Дафния

Дикие животные
>>
Ракообразные

Дафния – мелкий рак, обитающий по большей части в пресных водоёмах планеты. При своих миниатюрных размерах они имеют довольно сложное устройство и служат важным элементом экосистемы – быстро размножаясь, позволяют кормиться рыбам и земноводным, так что без них водоёмы были бы куда более пустыми. Ещё ими кормят рыбок в аквариуме.

Происхождение вида и описание

Фото: Дафния

Род Daphnia получил описание в 1785 году, сделал его О.Ф. Мюллер. Относятся к числу дафний порядка 50 видов, причём многие из них имеют значительные отличия от других. Как типовой вид используется Daphnia longispina, описанный всё тем же Мюллером.

Дафний разделяют на два больших подрода – собственно Daphnia и Ctenodaphnia. Вторые отличаются по ряду признаков, к примеру, наличие выемки в головном щите, и в целом имеют более примитивное строение. Но это не значит, что они произошли раньше: ископаемые относят происхождение обоих примерно к одному времени.

Видео: Дафния

Первые представители жаброногих появились порядка 550 миллионов лет назад, среди них были и предки дафний. Но сами они возникли сильно позже: древнейшие ископаемые останки относятся к нижнему юрскому периоду – то есть, им приблизительно 180-200 миллионов лет.

Это не настолько древние времена, как можно было ожидать от относительно просто устроенных организмов – к примеру, рыбы и птицы появились гораздо раньше. Но, как и другие представители надотряда ветвистоусых рачков, уже в те времена дафнии походили на нынешних, и этим отличаются от более высокоорганизованных организмов такой же древности.

При этом не стоит думать, что дафнии не эволюционируют: напротив, они обладают высокой эволюционной изменчивостью и приспособляемостью, и постоянно порождают новые виды. Окончательное формирование рода дафний произошло сразу после вымирания в конце мелового периода.

Чайки

Морские птицы давно служат живыми датчиками. Например, серебристые чайки Larus argentatus

с 1970-х годов помогают экологам и токсикологам отслеживать информацию о веществах, загрязняющих окружающую среду, в области североамериканских Великих озер. Исследователи не ловят самих птиц, их интересуют яйца серебристых чаек — а также яйца толстоклювых кайр
Uria lomvia
, глупышей
Fulmarus glacialis
, моёвок
Rissa tridactyla
, бургомистров
Larus hyperboreus
и чистиков обыкновенных
Cepphus grylle
. Все эти пернатые, как правило, гнездятся в арктических и субарктических регионах. Обычно на роль живых датчиков выбирают птиц, которые гнездятся обособленными и доступными для человека колониями, чтобы нетрудно было отбирать «пробы» и сравнивать результаты для представителей одного вида, живущих в разных участках земного шара.

Одним из главных результатов мониторинга концентраций наиболее распространенных загрязнителей окружающей среды, таких как ДДТ, полихлордифенилы и диоксины, стала череда запретов 1970–1980-х годов на использование одних из них и серьезное ограничение в нормах применения других. Изучение «химии» в птичьих яйцах показало, что с 1975 по 2003 год птицы подвергались воздействию значительных количеств бромсодержащих антипиренов, а с 2003 года, после того, как появились другие огнезащитные составы, содержание броморганики резко снижается. Содержание длинноцепочечных фторалкильных производных в организме птиц и их яиц увеличивалось с 1975 по 2009 год, а после взаимной договоренности химических компаний об ограничении их применения стало понижаться. Что же касается содержания ртути в яйцах морских птиц, то оно возрастало с 1975 по 1993 год, после чего вышло на плато и прекратило изменяться.

Внешний вид и особенности

Фото: Дафния моина

Виды дафний могут сильно различаться: форма их тела, а также его размер определяются условиями среды, в которой они живут. Тем не менее, можно выделить некоторые общие черты. Так, их тело покрывает хитиновый панцирь с прозрачными створками – внутренние органы хорошо видны. Благодаря прозрачности в воде дафнии менее заметны.

Голову панцирь не покрывает. На ней два глаза, хотя часто они по мере роста сливаются в один сложный глаз, а иногда дафния имеет третий, но обычно он явно выделяется и имеет меньший размер. По сторонам усики, ими дафния постоянно махает, и с их помощью передвигаются прыжками.

На голове рострум – вырост, напоминающий клюв, а под ним две пары антенн, причём задние больше и имеют щетинки, за счёт которых возрастает их площадь. При помощи махов этими антеннами осуществляется перемещение – при гребке ими дафния резко летит вперёд, словно делает прыжок. Эти антенны хорошо развиты и имеют сильную мускулатуру.

Тело сплющено с боков, ножки уплощённые и недоразвитые, ведь для движения они не применяются. Главным образом используются чтобы, подгонять свежую воду к жабрам и частицы пищи ко рту. Система пищеварения довольно сложная для такого мелкого рачка: есть полноценный пищевод, желудок и кишечник, в котором находятся печёночные выросты.

Также дафния обладает сердцем, сокращающимся с высокой скоростью – 230-290 ударов за минуту, в результате чего давление крови составляет 2-4 атмосферы. Дышат дафнии всем покровом тела, но в первую очередь при помощи дыхательных придатков на конечностях.

Где обитает дафния?

Фото: Дафния магна

Представителей рода можно найти практически по всей Земле. Они были обнаружены даже в Антарктиде в пробах, которые взяли в реликтовых подлёдных озёрах. Это означает, что дафнии способны обитать практически в любых природных условиях из представленных на нашей планете.

Однако, если век назад считалось, что все их виды распространены повсеместно, то затем было установлено, что каждый из них имеет собственный ареал. У многих видов они довольно широки и включают в себя несколько материков, но всё же нет ни одного, распространённого везде.

Они населяют Землю неравномерно, предпочитая погодные условия субтропиков и умеренного пояса. Заметно меньше их как у полюсов планеты, так и близ экватора, в тропическом климате. Ареалы некоторых видов претерпели значительные изменения совсем недавно из-за того, что их распространяют люди.

К примеру, из Америки в Великобританию попал вид Daphnia ambigua и успешно прижился. Наоборот, в Северную Америку из Европы был завезён вид Daphnia lumholtzi, и стал обычным для водоёмов этого континента.

Для обитания дафний предпочтительны водоёмы без течения, такие как пруды или озёра. Нередко они живут и в больших лужах. В медленно текущих реках их куда как меньше, и почти не встретить в быстрых речушках. Большая часть видов обитает в пресной воде.

Но способность приспосабливаться проявилась и здесь: дафнии, оказавшиеся когда-то в засушливых условиях, где им были доступны только солёные водоёмы, не погибли, а выработали устойчивость. Теперь для произошедших от них видов характерно предпочтение водоёмов с высоким содержанием соли.

Лучше всего им живётся в чистой воде – в ней должно быть как можно меньше грунтовых вод. Ведь дафнии питаются при помощи фильтрации воды и, если она грязная, вместе с микроорганизмами в их желудок попадают и частицы грунта, а значит, в загрязнённых водоёмах они гибнут куда быстрее из-за засорения желудка.

Поэтому по количеству дафний в водоёме можно судить о том, насколько чистая в нём вода. Обитают они в основном в толще воды, а некоторые виды и вовсе на дне. Не любят яркое освещение и уходят поглубже, когда солнце начинает светить прямо на воду.

Мидии

В конце 1960-х годов было установлено, что хлорсодержащие пестициды, ртутьсодержащие соединения и продукты нефтепереработки стали серьезной угрозой для обитателей прибрежных морских и океанических вод. Для оценки состояния этих вод пытались использовать различные виды, в том числе омаров, крабов и рыб; однако разнообразные особенности поведения и рациона несопоставимых друг с другом видов ставили под сомнение воспроизводимость результатов и правомерность их сравнения. В 1975 году специалист по геохимии морских ресурсов Эдвард Голдберг предложил простое решение: использовать мидий (программа Mussel Watch

). Эта программа стала первым шагом в биологическом мониторинге загрязнения прибрежных вод.

Мидии, космополитичный вид, способный развиваться и в пресных, и в соленых водах, наряду с устрицами и другими съедобными моллюсками идеально подходят для решения этой задачи. Они встречаются повсюду, их просто собирать. Кроме того, мидий и устриц часто выращивают специально для пищевой промышленности, что дополнительно облегчает слежение за состоянием популяции и проведение анализов. Питаются мидии фитопланктоном и, чтобы отфильтровать его, пропускают через себя большое количество воды. Как и многие другие животные, мидии в процессе эволюции не приобрели способности вырабатывать ферменты, разрушающие загрязнители, подобные полихлорбифенилам и углеводородам, поэтому они концентрируют в своем организме эти вещества, что облегчает анализ. Спустя четыре с лишним десятилетия локальная для США программа по определению токсичных веществ с помощью мидий стала международной, и благодаря ей отслеживают не только присутствие в прибрежных водах посторонних веществ, но и степень их вреда для человека.

Чем питается дафния?

Фото: Дафнии в аквариуме

В их рационе:

инфузории;
водоросли;
бактерии;
детрит;
прочие микроорганизмы, плавающие в воде или лежащие на дне.

Питаются, фильтруя воду, для чего двигают ножками, заставляя её течь. Фильтрация поступающего водного потока выполняется специальными веерами на фильтрующих щетинка. Затем поглощаемые частицы слипаются в комок из-за обработки секретом и отправляются в пищеварительную систему.

Примечательны дафнии своей прожорливостью: за одни только сутки некоторые виды съедают в 6 раз больше собственного веса. Потому при снижении количества пищи их в водоёме становится меньше – это происходит при наступлении холодов, больше всего же дафний становится в конце весны и летом.

Детритом питаются те виды дафний, которые не впадают зимой в спячку. Зиму они проводят на дне водоёма и в близких к нему слоях воды – из питания там преобладает именно детрит, то есть частицы тканей либо выделений других живых организмов.

Самих их применяют как корм для рыбок в аквариуме – они очень полезны благодаря тому, что в их желудках много растительной пищи. Дафний как дают сухими, так и запускают живыми в аквариум. Последнее также полезно и в случае, если вода в нём помутнела: дафнии поедают бактерий, из-за которых это происходит, а рыбы, в свою очередь, съедают дафний.

Условия для разведения

Многие люди разводят дафний в домашних условиях, что довольно просто. Однако этому процессу необходимо уделять должное внимание. Большую роль играет цвет воды в емкости. Она должна быть зеленоватой либо светловато-коричневой.

Не забываем добавлять в питание дрожжи

Нельзя допустить, чтобы в емкость к дафниям попали другие представители водоемов, например, циклопы. В домашних условиях рацион рачков должен состоять из сухих листьев салата или винограда. В питание добавляют пекарские дрожжи. Их измельчают до порошкообразного состояния и затем через марлю отцеживают. Чтобы завести их дома, необходимо взять воду с 50 рачками из природного водоема с приготовленным кормом и только затем запустить в подготовленный сосуд.

Особенности характера и образа жизни

Фото: Рачки дафнии

В основном находятся в толще воды, перемещаясь при помощи скачков, иногда ползают по дну водоёма или стенкам аквариума. Часто перемещаются в зависимости от того, какое стоит время суток: когда светло, опускаются поглубже в воду, а ночью оказываются у самой кромки.

На эти перемещения затрачивается очень много энергии, потому они должны иметь причину. Однако, точно её выяснить пока что не удалось. Есть несколько наиболее вероятных предположений. Например, что крупные дафнии вынуждены опускаться глубже днём, чтобы стать менее приметными для хищников – ведь глубинные слои воды хуже освещены.

Это предположение подтверждается тем, что в водоёмах, в которых питающихся дафниями рыб нет, такого рода миграции происходят гораздо реже. Есть и более простое объяснение – что дафнии просто стремятся в тот слой воды, где температура и освещённость для них оптимальны, и в течение суток он перемещается то вверх, то вниз.

От вида к виду сильно меняется продолжительность их жизни. Обычно закономерность проста – самые крупные и живут дольше. Мелким дафниям отведено 20-30 дней, наиболее крупным до 130-150 дней.

Интересный факт: На дафниях принято тестировать уровень токсичности различных растворов. Они реагируют даже на малые концентрации – например, могут стать медленнее или опуститься на дно.

Социальная структура и размножение

Фото: Дафния

Дафнии очень плодовиты, а их размножение интересно двухступенчатостью – они размножаются и бесполым путём, и половым. В первом случае в нём участвуют исключительно самки и используется партеногенез. То есть, они воспроизводят себя без оплодотворения, и их потомство получает тот же генотип, что и у единственного родителя. Именно благодаря партеногенезу, когда наступают хорошие условия их количество в водоёме значительно вырастает в кратчайшие сроки: обычно этот способ размножения у дафний задействуется в конце весны и лета, когда пищи для них больше всего.

Размножение в этом случае проходит так: в специальную полость откладываются яйца и развиваются без оплодотворения. После того, как их развитие заканчивается и появляется выводок новых дафний, самка линяет, и спустя всего 3-6 дней может начинать новый цикл. К тому времени и появившиеся в прошлый раз самки уже также готовы размножаться.

Учитывая, что в каждом выводке появляются десятки новых дафний, их численность в водоёме растёт очень быстрыми темпами, и всего за пару недель он может оказаться заполнен – это становится заметно по красноватому оттенку воды. Если пищи начинает не хватать, в популяции появляются самцы: они мельче и быстрее самок, также выделяются некоторыми другими особенностями строения. Они оплодотворяют самок, в результате чего появляются яйца в так называемом эфиппии – прочной хитиновой оболочке, позволяющей переживать неблагоприятные условия.

Например, им нипочём холода или пересыхание водоёма, они могут переноситься ветром вместе с пылью, не погибают при прохождении через пищеварительную систему животных. Даже нахождение в растворах ядовитых солей им нипочём, настолько надёжна их оболочка.

Но, если размножаться партеногенезом для дафний просто, то двуполое размножение требует куда больших усилий, и у многих видов самки даже погибают после того, как откладывают яйца. После попадания в благоприятные условия из яиц выводится следующее поколение дафний и снова размножается партеногенезом. Причём появляются только самки, поскольку самцы неблагоприятные условия не переживают.

Теперь Вы знаете как разводить дафний. Давайте же посмотрим, какие опасности подстерегают дафнию в дикой природе.

Пчелы

Медоносных пчел Apis mellifera

можно считать самыми недооцененными героями природы. Летая по своим делам, собирая пыльцу и нектар, они также опыляют растения. Самих пчел сложно назвать видом, подходящим для применения в качестве живых индикаторов, — пчелы окультурены, пчеловоды заботятся о них, часто по мере расцветания различных медоносов перемещают пчелиные семьи с одного участка на другой, после чего бывает сложно привязать данные о веществах-загрязнителях к какой-то определенной области. Однако эти насекомые тоже вносят свой вклад в изучение состояния окружающей среды — для этого анализируют мед.

Массовое применение инсектицидов в сельском хозяйстве — серьезная угроза для пчел и других опылителей. Например, главные подозреваемые в деле о внезапном уменьшении численности пчел — инсектициды неоникотиноиды, которые могут поражать нервную систему этих насекомых. Они влияют на обучаемость пчел, их способность к распознаванию запахов и ориентации в пространстве. Все это мешает собирать пищу, снижает численность и количество пчелиных семей, что в долгосрочной перспективе может снизить урожайность сельскохозяйственных культур и стать причиной продовольственного кризиса. В последнее время исследователи даже стали применять микродатчики, которые прикрепляют пчелам на спинки, чтобы отслеживать перемещения отдельных насекомых от ульев к медоносам, определить их способность опылять растения.

Результаты опубликованного в этом году исследования 200 образцов меда со всего света показали, что в 75% образцов обнаруживается по крайней мере один из пяти основных неоникотиноидов, а в 45% — два и более. Концентрации пестицидов в меде гораздо ниже предельного значения, установленного регуляторами США и ЕС как безопасное для людей, однако в трети образцов было достаточно неоникотиноидов, чтобы нанести вред личинкам пчел (Science

, 2021, 358, 6359, 109–111).

Итак, можно сказать, что сама окружающая среда приходит на помощь человеку разумному, желающему эту среду сохранить, — растения, грибы, беспозвоночные и позвоночные жертвуют собой, чтобы рассказать, как дорого природе обходятся технологии, облегчающие жизнь людям. И если мы будем внимательно следить за нашими «канарейками», то, возможно, успеем спастись.

Естественные враги дафний

Фото: Яйца дафнии

У таких маленьких и беззащитных существ немало врагов – хищников, питающихся ими.

Это:

мелкие рыбёшки;
мальки;
улитки;
лягушки;
личинки тритонов и других земноводных;
прочие хищные обитатели водоёмов.

Крупную и даже средних размеров рыбу дафнии практически не интересуют – для неё это слишком мелкая добыча, которой требуется слишком много для насыщения. А вот мелочь – другое дело, для маленьких рыбок, если дафний в водоёме много, они служат одним из основных источников питания.

В особенности это касается крупных видов, ведь для мелких дафний сам их размер служит защитой – гоняться за рачком в полмиллиметра даже мелкая рыбёшка не станет, другое дело крупные особи в 3-5 мм. Именно рыба – основной хищник, истребляющий дафний, причём питаются ими и мальки рыб покрупнее. Для них дафнии также один из главных источников пищи.

Но даже если в водоёме нет рыб, всё равно им угрожает немало опасностей: крупных особей поедают лягушки и другие земноводные, а их личинки едят и мелких тоже. Питаются дафниями улитки и прочие хищные моллюски – хотя от некоторых из них дафния может попытаться «упрыгать», в отличие от куда более ловкой рыбы.

Интересный факт: Расшифровка генома дафний открыла перед учёными много интересного: примерно 35% обнаруженных в геноме продуктов генов уникальны, при этом очень чувствительны к любому изменению в среде обитания. Именно за счёт этого дафнии так быстро приспосабливаются.

Лишайники

Лишайники — это симбиотические ассоциации грибов и микроскопических зеленых водорослей или цианобактерий. Известны виды лишайников самых разных размеров и цветов. Некоторые из них напоминают миниатюрные растения, другие — пятна краски на камнях и стволах деревьев. У лишайников нет корневой системы, они поглощают питательные вещества напрямую из тумана, дождя и того, что приносит им ветер. Следовательно, у них нет барьеров, защищающих от опасных веществ, и при усилении загрязнения окружающей среды они умирают первыми. Лишайники, конечно, жалко, но это свойство делает их хорошими живыми датчиками.

Лишайники начали применять в этом качестве еще с 1860-х годов, когда ботаники в Париже выяснили, что лишайники разрастаются в областях с чистым воздухом, а там, где воздух грязный, их колонии начинают чувствовать себя хуже. Первоначальные исследования в основном были посвящены прямому влиянию на лишайники диоксида серы, выделяющегося при сгорании каменного угля. Спустя какое-то время оказалось, что лишайники также позволяют отследить влияние кислотных дождей — если выбросы предприятия содержат диоксид серы или диоксид азота, они растворяются в дождевых каплях, образуя кислоты. Кроме того, эти организмы могут служить индикаторами на нитраты и ионы аммония, основной источник которых — сельское хозяйство. А еще в лишайниках накапливаются металлы от цинка до ртути.

В 1980-е годы Федеральное лесное управление США запустило программу биомониторинга, в рамках которой регистрируются данные о многообразии и распространенности лишайников во всех регионах страны. Фиксируют состояние колоний лишайников, пробы собирают и анализируют в лабораториях, чтобы определять степень загрязнения воздуха в тех или иных областях, выявлять их причины и при необходимости корректировать нормы промышленных выбросов.