stringtranslate.com

Дафния люмгольци

Daphnia lumholtzi — вид мелких инвазивных водяных блох , обитающих в тропических и субтропических озерах Африки, Азии и Австралии. [1] [2] [3] Будучи инвазивным видом , Daphnia lumholtzi разрушает водную среду обитания, распространяясь по более теплым водам озер и водохранилищ.

Описание

Дафния люмхольци — небольшое ракообразное длиной 2–3 мм. [4] У него большой шлем и длинный хвостовой хребет, обычно длиннее, чем длина его тела, [3] размер которого колеблется. [2] [5] Его тело имеет изогнутую форму, доходящую до острой точки. [3] По краю брюшного щитка имеется около 10 выступающих шипов . [3]

Экология

Температура

Daphnia lumholtzi обычно встречается в теплых мелководных районах [6] водоемов с большей площадью поверхности. [7] В то время как у большинства видов дафний наблюдается высокая смертность при температуре выше 25 °C, [8] особи D. lumholtzi могут выживать и размножаться при температуре до 30 °C, [8] [9] [10] при термическом воздействии. оптимум происходит при 29°C. [9] Исследования показали, что плотность населения и температура поверхности воды положительно коррелируют. [11] Как только достигаются благоприятные температуры, например, в конце лета, ранее отложенные яйца вылупляются. Нижний температурный диапазон D. lumholtzi простирается до 5 ° C, где некоторые особи способны выжить, [8] [9] [10] при этом выживаемость значительно увеличивается при 10 ° C [8] [10] и начинает происходить размножение. при 15 °С. [8] [10] Этот значительно широкий диапазон температур, в котором может выжить D. lumholtzi, привел к тому, что его назвали эвритермным видом. [12]

Поведение

И взрослые, и молодые особи D. lumholtzi демонстрируют вертикальную миграцию : они перемещаются вверх с заходом солнца и вниз с восходом солнца. Такое поведение приводит к большой плотности популяции вблизи поверхности воды в ночное время, а также происходит при отсутствии предполагаемой угрозы со стороны хищников. [10]

Диета

Daphnia lumhotzi в основном питается фитопланктоном размером от 1 до 25 микрометров, [13] , но также может есть пищу, содержащую органический детрит , бактерии и простейших , которые являются отличным источником питательных веществ. [4] [13]

Рассредоточение

Изначально Daphnia lumholtzi была распространена только в тропических регионах озер и прудов Юго-Западной Азии, Австралии и большей части Африки. [14] Точное место географического происхождения в Соединенных Штатах не установлено, но ученые полагают, что появление экзотических африканских рыб в озерах, скорее всего, стало причиной их распространения. [14] Впервые он был обнаружен в водоемах Миссури и Техаса в 1991 году и с тех пор был обнаружен более чем в 16 штатах и ​​более чем 125 озерах и водохранилищах. [15] Исследования показали, что способность D. lumholtzi широко распространяться, скорее всего, связана с деятельностью человека. [5] Интенсивное движение лодок по озерам и водохранилищам в теплое время года, когда процветает D. lumholtzi, позволяет им распространиться на другие близлежащие водоемы. [16] Длинные шипы и волоски на яйцах действуют как крючки и позволяют прикрепляться к лодкам, облегчая расселение . Присутствие D. lumholtzi в небольших прудах нетипично; однако маловероятно, что механизмы расселения, не связанные с человеком, такие как перемещение мелких беспозвоночных между водоемами, способствовали его широкому распространению. [5]

Воспроизведение

Дафния lumholtzi откладывает яйца в осадке озера, которые могут оставаться в состоянии покоя в течение длительного периода времени. Яйца характеризуются длинными шипами и волосками, которые действуют как крючки. [1] Эфиппия — это защитная оболочка, которая покрывает яйцо до тех пор, пока не наступят благоприятные условия, такие как более высокая температура или большее количество ресурсов. Эти эфиппии способны выживать в условиях окружающей среды, включая кислород, соленость и температурные диапазоны, которые неблагоприятны для взрослых дафний, хотя точные диапазоны для D. lumholtzi ephippia не обнаружены. [5] Эта стадия эфиппии является примером диапаузы , состояния анабиоза, в который организм может войти, чтобы выжить в суровых условиях окружающей среды. [17] D. lumholtzi способен производить в 10 раз больше эфиппий , чем другие виды дафний. [18] При температуре выше оптимальной для размножения (25 °C) скорость развития яиц снижается. [19] При температуре ниже 25 °C развитие яиц замедляется. [20]

Хищники

Основными хищниками D. lumholtzi являются рыбы и мелкие виды беспозвоночных. Более крупные рыбы почти всегда добиваются успеха при встречах с D. lumholtzi . [14] Мелкие беспозвоночные хищники менее эффективны в ловле D. lumholtzi , чем крупные рыбы .

Физиология

Будучи инвазионным видом, физиология D. lumholtzi для дафнид относительно хорошо изучена.

Дыхание

Особи Daphnia lumholtzi предпочитают места с высоким уровнем растворенного кислорода и избегают мест с низким уровнем кислорода. Популяционные обследования выявили устойчивые популяции D. lumholtzi в воде с уровнем насыщения кислородом в диапазоне 65–163%, тогда как в воде с уровнем насыщения кислородом в диапазоне 7–50% популяций обнаружено не было. [21] Механизм дыхания, который D. lumholtzi использует для дыхания, очень похож на механизм, используемый другими видами дафний : газообмен происходит через жабры, которые питаются насыщенной кислородом водой через придатки на грудной клетке. [22]

Реакция на соленость

Как и большинство других представителей отряда Cladocera , D. lumholtzi живет в пресной воде и гиперосмотичен по отношению к окружающей среде. [23] D. lumholtzi обычно встречается в местах обитания с соленостью около 0 граммов на литр, но может выдерживать слегка соленую воду, до 1,5 граммов на литр, в течение короткого времени. [23] Эта способность переживать короткие периоды засоления, вероятно, способствовала способности D. lumholtzi вторгаться в Северную Америку. [23]

Как инвазивный вид

Daphnia lumholtzi демонстрирует более высокую выживаемость и размножение в конце лета, в условиях сильной жары, по сравнению с другими ракообразными, обитающими в этих условиях. Было высказано предположение, что более тропическое происхождение D. lumholtzi , возможно, позволило ему жить при таких более высоких температурах [15] из-за эволюционных изменений, которые привели к появлению ферментов , лучше адаптированных к жаре. [12] Это преимущество позволяет им быть лучшими конкурентами и, в конечном итоге, вытеснять другие виды, особенно местные виды зоопланктона , в той же среде обитания и становиться успешными захватчиками. В соответствии с принципом конкурентного исключения ни один другой вид не может занимать ту же позднелетнюю нишу , что и D. lumholtzi ; еще один фактор, который позволяет ему иметь более высокую выживаемость, чем другие виды дафний, и, в конечном итоге, он является лучшим захватчиком. Однако важно отметить, что высокая выживаемость и воспроизводство — не единственные факторы, которые делают D. lumholtzi инвазивным видом .

Конкуренция между D. lumholtzi усиливается в местообитаниях, благоприятствующих высокой освещенности на мелководье. D. lumholtzi продемонстрировали большую выживаемость, чем другие виды дафний (в частности, D. pulex ), что сделало их более сильным конкурентом за получение света и ресурсы в водоемах, получающих высокую интенсивность света. Было обнаружено, что он превосходит другие виды в районах с высокой интенсивностью освещения, что, в свою очередь, способствует его инвазивному успеху. [24]

Daphnia lumholtzi способна производить в 10 раз больше эфиппий , чем другие виды дафний, [18] которые могут оставаться в состоянии покоя до наступления благоприятных условий. Этот банк яиц дает им преимущество перед другими видами, яйца которых не выдерживают высыхания или более низких температур, [5] позволяя им производить больше потомства, которое выживает дольше. Скорость размножения также увеличивается при более высокой концентрации пищи. [19] Таким образом, районы с высоким изобилием пищи будут привлекать больше D. lumholtzi , что, в свою очередь, приведет к более высокому темпу воспроизводства. [24] Большее количество потомства оказывает давление на ресурсы среды обитания и других конкурентов.

Daphnia lumholtzi очень пластична , [15] это означает, что она обладает способностью морфологически адаптироваться к факторам окружающей среды, развивая структуры, которые позволяют ей успешно избегать нападения хищников . Длинный хвостовой шип, большой шлем и дополнительные шипы на брюшке образуются в ответ на кайромоны хищника , являющиеся гормонами хищника, в воде. D. lumholtzi не образует этих защитных структур в отсутствие хищников и морфологически похож на другие виды дафний . При обнаружении хищников D. lumholtzi реагирует выпуском хвостового шипа, шлема и шипов на брюшке для защиты; другие виды дафний не адаптируются таким образом к угрозам хищников. С развитием этих морфологических особенностей хищникам становится сложнее охотиться на D. lumholtzi . Эта избыточная энергия, которую хищники вкладывают в поедание D. lumholtzi, снижает эффективность хищников, в результате чего хищники с большей вероятностью выберут другую добычу. [14] Такая смена добычи создает дополнительную нагрузку на другие местные виды зоопланктона, уменьшая хищничество D. lumholtzi и позволяя ему превосходить других конкурентов. [11]

Контроль

Искоренить D. lumholtzi практически невозможно, если он проник в озеро или водохранилище. D. lumholtzi чувствителен к различным пестицидам и искусственным химикатам, [4] но попадание химикатов в естественные озера часто вредно для других видов. Целью большинства мер контроля является предотвращение первоначального вторжения. На данный момент ученые рекомендуют простые методы, такие как тщательная чистка лодок и предотвращение сброса воды в аквариумы, чтобы замедлить распространение этого вида. [25]

Рекомендации

  1. ^ аб Кумуд Ачарья; Джеффри Д. Джек; Эллисон С. Смит (2006). «Стехиометрия Daphnia lumholtzi и успех их вторжения: связаны ли они?» (PDF) . Архив гидробиологии . 165 (4): 433–453. дои : 10.1127/0003-9136/2006/0165-0433.
  2. ^ AB Эндрю Р. Дзяловски; Джей Т. Леннон; У. Дж. О'Брайен; Вэл Х. Смит (2003). «Вызванная хищником фенотипическая пластичность экзотических ветвистоусых Daphnia lumholtzi ». Пресноводная биология . 48 (9): 1593–1602. дои : 10.1046/j.1365-2427.2003.01111.x. S2CID  15803644.
  3. ^ abcd Джон Э. Гавел; Пол Д.Н. Хеберт (1993). «Дафния люмхольци в Северной Америке: еще один экзотический зоопланктер» (PDF) . Лимнология и океанография . 38 (8): 1823–1827. дои : 10.4319/lo.1993.38.8.1823. JSTOR  2838457. Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 г. Проверено 19 апреля 2011 г.
  4. ^ abc Дуглас Грант Смит (2001). Пресноводные беспозвоночные Пеннака в США: от Porifera до ракообразных (4-е изд.). Джон Уайли и сыновья . ISBN 978-0-471-35837-4.
  5. ^ abcde Эндрю Р. Дзяловски; В. Джон О'Брайен; Стив М. Сваффар (2000). «Расширение ареала и потенциальные механизмы расселения экзотических ветвистоусых Daphnia lumholtzi». Журнал исследований планктона . 22 (12): 2205–2223. дои : 10.1093/планкт/22.12.2205 . S2CID  55968164.
  6. ^ Тереза ​​Л. Ист; Карл Э. Хэвенс; Эндрю Дж. Родаски; Марк А. Брэди (1999). «Daphnia lumholtzi и Daphnia ambigua: сравнение популяций экзотики и местного кладоцера в озере Окичоби, Флорида». Журнал исследований планктона . 21 (8): 1537–1551. дои : 10.1093/планкт/21.8.1537 .
  7. ^ Джон Э. Гавел; Джонатан Б. Шурин; Джон Р. Джонс (2005). «Экологические пределы быстро распространяющегося экзотического кладоцера». Эконаука . 12 (3): 376–385. дои : 10.2980/i1195-6860-12-3-376.1.
  8. ^ abcde Леннон, Джей Т.; Смит, Вэл Х.; Уильямс, Ким (1 апреля 2001 г.). «Влияние температуры на экзотических дафний lumholtzi и последствия для успеха вторжения». Журнал исследований планктона . 23 (4): 425–433. дои : 10.1093/планкт/23.4.425 . ISSN  0142-7873.
  9. ^ abc Энгель, Катарина; Толлриан, Ральф (1 января 2012 г.). «Конкурентоспособность, термоустойчивость и успех инвазии экзотических дафний lumholtzi». Журнал исследований планктона . 34 (1): 92–97. дои : 10.1093/plankt/fbr083 . ISSN  0142-7873.
  10. ^ abcde Джон Э. Гавел; Винфрид Ламберт (2006). «Разделение среды обитания местных и экзотических дафний по градиентам температуры и пищи: эксперименты в мезокосме». Пресноводная биология . 51 (3): 487–498. дои : 10.1111/j.1365-2427.2006.01511.x .
  11. ^ аб Синтия С. Колар; Джеймс К. Боуз; Дэвид Ф. Клэпп; Дэвид Х. Уол (1997). «Потенциальный эффект вторжения экзотического зоопланктера Daphnia lumholtzi». Журнал экологии пресной воды . 12 (4): 521–530. дои : 10.1080/02705060.1997.9663566 .
  12. ^ аб Юриста, Педер М. (1 декабря 2004 г.). «Биоэнергетика полутропического кладоцера дафнии Юмхольци ». Журнал экологии пресной воды . 19 (4): 681–694. дои : 10.1080/02705060.2004.9664750. ISSN  0270-5060.
  13. ^ AB Джеймс Х. Торп; Алан П. Кович (2001). Экология и классификация пресноводных беспозвоночных Северной Америки . Академическая пресса . ISBN 978-0-12-690647-9.
  14. ^ abcd Катарина Энгель; Ральф Толлриан (2009). «Индуцируемая защита как ключевая адаптация для успешного вторжения Daphnia lumholtzi в Северную Америку?». Труды Королевского общества Б. 276 (1663): 1865–1873. дои :10.1098/рспб.2008.1861. ПМК 2674494 . ПМИД  19324783. 
  15. ^ abc Джей Т. Леннон; Вэл Х. Смит; Ким Уильямс (2001). «Влияние температуры на экзотическую дафнию lumholtzi и последствия для успеха вторжения». Журнал исследований планктона . 23 (4): 425–434. дои : 10.1093/планкт/23.4.425 .
  16. ^ Гавел, Джон Э.; Шурин, Джонатан Б.; Джонс, Джон Р. (декабрь 2002 г.). «Оценка распространения по закономерностям распространения: пространственный и локальный контроль вторжений в озера». Экология . 83 (12): 3306–3318. doi :10.1890/0012-9658(2002)083[3306:EDFPOS]2.0.CO;2. S2CID  31301830.
  17. ^ Уилмер, Пэт; Стоун, Грэм; Джонстон, Ян (2009). Экологическая физиология животных . Уайли. стр. 213. ISBN 9781405107242.
  18. ^ AB Эллисон С. Смит; Кумуд Ачарья; Джеффри Джек (2009). «Влияние перенаселенности, ограничения пищи и фосфора на производство эфиппии и динамику популяций инвазивных видов Daphnia lumholtzi » . Гидробиология . 618 (1): 47–56. doi : 10.1007/s10750-008-9546-2.
  19. ^ ab Кирстен А. Работа; Моше Гофен (1999). «Факторы, влияющие на численность инвазивного кладоцера Daphnia lumholtzi в водоемах США». Пресноводная биология . 42 (1): 1–10. дои : 10.1046/j.1365-2427.1999.00449.x.
  20. ^ Кирстен Кесслер; Винфрид Ламперт (2004). «Распределение дафний по глубине в ответ на глубоководный максимум водорослей: влияние размера тела и градиента температуры». Пресноводная биология . 49 (4): 392–401. дои : 10.1111/j.1365-2427.2004.01190.x.
  21. ^ Дэвидсон, Норман Л. младший; Келсо, Уильям Э. (1 сентября 1997 г.). «Экзотический дафнид, Daphnia lumholtzi , в речном болоте Луизианы». Журнал экологии пресной воды . 12 (3): 431–435. дои : 10.1080/02705060.1997.9663553. ISSN  0270-5060.
  22. ^ Пеннак, Роберт (1978). Пресноводные беспозвоночные США . п. 454. ИСБН 9780471358374.
  23. ^ abc ДеВрис, Деннис Р.; Райт, Рассел А.; ДеВрис, Тэмми С. (1 сентября 2006 г.). «Дафния люмхольци в дренаже реки Мобил, США: вторжение в среду обитания, подверженную солености». Журнал экологии пресной воды . 21 (3): 527–530. дои : 10.1080/02705060.2006.9665031 . ISSN  0270-5060.
  24. ^ Аб Хао Ван; Кэтрин Даннинг; Джеймс Дж. Элзер; Ян Куанг (2009). «Инвазия видов дафний, конкурентное исключение и хаотическое сосуществование» (PDF) . Дискретные и непрерывные динамические системы . Серия Б. 12 (2): 481–493. дои : 10.3934/dcdsb.2009.12.481 .
  25. ^ Джеймс А. Стокель; Патрис М. Шарлебуа (1999). «Дафния люмхольци: следующая экзотика Великих озер?» (PDF) . Программа морского гранта штата Иллинойс-Индиана , Исследование естественной истории штата Иллинойс и Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн . Архивировано из оригинала (PDF) 29 мая 2010 г.