Рыбалка на речных обитателей: важность древесины в качестве приманки
Обитатели реки могут многое рассказать нам о здоровье своего дома. Группы мелких насекомых и других речных обитателей, называемых макробеспозвоночными, могут изменить ситуацию, если на реку воздействуют загрязняющие вещества. Мы использовали коряги в мешках (по сути, мешочки из дерева и коры) в качестве нового метода сбора живности в больших реках на юго-востоке США. Мы сравнили типы и количество животных, собранных с помощью коряг, с теми, которые были собраны с помощью двух других широко используемых методов. Мы пришли к выводу, что коряги - подходящий метод для сбора макробеспозвоночных в больших реках, поскольку они напоминают важную среду обитания речных животных.
Зачем изучать речных животных?
По мере того как мир заполняется все большим количеством людей, становится важно понимать пресноводные системы, рядом с которыми живут люди (и за счет которых они живут). Например, мы, люди, производим отходы - от нашей промышленности, ферм, газонов и даже наших туалетов, - которые в конечном итоге попадают в ручьи. Поскольку эти отходы трудно заметить невооруженным глазом, ученые обнаружили, что они могут (в буквальном смысле) смотреть на обитателей реки в поисках подсказок! Подобные исследования называются биооценками. В частности, ученым нравится наблюдать за мелкими животными, называемыми макробеспозвоночными, в поисках подсказок о степени влияния человеческой деятельности на реки. Макробеспозвоночные - это животные, у которых нет позвоночника, и которых можно увидеть невооруженным глазом. Сообщество макробеспозвоночных может быть очень хорошим источником подсказок для ученых [ 1 ]. Ведь макробеспозвоночные разнообразны, они практически не покидают одного участка, живут в нем долгое время по сравнению с другими речными животными, и у каждого из них есть уникальные и специфические потребности в выживании.
Одним из важных факторов, определяющих, какие макробеспозвоночные могут жить в том или ином ручье, является количество растворенного в воде кислорода, который необходим многим макробеспозвоночным для дыхания. Загрязнение окружающей среды человеком может снизить уровень растворенного в воде кислорода. Некоторые макробеспозвоночные имеют жабры, которые забирают растворенный кислород непосредственно из воды, и поэтому более чувствительны к снижению уровня кислорода. Другие макробеспозвоночные могут удерживать воздушный пузырь (так называемый пластрон) рядом со своим телом, а у третьих есть специальные клетки (так называемые гемоглобиновые клетки), которые помогают им выживать при пониженном уровне растворенного кислорода, что делает их более устойчивыми к загрязнению. Конечно, мы не можем увидеть количество кислорода в воде глазами, но исследователи определили потребности в кислороде многих распространенных макробеспозвоночных и используют эту информацию как подсказку о качестве воды в реке. В ходе биооценки численность различных видов животных (таксонов) говорит ученым об относительном здоровье речной системы, в которой они обитают.
Как ученые ловят речных животных?
Для отлова (так называемого отбора проб) макробеспозвоночных из их речных сообществ было разработано несколько методов [ 2 ]. Методы включают активный и пассивный отбор проб. Активный отбор проб обычно означает использование чего-то, что ученый передвигает, например сачка или скребка, для сбора древесины, камней или листьев из реки. Древесина, камни или листья, которые собираются сачком или скребком, являются средой обитания, или районами, где предпочитают жить определенные макробеспозвоночные. Выловленные или соскобленные животные затем возвращаются в лабораторию и идентифицируются. Пассивный отбор проб предполагает оставление в ручье или реке на некоторое время искусственной среды обитания, чтобы макробеспозвоночные "переехали" в новый район, созданный этим искусственным средством обитания (рис. 1). После того как макробеспозвоночные переселятся, весь район (под которым мы подразумеваем "устройство") удаляется и доставляется обратно в лабораторию. И пассивный, и активный типы отбора проб хороши для сбора сообществ макробеспозвоночных, но пассивные методы отбора проб проще использовать в больших реках.
Существует множество различных устройств для пассивного отбора проб, которые можно использовать для сбора сообществ животных в реках. Одно из них называется пробоотборником Хестера-Денди и изготавливается из квадратных кусков твердой доски (так называемого масонита) с пластиковыми шайбами [ 3 ]. Пробоотборник Хестера-Денди легко изготавливается учеными, что позволяет им сравнивать свои результаты в любом месте. Листовой помет является средой обитания и источником пищи для макробеспозвоночных, поэтому исследователи используют сетчатые мешки, наполненные листьями, в качестве обычного пассивного пробоотборника. Древесина также является важной средой обитания и источником пищи для макробеспозвоночных [ 4 ]! Поэтому, вероятно, многие макробеспозвоночные хотели бы поселиться в деревянных пробоотборниках, но ученые не часто их используют. Хотя мы точно не знаем, почему пробоотборники из древесины не часто используются учеными, возможно, другие типы пробоотборников более доступны, или ученым трудно создать пробоотборники из древесины, чтобы они напоминали природные условия.
После того как макробеспозвоночные пойманы, их доставляют в лабораторию, идентифицируют и подсчитывают (рис. 2). Исследователи используют множество подсказок из сообщества собранных животных, чтобы оценить состояние реки, включая то, какие существа присутствуют в ней, их известные потребности в кислороде и предпочтения в среде обитания.
В нашем исследовании мы сравнивали три типа пассивных пробоотборников: мешки, наполненные палками (древесный мешок), мешки, наполненные листьями (мешок для листьев), и пробоотборники Хестера-Денди. Поскольку макробеспозвоночные могут иметь различные предпочтения в среде обитания и стратегии питания, мы ожидали увидеть различные таксоны, собранные с помощью каждого из различных типов пробоотборников.
Что было замечено?
Мы обнаружили, что разные пробоотборники собирают определенные таксоны лучше, чем другие пробоотборники. Древесные пробоотборники (редко использовавшиеся в прошлых исследованиях) на самом деле собрали наибольшее количество организмов! Мы предположили, что это произошло потому, что древесина представляет собой сложную среду обитания, с множеством уголков, в которых могут прятаться мелкие насекомые. Кроме того, древесина является кормовой базой для многих речных обитателей. Некоторые макробеспозвоночные, такие как улитки и ракообразные, были найдены в большем количестве в мешках, наполненных листьями. Вероятно, это произошло потому, что эти виды макробеспозвоночных предпочитают питаться листьями. Мы также обнаружили большее количество животных, которые зарываются в древесину, в пробоотборниках для древесины и в пробоотборниках Хестера-Денди. Все пробоотборники собирали похожие виды животных, но в разных пропорциях. Это говорит нам о том, что для сбора макробеспозвоночных в целях биооценки подойдет любой из трех пробоотборников, и все три, скорее всего, дадут схожие результаты.
Почему биооценка имеет значение?
Поскольку древесина или коряги являются основными местами обитания макробеспозвоночных во многих реках, наше исследование предлагает новый вариант отбора проб, в котором древесина используется в качестве среды обитания для этих животных. Изучение того, какие виды животных с большей вероятностью поселятся в определенном типе среды обитания, может помочь ученым понять результаты биооценки. Биооценки дают менеджерам, политикам и ученым инструмент для принятия обоснованных решений в отношении наших водных ресурсов, основанных на видимых признаках. Биооценки можно использовать в тех случаях, когда для оценки состояния реки в противном случае потребовались бы химические или физические тесты.
Исследования по биооценке также могут помочь нам понять, как выглядит здоровое сообщество макробеспозвоночных в крупных реках юго-востока США. Если макробеспозвоночные больше не смогут жить в пресноводной системе, это приведет к исчезновению важнейших функций, которые выполняют эти организмы. Например, макробеспозвоночные помогают процессу разложения, превращая крупные частицы в более мелкие. Они также могут контролировать избыточный рост водорослей и служат важным источником пищи для более крупных потребителей, таких как рыбы, амфибии, рептилии и даже птицы!
Реки обеспечивают людей питьевой водой, рекреацией, сельским хозяйством, промышленностью и многими другими благами! Увеличение количества загрязнений в реках и других пресных водоемах может поставить под угрозу ресурсы и услуги, которые человек получает от этих экосистем. Очевидно, что дальнейшее использование этих водных ресурсов очень важно для нас. Повышение уровня загрязнения водных экосистем скажется не только на их способности функционировать, но и на качестве нашей собственной жизни. Поэтому важно проводить мониторинг рек с помощью биооценки и других методов, чтобы сохранить здоровье наших водоемов, организмов, которые в них живут, и нас самих.
