Таксономический состав и некоторые особенности экологии водных жесткокрылых Астрахани и ее окрестностей

Экосистема городских водоемов отличается большой плотностью предприятий, использованием площадей под застройку, загазованностью воздуха, сброс мусора и сточных вод в малые водоемы города. Загрязнения, как правило, накапливаются и поэтому оценка состояния организмов живущих в ней имеет важное значение, как объективное оценивание свойств воды. Водоемы на городской территории усиленно используются для различных целей: полив, техническое использование на предприятиях, помыв транспорта, купание, слив отходов предприятий. Около водных объектов, как правило , формируются зоны отдыха горожан.

Изучение водных жесткокрылых необходимо для использования их как биоиндикаторов среды, а так же для решения проблемы сохранения биоразнообразия экосистем водоемов, особенно в условиях антропогенного воздействия.

Задачи:

1. Определить видовой состав жесткокрылых в водоемах Астрахани и ее окрестностей.

2. Описать распределение водных жесткокрылых в водоемах рассматриваемой территории.

3. Выявить среди водных жуков виды-биоиндикаторы и провести с их помощью предварительную оценку качества воды

3. Обзор литературы.

Жесткокрылые обитающие в водоемах города Астрахани и ее окрестностях описаны мало. Исследованны объекты: река Волга, заводи острова Городского, городские каналы, река Кривая Болда, ерик Солянка, ерик Коньга, Серебряная Воложка. Все эти объекты по своим характеристикам очень разные, но во всех присутствуют жесткокрылые, о которых мы и хотели узнать поподробнее, проводя исследование, но описания обитания в этих водоемах водных жуков мы не встретили. Первые сведения о фауне жесткокрылых юго-востока России отмечены в работе Баллиона (Ballion,1855). Более подробный список у исследователя Беккера(Bekker,1861,1864,1880,1892), но его исследования относятся в основном к Волгоградской области. Впервые упоминаются исследования жесткокрылых на Астраханской земле это в работах Ф. А. Зайцева(1928,1953). В своих работах он описал 94 вида водных жуков. Из работ Дремковой, Мухина (1980) , посвященных Волго-Ахтубинской пойме описывают 16 видов жесткокрылых, которые могли бы встретиться и на Астраханской территории. Современный этап исследования фауны жесткокрылых начинается с середины 80 годов О,Г. Бреховым. Однако автор опять – таки описывает окрестности озера Баскунчак и водоемы станции Досанг, но по Астраханской области данные очень скудные. Исследовав литературные источники, мы пришли к выводу, что вопрос о водных жесткокрылых Астраханской области исследован мало, о чем свидетельствует тот немногочисленный список статей и трудов, в которых отображается данная тематика.

Физико-геграфические особенности исследуемого района г. Астрахани и ее окрестностей

Наибольшее отрицательное влияние на состояние как наземных, так и водных экосистем области оказывает сельское хозяйство (применение пестицидов и удобрений), водный транспорт (загрязнение нефтепродуктами), гидроэнергетика (регулирование стока Волги) и выбросы промышленных предприятий.

Для исследования мы выбрали Жесткокрылых, так как о них очень мало известно как о численности , так и по качеству обитающих жуков. Начали исследование с 2008 года именно водных жуков, хотя с 2005 года велись исследования обитателей естественных и искусственных водоемов Астрахани и ее окрестностей, но особое внимание жукам не уделялось. Исследовали как естественные водоемы, так и искусственные водоемы города, затем сравнили и постарались оценить состояние среды в городе Астрахани и ее окрестностях, используя количественные и качественные характеристики представителей водных жесткокрылых. Жесткокрылые одна из многочисленных групп насекомых, так как их личинки заселяют почти все стоячие и проточные водоемы, играют видную роль в составе биоценозов мелководных биотопов, уничтожая большое количество водных беспозвоночных. Особенно важна роль играют жесткокрылые в ограничении численности личинок и куколок кровососущих комаров, питаются они и мелкими позвоночными животными, в том числе мальками рыб, чем приносят вред рыбоводству. Все это говорит о том, что необходимо всестороннее изучение водных жуков, особенно на территории крупного города, где водоемы подвержены наибольшему влиянию человека. Возможно данное исследование поможет определить виды жуков , которых необходимо заселять в искусственные водоемы города, и как самый простой способ оценки вод водоемов города и его окрестностей с помощью жуков –биоиндикаторов.

Материалом послужили сборы, проведенные с 2005 -2009 годы на территории г. Астрахани и ее окрестностях. Всего было исследовано 12 водоемов, из них 8 городских. Астрахань находится в зоне полупустыни и температурный режим в + 35-40 градусов летом приводит к пересыханию водоемов, а отсутствие дождей не позволяет пополнить запасы воды в ильменях и озерах и приводит к их засолению, и гибели многих жесткокрылых.

Характеристика исследуемых водоемов

1. Ерик Солянка отходит от р Волга в северной части города Астрахани. Уровень воды в нем повышается весной до 2 метров и скорость течения возрастает до1,5 м. сек, затем вода спадает, связь с ильменем прекращается и ерик получает стоячую воду до следующей весны, уровень воды из-за высоких температур+35 градусов, падает до 50-7-см.

Семейство ПлавунцыВодяные жуки разнообразных размеров. Тело овальное, с острыми боками. Задние тазики очень большие, неподвижно сросшиеся с заднегрудью. Заднегрудь образует между задними тазиками клиновидный заострённый отросток, не отделённый поперечным швом от остальной части заднегруди. У самцов и самок скульптура надкрылий обычно различная: у самок надкрылья менее гладкие, чем у самцов. Усики 11-члениковые. Плавают, одновременно взмахивая обеими задними ногами. Очень прожорливые хищники, крупные виды нападают на мальков и мелких рыб. Личинки также являются хищниками. Плавунец окаймлённыйВерх темный, до почти чёрного. Все края переднеспинки с жёлтой каймой. Отростки задних тазиков заострены очень коротко, с выпуклым внутренним краем. Длина 30 мм. Уловистость жуков 6-8 за одну пробу

Доминирующие виды Haliplus ruficollis, Noterus crassicornis, Hyphydrus ovatus, Hygrotus inaequalis, Coelambus impressopunctatus

2. Ерик Коньга берет воду из реки Волга и соединяется с ильменем за объездной дорогой.

Уловистость жуков 1-2. Доминирующие виды Hydroporus angustatus, Graptodytes bilineatus, Ilybius fuliginosus

3. Заводи на острове Городском. , река Волга. Остров намывной, грунт в основном песчано-илистый. Вода имеет сероводородный запах из-за гниющих растений и погибших животных. Уловистость жуков 10-12Доминирующие виды Haliplus ruficollis, Noterus crassicornis, Hyphydrus ovatus, Hygrotus inaequalis, Coelambus impressopunctatus

4. Остров Городской на реке Волга. Остров разделяет город на две части. Исследуемая территория левосторонняя часть р Волга. Течение местами сильное, бьют подводные ключи, вода чистая Уловистость жуков 2-3. Доминирующие виды Haliplus ruficollis, Noterus crassicornis, Hyphydrus ovatus, Hygrotus inaequalis, Coelambus impressopunctatus

5. Река Большая Болда впадает в реку Волга. Имеет по берегам множество лодочных станций, мясокомбинат, порт. Вода проточная, но не очень чистая, грунт илисто-песчаный. Уловистость жуков 1-2Доминирующие виды Hydroporus angustatus, Graptodytes bilineatus, Ilybius fuliginosus

6. Протока Серебряная Воложка расположена правом берегу реки Волга, протекая через Трусовский район города Астрахани. На ее берегах расположен причал малых судов, судоремонтный завод и лодочная станция, жилой район. Уловистость жуков 3-5.

Доминирующие виды Hydroporus angustatus, Graptodytes bilineatus, Ilybius fuliginosus

7. Протока в селе Растополувка. Расположена она на реке Волга. По берегам много леса, трав, камыша и тростника. , берег песчаный, вода чистая, течение среднее. Уловистость жуков 5-8. Доминирующие виды: Brychius elevatus, Hydroporus nigrita, Graptodytes granulatus, Potamonectes airumlus, Deronectes latus, Agabus paludosus, Ilybius fenestratus

8. Река Кутум. Проточная, набережная одета в гранит, вода мутная. На берегах расположена ТЭЦ, жилой район частного сектора, базар, склады Уловистость жуков 1

Доминирующие виды: Brychius elevatus, Hydroporus nigrita, Graptodytes granulatus, Potamonectes airumlus, Deronectes latus, Agabus paludosus, Ilybius fenestratus

9. Канал 1 Мая расположен в центре города и берега одеты в гранит, вода мутная

Уловистость жуков 1Доминирующие виды: Laccophilus minutus

10. Канал Красная набережная расположен в центре города, на берегах расположены предприятия и жилой районУловистость жуков1Доминирующие виды: Haliplus ruficollis

Методы исследования

Основой исследования послужили собственные сборы автора проводимые в

2008-2009 гг в водоемах г. Астрахани и ее окрестностях.

Как мы видим особенности фауны водных жуков искусственных водоемов, по сравнению с естественными изучены еще недостаточно. Поэтому целью нашего исследования стало изучение фауны водных жесткокрылых таких водоемов. Для достижения этого поставлены следующие задачи: изучить численность и видовой состав водных жуков, выявить преобладающие группы, и проследить их динамику численности, сравнить фауну водных жесткокрылых искусственных водоемов с естественными. (Ашихмина, 1999). Основным методом сбора жуков было кошении зарослей макрофитов гидробиологическим сачком. Для изучения использовались водные станции с различными биотопами. Одно кошение приравнивалось к протягиванию сачка вдоль береговой полосы на 2 метра. Один сбор равен 10 кошениям. На городских водоемах сборы велись еженедельно, а в окрестностях города 2-3 раза в сезон. Использовались пластиковые ловушки, которые проверялись 1 раз в 10 дней. Использовался сбор жуков, прилетающих в ночное время на источники света.

Собранных жуков умерщвляли погружением в горячую воду(60 °С), после просушивали некоторое время на бумаге и укладывали на ватные матрасики. Монтировали жуков, накалывая их на энтомологические булавки или наклеивая на картон. Личинок погружали в 90° спирт , в определенной стеклянной посуде.

Взятые пробы промывали и разбирали (Бубнова, Холикова,1983)

Расчет численности организмов проводили по формуле:

N = n\k х L (3,1) N =n 62 х 5м х100м = 8 экз. на 50м кв

Где N –численность экз\м³, n – число экземпляров в пробе, к – ширина, L – длина облавливаемой полосы дна, м.

Всего было отобрано 24 количественные пробы в водоемах Астрахани и ее окрестностях.

Правильность определения собранного материала проверена : 6. Результаты исследования

Тип ЧЛЕНИСТОНОГИЕ (ARTHROPODA)Класс НАСЕКОМЫЕ (INSECTA)

Отряд Жесткокрылые или Жуки (COLEOPTERA)

К группе водяных жуков относятся представители в основном трех семейств - Плавунцов (Dytiscidae), Водолюбов (Hydrophilidae) и Вертячек (Gyrinidae). Как правило, и взрослые насекомые (имаго) и их личинки ведут водный образ жизни. Размеры различных видов крайне разнообразны - от нескольких миллиметров (различные представители родов Насечник (Bidessus), Пеструшка (Hydrotus), Грязевик (Cercyon)(Ласуков ,2009) до 5 сантиметров (род Большие водолюбы (Hydrous) - крупнейшие из наших жуков, Плавунцы (Dytiscus)) ; разнообразна и их окраска - от сплошь черной до рыжей, часто с ясными продольными полосами и бороздами на надкрыльях. По внешнему виду водяные жуки практически не отличаются от наземных, лишь строение плавательных ног, похожих на весла, свидетельствует о водном образе жизни. Водные жесткокрылые – одна из наиболее многочисленных групп насекомых, обитающих в различных водоемах, с различным течением, грунтом, составом воды. Фауна водных жуков является важной, но в то же время легко уязвимой составляющей частью водоемов, которая очень быстро изменяется под воздействием хозяйственной деятельности человека. В настоящее время имеются очень скудные данные о видовом составе и обитании на территории г. Астрахани и ее окрестностях водных жуков. Большое видовое разнообразие – показатель нормальной и стабильной экосистемы. Так как количество пойманных видов в водоеме напрямую зависит от частоты сбора, то для сравнения водоемов с разным числом жуков использован коэффициент, отображающий количество собираемых видов за каждые 10 взмахов сачком. Большинство живущих в воде водолюбов , предпочитают участки водоемов с растительностью, хорошо прогреваемые. Потребляя растительные остатки, нитчатые водоросли, детрит, и в личиночной стадии хищничая, водолюбы занимают в пищевой цепи водоема промежуточное положение между первичными и вторичными консументами. Таким образом, водолюбы, принимая активное участие в круговороте веществ, являются частью организмов, обеспечивающих возможность существования биоценозов реки и мелководных водоемов. (Таблица 1)

Видовой состав представителей водных жесткокрылых в г. Астрахани и ее окрестностях.

№ Видовой состав водных жуков г. Астрахани и ее окрестностей

Искусственные водоемы г. Водоемы поймы реки Волга

Астрахани

Семейство плавунцы

1. Laccophilus variegatus 2. 1 0. 5

7. Laccophilus minutus 3,13 0,55

8. Laccophilus ponticus 2,56 4,29

14. Hygrotus impressopunctatus 0,40 2,09

17. Hydroporus palustris 0,25 19,56

33. Ilybius fenestratus 0,25 10,77

45. Dytiscus circumflexus 0,08 0,11

46. Cybister lateralimarginalis 0,36 0,88

Семейство водолюбы

50. Hydrophilus caraboides 0,55

51. Hydrophilus flavipes 0,06

52. Hydrous piceus 0,08 0,44

54. Limnoxenus niger 0,33 3,08

57. Hydrobius fuscipes 1,00 1,76

58. Enochrus sp. 4,04 10,88

64. Helochares griseus 0,76 5,16

Из этого списка в наших водоемах мы встретили только 14 видов жесткокрылых.

Разные по величине виды водяных жуков играют различную роль в экосистемах, в наших водоемах имеются отличия по размерной структуре представителей плавунцов. Так в искусственных водоемах на долю мелких (менее 8 мм. ) видов приходится 82,6% от общего числа пойманных особей, на долю средних (от 8 до 15 мм. ) – 10,4%, крупных (более 15 мм. ) – 7%. В водоемах естественных соответственно 63,8%, 24,8%, 11,5%, то есть увеличивается число более крупных видов. Каждый из видов водных жесткокрылых приурочен к тому или иному типу водоема. Фауна жуков Астраханской области складывается в основном из пойменных видов, на них приходится 81% от общего числа особей всех встреченных видов, 18,9% - на виды, не предпочитающие какой-либо тип водоема. Фауна же искусственных прудов складывается из разных по своей приуроченности групп. Больше всего приходится особей на эврибионтную группу 50,1%, пойменные виды – 43%, виды, обитающие в реках – 3,9%, остальные группы (виды , предпочитающие степные ильмени, пруды, каналы) представлены единично.

В результате нашего исследования можно пронаблюдать следующие тенденции:

1. Средняя численность водных жуков в искусственных водоемах значительно ниже, чем в естественных. В первую очередь снижается количество представителей семейства плавунцов, т. е. хищников.

2. В искусственных водоемах вырастает доля семейств водолюбов, плавунцов. Водоемы поймы и искусственные пруды отличаются разнообразием доминирующих видов.

3. В искусственных водоемах встречаются преимущественно более мелкие виды хищных жуков.

4. Искусственные водоемы заселяют в основном водные жесткокрылые не имеющие приуроченности к какому-либо определенному типу водоема

Всего за период исследования собранный материал составил 600 экземпляров, которых отловил автор во время экспедиций. Наиболее массовым видом плавунцов является Laccophilus variegatus (39%). Очень полезна роль многих жуков, особенно представителей родов Rhantus, Ilybius и Colymbetes в ограничении численности личинок и куколок кровососущих комаров. Некоторые крупные жуки (Dytiscus, Hydaticus) питаются мелкими позвоночными животными, в том числе мальками рыб, чем приносят серьезный вред рыбоводству. Многие представители плавунцов являются индикаторами определенных условий. Все вышесказанное свидетельствует о необходимости всестороннего изучения хищных водных жуков, особенно на территории крупных городов, где водоемы подвержены наиболее сильному влиянию человека.

К особенностям структуры фауны водных жесткокрылых Астрахани и её окрестностей можно отнести наличие жуков в искусственных водоемов –каналов, которые практически не имеют условий для жизни данных организмов. Так же существенным фактором ограничивающим развитие популяции жесткокрылых являются весеннее половодье с изменяющимся течением и высокими летними температурами, ведущим к высыханию водоемов. Не менее важным фактором , который способствует уменьшению популяции жесткокрылых в водоемах города Астрахани это антропогенный фактор. Лодочные стоянки, парковка судов, судоремонтные мастерские , сброс нефтепродуктов все это не способствует выживанию жесткокрылых. В конечном итоге при таком отношении к водной среде все малые водоемы города и окрестностей будут безжизненны, а это повлечет за собой экологический кризис. Приведенные параметры позволяют при комплексном подходе оценить общее состояние экосистемы водоема в целом, и дают возможность применить это для предварительной оценки вод водоема, так как эта оценка легко достижима и не требует больших финансовых затрат, что очень важно при нынешних финансовых трудностях. При характеристике водоема нужно использовать все эти параметры в комплексе, и тогда практически исключена ошибка в правильной оценке состояния экосистемы и водоема в целом. Данный способ оценки различных водных систем более эффективен, чем выделение отдельных видов-индикаторов загрязнений водоемов различными авторами, особенно, если при этом используются редко встречающиеся виды. Водолюбы и Плавунцы являются хорошими биоиндикаторами водной среды.