А.С. Замотайлов, И.Б. Попов, А.И. Белый
Экология насекомых
Краткий курс лекций. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 184 с.

Тема 4. Гидро-эдафические факторы среды

4.4. Особенности взаимоотношений насекомых с водной средой

С водной средой связано 12 отрядов насекомых. Преимагинальные фазы всех видов у стрекоз, поденок, веснянок, вислокрылок и ручейников являются гидробионтами. В водной среде протекает развитие многих видов полужесткокрылых (например, Nepidae, Notonectidae). Все жуки семейств плавунцов, большинство жуков семейств водолюбов, многие двукрылые (сем. Culicidae и др.) также развиваются в водоемах. В имагинальной фазе, однако, полностью не покидают водоемов лишь очень немногие виды насекомых. Тем не менее, взрослые насекомые многих видов все же держатся почти исключительно в воде или на ее поверхности. Это клопы-гребляки, водяные скорпионы, гладыши, палочковидные водомерки, водомерки, жуки семейств плавунчиков, плавунцов, вертячек, водолюбов, некоторые листоеды и перепончатокрылые наездники. Численность и плотность популяций водных насекомых иногда достигает колоссальных размеров.

Среди водных насекомых выделяют следующие группы жизненных форм:

Супранектон – обитатели поверхности воды (вертячки, водомерки и др.);

Субнектон – обитатели поверхности слоя воды (личинки и куколки комаров);

Нектон – обитатели различных слоев воды (плавунцы, водолюбы, гладыши и пр.);

Планктон – обитатели толщи воды (личинки многих двукрылых);

Бентос – обитатели дна водоемов (личинки поденок, комаров, ручейников и пр.).

Некоторые виды насекомых приурочены к жизни на водных растениях, например, некоторые личинки ручейников, жуков-трясинников, долгоносиков.

Среди водных насекомых имеется значительное число эврибионтных видов, но очень многие из них принадлежат к стенобионтам. Есть среди них такие виды, потребность к характеру водной среды у которых настолько определены, что они могут быть использованы даже как биологические показатели типа и зонального расположения водоемов. Так некоторые водные насекомые встречаются только в стоячих или слабо текучих водоемах, другие, наоборот, заселяют лишь быстротекущие потоки. По отношению к температуре воды большинство насекомых отличается значительной пластичностью, но некоторые виды, особенно обитающие в быстротекущих горных потоках, сколько-нибудь значительного нагревания воды не переносят. Подавляющее число водных насекомых обитает в пресной воде, некоторые виды приспособляются к небольшой солоноватости воды. Лишь немногие виды заселяют морскую воду. Таковы, например, водомерки подсемейства Holobatinae, встречающиеся в морях и океанах на удалении сотен и даже тысячи километров от берега.

Некоторые промежуточные продукты распада органических веществ в воде вредны для насекомых, поэтому, как правило, они избегают мест с большим количеством гниющей воды, древесины, навоза. Значительное число бентосных форм насекомых может обитать на различном грунте, но очень многие виды очень требовательны к его структуре. Например, поденки, личинки некоторых слепней занимают экологические ниши, характеризующиеся глинистым или плотным илистым дном. Некоторые ручейники держатся на песчаном или каменистом грунте.

Световой режим имеет наибольшее значение для супранектических и субнектических форм и для обитателей мелководной прибрежной зоны.

Биотические связи гидробионтных насекомых друг с другом и с другими водными организмами разнообразны. Особенно распространено у водных насекомых хищничество. Все стрекозы, водные клопы, очень многие жуки являются хищниками. Они истребляют червей, ракообразных и мелких насекомых. Личинки стрекоз и водяные жуки нападают также на моллюсков, на икру и мальков рыб.

Из адаптивных признаков строения насекомых, обусловленных особенностями обитания в водной среде, наиболее своеобразны их органы дыхания. У форм, свойственных биоценозам бентоса, и большинства других насекомых, не поднимающихся к поверхности воды трахейная система замкнутая, лишена стигм. Растворенный в воде воздух проходит через тонкие покровы трахейных жабр и приводится затем к тканям тела через трахейную систему. Углекислота выделяется через кожные покровы. Трахейные жабры, снабженные трахейными капиллярами, имеют вид тонких пластинок или разветвленных выростов. Расположены жабры чаще всего по бокам или на конце брюшка, но у некоторых видов они имеются на голове, у основания ног и в других местах тела, а у стрекоз подотряда Zygoptera роль жабр выполняет внутренняя стенка прямой кишки. Водные насекомые, имеющие открытую трахейную систему, также имеют морфологические приспособления, связанные с дыханием. Если такие насекомые не появляются над поверхностью воды, их стигмы расположены, чаще на заднем или переднем конце тела. У многих видов стигмы открываются не на плоской поверхности тела, а у основания кожной трубки, которая может высовываться на поверхность. Насекомые, выходящие из воды для возобновления или пополнения воздуха в трахеях, но способные очень долгое время находиться под водой, имеют различного рода приспособления для запасания воздуха вне трахей. Чаще всего это пучки довольно длинных волосков, между которыми, при погружении в воду, близ стигм задерживаются обильные пузырьки воздуха. У других видов тергиты брюшка имеют вогнутую форму, стерниты же очень увеличиваются, и их края значительно выше тергитов; крылья и надкрылья в сложном состоянии образуют кровлю над полостью, образованной вогнутыми тергитами. плевриты с находящимися на них дыхательными отверстиями оказываются заключительными в воздушную камеру. У водных личинок некоторых двукрылых, жуков и ручейников близ анального отверстия имеются удлиненные втяжные кожные выросты – ректальные жабры.

Адаптация к условиям жизни в воде у интенсивно движущихся видов особенно наглядно выражается в уплощенной или торпедообразной форме их тела и в строении ног. У водных клопов и жуков задняя, а иногда и средняя пары ног с плоскими голенями и лапками, плавательного типа. Плавающие в толще воды наездники в качестве грибных органов используют крылья. Ноги насекомых бентоса, например личинок многих поденок, приспособлены для рытья или для зацепления за дно водоема, чему служат особенно сильно развитые коготки на лапках. У насекомых живущих в быстрых потоках также развиваются коготки или присоски. Отчетливые черты адаптации наблюдаются по отношению к способу питания. У водяных скорпионов, жуков-вертячек и ряда других водных хищников передние ноги хватательного типа. Особенно интересна нижняя губа – «маска» стрекоз, которая сильно видоизменена и превращена в хватательный орган, она удлинена, состоит из двух шарнирно связанных частей, при этом губные щупики превратились в жесткие зубцы, способные захватывать и удерживать добычу. Кроме отмеченных, существует еще масса частных адаптивных особенностей у множества групп водных насекомых. Из физиологических особенностей, связанных с жизнью в воде, особенно выражено сильное развитие и интенсивная работа мальпигиевых сосудов, выводящих из организма избыток воды.

Водные насекомые играют ощутимую санитарную роль. Вода, в которой насекомые отсутствуют, загнивают значительно быстрее, чем при их наличии. Значение насекомых-гидробионтов в биогенном кругообороте в природе подобно роли насекомых на суше, а рыхление дна водоемов бентосными формами обеспечивает доступ кислорода в более глубокие слои, как и роющая деятельность почвенных насекомых. Кроме того, личинки и имаго насекомых могут служить удобными индикаторами радиоактивных загрязнений водоемов.