Материал: Ручейники (Insecta: Trichoptera) в водоемах Лагонакского нагорья

Ручейники (Insecta: Trichoptera) в водоемах Лагонакского нагорья

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кубанский государственный университет

Факультет биологический

Кафедра зоологии

Направление 06.03.01 Биология

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Тема:

Ручейники (Insecta: Trichoptera) в водоемах Лагонакского нагорья

Работу выполнил А.В. Клименко

Научный руководитель, С.Ю. Кустов

канд. биол. наук, доцент

Краснодар 2014

РЕФЕРАТ

Объём дипломной работы составляет 34 страницы компьютерного текста. Работа состоит из введения, 4-х глав и заключения. Содержит 6 рисунков. Библиографический список включает 26 литературных источника, в том числе 5 на иностранных языках.

Ключевые слова: Trichoptera, ручейники, Лагонакское нагорье, фауна, биология, экология.

Цель работы: эколого-фаунистическое исследование ручейников на территории Лагонакского нагорья.

В результате исследования на территории Лагонакского выявлено 10 видов ручейников из 8 семейств, что составляет 19,3% от известной фауны Кавказа. В водоемах Лагонакского нагорья преобладает вид Stenophylax rotundipennis, численность которого составляет 14,25+4,080. На исследуемой территории ручейники обитают в проточных реках с быстрым течением и их крупных притоках; они предпочитают каменистое дно реки. Значительно меньше видовое разнообразие характеризуют загрязненные водоемы. В слабопроточных водоемах был обнаружен всего один малочисленный вид ручейников.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Аналитический обзор

.1 История изучения отряда Trichoptera

.2 Морфологический очерк отряда Trichoptera

2. Природно-климатическая характеристика Лагонакского нагорья

. Материал и методы исследования

.1 Материалы исследования

.2 Методы исследования

. Ручейники (Insecta: Trichoptera) в водоемах Лагонакского нагорья

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Ручейники (Insecta: Trichoptera) составляют относительно небольшой отряд насекомых с полным превращением. В настоящее время в мире известно около 10000 видов ручейников, широко распространенных на всех континентах, за исключением Антарктиды. В фауне России встречаются ручейники, принадлежащие 27 семействам [Тиунова, 2003], на территории Кавказа установлено обитание 193 вида из 70 родов и 18 семейств, на Большом Кавказе выявлено 153 вида из 59 родов и 18 семейств [Корноухова, 1989].

Личинки и куколки ручейников в большинстве случаев пресноводные или обитают в толще дна водоемов, редко-наземные или живут у побережий в морской воде. Водные фазы населяют почти все типы водоемов: озера, болота, временные водоемы, горные и равнинные реки. Взрослые насекомые напоминают небольших (длина тела 2-40 мм) скромно окрашенных ночных бабочек, их тело и крылья покрыты волосками, что и дало название Trichoptera (trichos - волосок, pteron - крыло). Взрослые ручейники, как правило, способны к полету и живут в воздушной среде, встречаются обычно в окрестностях водоемов [Арефина, 2001].

Личинки ручейников червеобразной формы. Тело вытянутое, четко разделено на голову, грудь и брюшко с хорошо развитыми грудными ногами. Личинки камподеоидные и субэрукоидные. Камподеоидные - с прогнатической (направленной вперед) головой, свойственны подотряду Annulipalpia. Строят на дне водоемов прикрепленные убежища в виде паутинных галерей, под прикрытием которых обитает личинка. Галереи могут быть снабжены покровом из детрита и сложными приспособлениями для ловли добычи. Лишь в семействах Rhyacophilidae и Hydrobiosidae наблюдается исчезновение галерей, и личинки становятся активно передвигающимися хищниками. У субэрукоидных личинок голова гипогнатная (направлена вниз), свойственны подотряду Integripalpia. Строят переносные убежища, и большинство из них ведет кочевой образ жизни в трубчатых домиках. Личинки используют выделяемый ими шелк для создания ловчих сетей, галерей и стационарных или переносных убежищ.

Наряду с такими традиционно хорошо изученными в фаунистическом отношении регионами как Европа и северо-запад России, на большей части территории России ручейники изучены неравномерно. Несмотря на наличие исчерпывающих данных по ручейникам Кавказа в целом, на Северо-Западном Кавказе комплексных исследований этой группы не проводилось. Полностью отсутствуют сведения о фауне, образе жизни, стациальной приуроченности, биологии и экологии ручейников на территории особо охраняемых природных территорий, таких как заказник «Камышанова Поляна» и Кавказский государственный природный биосферных заповедник им. Х.Г. Шапошникова, географически расположенные на территории Лагонакского нагорья и в его окрестностях.

Лагонакское нагорье находится в центральной части Северо-Западного Кавказа и сочетает в себе различные типы ландшафтов: На его территории расположено множество околоводных и водных биотопов: здесь находятся акватории рек Курджипс, Молочка, Мезмайка, Горелая балка, и др. Изучение ручейников на территории нагорья является важным для формирования представлений о биоразнообразии указанных ООПТ, а также для подготовки природоохранных рекомендаций.

Учитывая указанные выше обстоятельства, целью проведения научно-исследовательской работы стало эколого-фаунистическое исследование ручейников на территории Лагонакского нагорья. Для реализации цели в дипломной работе были поставлены следующие задачи:

. Установить видовой состав ручейников исследуемой территории;

. Оценить численность ручейников в различных водоемах исследуемой территории;

. Исследовать сходство населения ручейников различных водоемов и предпочитаемые ими условия обитания.

1.  Аналитический обзор

1.1    История изучения отряда Trichoptera

К 1909 году относится начало исследований Кавказа выдающимся отечественным трихоптерологом Мартыновым [Мартынов, 1909-1938], который указал для Кавказа 127 видов, в том числе 79 - для Большого Кавказа.

Особый интерес представляет работа А.В. Мартынова [Мартынов, 1926], в которой по материалам основателей Северо-Кавказской гидробиологической станции (г. Владикавказ) Д.А. Тарноградского и К.К. Попова [1923] было описано 6 новых видов.

Исследования ручейников Кавказа проводила Мешкова [1961, 1967], ею рассмотрены вопросы поведения и биологии массовых видов ручейников рек и родников бассейна оз.Севан, и описана [Мешкова, 1964] личинка Sericostoma grusiense Mart.

В.Н. Григоренко и В.Д. Иванов [1991] указывают новый вид ручейников рода Diplectrona (D. juliarum) с Западного Кавказа и дают его описание.

Из числа зарубежных исследователей следует отметить работы [Botosaneanu, 1967; Kumanski, 1981; Mey, Joost, 1982]

Весомый вклад в изучение систематики, экологии и происхождения фауны ручейников Кавказа внесла И.И. Корноухова [1969-1999]. Ею для фауны Кавказа установлено 193 вида ручейников из 70 родов и 18 семейств, в том числе на Большом Кавказе - 153 вида в составе 59 родов, 18 семейств. Также описано: личинок более 20 видов, куколок 9 видов, имаго самок 5 видов, самцов 8 видов, яйцекладок 7 видов.

1.2    Морфологический очерк отряда Trichoptera

Ручейники (Trichoptera), или как их величают власокрылые, представляют древний отряд пресноводных животных, обособившийся еще в пермский период (рисунок 1). За долгий срок своего существования они прошли сложный эволюционный путь, связанный с формированием материков и длительными многообразными изменениями гидрографической сети суши. Эволюционируя дивергентно, в процессе освоения все новых и новых мест жизни, личинки ручейников заселили широкий круг водоемов, приспособившись к условиям жизни разнообразных биотопов текучих и стоячих вод, приобретая ряд морфологических и физиологических адаптаций, а вместе с тем высокую экологическую дифференциацию [Жерихин, 1980].

Рисунок 1 - Внешний вид имаго Trichoptera

Личинки ручейников - прекрасные биоиндикаторы среды. Будучи высоко оксифильными животными, они весьма чувствительны к повышенному содержанию органических веществ в воде, широко заселяя чистые природные водоемы: ключи, ручьи, горные потоки, большие олиготрофные озера и равнинные реки, избегая сильно загрязненное органическими остатками дно водоемов.

Ручейники относятся к отряду насекомых с полным превращением. В течение личиночной фазы ручейники линяют 4 раза, следовательно, личиночных стадий обычно 5. Взрослые личинки окукливаются внутри домика если они свободноживущие, то перед окукливанием строят из шелкового секрета тонкий кокон, в котором и происходит превращение в имаго.

Голова личинок ручейников сильно склеротизирована и представляет собой капсулу эллипсоидной формы с широким затылочным отверстием и более узким - передним, лишь у некоторых Stenopsychidae голова сильно вытянута вперед. Состоит капсула из четырех хорошо разграниченных склеритов: дорсальный наличниково-лобный склерит (фронтоклипеус), два боковых (париетальных) склерита и горло (гулярный склерит) замыкает снизу головную капсулу. Спереди к фронтоклипеусу прикреплена верхняя губа (лабрум). На поверхности головы всегда имеется несколько длинных первичных осязательных щетинок и, кроме того, может развиваться вторичный волосяной покров.

Глаза обычно имеют 6 зрительных элементов - стемм, у хищников они смещены вперед и располагаются возле антенн, у других видов находятся по бокам в средней части головы. Усики (антенны) очень короткие и находятся впереди от глаз на верхнебоковой поверхности головы, обычно имеют вид миниатюрных бугорков, сидящих в ямках; у Leptoceridae антенны вторично удлинены и почти равны длине жвал.

Ротовой аппарат грызущего типа. Лабрум сочленен с фронтоклипеусом при помощи небольшой пластинки, которая позволяет ему частично втягиваться под наличник. Верхние челюсти (мандибулы) сильно развиты, асимметричны, иногда снабжены кисточками волосков. Строение мандибул очень разнообразно и отражает различные пищевые специализации личинок.

Нижние челюсти (максиллы) и нижняя губа (лабиум) тесно слиты друг с другом и представляют единый лабиомаксиллярный комплекс, в состав которого входят и непарные структуры: подподбородок (субментум), подбородок (ментум) и подглоточник (гипофаринкс). Конец нижней губы (прементум) несет сосочек (лингву), на вершине которой открывается непарный проток шелкоотделительных лабиальных желез. Лабиальные щупики редуцированы.

Грудь представлена тремя сегментами тела, несущими ноги. Переднегрудь (пронотум) всегда очень прочная. Склеротизация тергитов средне- (мезонотум) и заднегруди (метанотум) может отсутствовать, что служит важным таксономическим признаком. Среднегрудь может быть сильно склеротизирована, половинки склерита либо цельные, либо разделены на части продольным или поперечным швом. Метанотум склеротизирован различно, обычно склериты меньше, чем на мезонотуме, но первичные щетинки расположены по той же схеме, что и на мезонотуме. На грудных сегментах ручейников сохраняются небольшие плейриты; на переднегруди имеется передний вырост плейрита (трохантин). Нижние (стернальные) области груди устроены разнообразно и могут иметь крупные склериты. На поверхности груди находятся длинные осязательные первичные щетинки, расположение которых имеет значение для систематики. Особенность личинок Limnephilidae, Phryganeidae и родственных им семейств - наличие длинного тонкого изогнутого выроста в виде рога на стерните переднегруди. На вершине этого простернального рога находятся отверстия протоков желез, расположенных в переднегруди. Функция этих желез неясна.

Ноги у большинства видов ходильные, передние короче и сильнее средних и задних. Нога состоит из 6 члеников: тазика, вертлуга, бедра, голени, лапки и коготка. Вертлуги подразделены кольцевым сочленением на две части. На конце ноги имеется непарный коготок с эмподиальным придатком у основания. У некоторых видов в бедрах и голенях расположены железы, открывающиеся у коготка, их клейкий секрет наносится на ловчие сети.

Брюшко (абдомен) состоит из 9 сегментов, в большинстве случаев (кроме некоторых Hydroptilidae) не имеет склеритов, лишь на 9-м сегменте дорсально нередко имеется небольшой склерит. На последнем сегменте имеются придатки - пара анальных ног с коготками на концах. Анальные коготки могут иметь дорсальные и вентральные выросты-зубчики. Форма анальных ног различна и зависит от образа жизни и способа движения личинки. У свободноживущих личинок они удлиненные, построены по типу ходильных. Обитающие в домиках личинки при передвижении пользуются грудными ногами, а анальные служат им для фиксации тела в убежище и для перемещения внутри него. Анальные ноги таких ручейников приобретают характерную форму укороченных крючков. Кроме того, для фиксации тела в домике используются выросты на 1-м сегменте брюшка: по одному такому выросту может быть на тергите и плейритах.

Часто на брюшке имеются жабры в виде отдельных пальцеобразных выростов или пучков нитей, сидящих на общем основании. На каждом сегменте может быть 6 пар жабр (передние и задние дорсальные, латеральные и вентральные), их форма и расположение используются для определения родов. На боках тела в средней части нередко развивается боковая линия - бахрома волосков, реже - ряд мелких шиловидных структур, сидящих на склеритах. Функция бахромы - создание при волнообразных колебаниях брюшка тока воды, приносящей растворенный кислород для дыхания (рисунок 2).

Рисунок 2 - Внешний вид личинки Trichoptera

Личинки и куколки ручейников занимают важное место в экосистемах рек и ручьев, являясь неотъемлемой составной частью фауны текучих вод.

2.  Природно-климатическая характеристика Лагонакского нагорья

Приблизительно нагорье ограничено следующими географическими координатами: между 39°39'-40°03' восточной долготы и 44°14'-43°57' северной широты. В плане оно напоминает вид равностороннего треугольника, одна из его вершин упирается в Белореченский перевал и указывает на юг. Основание этого треугольника совпадает с северной границей нагорья. Протяженность нагорья по меридиану, проходящему через Гуамское ущелье (на севере) и Белореченский перевал (на юге), равна 34-35 км. Это примерно осевая линия, которая делит его почти на две равные, западную и восточную части. По параллели, проходящей в средней части нагорья, через среднюю часть ущелья Желоб (на востоке) и вершину г. Черногор (на западе) ширина его равна 20-21 км. Расстояние по параллели, проходящей через северную окраину Лагонаки, от южной окраины станицы Черниговской к южной окраине поселка Каменномостского, составляет 35-36 км [Лозова, 1984].

Граница нагорья в рельефе прослеживается сравнительно хорошо и находится в междуречье р. Белой и ее левого притока р. Пшехи, истоки которых теряются в складках горной группы Фишта, и приблизительно находятся в двух километрах друг от друга. Вот как выглядит граница Лагонаки: с севера она проходит по параллели южнее станиц Черниговской и Нижегородской к южной окраине поселка Каменномостского; восточная граница начинается от устья реки Руфабго по реке Белой к станице Даховской и далее по восточному подножью хребтов Азиш-Тау и Каменное море, переходя постепенно по перевалам Гузерипль, Армянский и Белореченский в южную, которая прослеживается у подножья г. Фишт, по линии Белореченский - Чугурсанский перевал; западная граница проходит от перевала Чугурсан по линии вдоль западных подножий гор Фишт, Пшеха-Су, Туба, хребта Мессо к седловине между гор Сахарная Голова и Черногор и далее вдоль юго-западных склонов плато Черногорье к Волчьим воротам на реке Пшехе до южной окраины станицы Черниговской. Общая площадь указанной территории составляет около 700 км².

Нагорье расположено не собственно на Главном Водоразделе, а примыкает к нему с севера перевалом Чугурсан, что оказывает определенное влияние на его физико-географические особенности.