Продолжительность сезона «падающих насекомых» влияет на речные экосистемы

Эти результаты исследований доказывают, что изменения сезонности лесов также влияют на экосистемы близлежащих рек. Этот вывод подчеркивает важность прогнозирования воздействия изменения климата на экосистемы.

Исследовательская группа состояла из доцента САТО Такуя и аспиранта УЭДА Руи из Высшей школы естественных наук Университета Кобе и доцента ТАКИМОТО Гаку из Высшей школы сельского хозяйства и наук о жизни Токийского университета.
Результаты опубликованы в Journal of Animal Ecology 4 марта 2021 г.
Основные моменты
Если наземные насекомые присутствуют в реках только в течение коротких и интенсивных периодов, это снижает конкуренцию между лососями за пищу.

В результате весь лосось растет одинаково, и между особями наблюдаются небольшие различия в размерах. Однако, если такое же количество наземных насекомых доступно в течение длительного периода, это приводит к иерархии, в которой крупный лосось монополизирует корм для наземных насекомых. В результате вырастает только крупная рыба, а размеры каждой отдельной рыбы больше.
Наличие наземных насекомых в течение интенсивного или продолжительного периода времени по-разному влияет на численность донных беспозвоночных (* 1) и скорость распада листьев (* 2).

Этот результат наблюдался только в экспериментальных группах, где большинство присутствующих бентосных беспозвоночных было легко поедать рыб.
Это исследование показало, что продолжительность сезонных циклов оказывает эффект домино на экосистемы.

Изменение климата вызывает значительные изменения в сезонных циклах живых существ. Результаты этого исследования указывают на важность понимания и прогнозирования реакции экосистем на изменение климата.
Предпосылки исследования

Холодные, чистые ручьи являются домом для многих видов лососевых, в том числе краснопятнистого лосося масу, вишневого лосося и японского голца (далее именуемого «речная рыба»). Эти речные рыбы предпочитают поедать наземных беспозвоночных, которые попадают в реку из окрестных лесов. Когда в воде обитает много этих наземных насекомых, речная рыба, как правило, не ест донных беспозвоночных, обитающих в реке, таких как амфиподы и молодь водных насекомых. Это приводит к устойчивой большой популяции донных беспозвоночных, которые поедают листья, падающие в воду.

Следовательно, эта высокая популяция, в свою очередь, увеличивает скорость разложения листьев в реке (скорость распада листьев = функциональность экосистемы ручья). Таким образом, присутствие наземных беспозвоночных изменяет рацион рыб, что оказывает большое влияние (положительный косвенный эффект (* 3)) на речные пищевые сети и функции экосистем (Рисунок 1).

Количество наземных беспозвоночных, попадающих в реки, увеличивается по мере того, как деревья отрастают новые листья весной, достигает пика в начале лета, а затем уменьшается, поскольку деревья теряют листья осенью. Эта сезонная картина характерна для ручьев, расположенных в зонах с умеренным и прохладным климатом.

Однако период между ростом новых листьев и дефолиацией короткий в лесах на высоких широтах и ​​на возвышенностях, но долгий в лесах на низких широтах и ​​на возвышенностях. Следовательно, даже если общее количество наземных беспозвоночных в реках в течение года может быть примерно одинаковым, вполне вероятно, что они присутствуют в воде в течение интенсивных периодов на высоких широтах / возвышенностях и длительные периоды в низких широтах / возвышенностях.
Цели исследования

Какое влияние оказывает продолжительность периода снабжения наземных беспозвоночных на трофические сети ручьев и речную рыбу??
В этом исследовании изучалось влияние различных периодов поставки на краснопятнистого лосося масу (Oncorhynchus masou ishikawae), а также влияние на трофические сети и экосистемы в ручьях.
Методология исследования и результаты

Эксперименты на открытом воздухе проводились в больших бассейнах, имитирующих речные экосистемы, на исследовательской лесной станции Вакаяма при Киотском университете. Эксперименты проводились с августа по ноябрь 2016 г., и в течение 90-дневного периода в каждом эксперименте было поставлено точно такое же общее количество и тип наземных беспозвоночных (мучных червей). В импульсных экспериментальных группах концентрированное количество мучных червей подавалось каждый день в течение 30-дневного периода в середине 90-дневного эксперимента (i.е., с 30-го по 60-й день), тогда как группы длительного эксперимента получали постоянный запас мучных червей в течение трети 90-дневного периода (фото B и C). Также были созданы контрольные группы, которым не давали наземных беспозвоночных.

Были исследованы следующие аспекты: содержимое желудка и размер тела лососевых рыб, количество донных беспозвоночных и скорость распада листьев.

В импульсных группах более крупной рыбе было трудно монополизировать поставки мучных червей, потому что каждый раз давалось большое количество мучных червей, поэтому более мелкие рыбы также могли есть мучных червей (рис.

2А). После эксперимента было обнаружено, что между рыбами в импульсных группах была небольшая разница в размерах (рис. 3), что указывает на то, что эти условия привели к сообществу, в котором отдельной рыбе было трудно доминировать в корме.

И наоборот, в продолжительных группах более крупной рыбе было легко монополизировать корм, протекающий вниз по течению, а это означало, что конкурирующая более мелкая рыба почти не ела мучных червей (рис. 2А).

После эксперимента большой разброс в размере рыбы был обнаружен в группе с длительным сроком службы (рис. 3), показывая, что эти условия привели к сообществу, в котором крупная рыба могла легко монополизировать поставки корма. Кроме того, среди доминирующих рыб в продолжительной группе были обнаружены особи, достигшие зрелого размера, что также свидетельствует о влиянии на рост популяции.

В импульсной группе, где и крупная, и мелкая рыба могла есть мучных червей, наблюдалось значительное уменьшение количества бентосных беспозвоночных, съеденных всей рыбой, по сравнению с контрольной группой (рис. 2В). С другой стороны, мелкая рыба имела тенденцию часто потреблять бентосных беспозвоночных в продолжительных группах, где крупная рыба монополизировала поставки мучных червей (рис.

2B). Следовательно, не было значительного снижения количества потребляемых донных беспозвоночных в пролонгированных группах по сравнению с контролем.
Популяции донных беспозвоночных были самыми высокими в импульсных группах, где весь лосось потреблял меньше донных беспозвоночных, что приводило к быстрейшему разрушению опавших листьев. С другой стороны, в продолжительных группах, где более мелкие рыбы поедали много донных беспозвоночных, количество этих насекомых и скорость разрушения листьев не достигали уровней, наблюдаемых в импульсных группах.

Другими словами, присутствие наземных беспозвоночных изменило пищевые привычки рыб, что оказало положительное косвенное влияние на бентосных беспозвоночных и скорость распада листьев, и это влияние было больше в импульсных группах, чем в продолжительных группах. Значительный контраст наблюдался в силе этого косвенного эффекта между импульсными и пролонгированными группами, когда большой процент донных беспозвоночных состоял из мошек, которых лосось легко поедать.

Однако эффект не наблюдался, когда равноногие, которые редко встречаются в содержимом желудка лосося, составляли большой процент донных беспозвоночных.
Считается, что основной причиной этого последнего открытия является то, что пищевые привычки рыб плохо влияют на численность бентических беспозвоночных и скорость распада листьев в таких обстоятельствах.

Если большинство присутствующих бентосных беспозвоночных трудно поедать рыбу, то маловероятно, что их рацион изменится с наземных на бентосных беспозвоночных.
Дальнейшие исследования

Это исследование является первоначальным доказательством того, что продолжительность периода обитания лесных насекомых в реках оказывает сильное влияние на скорость роста и распределение лосося по размеру, трофические сети водотоков и функции экосистем. Кроме того, воздействие на экосистемы водотоков более выражено, когда имеется большая популяция бентосных беспозвоночных, которых лосось легко поедать. Эти результаты показывают жизненную важность изучения сезонности организмов, которая связывает экосистемы, такие как экосистемы лесов и рек, для понимания структур пищевых сетей и функций экосистем.

Основываясь на результатах этих исследований, мы можем увидеть, как изменение климата во всем мире влияет на сезонность организмов, живущих в конкретных экосистемах, и что эти изменения, в свою очередь, могут иметь значительный волновой эффект на окружающие экосистемы. Изучение этих аспектов, а также способность понять и предсказать эффект домино, который изменение климата оказывает на поведение экосистемы, являются важными вопросами в изучении макробиологии.
В настоящее время исследователи установили места наблюдения по всей Японии, от Хоккайдо на севере до Кюсю на юге.

Они проводят продольные наблюдения за сезонным увеличением и уменьшением численности лесных и речных насекомых в сотрудничестве с местными исследователями. Благодаря сочетанию широкомасштабных продольных наблюдений за видами и экспериментов на открытом воздухе, подобных тем, что представлены в этом исследовании, они надеются углубить наше понимание того, как изменение климата влияет на сезонные аспекты экосистем, с тем чтобы иметь возможность предсказать эти эффекты.

Глоссарий
1. Бентические беспозвоночные: собирательное название водных бесхребетных организмов, обитающих в бентической зоне, экологической области на самом нижнем уровне водоема.

В ручьях эта категория включает молодь водных насекомых, таких как стрекозы и веснянки, а также амфипод и равноногих.
2. Скорость разрушения листьев: скорость, с которой листья, падающие в ручьи, разрушаются из-за потребления бентосными беспозвоночными. Это важная функция экосистемы для поддержания круговорота материи в потоках.

3. Положительный косвенный эффект: когда наземных беспозвоночных вводят в ручей, основной рацион рыб меняется с донных беспозвоночных на наземных, что приводит к увеличению как численности донных беспозвоночных, так и скорости разложения листового детрита. Внедрение других организмов (наземных беспозвоночных) изменяет взаимодействие между двумя типами видов (отношения хищник-жертва между рыбами и донными беспозвоночными).

6 комментариев к “Продолжительность сезона «падающих насекомых» влияет на речные экосистемы”

  1. Этот материал на пятерку с плюсом. Однако присутствует и погрешность! У меня лично быстрота webа крупная. Страничка грузилась в пределах 35 секунд

Оставьте комментарий