольких месяцев.

Ветвистоусые и веслоногие рачки, коловратки и инфузории формируют свои цепи питания и служат очень важным источником пищи не только для крупных беспозвоночных, но и для молоди рыб. Наличие данных представителей является подтверждением удовлетворительного состояния водоема в настоящее время. Однако при активном неблагоприятном воздействии человека на реку может быть сокращено и уничтожено одно из звеньев в цепи питания выше указанных видов рыб. Это может повлечь за собой нарушение экологии водоема в целом.

В ближайшее время я и мой научный руководитель планируем установить связь с сотрудниками Лимнологического института города Иркутска, для выполнения дальнейших исследований и установления точной видовой принадлежности.

Возможно, практическая часть еще более раскроет вопрос о разнообразии сибирско-байкальской группы организмов, встречаемых как в открытом Байкале, так и в его ссорах и вне самого Байкала. Как отмечается в Аннотированном списке фауны озера Байкал и его водосборного бассейна, изданном Лимнологическим институтом в 2001 году, понимание состава данной группы организмов вызывает определенные трудности. В частности, проблема распространения эндемичных симбиотических инфузорий вне Байкала практически не изучена. Не исключается возможность распространения этих инфузорий за пределами озера, в том числе в реках и озерах Иркутской области.

Я считаю, что данная работа имеет прикладное значение. В ней представлены апробированные методики, позволяющие преподавателям биологии готовить и сохранять материал для демонстрации на уроке в любое время учебного года.

Меня очень заинтересовала работа с микроскопом, а особенно в сочетании с процессом фото - и видеосъемки.

Может быть, приобретенные в ходе исследования навыки помогут в освоении мною предполагаемой профессии, связанной с медициной – микрохирургией глаза.