Характеристикой нейстона мы заканчиваем выделение фаун, связанных с водной средой. В заключение этого раздела приводим основные экологические фаунистические комплексы (кроме подземных и паразитических) в аспекте становления пространственно-экологической структуры животного мира (рис. 5).
На учебно-полевой практике по пресноводной фауне рассматривают следующие темы:
1. Фауна поверхностной пленки воды (5 видов). Экскурсия на стоячие водоемы (временные, пруды).
2. Пресноводная пелагическая фауна беспозвоночных (5-7 видов). Экскурсия на стоячие водоемы (пруд, временные) и на реку. Знакомство с пресноводным планктоном проводится на практике с выявлением таксономического состава местной фауны, спектра жизненных форм, наблюдением за живыми объектами, анализом морфо-адаптационного значения признаков.
3. Пресноводная донная фауна беспозвоночных (макрозообентос) (15-25 видов). Экскурсии проводятся на стоячие и текучие водоемы. Изучается зообентос стоячих и текучих вод, фауна зарослей, фауна различных типов грунта, прибрежное население, обитатели поверхности грунта (онфауна) и зарывающиеся формы (инфауна), фауна обрастаний подводных предметов. Анализируется таксономический состав, поведение, особенности биологии видов, их морфо-адаптационный комплекс к среде существования.
Краткая характеристика основных типов водоемов и водотоков
За время учебно-полевой практики школьникы должны познакомиться с разными типами континентальных водоёмов. Континентальные водоёмы, расположенные в углублениях суши, могут быть естественными и искусственными. Первые представлены реками, озёрами и болотами; вторые – каналами, водохранилищами и прудами. Все они в основном пресные.
Реки представляют собой водоёмы, водная масса которых перемещается от истоков к устью вследствие разницы их положения над уровнем моря, т.е. под влиянием силы тяжести. Наибольшее значение для обитателей рек среди абиотических факторов имеют уровенный и паводковый режимы, скорость течения, прозрачность, температура и солевой состав воды, а для обитателей дна – характер грунта. По поперечному сечению реки выделяют её прибрежную часть (рипаль), срединную (медиаль), участок с наибольшей скоростью течения (стрежень) и свободную толщу воды. В направлении от истока к устью различают верхнее, среднее и нижнее течение.
Озера представляют собой различной величины, формы и происхождения котловины, заполненные водой. Это достаточно сложные пресноводные экологические системы. В них различают водную массу (пелагическую область или пелагиаль), дно глубоководной области (профундаль) и прибрежную область с зарослями растений (литораль). В каждой из этих областей создаются определённые условия и, следовательно, формируются специфические комплексы беспозвоночных.
К ведущим факторам абиотической среды в озерах относятся движение воды, температура, свет, растворенные в воде вещества и характер грунтов. Профундаль характеризуется недостаточной освещенностью и прогревом, отсутствием или слабым развитием здесь растительности. Для литорали характерны резкие суточные и сезонные колебания температуры, активная аэрация и проникновение света до самого дна. Всё это создает условия для массового развития зеленых водорослей и водных животных, отличающихся разнообразием видов и высокой их численностью.
Пруд представляет собой небольшой, как правило, неглубокий водоём. Он может возникнуть естественным путём (в результате заполнения водой природных понижений рельефа) либо при создании плотины или запруды на реке, ручье.
Естественные пруды по сути своей представляют собой озера, не имеющие пелагической области, т.е. литораль в них распространяется по всей площади. Пруд интенсивно прогревается и освещается, что обусловливает хороший кислородный режим, развитие фитопланктона и высшей водной растительности, разнообразие и высокую численность водных животных. В прудах, как и в неглубоких озерах, на дне скапливается много органических частиц, поэтому грунты иловые.
В искусственных прудах (чаще всего рыбоводных) водный режим регулируется человеком.
Временные водоемы образуются в результате скопления воды в понижениях почвы после таяния снегов, обильных летних дождей, а также заполнения водой колеи лесных дорог, пней и дупел деревьев. Вода в них бывает очень холодной, но затем быстро прогревается. Такие водоёмы, за небольшим исключением, существуют недолго. Помимо кратковременности для таких водоёмов характерно резкое колебание в течение суток температурного и газового режимов, значительное влияние ветрового перемешивания. Во временных водоёмах обитают, прежде всего, виды, способные в неблагоприятный период (пересыхание водоёма и его промерзание зимой) образовывать цисты, яйца, покрытые прочными оболочками.
Ручьи берут начало от озёр, болот или ключей. Основное свойство – текучесть водоёма. Фауна в ручьях в значительной степени определяется населением источника ручья. Кроме того, фауна ручья зависит от глубины, грунта, скорости течения, кислородного и температурного режимов. В ручье различают 5 стаций: свободную воду, тихие заводи, заросли мхов, камни на дне, дно, лишенное камней.
Методы изучения, сбора и обработки полевого материала по водным беспозвоночным
1. Визуальные наблюдения
Изучение обитателей водоёмов следует начинать с визуального обследования поверхностной плёнки воды. Здесь обнаруживаются передвигающиеся по плёнке (сверху и снизу) хищные клопы-водомерки, жуки-вертячки, личинки и куколки двукрылых, жуков, лёгочные моллюски.
На подводных и надводных частях водных растений, особенно на нижней стороне крупных плавающих листьев, обитают гидры, планарии, пиявки, личинки насекомых. Здесь встречаются кладки яиц различных животных. Пазухи листьев служат убежищем водяных осликов (рачков), моллюсков, личинок насекомых.
На погруженных в воду предметах (камнях, корягах и т.п.) обитают в основном формы, прикрепляющиеся к субстрату и противостоящие силе движения воды. К ним относятся губки, пиявки, планарии, мшанки, брюхоногие и двустворчатые моллюски, бокоплавы, личинки насекомых. Как правило, обследование водоёмов проводится с прибрежной зоны, поэтому можно достаточно много сведений подчерпнуть и об обитателях дна. На поверхности и в грунте заметны передвигающиеся или закапывающиеся клещи, ракообразные, олигохеты, моллюски, личинки и имаго насекомых.
2. Качественные орудия лова с поверхности и толщи воды
Сбор материалов. После визуального обследования водоёма приступают к сбору материалов, который может осуществляться качественными и количественными орудиями лова. Основное различие между ними в том, что количественные орудия лова позволяют оценить объём обследованной воды или площадь грунта и, следовательно, численность обитателей водоёма на единицу объёма (для планктона) или площади (для зообентоса).
Сбор может проходить с прибрежной части или с судна. В последнем случае чаще используются количественные орудия сбора (планктонные и нейстонные сети, планкточерпатели, дночерпатели, драги т.п.). Работа с этими орудиями лова в данной работе не рассматривается.
Качественные орудия лова с поверхности и толщи воды – это сачки, сетки (рис. 6). Сбор такими орудиями позволяет получить достаточный по разнообразию форм и численности улов и вполне соответствует задачам полевой практики. Водный сачок состоит из мешка (длина около 40 см), изготовленного из ячеистой ткани, которая не слипается в воде (мельничный газ, капрон т.п.), с ячеёй разных размеров, прикреплённого к металлическому обручу (диаметр 25-30 см), который закрепляется на палке длиной до 1,5 м.
При сборе обитателей поверхностной плёнки воды облавливается самый поверхностный слой. При сборе обитателей толщи воды сачок (с берега) погружают в воду и производят до 10 движений по восьмёрке (входное отверстие по движению). Затем сачок вынимают (отверстием вверх), организмы со стенок мешка смывают в конус сачка (без зачерпывания воды), который затем выворачивается и споласкивается в заранее приготовленную ёмкость (банки, ведёрки), заполненную водой из исследуемого водоёма. В дневниках полевой практики описывается исследуемый водоём, стация взятия пробы, дата, время, погодные и другие обращающие на себя внимание условия среды (например, выпас скота в прибрежной зоне).
Работа в лаборатории. Часть собранного во время экскурсии на водоём живого материала помещают в кристаллизаторы, кюветы и другие удобные ёмкости. Он служит для наблюдений за строительным поведением животных, за питанием и пищевым поведением, за характерным способом движения (например, коловраток, кладоцер, копепод, коретры, клопов-водомерок), за способами прикрепления к субстрату (пиявок, ручейников), за работой фильтрационного и коловращательного аппаратов и др. Другая часть материала фиксируется 4%-ным формалином или 70%-ным спиртом для последующей камеральной обработки: выявления видового состава планктона, морфо-адаптационных особенностей изучаемых жизненных форм, работы с микроскопом и бинокуляром, знакомства с оборудованием для счетного метода Гензена (счетные пластинки, камера Горяева, камера Богорова, штемпель-пипетка), которым можно определить значение организмов отдельных видов в массе планктона. Этот метод очень трудоемок, но большим его достоинством является возможность подсчитывать организмы по видам, возрастным стадиям, отдельно растительные и животные организмы. В целом следует сказать, что любые методы сбора обитателей толщи воды складываются из двух процессов: а) взятия (зачерпывания) пробы воды и доставки её на поверхность; б) отделения (отцеживания) планктона от воды.