Для чего нужны стрекозы
Значение стрекоз в жизни
Какое значение стрекоз в природе и жизни человека, Вы узнаете из этой статьи.
Значение стрекоз в жизни человека и природе
Стрекозы являют собой отряд хищных насекомых, которые обладают способностью прекрасно летать. На сегодняшний день этот отряд представлен больше 5 000 видами стрекоз, большая часть которых обитает во влажном субтропическом и тропическом поясах. На территории Украины они распространены на всей территории, кроме районов с засушливым климатом. В нашей стране обитает 150 видов стрекоз.
Отряд стрекоз по классификации подразделяется на 3 подотряда:
Примечательно, что археологи нашли окаменелые останки этих хищных насекомых, относящиеся к раннему триасу.
Какое значение стрекоз в жизни человека?
Личинки стрекоз и взрослые их особи отличаются огромной прожорливостью. Но в этом есть плюс для человека: насекомые уничтожают вредных насекомых. Поедая комаров, они приносят неоценимую пользу не только для человека, но и для животных. Длиннокрылые насекомые, обитающие на африканском континенте, поедают в большом количестве мух Цеце.
Помимо того, что они поедают вредных насекомых, стрекозы переносят опасное инфекционное заболевание домашней птицы – протогонимозу. Также их личинки приносят вред рыбному хозяйству, поедая мальков промысловых рыбешек.
Стрекозы: значение в природе
Эти насекомые являются частью пищевой цепочки. Кроме того, что они поедают комаров и мелких мушек, стрекозы сами являются кормом для более крупных представителей. Также они чуть ли не единственные переносчики полиненасыщенных жирных кислот омега-3 в природе. Это вещество вырабатывается только в водоемах, а в нем нуждаются все животные. И стрекозам принадлежит важная миссия, переносить на хрупких крыльях данный полезный «продукт» по всему земному шару.
Надеемся, что из этой статье Вы узнали, какое значение стрекоз в жизни человека и природе.
Чем стрекозы полезны человеку?
Сибирские ученые выяснили, что стрекозы выполняют в природе важную миссию, которая совсем не ограничивается одним лишь пропитанием птиц. Оказалось, они не просто входят в пищевую цепочку, но и проносят по всей этой цепи необходимый для живых организмов компонент – полиненасыщенные жирные кислоты омега-3. Вырабатываются они только в водоемах, а нужны, между тем, даже тушканчику, живущему в далекой и жаркой пустыне. И стрекозы на своих хрупких крыльях разносят по всему миру этот полезный «продукт». Конечно, им помогают и другие насекомые-амфибионты, то есть те, личинка которых развивается в воде, но именно стрекозы самые хорошие летуны, способные мигрировать на тысячи километров, разнося по миру омега-3.
Ученые из Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск) и Института биофизики СО РАН (Красноярск), посчитали, сколько омега-3 выносят из сибирских водоемов стрекозы: 7,98 миллиграмма на 1 грамм сухого веса, в то время как на 1 км2 приходится более 2 тонн стрекоз, и эти цифры характерны для значительной части Сибири. «Это первое в мире исследование, в ходе которого установлены конкретные цифры», – говорит заведующий лабораторией экологии насекомых Института систематики и экологии животных СО РАН, доктор биологических наук Анатолий Юрьевич Харитонов. В увлекательном разговоре он рассказал, как проводились подсчеты, поведал об удивительных повадках стрекоз, а также посоветовал расширять рацион питания нетрадиционными продуктами.
– Что такое омега-3? Откуда берется?
– Омега-3 – это группа полиненасыщенных жирных кислот, которые в качестве обязательного компонента входят в обмен веществ всех организмов. Проблема в том, что в организме человека омега-3 практически не вырабатываются, а попадают туда по пищевым цепочкам. Основным «производителем» омега-3 являются некоторые виды морских и пресноводных водорослей, которые попадают в другие организмы, например, станут пищей мелкого рачка, которого потом съест личинка хищного насекомого, которая впоследствии станет пищей рыбы. Ну а рыба – это еда и для птиц, и для человека, и для многих других животных. Попадая в организм этих животных, омега-3 не исчезает, часть её выбрасывается в окружающую среду с продуктами метаболизма, которые тоже никогда не пропадают зря, их с удовольствием поедают те, кому это предписано по их экологическому статусу. Так омега-3 удаляется от водоемов, захватывая буквально всю поверхность суши, в том числе и пустыни.
– Почему у человека возникла нехватка в омега-3?
– В связи со спецификой его питания. Люди сами себе придумали массу табу, иногда просто смешных. Вся наша кухня состоит из казусов. Они сильно завязаны на этнические и религиозные традиции, например, мусульмане не едят свинину, а коренные жители Кавказа никогда не станут есть конину, это все равно, что съесть друга. В русской фольклорно-гастрономической культуре есть список птиц и млекопитающих, которых есть якобы можно и нужно, это утки, тетерева, рябчики, а скажем, ворону почему-то есть нельзя, и никакого внятного объяснения этому нет. То же касается и растений, абсолютное большинство растений мы даже представить себе не можем в качестве компонентов нашего питания. У нас есть узенький список из нескольких сортов капусты, огурцы, томаты, какой-то набор фруктов.
– Вы сами для себя расширяете этот список?
– Сам я смотрю на объекты питания значительно шире, чем большинство людей нашей культуры. Для меня нет большой разницы, что приготовилось в котелке, рябчик или ворона, это одинаково полноценное и необходимое для организма мясо, тем более это касается рыбы, у нас совсем нет вредных и уж тем более ядовитых видов. Так что лягушки, ящерицы, змеи – все это совершенно замечательные объекты питания, и совсем уж не паханая целина для многих народов мира – это беспозвоночные животные, например, моллюски, креветки и многие другие. Наш способ потребления продуктов достаточно архаичен, он насчитывает историю в несколько десятков миллионов лет, и питание древних людей было более полноценным. Наш пращур с дубиной питался намного лучше, чем современная семья среднего или высокого уровня дохода. То есть мы искусственно создали себе проблему с нехваткой омега-3, да и многих других веществ. Исключение из пищи многих, прежде всего, беспозвоночных, животных, необоснованно. Тем более тех, которые обитают в наших водоемах или почве. Те же дождевые черви, или личинки насекомых.
– Чем же черви-то полезны?
– А чем полезна говядина? Их очень много в природе. Еще Ч. Дарвин сделал первые оценки биомассы червей, и эти цифры уже тогда ошеломили мир: на одном лужке их можно насчитать несколько тонн, а говядины, заметьте, на таком участке столько не вырастишь. В червях и личинках насекомых содержатся абсолютно все вещества, необходимые человеку. Конечно, нужна сортировка, потому что лимфа некоторых насекомых содержит жгучие вещества, в слюнных железах некоторых пауков содержатся ядовитые компоненты. Я ни в коем случае не призываю самостоятельно расширять свой пищевой спектр.
Важный аспект путешествия омега-3 из воды в наземные биоценозы, это амфибионтные насекомые, то есть те, личинка которых развивается в воде, а взрослая особь обитает на суше. Амфибионтные насекомые выполняют функцию переноса омега-3 из водоемов на сушу. Почти все эти насекомые, оказавшись в наземной среде, оказываются съеденными. Кого-то тут же поймали птицы, кто-то позже попался на зубок, кто-то дожил до естественной смерти, но и трупик их не пропадет даром, существует множество животных трупоедов, которые ими питаются. Так все и крутится, и обеспечивает движение омега-3.
Почему среди амфибионтных выделяют именно стрекоз? Потому что они более крупные и многочисленные. Это прекрасные летуны, дневные насекомые, некоторые еще и ярко окрашены.
– Расскажите немного о повадках стрекоз! Может ли, например, стрекоза укусить человека?
– Взрослая стрекоза может поймать и съесть лягушонка, а личинки стрекоз в водоемах с удовольствием поедают головастиков лягушек и мальков рыб, и даже мелких рыбок. Так что им есть чем укусить. Но наряду с этим они, конечно, не наносят специальных укусов, не садятся на человека с этой целью, хотя нередко стрекозы подлетают к человеку, начинают кружиться вокруг него, обычно с очень прагматичной целью. Мы теплом своего тела и другими факторами привлекаем комаров и других представителей гнуса, а стрекозы подлетают полакомиться, мы для них дополнительная ловушка. Иногда они подлетают из любопытства, посмотреть, что это за гора движется в чистом поле и, особенно, у реки, иногда они могут даже поиграть с человеком. Всю жизнь занимаясь стрекозами и отлавливая их для научных целей, я сталкиваюсь иногда с тем, что крупная стрекоза начинает со мной играть. Я пытаюсь ее ловить, она тут же рассчитывает мои возможности по расстоянию, куда я дотянусь сачком, и с точностью до миллиметра выдерживая эту дистанцию, может летать, дразнить, облетать вокруг и на взмах сачка, точно отлететь на нужное расстояние и избегать поимки.
– Можно ли в таких категориях мыслить о стрекозах, корректно ли утверждать, что она именно играет, у нее же нет сознания?
– Типичный «сапиенсный» вопрос, свойственный нашему виду. Свойство сознания, эмоциональности, мы присвоили себе, и почти лишили животных, хотя сами каждый день сталкиваемся с тем, что это не так. Например, любители собак и кошек прекрасно знают, как тонко животные чувствуют, какая у них интуиция, как они понимают человека. Подчас собака или кошка тоньше чувствуют настроение хозяина, чем члены его семьи. Собаки во сне видят сны, иногда поскуливают, шевелят лапами, 
ясно, что в их подсознании творится какая-то жизнь. Игровая деятельность также свойственна животным, особенно детенышам, но и взрослым особям тоже. Например, взрослая выдра может часами, устроив себе на склоне речного берега зимой ледяную горку, скатываться с нее, карабкаться обратно, не получая при этом никакой практической пользы, наоборот, затрачивая энергию, и делая себя более заметной для врага. Но она идет на этот риск, потому что ей хочется покататься. Судя по всему, нечто подобное есть и у беспозвоночных, хотя многие мои коллеги, услышав это, сразу бы вступили в дискуссию. Я бы не стал участвовать в таком обсуждении, потому что для того, чтобы вести ее всерьез, у нас маловато данных. Мы смутно представляем себе, что такое мысль, что такое эмоция, как она зарождается.
Стрекозы среди амфибионтных насекомых занимают первое место, потому что они свирепые прожорливые хищники. Стрекоза за день съедает столько, сколько весит сама, а взрослая крупная особь может достигать одного грамма. Чтобы съесть один грамм мелких комариков, ей необходимо поглотить несколько сотен, а то и тысяч насекомых. Во время питания стрекоз происходит концентрация веществ, накопленных в телах более мелких насекомых и включение их в состав тела стрекозы. Таким образом, эти вещества становятся доступны для других хищников, прежде всего тех, которым недоступна мелочь. Скворец, съев стрекозу, как в консервах, употребляет концентрат нескольких тысяч других мелких насекомых. Кроме того, стрекозы очень активные летуны, и могут отлетать от водоемов на многие километры. Многим видам стрекоз свойственны миграции.
– Что ими движет?
– Всегда целесообразность. Миграциями они повышают шансы на сохранение популяции. Осваивая новые места обитания, перемещаясь в местности с большим количеством водоемов. Хотя могут быть и другие процессы, но это тема для отдельного разговора.
Возникло желание посмотреть конкретно, в каких масштабах происходит распространение омега-3. И мы начали проводить совместное с Институтом биофизики СО РАН исследование, инициатором, вдохновителем и лидером этих работ является заместитель директора этого института Михаил Иванович Гладышев. Мы, со своей стороны, предоставили зоологический материал. У нас накопилось много сведений о том, какое количество стрекоз покидает водоемы, как они распределяются на суше, все это подсчитано в килограммах, тоннах, километрах.
– Как вы считаете их?
– Во всех учетах есть некоторый процент погрешности. Посчитать поголовно, конечно, невозможно. В биологии поголовно животные считаются очень редко. Например, мы более или менее точно знаем количество африканских слонов, с использованием авиации и наземными методами их учесть можно. В нашей области мы относительно точно можем пересчитать лосей. А вот сосчитать, например, мышек мы уже не можем. Но мы в состоянии выяснить их места обитания, выбрать в каждом из них несколько учетных площадок, и вот там-то уже посчитать точно, а потом экстраполировать, округлить эти данные, и в целом мы будем недалеки от истины. Точно также поступают и с насекомыми. Считать стрекоз приходится в разных средах обитания, потому что личинки живут в воде, а взрослые в воздухе. С личинками немного проще. С помощью прибора биоценометра (кусок трубы квадратного или круглого сечения), одна сторона квадратной трубы – 25 см, значит, площадь захвата 1/16 квадратного метра. Дальше, имитируя поведение цапли, в болотных сапогах, держа трубу перед собой, исследователь заходит в воду и, не мешкая, как это делает цапля при ловле рыбы, вонзает свою трубу в грунт. После можно не спеша сходить за тазиком и вычерпать все, что находится в этом столбе, и потом в лаборатории поголовно посчитать все мелкие объекты, экстраполируя на площадь и иногда на объем воды. Одна проба может заниженной, другая завышенной, но когда берем серию, то среднее арифметическое получается достаточно точное. Если водоем с разными участками (много растительности, зарослей в одном участке и нет в другом), все это замеряется и подсчитывается отдельно. Раньше мы это делали по аэрокосмическим снимкам, а сейчас с помощью различных геоинформационных систем.
– Насколько различается количество личинок и взрослых стрекоз?
– Конечно, выживают не все. Львиная доля съедается. Стрекоза откладывает в среднем 1000 яиц. Чтобы популяция оставалась на стабильном уровне, из тысячи до репродуктивного возраста должны дожить две стрекозы. Если их будет три, популяция уже начнет расти вверх, что не всегда хорошо. Остальные 988 братьев и сестричек будут вовлечены в цепи питания в водоеме, часть из которых погибнет на стадии яйца. Малая часть потенциального потомства возвращается в окружающую среду, и возникает проблема, как их посчитать. Существует целый арсенал методов, в частности, метод маршрутных учетов. В окрестностях Чанов есть семикилометровые маршруты, проходя которые, мы просто подсчитываем всех стрекоз, которые попадают в полосу шириной три метра. Можно было бы протянуть ниточки для верности, но специальные опыты показывают, что при определенной сноровке необходимость в дополнительных маркерах маршрута отпадает. Ошибки завышения включения в учет насекомых компенсируются недоучетом. Стрекозы очень ловко прячутся за травинки, как дятлы, из-за ствола, выглядывают из-за стебля, оценивая вероятность опасности. Если опасность велика, а сил лететь нет – крылья намокли или со здоровьем проблемы – стрекоза может, наоборот, разжать лапки и упасть на землю, чтобы слиться с грунтом. Это называется пассивная оборонительная позиция.
Есть еще один хороший метод учета, который называется мечение с повторным отловом. Он, правда, очень трудоемкий, надо поймать много сотен, а лучше тысяч стрекоз в пределах луга или участка берега озера, и каждую пометить. Перепробовав многие красители, мы нашли самые удобный и доступный – это губная помада, особенно хороша дорогая, потому что она держится много дней. Разработана специальная система знаков для меток. Используя штришки и точки можно закодировать порядка 10 тысяч стрекоз, при этом можно даже не отлавливать их 
потом, а считывать с биноклем. Для целей учета не обязательна индивидуальная метка, достаточно общей. Итак, мы пометили 1000 стрекоз, выпустили их, и они разлетелись. Большинство меченых остается в пределах той площадки, где их отловили, она очень большая, несколько сот метров. В этот же или на следующий день повторно отлавливается такое же количество стрекоз и каждая меченая изымается временно в садочек. Например, мы на второй день поймали 1000, и из них 10 штук оказалось мечеными. Дальше: третий класс, составляется пропорция количества меченых среди повторных отловленных и мы таким образом определяем, сколько на этой площади стрекоз вообще. Есть ряд и других методов подсчета.
Когда мы объединили опыт М. И. Гладышева с нашими сорокалетними данными о том, сколько каких стрекоз в пределах нашего полигона обитает, и, проведя небольшое промежуточное исследование, сотрудники из Красноярска определили содержание конкретных кислот из группы омега-3, и мы получили среднестатистическую величину в теле одной стрекозы.
В результате оказалось, что содержание омега-3 в теле стрекоз не выдающееся по сравнению с другими амфибионтами, и подобные опыты уже проводились. Но такая привязка к конкретной местности проводится впервые. Мы оценили, сколько в пределах полигона размером 272 км2 всего летает стрекоз, как они распределяются и сколько они выносят из водоема омега-3 в килограммах. Площадь взята неслучайно, она репрезентативна для западносибирского ландшафта, в эти 272 км входит кусок озера Чаны, серия небольших озер, устьевые участки и нижние течения рек Каргат и Чулым, болота и временные водоемы, которые вносят выдающийся вклад в биологическую продуктивность ландшафта. Таким образом, мы получаем реальную привязку к местности. До этого крупным исследованием подобного рода считалась совместная советско-американская работа, в которой на отдельно взятых реках подсчитывалось количество лососей, которых съедают медведи. Поскольку медведя уже никто не ест, приходится ограничиться тем, сколько с фекалиями медведя омега-3 попадает в ландшафт и далее разнесется другими животными. В этом эксперименте сильно смущает специфичность объекта. В данном случае экзотичность работ и примерность подсчетов снижает их ценность. А то, что нам удалось проделать с красноярскими биофизиками, создает реальную картину, причем в ландшафте, занимающем большую площадь на территории суши, и здесь все оценки реалистичны.
Стрекозы — мост между водными и наземными экосистемами
К 70-летию со дня рождения А. Ю. Харитонова
Стрекоза над озером Чаны. Здесь и далее фото автора, кроме специально отмеченных
Об авторе
Ольга Николаевна Попова — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии беспозвоночных животных Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск). Область научных интересов — фауна, экология, зоогеография, систематика и биология стрекоз.
Стрекозы быстрыми кругами
Тревожат черный блеск пруда,
И вздрагивает, тростниками
Чуть окаймлённая, вода.
О. Э. Мандельштам, 1911
В мире насекомых стрекозы выделяются крупными размерами, изяществом форм и стремительностью полета. Они с легкостью выписывают в воздухе фигуры высшего пилотажа или просто планируют над водной гладью, цветущим лугом или лесной опушкой. За стрекозой закрепилась репутация создания беззаботного, чему, возможно, способствовала литературно-художественная путаница с басней И. А. Крылова «Стрекоза и муравей». В 1808 г. писатель переложил на русский язык басню «Цикада и муравей» Жана де Лафонтена (1621–1695). Поскольку в России цикада была малоизвестна, Крылов решил заменить ее стрекозой. Однако в то время так называли еще и кузнечика (от слова «стрекотать»), поэтому в басне стрекоза прыгает и поет, что ей совсем не свойственно. На самом деле в трудолюбии она не уступает муравью. К тому же муравьям проще: они живут большими семьями и у них разделение труда — одни дом строят, другие детей нянчат, третьи корм добывают. А стрекозе все самой успевать приходится — и кров найти в непогоду, и потомство оставить, и, главное, прокормиться. Стрекозы, как известно, прожорливые хищники, и немалую (до 20%) долю среди объектов их охоты занимают кровососущие насекомые, которые не только досаждают нам, но и переносят опасные заболевания.
Отряд стрекоз (Оdonatа) весьма разнообразен. В мировой фауне описано уже более 6 тыс. видов, в нашей стране их около 150, которых как только не именуют — бабка, дедка, коромысло, веретено, стрелка, красотка и т.д., причем эти народные названия использованы в обозначении родов и семейств. Однако не только у систематиков стрекозы вызывают научный интерес. Эти изящные насекомые — удобный и благодатный объект для самых разнообразных исследований. Наше внимание стрекозы привлекли, прежде всего, в связи с их полуводным (амфибионтным) образом жизни — яйца и личинки развиваются в воде, а взрослые насекомые (имаго) живут на суше.
Коромысло помесное на черемухе
Принцип существования любой экосистемы — это постоянное движение потоков вещества, энергии и информации в трофических сетях. В основе этого принципа лежит учение В. И. Вернадского (1863–1945) о биосфере, который главную роль в круговороте веществ и энергии отводил живым организмам (автои гетеротрофам), производящим «живое вещество» [1].
Красноглазка-наяда (слева) и лютка-иноземка
В настоящее время лучше всего исследован перенос вещества по градиенту абиогенного стока, т.е. из наземных экосистем в водные, и довольно фрагментарно — против градиента стока [2]. Амфибионтные насекомые — один из главных биогенных факторов возврата многих химических элементов из понижений рельефа (из водоемов) на плакоры (от греч. πλαξ — ‘плоскость’, ‘равнина’) [2–4]. Относительно недавно была предложена концептуальная модель, которая обобщает все достоверные данные о потоке водной продукции за счет выплода амфибионтных насекомых [2]. Однако эта модель имеет ряд недостатков. Во-первых, были занижены расчетные средние значения разлета амфибионтных насекомых от берега — не более 100 м, при этом не учтено, что такие крупные и сильные насекомые, как стрекозы, могут улетать существенно дальше — на многие километры. Во-вторых, в расчетах использованы в основном данные, полученные на водотоках (реках и ручьях), при этом вылет амфибионтных насекомых из озер учтен недостаточно, не говоря уж о незначительных по размерам водоемах (включая временные), которые даже не упоминаются. В-третьих, согласно модели, 60–99% от общего количества вылетевших насекомых составляют двукрылые (комары, мошки), далее в порядке убывания значений идут поденки, веснянки, ручейники и стрекозы. Биомасса стрекоз оказалась заниженной, потому что для учета использовались ловчие садки, которые предназначены в основном для мелких насекомых и не рассчитаны на весьма крупных и высоко подвижных личинок стрекоз. В итоге «недооцененные» стрекозы (как и их места обитания — небольшие и временные водоемы), выпали из расчетов переноса водной продукции в наземные экосистемы.
Выплод стрекоз — красотки (слева) и бабки. Фото Е. А. Чибилева
Экспортируемая из водных экосистем биомасса содержит дополнительный поток органического углерода — источник пищи для наземных консументов (организмов, потребляющих готовые органические вещества). Как известно, в природных экосистемах лишь около 10% органического вещества, произведенного на предыдущем трофическом уровне, включается в продукцию последующего уровня, тогда как основная часть этого вещества и заключенной в нем энергии сжигается и рассеивается в процессе метаболизма. Однако среди общего органического вещества выделяют ряд специфических соединений, которые не подвергаются окислению, и их относительная концентрация при продвижении по трофической цепи возрастает. К таким веществам относятся незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) [5], особенно эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК). Эти кислоты играют ключевую роль в регуляции важнейших физиологических и биохимических процессов позвоночных животных (в том числе человека), которые должны получать ПНЖК с пищей, поскольку сами не способны производить их в необходимых количествах [6]. Синтезируются ЭПК и ДГК в основном в водных экосистемах некоторыми группами микроводорослей [7], а поступают на сушу при вылете амфибионтных насекомых, в том числе стрекоз. Между тем лишь в нескольких исследованиях был оценен вынос ПНЖК на сушу амфибионтыми насекомыми [6, 8–11], а какой вносят стрекозы, и вовсе было неизвестно. Таким образом, у нас возникла идея узнать, сколько водной продукции, включая полиненасыщенные жирные кислоты и органический углерод, переносят стрекозы в наземные экосистемы Барабинской лесостепи [12, 13].
Белоноска пестрогрудная (слева) и сжатобрюх черный
«Я поднял голову и увидал на самом конце тонкой ветки одну из тех больших мух с изумрудной головкой, длинным телом и четырьмя прозрачными крыльями, которых кокетливые французы величают „девицами“, а наш бесхитростный народ прозвал „коромыслами“. Долго, более часа, не отводил я от нее глаз. Насквозь пропеченная солнцем, она не шевелилась, только изредка поворачивала головку со стороны на сторону и трепетала приподнятыми крылышками. вот и все. Глядя на нее, мне вдруг показалось, что я понял жизнь природы, понял ее несомненный и явный, хотя для многих еще таинственный смысл».
Бараба — кладовая амфибионтных насекомых
На юго-востоке Западной Сибири в Обь-Иртышском междуречье раскинулась Барабинская лесостепь, Бараба. Равнинные ландшафты чередуются с гривами (длинными пологими возвышениями) и островками березово-осиновых лесов (колков). Барабинская лесостепь — это самый пониженный и, соответственно, заболоченный участок Западно-Сибирской лесостепи. Она изобилует разнообразными водоемами и водотоками (для краткости, далее — водоемы), при этом озера занимают более 4% (!) территории. Для барабинского ландшафта также характерны займища — заросшие тростником и в той или иной степени заполненные водой понижения рельефа. Одни займища связаны с озерами и реками, образуя по их периметру тростниковые бордюры, другие занимают межгривные западины, образуя болота-займища: и те и другие регулярно или эпизодически пересыхают. Общая площадь займищ и временных водоемов в регионе велика и сопоставима с площадью озер. В общем в Барабе покрыто водой более 10% площади [14], что создает все условия для процветания здесь фауны водных и амфибионтных насекомых.
Примеры займищ (сверху вниз): тростниковые бордюры реки Каргат и озера Фадиха, тростниково-осоковое болото в низине
В пресноводных биоценозах Барабы сообщество водных беспозвоночных представлено следующими основными группами: тип членистоногие — класс ракообразные (дафнии, циклопы, остракоды, жаброноги, щитни, бокоплавы), класс насекомые (двукрылые, стрекозы, поденки, ручейники, жуки, клопы), класс паукообразные (водяные клещи, водяные пауки); тип моллюски — брюхоногие моллюски; тип кольчатые черви — олигохеты, пиявки. Насекомые составляют 60% от всех выявленных беспозвоночных.
Показатели численности и биомассы насекомых во временном водоеме после перезимовки с водой (1), без воды (2) и постоянном водоеме — озере (3)
Амфибионтные насекомые составляют в среднем по численности 68% от всех насекомых и по биомассе — 47%. Среди амфибионтов доминируют двукрылые (Diptera), на долю которых приходится 32–80% от всех амфибионтов. Внутри этого отряда преобладают личинки комаров-звонцов семейства Chironomidae (известные как мотыль), которые составили в среднем 58% по численности и 28% по биомассе от всех амфибионтов; для стрекоз — 12% и 30% соответственно. Однако, если рассматривать отдельно тростниковые заросли и временные водоемы, то показатели численности (25–51% от всех амфибионтов) и биомассы (37–48%) у стрекоз оказываются существенно выше. На временных водоемах Барабы, несмотря на их периодические пересыхания, формируется более богатое по таксономическому составу и обилию сообщество водных насекомых (в том числе стрекоз), чем в озерах. Это объясняется лучшим прогревом мелководных временных водоемов, отсутствием в них рыб, а также высокой выживаемостью яиц и личинок гидробионтов. Учитывая, что количество таких водоемов велико, следует считать их важным источником вылета амфибионтных насекомых в Барабинской лесостепи.
Кочевники, летуны, хищники и жертвы
Стрекозы имеют ряд биологических и экологических особенностей, которые определяют их особый экологический статус.
Любители временных водоемов. Стрекозы заселяют почти все типы пресноводных водоемов. Большинство видов обитают во временных водоемах естественного и искусственного происхождения (канавах, лужах, болотах, прудах и т.д.). Так, в некоторых ландшафтах (например, в полузасушливых степях), где большинство водных объектов представляют собой временные лужи и заболоченности, а также на территориях с большими колебаниями уровня обводненности (например, Барабинская лесостепь) стрекозы могут быть количественно важной группой амфибионтных насекомых. Видовое богатство стрекоз на временных водоемах такое же большое, как и на постоянных, и составляет 50% от одонатофауны Барабы и 31% — Западно-Сибирской лесостепи в целом. Именно во временных водоемах отмечена наиболее высокая численность (100–577 особей / м 2 ) личинок стрекоз, на втором месте находятся тростниковые заросли (23–102), во всех остальных типах водоемов численность личинок стрекоз существенно меньше (9–43). Биомасса личинок стрекоз во временных водоемах Барабы может достигать 130 г/м 2 сырой массы и составлять половину и даже более общей зоомассы фитофильных сообществ.
Активные летуны. Большая часть активной жизни стрекозы проходит в полете. Стрекозы безраздельно занимают нишу воздушных хищников среди беспозвоночных, подобно птицам среди позвоночных. Только стрекозы могут стартовать из любого положения, развивать скорость полета до 60 км/ч, зависать в воздухе в одной точке, летать не только вперед, но и вбок, вверх ногами, задом наперед, резко разворачиваться на 360° [15]. Именно эти уникальные особенности стрекоз некогда натолкнули на мысль советского авиаконструктора И. И. Сикорского спроектировать вертолет. В течение веков природа выработала у стрекоз приспособление для борьбы с флаттером — вредными колебаниями крыла во время полета: в вершинной части крыла имеется небольшое утолщение кутикулы (птеростигма), куда со всего крыла стекаются воздушные потоки и затем гасятся.
Кочевники. Практически все виды стрекоз способны к перелетам разной протяженности — от нескольких десятков до нескольких тысяч километров [16]. Среди разных типов миграций стрекоз самый распространенный — кочевание, в результате которого происходит ненаправленное расселение части популяций из мест выплода и осваивание новых территорий с большим количеством водоемов. Такая жизненная стратегия имеет адаптивную значимость, поскольку личинки большинства стрекоз развиваются в мелководных водоемах, существование которых относительно непродолжительно. Кочевание происходит всегда и везде, хотя интенсивность различна у разных видов и бывает максимальной на территориях с нестабильным уровнем обводненности.
Прожорливые хищники. Стрекозы играют важную роль в трофических цепях как облигатные и многочисленные хищники. За довольно продолжительный отрезок жизни в водоеме (от нескольких месяцев до нескольких лет) в теле личинки стрекозы аккумулируется значительный по количеству и качеству запас органического вещества. Высокие показатели биомассы также обусловлены крупными размерами личинок (длина тела от 15 до 60 мм), высокой численностью (особенно во временных водоемах), а также невероятной прожорливостью. Личинка стрекозы за день съедает столько, сколько весит сама и даже больше, а взрослая личинка может достигать 2 г. Эти хищники с удовольствием поедают головастиков лягушек, мальков рыб и себе подобных, но их основной корм — личинки амфибионтных (двукрылых, поденок, веснянок, ручейников) и водных (клопов, жуков) насекомых, а также рачки (дафнии, циклопы).
После превращения личинки в имаго ее аппетит не снижается, поэтому биомасса и сопутствующие ей вещества продолжают накапливаться. Крупная стрекоза может поймать и съесть лягушонка, да и каннибализм ей тоже не чужд. Однако основу рациона взрослых стрекоз составляют мелкие насекомые, прежде всего массовые двукрылые цветочные комарики (Chironomidae) и кровососущие комары (Culicidae). Больше всего амфибионтных насекомых (хищников и их жертв) скапливается в прибрежных экотонах, граничащих с зоной выплода. Масштабы питания стрекоз удивительны. Так, в Барабинской лесостепи в околоводных биоценозах взрослые стрекозы изымают до 300 кг (целый бык!) сырой биомассы насекомых с гектара за сезон [17].
Личинки стрекоз (а–в) и объекты их питания (г–е): а — длинка и красотка, б — стрелка, в — серолютка сибирская, г — комар-звонец, д — водяной клоп, е — поденка, ж — малярийный комар (личинка и куколка). Фото В. В. Глупова
Аппетитные создания. Покинув водоемы, стрекозы включаются в цепи питания наземных экосистем, где они в качестве корма используются консументами более высоких порядков. По нашим оценкам в районе исследований примерно 50% живых и погибших от непогоды стрекоз съедают птицы, 40% — пауки и насекомые (в том числе стрекозы), около 5% — мелкие млекопитающие, амфибии и рыбы (например, при яйцекладке самок) и примерно столько же утилизируют микроорганизмы [12].
Богатые водно-болотные угодья Барабы привлекают на свою акваторию много водоплавающих (гусей, уток, лебедей, чомог, лысух) и околоводных (цапель, выпей, куликов, крачек, зуек, чаек) птиц, среди беспозвоночного корма которых немало личинок стрекоз. Особенно птицы любят полакомиться стрекозами в момент их выплода на водоеме. Нам не раз приходилось наблюдать, как на такой «шведский стол» слетались не только водные, но и сухопутные птицы, например, воробьи, ласточки, овсянки, скворцы, грачи, которые обычно ловят насекомых в полете. При этом легковесные овсянки склевывали личинок и выплодившихся имаго, сидя на стебле водного растения, а тяжеловесные грачи захватывали в каждую лапу по пучку стеблей и, балансируя над водой, склевывали стрекоз с растений.
Взрослые стрекозы за трапезой: а — коромысло помесное ест стрекозу другого вида — сжатобрюха обыкновенного, б — лютка-дриада ест цикаду; в — стрекоза четырехпятнистая ест пару красноглазок-наяд, г — лютка ест типулиду (комара-долгоножку). Фото автора (а, б) и А. А. Емцева
Чановский полигон
Чановский полигон — участок Барабинской лесостепи, на котором проводились исследования в 1980–2010 гг. Полигон находится на территории Новосибирской обл. (54°32′–54°39′ с. ш., 78°06′–78°19′ в. д., 105–115 м над у. м.), занимает площадь 272 км 2 и примыкает к северо-восточному берегу оз. Малые Чаны. В центральной части полигона расположен Чановский биологический стационар нашего института, где мы останавливались во время проведения эколого-фаунистических обследований.
Скопление выплодившихся стрекоз четырехпятнистых на прибрежном лугу р. Каргат 27 мая 2016 г.: фото выхватывает участок луга в 0,5 м 2 с 30 стрекозами
Водные биотопы. Общая акватория (82 км 2 ) Чановского полигона складывается из юго-восточной части оз. Малые Чаны с заливами и отмелями, устьевых участков рек Каргат и Чулым, серии небольших озер с разной степенью минерализации, временных водоемов (придорожных канав, осоковых и тростниковых болот, луж). Анализ проведенных 5000 учетов личинок стрекоз показал, что на относительно небольшой части акватории, которая занята горько-солеными озерами (2 км 2 ) и биотопами без водной растительности (11 км 2 ), личинки стрекоз отсутствовали или их численность была крайне низкой. Их местообитания расположены в большей части (69 км 2 ) акватории, 80% которой занимают временные водоемы и тростниковые займища.
Водные биотопы — места обитания личинок стрекоз (левая колонка) и наземные биотопы, где проводились учеты взрослых стрекоз: а — озеро Фадиха, б — река Каргат, в — придорожная канава, г — дорога-трансект между гривой и тростниковым бордюром озера Фадиха, д — залежь на гриве и колок вдали, е — опушка колка (место повышенной концентрации стрекоз)
Наземные биотопы. В районе Чановского полигона выплод стрекоз из личинок происходит с середины мая до конца сентября. Пространственное распределение стрекоз представляет собой сложную и динамичную картину, но в самом общем виде сводится к разлету от водоемов в кормовые стации (любые элементы ландшафтов) и возвращению на водоемы в период размножения.
Спаривание стрекоз: стрелка красивая (слева) и сжатобрюх обыкновенный
Стрекозы встречались на всей исследуемой сухопутной территории (190 км 2 ). В пределах суши было выделено семь основных биотопов, в которых проводились регулярные количественные учеты имаго: увлажненные луга в понижениях рельефа (87 км 2 ), остепненные луга и залежи (61), засеянные поля (19), заросли кустарников (11), березово-осиновые колки (8), полезащитные лесополосы (3,5) и грунтовые дороги (0,5). Степень видового богатства и обилия стрекоз оказалась прямо пропорциональна степени разнообразия растительности в биотопе. Меньше всего взрослых стрекоз мы обнаружили на засеянных монокультурами полях (2 особей / м 2 ), много больше — в древесно-кустарниковых биотопах (23–26). Это и понятно: в лесу и на опушках есть укрытие от непогоды и для самих стрекоз, и для их основных кормовых объектов — двукрылых насекомых.
Сколько, кого и как учитывали
В основе данной работы наши 30-летние исследования стрекоз в бассейне оз. Чаны, инициатором и руководителем которых был всемирно известный ученый-биолог, одонатолог, профессор Анатолий Юрьевич Харитонов (1949–2013). С 1980 по 2010 гг. мы проводили ежегодные (на протяжении всего летного периода) количественные учеты взрослых стрекоз, и в общей сложности прошли 9031 км, сделав 16 721 учет, в которых зарегистрировали 614 120 особей. Большинство пойманных стрекоз после регистрации выпускали обратно в природу, небольшое количество использовали для морфометрии, взвешивания и биохимического анализа.
Профессор А. Ю. Харитонов
В Барабинской лесостепи обитает 44 из 68 видов стрекоз, известных для Западно-Сибирской лесостепи в целом. Для расчета продукции, экспортируемой стрекозами в исследуемые наземные экосистемы, взяли 18 массовых и среднечисленных видов, на которые приходится 95–98 % численности и биомассы стрекоз.
Для изучения видового состава, численности, летного периода, пространственного распределения и перемещения стрекоз мы использовали четыре метода учета имаго, общепринятые в популяционной экологии стрекоз: отлов — мечение — повторный отлов, отлов на время, кошение по травостою и учет на трансекте.
Количественная оценка. Вылет исследованного населения стрекоз оказался довольно значительным — 27,5–213,3 ос./м 2 акватории за год [13]. Для сравнения — годовой вылет с акватории стрекоз из временных водоемов Южной Каролины (США) составил 0,8–8,4 ос./м 2 [8], из малых речек о. Палаван (Филиппины) — 98 ос./м 2 [9].
Напомню, стрекозы нередко рассматриваются как количественно незначительный компонент по сравнению с численностью других амфибионтных насекомых — двукрылых, ручейников и поденок [2]. Однако поток водной продукции правильнее оценивать в единицах биомассы, а не в количестве особей. Годовой вынос стрекозами биомассы с единицы акватории составил в среднем 5,9 г/м 2 сырой массы или 1,8 г/м 2 сухой [13], что в 4–5 раз больше этого показателя у некоторых представителей двукрылых: для кровососущих комаров — 1,25 г/м 2 сырой массы или 0,45 г/м 2 сухой [10], для куликоморфных насекомых — 0,35 г/м 2 сухой массы [11].
По оценкам американских коллег [2], глобальное осаждение органического углерода на сушу при вылете амфибионтных насекомых в пределах 100 м от берега составляет 0,008–0,83 г C/(м 2 · год). В наших исследованиях, в которых учитывались лишь стрекозы и не только вблизи берега, а на более значительной территории, эта величина оказалась — 0,11–0,70 г С/(м 2 · год) [13]. Таким образом, вклад стрекоз в отложениях на землю углерода, базового элемента питания, близок к максимальному значению глобальной оценки для всех амфибионтных насекомых. Годовой вылет стрекоз на весь участок суши (190 км 2 ) Чановского полигона составил в среднем 408 т сырой массы (124 т сухой массы), что соответствует 68% (!) от годового вылета амфибионтных насекомых.
Качественная оценка. Амфибионтные насекомые, включая стрекоз, обеспечивают не просто питание наземных беспозвоночных и позвоночных хищников, особенно птиц, а высокое качество этого питания, поскольку содержат ПНЖК, в том числе эйкозапентаеновую и докозагексаеновую жирные кислоты. В изученных стрекозах содержание этих особенно ценных соединений составило в среднем 7,9 мг/г сухой массы (2,6 мг/г сырой массы) [13] и оказалось близким к средней глобальной оценке содержания ПНЖК в личинках амфибионтных насекомых — 9,3 мг/г сухой массы [6]. Известно, что стрекоз по этому показателю опережают лишь кровососущие комары — 8,1 мг/г сухой массы [10].
Мы пришли к выводу, что для птиц и других позвоночных взрослые стрекозы имеют среднюю питательную ценность по содержанию ПНЖК по сравнению с другими амфибионтными насекомыми. Однако при рассмотрении потоковых значений этих кислот стрекозы оказываются в лидерах. Так, поток ЭПК и ДГК с выплодом стрекоз в изучаемой лесостепи равен 1,9–11,8 мг/(м 2 · год) [13]. Средняя глобальная оценка потока ПНЖК из водных экосистем в наземные с выплодом амфибионтных насекомых составляет 2,5–11,8 мг/(м 2 · год) [6]. Таким образом, стрекозы экспортировали в изучаемую наземную экосистему такое же количество ЭПК и ДГК, как и все амфибионтные виды насекомых в «средней» экосистеме.
Кроме того, у стрекоз особая биоценотическая роль: как крупные и заметные насекомые, они выступают в роли передаточного трофического звена между очень мелкими насекомыми и птицами. Утка, цапля, чайка, кулик, скворец, грач или трясогузка, съев взрослую стрекозу, получают концентрат нескольких тысяч других мелких насекомых.
Таким образом, стрекозы представляют собой важный вектор переноса количества и качества вещества из воды на сушу в Барабинской лесостепи. Формирование основной биомассы стрекоз происходит на акватории с нестабильным водным режимом — во временных водоемах и периодически пересыхающих займищах.
Каждая группа амфибионтных насекомых вносит свой вклад в вынос вещества из воды на сушу, но, как мы убедились, стрекозам — облигатным хищникам, многочисленным и крупным насекомым — нет в этом равных. В потоке вещества нуждаются не только наземные консументы, но и почвы Барабинской лесостепи: гривный рельеф способствует быстрому вымыванию склонов талыми и дождевыми водами и сносу в понижения рельефа (в водоемы) большого количества химических элементов.
Амфибионтных насекомых можно образно назвать «живым мостом» между экосистемами — водной и наземной. По мосту, как известно, можно идти в обоих направлениях. Амфибионты не только выносят вещество на сушу, но и возвращают его обратно в водоемы в процессе реализации своего жизненного цикла. Стрекоза откладывает в водоем в среднем 1000 яиц. Чтобы популяция оставалась на стабильном уровне, из тысячи до репродуктивного возраста должны дожить две стрекозы. Если их будет три, популяция уже начнет расти вверх, что не всегда хорошо. Остальные 988 яиц или личинок будут вовлечены в цепи питания в водоеме и никогда не покинут его пределов.
Как выяснилось, стрекозы не просто входят в пищевую цепочку, связывающую водных и сухопутных обитателей, но и проносят по этой цепи необходимый для наземных организмов компонент питания (длинноцепочечные ПНЖК) в количествах, сопоставимых с другими амфибионтными насекомыми. Вырабатываются эти кислоты только в водоемах, а нужны, между тем, даже тушканчику, живущему в далекой и жаркой пустыне. И только стрекозы, способные мигрировать на тысячи километров, разносят этот полезный «продукт» по всему миру.
Вот так стрекоза! Вовсе не попрыгунья и не певунья, а летунья и трудяга. серьезная хищница. И мало ли какие еще загадки хранят в себе эти удивительные насекомые.
Автор благодарит М. А. Харитонову, семью Щербаковых и Д. Л. Сластина за помощь в проведении полевых работ, а также директора ИСиЭЖ В. В. Глупова за идейное вдохновение на обработку многолетних материалов, М. И. Гладышева за плодотворное сотрудничество в изучении биохимической составляющей вылета стрекоз. Особая благодарность Д. И. Берману за идею написания этой научно-популярной статьи.
Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных научных исследований государственной академии наук на 2013–2020 гг. (проект VI.51.1.7. (АААА-А16-116121410123-1), а также Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 04-04-48778-а, 08-04-00725-а, 08-04-00698-а, 12-04-00824-а и 18-04-00725-а).