Дафния люмгольц - Daphnia lumholtzi

Дафния люмгольц
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Членистоногие
Подтип:
Ракообразные
Учебный класс:
Браншиоподы
Заказ:
Cladocera
Семья:
Дафнии
Род:
Дафния
Подрод:
Дафния
Разновидность:
Д. Люмхольци
Биномиальное имя
Дафния люмгольц

Дафния люмгольц это вид мелких инвазивных водяные блохи который берет свое начало в тропических и субтропических озерах Африки, Азии и Австралии.[1][2][3] Как инвазивные виды, Дафния люмгольц нарушает водную среду обитания, распространяясь по более теплым водам озер и водохранилищ.

Описание

Дафния люмгольц это маленький ракообразный то есть 2–3 мм в длину.[4] У него большой шлем и длинный хвост, обычно длиннее, чем длина его тела,[3] который колеблется в размере.[2][5] Структура его тела изогнута и заостряется.[3] На краю корешка примерно 10 выступающих шипов. покрытие брюшной стенки.[3]

Экология

Температура

Д. Люмхольци обычно встречается в теплых мелководных регионах[6] водоемов с большей площадью поверхности.[7] Хотя большинство видов Дафния увидеть высокую смертность при температуре выше 25 ° C,[8] Д. Люмхольци особи могут выжить и размножаться при температуре до 30 ° C,[8][9][10] с температурным оптимумом при 29 ° C.[9] Исследования показали, что плотность населения и температура поверхности воды положительно коррелируют.[11] При достижении благоприятных температур, например, в конце лета, вылупляются ранее отложенные яйца. Нижний температурный диапазон Д. Люмхольци расширяется до 5 ° C, когда некоторые люди могут выжить,[8][9][10] со значительным увеличением выживаемости при 10 ° C[8][10] и размножение начинается при 15 ° C.[8][10] Этот значительно широкий диапазон температур, в котором Д. Люмхольци может выжить, привела к тому, что его назвали эвритермальный разновидность.[12]

Поведение

И взрослые, и молодые Д. Люмхольци Выставка вертикальная миграция узор, движущийся вверх, когда солнце садится, и вниз, когда солнце встает. Такое поведение приводит к большой плотности популяции вблизи поверхности воды в ночное время, а также при отсутствии предполагаемой угрозы хищников.[10]

Рацион питания

Дафния люмхоци в основном питается фитопланктон размером от 1 до 25 мкм,[13] но также будет есть продукты, содержащие органические детрит, бактерии, и протисты которые являются отличным источником питательных веществ.[4][13]

Рассредоточение

Дафния люмгольц первоначально был ограничен тропическими озерами и прудами юго-западной Азии, Австралии и большей части Африки.[14] Точное местонахождение географического происхождения в Соединенных Штатах не установлено, но ученые полагают, что распространение экзотической африканской рыбы в озера, скорее всего, вызвало распространение.[14] Впервые был обнаружен в штатах Миссури и Техас. резервуары в 1991 году и с тех пор был обнаружен более чем в 16 штатах и ​​более чем в 125 озерах и водохранилищах.[15] Исследования показали, что способность Д. Люмхольци широкое распространение, скорее всего, связано с деятельностью человека.[5] Интенсивное движение лодок по озерам и водохранилищам в теплое время года, когда Д. Люмхольци процветание позволяет им распространяться в другие близлежащие водоемы.[16] Длинные шипы и волоски на яйцах действуют как крючки и позволяют прикрепляться к лодкам, облегчая рассредоточение. Наличие Д. Люмхольци в прудах меньшего размера нетипично; однако маловероятно, что нечеловеческие механизмы расселения, такие как более мелкие беспозвоночные перемещаясь между водоемами, способствовали его широкому распространению.[5]

Размножение

Д. Люмхольци откладывает яйца в отложениях озера, которые могут остаться бездействующий в течение длительного времени. Яйца характеризуются длинными шипами и волосками, которые служат крючками.[1] Ефиппия представляют собой защитные оболочки, которые покрывают яйцо до тех пор, пока не возникнут благоприятные условия, такие как более высокие температуры 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 Д. Люмхольци эфиппии не обнаружены.[5] Эта стадия эфиппии - пример диапауза, состояние анабиоза, в которое может войти организм, чтобы выжить в суровых условиях окружающей среды.[17] Д. Люмхольци способен производить в 10 раз больше эфиппия чем другие виды дафний.[18] При температурах выше оптимальной для размножения, 25 ° C, скорость развития яиц снижается.[19] При температуре ниже 25 ° C развитие яиц замедляется.[20]

Хищники

Основные хищники Д. Люмхольци виды рыб и мелких беспозвоночных. Более крупные рыбы почти всегда успешно сталкиваются с Д. Люмхольци.[14] Мелкие беспозвоночные хищники менее эффективны в ловле, чем крупная рыба. Д. Люмхольци.

Физиология

Будучи инвазивным видом, физиология из Д. Люмхольци относительно хорошо изучен для дафний.

Дыхание

Д. Люмхольци люди предпочитают районы с высоким уровнем растворенного кислорода и избегают районов с низким уровнем кислорода. Опросы населения показали, что Д. Люмхольци популяции в воде с уровнем насыщения кислородом от 65 до 163%, в то время как популяции не были обнаружены в воде с уровнем насыщения от 7 до 50%.[21] Механизм Д. Люмхольци использование для дыхания очень похоже на то, что используется другими видами Дафния, с газообменом, происходящим через жабры, которые получают насыщенную кислородом воду от придатков на грудной клетке.[22]

Реакция на соленость

Как и большинство других членов ордена Cladocera, Д. Люмхольци живет в пресной воде и гиперосмотический к его окружающей среде.[23] Д. Люмхольци обычно встречается в местообитаниях с соленостью около 0 граммов на литр, но может выдерживать небольшое количество соленой воды, до 1,5 граммов на литр, в течение короткого времени.[23] Эта способность выдерживать короткие периоды солености, вероятно, способствовала Д. ЛюмхольциСпособность вторгнуться в Северную Америку.[23]

Как инвазивный вид

Д. Люмхольци демонстрирует более высокую выживаемость и воспроизводимость в конце лета в условиях высокой жары по сравнению с другими ракообразные живущие в этих условиях. Было высказано предположение, что Д. ЛюмхольциБолее тропическое происхождение, возможно, позволило ему жить при более высоких температурах. [15] из-за эволюционных изменений, которые привели к ферменты которые лучше приспособлены к жаре.[12] Это преимущество позволяет им быть лучшими конкурентами и, в конечном итоге, превосходить другие виды, особенно местные. зоопланктон видов, находящихся в одной среде обитания, и выступают в качестве успешного захватчика. В соответствии с принцип конкурентного исключения, никакие другие виды не могут населять то же самое в конце лета ниша в качестве Д. Люмхольци; еще один фактор, который позволяет ему выжить больше, чем другие Дафния вид и, в конечном счете, лучший захватчик. Однако важно отметить, что высокая выживаемость и воспроизводимость - не единственные факторы, которые делают Д. Люмхольци ан инвазивные виды.

Конкуренция между Д. Люмхольци увеличивается в местообитаниях, которые способствуют высокой интенсивности света на мелководье. Д. Люмхольци показали большую выживаемость, чем другие Дафния виды (в частности Д. пулекс ), что сделало их более сильными конкурентами за прием света и ресурсы в водоемах, получающих свет высокой интенсивности. Было обнаружено, что он превосходит другие виды в областях с высокой интенсивностью света, что, в свою очередь, способствует его инвазивному успеху.[24]

Д. Люмхольци способен производить в 10 раз больше эфиппия чем другие виды дафний,[18] которые могут оставаться бездействующими до тех пор, пока не возникнут благоприятные условия. Этот банк яиц дает им преимущество перед другими видами, яйца которых не выдерживают высыхание или более низкие температуры,[5] позволяя им производить больше потомства, которое выживает дольше. Скорость воспроизводства также увеличивается с более высокой концентрацией пищи.[19] Следовательно, районы с большим изобилием пищи будут привлекать больше Д. Люмхольци, что, в свою очередь, приводит к более высокой скорости воспроизведения.[24] Большое количество потомства оказывает давление на ресурсы среды обитания и других конкурентов.

Д. Люмхольци очень пластик,[15] это означает, что он имеет способность морфологически адаптироваться к факторам окружающей среды, развивая структуры, которые позволяют ему успешно избегать хищничество. Длинный хвостовой шип, большой шлем и дополнительные шипы на брюшке производятся в ответ на хищника. кайромоны, которые являются гормонами хищников, в воде. Д. Люмхольци не создает эти защитные структуры, когда нет хищников, и выглядит морфологически похожим на другие Дафния разновидность. Когда хищников обнаруживают, Д. Люмхольци отвечает, производя хвостовой шип, шлем, шипы живота для защиты; Другой Дафния виды не адаптируются таким образом к угрозам хищников. С развитием этих морфологических особенностей хищникам становится все труднее охотиться на Д. Люмхольци. Эта избыточная энергия, которую хищники вкладывают в поедание Д. Люмхольци снижает эффективность хищников, заставляя хищников с большей вероятностью выбрать другую добычу.[14] Этот переключение добычи создает дополнительную нагрузку на другие местные виды зоопланктона, уменьшая хищничество Д. Люмхольци и позволяя ему превзойти других конкурентов.[11]

Контроль

Искоренение Д. Люмхольци практически невозможно после того, как он вторгся в озеро или водохранилище. Д. Люмхольци чувствителен к различным пестициды и искусственные химикаты,[4] но попадание химикатов в естественные озера часто вредно для других видов. Основное внимание в большинстве мер борьбы уделяется предотвращению первоначального вторжения. На данный момент ученые рекомендуют простые методы, такие как тщательная очистка лодок и предотвращение сбросов воды в аквариумах, чтобы замедлить распространение этого вида.[25]

Рекомендации

  1. ^ а б Кумуд Ачарья; Джеффри Д. Джек; Эллисон С. Смит (2006). «Стехиометрия Дафния люмгольц и их успех вторжения: связаны ли они? " (PDF). Archiv für Hydrobiologie. 165 (4): 433–453. Дои:10.1127/0003-9136/2006/0165-0433.
  2. ^ а б Эндрю Р. Дзяловски; Джей Т. Леннон; У. Дж. О'Брайен; Вал Х. Смит (2003). "Фенотипическая пластичность, вызванная хищниками у экзотических кладоцеров. Дафния люмгольц". Пресноводная биология. 48 (9): 1593–1602. Дои:10.1046 / j.1365-2427.2003.01111.x. S2CID  15803644.
  3. ^ а б c d Джон Э. Хавел; Пол Д. Н. Хеберт (1993). "Дафния люмгольц 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 оригинал (PDF) на 2011-07-20. Получено 2011-04-19.
  4. ^ а б c 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. ^ а б c d е Эндрю Р. Дзяловски; У. Джон О'Брайен; Стив М. Сваффар (2000). "Расширение ареала и потенциальные механизмы распространения экзотических кладоцеров Дафния люмгольц". Журнал исследований планктона. 22 (12): 2205–2223. Дои:10.1093 / планкт / 22.12.2205. S2CID  55968164.
  6. ^ Тереза ​​Л. Восток; Карл Э. Хэвенс; Эндрю Дж. Родуски; Марк А. Брэди (1999). "Дафния люмгольц и Дафния амбигуа: сравнение популяций экзотики и местной кладоцера в озере Окичоби, Флорида ". Журнал исследований планктона. 21 (8): 1537–1551. Дои:10.1093 / планкт / 21.8.1537.
  7. ^ Джон Э. Хавел; Джонатан Б. Шурин; Джон Р. Джонс (2005). «Экологические ограничения для быстро распространяющегося экзотического кладоцера». Écoscience. 12 (3): 376–385. Дои:10.2980 / i1195-6860-12-3-376.1.
  8. ^ а б c d е Леннон, Джей Т .; Smith, Val H .; Уильямс, Ким (2001-04-01). «Влияние температуры на экзотическую Daphnia lumholtzi и последствия для успеха вторжения». Журнал исследований планктона. 23 (4): 425–433. Дои:10.1093 / планкт / 23.4.425. ISSN  0142-7873.
  9. ^ а б c Энгель, Катарина; Толлриан, Ральф (01.01.2012). «Конкурентоспособность, термостойкость и успех инвазии у экзотических Daphnia lumholtzi». Журнал исследований планктона. 34 (1): 92–97. Дои:10.1093 / планкт / fbr083. ISSN  0142-7873.
  10. ^ а б c d е Джон Э. Хавел; Винфрид Ламберт (2006). «Разделение среды обитания на аборигенные и экзотические Дафния в градиентах температуры и питания: эксперименты в мезокосме ». Пресноводная биология. 51 (3): 487–498. Дои:10.1111 / j.1365-2427.2006.01511.x.
  11. ^ а б Синтия С. Колар; Джеймс К. Боуз; Дэвид Ф. Клэпп; Дэвид Х. Валь (1997). «Возможный эффект от вторжения экзотического зоопланктера, Дафния люмгольц". Журнал пресноводной экологии. 12 (4): 521–530. Дои:10.1080/02705060.1997.9663566.
  12. ^ а б Юриста, Педер М. (2004-12-01). «Биоэнергетика полутропического кладоцера», Дафния Юмхольци". Журнал пресноводной экологии. 19 (4): 681–694. Дои:10.1080/02705060.2004.9664750. ISSN  0270-5060.
  13. ^ а б Джеймс Х. Торп; Алан П. Кович (2001). Экология и классификация пресноводных беспозвоночных Северной Америки. Академическая пресса. ISBN  978-0-12-690647-9.
  14. ^ а б c d Катарина Энгель; Ральф Толлриан (2009). "Индуцируемые защиты как ключевые приспособления для успешного вторжения Дафния люмгольц в Северной Америке? ". Труды Королевского общества B. 276 (1663): 1865–1873. Дои:10.1098 / rspb.2008.1861. ЧВК  2674494. PMID  19324783.
  15. ^ а б c Джей Т. Леннон; Вэл Х. Смит; Ким Уильямс (2001). «Влияние температуры на экзотику Дафния люмгольц 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 схемам распространения: пространственный и локальный контроль вторжений в озера». Экология. 83 (12): 3306–3318. Дои: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. Вайли. стр.213. ISBN  9781405107242.
  18. ^ а б Эллисон С. Смит; Кумуд Ачарья; Джеффри Джек (2009). "Влияние перенаселенности, ограничения пищевых продуктов и фосфора на производство эфиппии и динамику популяций инвазивных видов. Дафния люмгольц". Гидробиология. 618 (1): 47–56. Дои:10.1007 / s10750-008-9546-2.
  19. ^ а б Кирстен А. Работа; Моше Гофен (1999). "Факторы, влияющие на численность инвазивных кладоцер, Дафния люмгольц, в водохранилищах США ». Пресноводная биология. 42 (1): 1–10. Дои:10.1046 / j.1365-2427.1999.00449.x.
  20. ^ Кирстен Кесслер; Винфрид Ламперт (2004). "Распределение по глубине Дафния в ответ на максимум глубоководных водорослей: влияние размера тела и температурного градиента ». Пресноводная биология. 49 (4): 392–401. Дои:10.1111 / j.1365-2427.2004.01190.x.
  21. ^ Дэвидсон, Норман Л. Младший; Келсо, Уильям Э. (1997-09-01). "Экзотическая дафнида, Дафния люмгольц, в реке-болоте Луизианы ». Журнал пресноводной экологии. 12 (3): 431–435. Дои:10.1080/02705060.1997.9663553. ISSN  0270-5060.
  22. ^ Пеннак, Роберт (1978). Пресноводные беспозвоночные в США. п. 454. ISBN  9780471358374.
  23. ^ а б c DeVries, Dennis R .; Райт, Рассел А .; ДеВриз, Тэмми С. (01.09.2006). «Daphnia lumholtzi в дренажной системе мобильной реки, США: вторжение в среду обитания, подверженную засолению». Журнал пресноводной экологии. 21 (3): 527–530. Дои:10.1080/02705060.2006.9665031. ISSN  0270-5060.
  24. ^ а б Хао Ван; Кэтрин Даннинг; Джеймс Дж. Эльзер; Ян Куанг (2009). "Дафния вторжение видов, 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. Стокел; Патрис М. Шарлебуа (1999). "Дафния люмгольц: следующая экзотика Великих озер? " (PDF). Морской грант Иллинойса-Индианы Программа колледжа, Исследование естественной истории штата Иллинойс & Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. Архивировано из оригинал (PDF) на 2010-05-29.