Дафния – мелкий рак, обитающий по большей части в пресных водоёмах планеты. При своих миниатюрных размерах они имеют довольно сложное устройство и служат важным элементом экосистемы – быстро размножаясь, позволяют кормиться рыбам и земноводным, так что без них водоёмы были бы куда более пустыми. Ещё ими кормят рыбок в аквариуме.
Происхождение вида и описание
Фото: Дафния
Род Daphnia получил описание в 1785 году, сделал его О.Ф. Мюллер. Относятся к числу дафний порядка 50 видов, причём многие из них имеют значительные отличия от других. Как типовой вид используется Daphnia longispina, описанный всё тем же Мюллером.
Дафний разделяют на два больших подрода – собственно Daphnia и Ctenodaphnia. Вторые отличаются по ряду признаков, к примеру, наличие выемки в головном щите, и в целом имеют более примитивное строение. Но это не значит, что они произошли раньше: ископаемые относят происхождение обоих примерно к одному времени.
Видео: Дафния
Первые представители жаброногих появились порядка 550 миллионов лет назад, среди них были и предки дафний. Но сами они возникли сильно позже: древнейшие ископаемые останки относятся к нижнему юрскому периоду – то есть, им приблизительно 180-200 миллионов лет.
Это не настолько древние времена, как можно было ожидать от относительно просто устроенных организмов – к примеру, рыбы и птицы появились гораздо раньше. Но, как и другие представители надотряда ветвистоусых рачков, уже в те времена дафнии походили на нынешних, и этим отличаются от более высокоорганизованных организмов такой же древности.
При этом не стоит думать, что дафнии не эволюционируют: напротив, они обладают высокой эволюционной изменчивостью и приспособляемостью, и постоянно порождают новые виды. Окончательное формирование рода дафний произошло сразу после вымирания в конце мелового периода.
Внешний вид и особенности
Фото: Дафния моина
Виды дафний могут сильно различаться: форма их тела, а также его размер определяются условиями среды, в которой они живут. Тем не менее, можно выделить некоторые общие черты. Так, их тело покрывает хитиновый панцирь с прозрачными створками – внутренние органы хорошо видны. Благодаря прозрачности в воде дафнии менее заметны.
Голову панцирь не покрывает. На ней два глаза, хотя часто они по мере роста сливаются в один сложный глаз, а иногда дафния имеет третий, но обычно он явно выделяется и имеет меньший размер. По сторонам усики, ими дафния постоянно махает, и с их помощью передвигаются прыжками.
На голове рострум – вырост, напоминающий клюв, а под ним две пары антенн, причём задние больше и имеют щетинки, за счёт которых возрастает их площадь. При помощи махов этими антеннами осуществляется перемещение – при гребке ими дафния резко летит вперёд, словно делает прыжок. Эти антенны хорошо развиты и имеют сильную мускулатуру.
Тело сплющено с боков, ножки уплощённые и недоразвитые, ведь для движения они не применяются. Главным образом используются чтобы, подгонять свежую воду к жабрам и частицы пищи ко рту. Система пищеварения довольно сложная для такого мелкого рачка: есть полноценный пищевод, желудок и кишечник, в котором находятся печёночные выросты.
Также дафния обладает сердцем, сокращающимся с высокой скоростью – 230-290 ударов за минуту, в результате чего давление крови составляет 2-4 атмосферы. Дышат дафнии всем покровом тела, но в первую очередь при помощи дыхательных придатков на конечностях.
Внутреннее строение
Схема строения дафнии Голова дафнии
Покровная система дафний представлена типичной гиподермой. Гиподерма карпакса состоит из крупных клеток, образующих ячейки ромбической формы.
Центральная нервная система состоит из надглоточного ганглия (головного мозга) и брюшной нервной цепочки с несколькими парными ганглиями. Головной мозг хорошо заметен у живых особей, что встречается крайне редко. Он состоит из крупного, разделённого пополам оптического ганглия и собственно надглоточного ганглия. От передней части оптического ганглия отходит оптический нерв, соединяющий мозг со сложным фасеточным глазом. Непарный сложный глаз у дафний образуется из парного зачатка (у эмбрионов два глаза) и содержит ровно 22 фасетки (омматидия). Он расположен в особой полости внутри головы, к стенкам которой подвешен с помощью двух связок (лигаментов) и приводится в движение тремя парами глазодвигательных мышц. У живых особей заметен тремор глаза, время от времени наблюдаются более крупные скачки (саккады) глаза. От головного мозга отходят нервы также к глазку (простому глазу), первым антеннам (в их основании имеется чувствительный ганглий, клетки которого иннервируют обонятельные щетинки — эстетаски), а также нервы к чувствительному затылочному органу неизвестного назначения. К нижней части надглоточного ганглия примыкает простой глаз (глазок, науплиальный глаз). У большинства видов он содержит пигмент и заметен в виде небольшой чёрной точки. Вокруг пигментного пятна расположены 4 группы чувствительных клеток.
У дафний имеется сложная система поперечнополосатых мышц, приводящих в движение вторые антенны, постабдомен и грудные конечности, а также мышцы, приводящие в движение глаз, верхнюю губу и др. Мышцы пищеварительного тракта также поперечнополосатые.
Пищеварительный тракт начинается ротовым отверстием, которое прикрыто крупной верхней губой. Гигантские высокополиплоидные клетки, расположенные внутри губы, выделяют секрет, склеивающий пищу в пищевой комок. Движениями мандибул он переправляется в тонкий пищевод, мышцы-дилататоры которого создают перистальтику, обеспечивая транспорт пищи по пищеводу. Внутри головы пищевод переходит в более широкую среднюю кишку, которая тянется до средней части постабдомена. Внутри головы от средней кишки отходят два изогнутых печеночных выроста. В задней части постабдомена находится короткая задняя кишка.
Сердце находится на спинной стороне тела, спереди от края выводковой камеры. Кровь (гемолимфа), ток которой хорошо заметен благодаря наличию в ней бесцветных клеток — фагоцитов, попадает внутрь сердца через остии — два щелевидных боковых отверстия. При сокращении сердца остии закрываются клапанами, а кровь выбрасывается через переднее отверстие к голове. Кровеносные сосуды отсутствуют, закономерное направление токов крови обеспечивается прозрачными перегородками между разными участками миксоцеля.
Дыхание происходит через покровы тела, в первую очередь грудных ног, на которых имеются дыхательные придатки — эпиподиты. Последние принимают участие также в осморегуляции. Дополнительный орган осморегуляции новорождённых особей — крупная затылочная пора (затылочный орган), который исчезает после первой постэмбриональной линьки.
Органы выделения — сложной формы максиллярные железы, которые расположены на внутренней поверхности створок в их передней части.
Парные яичники (у самцов — семенники) расположены по бокам от кишечника. На заднем конце находится зона размножения оогониев, остальная часть яичника заполнена созревающими ооцитами. Яйцеклетки по мере созревания перемещаются к их задней трети, где расположены узкие яйцеводы, открывающиеся в выводковую камеру. У самцов семяпроводы открываются на постабдомене в его дистальной части, у многих видов на специальных сосочках.
Где обитает дафния?
Фото: Дафния магна
Представителей рода можно найти практически по всей Земле. Они были обнаружены даже в Антарктиде в пробах, которые взяли в реликтовых подлёдных озёрах. Это означает, что дафнии способны обитать практически в любых природных условиях из представленных на нашей планете.
Однако, если век назад считалось, что все их виды распространены повсеместно, то затем было установлено, что каждый из них имеет собственный ареал. У многих видов они довольно широки и включают в себя несколько материков, но всё же нет ни одного, распространённого везде.
Они населяют Землю неравномерно, предпочитая погодные условия субтропиков и умеренного пояса. Заметно меньше их как у полюсов планеты, так и близ экватора, в тропическом климате. Ареалы некоторых видов претерпели значительные изменения совсем недавно из-за того, что их распространяют люди.
К примеру, из Америки в Великобританию попал вид Daphnia ambigua и успешно прижился. Наоборот, в Северную Америку из Европы был завезён вид Daphnia lumholtzi, и стал обычным для водоёмов этого континента.
Для обитания дафний предпочтительны водоёмы без течения, такие как пруды или озёра. Нередко они живут и в больших лужах. В медленно текущих реках их куда как меньше, и почти не встретить в быстрых речушках. Большая часть видов обитает в пресной воде.
Но способность приспосабливаться проявилась и здесь: дафнии, оказавшиеся когда-то в засушливых условиях, где им были доступны только солёные водоёмы, не погибли, а выработали устойчивость. Теперь для произошедших от них видов характерно предпочтение водоёмов с высоким содержанием соли.
Лучше всего им живётся в чистой воде – в ней должно быть как можно меньше грунтовых вод. Ведь дафнии питаются при помощи фильтрации воды и, если она грязная, вместе с микроорганизмами в их желудок попадают и частицы грунта, а значит, в загрязнённых водоёмах они гибнут куда быстрее из-за засорения желудка.
Поэтому по количеству дафний в водоёме можно судить о том, насколько чистая в нём вода. Обитают они в основном в толще воды, а некоторые виды и вовсе на дне. Не любят яркое освещение и уходят поглубже, когда солнце начинает светить прямо на воду.
Чем питается дафния?
Фото: Дафнии в аквариуме
В их рационе:
- инфузории;
- водоросли;
- бактерии;
- детрит;
- прочие микроорганизмы, плавающие в воде или лежащие на дне.
Питаются, фильтруя воду, для чего двигают ножками, заставляя её течь. Фильтрация поступающего водного потока выполняется специальными веерами на фильтрующих щетинка. Затем поглощаемые частицы слипаются в комок из-за обработки секретом и отправляются в пищеварительную систему.
Примечательны дафнии своей прожорливостью: за одни только сутки некоторые виды съедают в 6 раз больше собственного веса. Потому при снижении количества пищи их в водоёме становится меньше – это происходит при наступлении холодов, больше всего же дафний становится в конце весны и летом.
Детритом питаются те виды дафний, которые не впадают зимой в спячку. Зиму они проводят на дне водоёма и в близких к нему слоях воды – из питания там преобладает именно детрит, то есть частицы тканей либо выделений других живых организмов.
Самих их применяют как корм для рыбок в аквариуме – они очень полезны благодаря тому, что в их желудках много растительной пищи. Дафний как дают сухими, так и запускают живыми в аквариум. Последнее также полезно и в случае, если вода в нём помутнела: дафнии поедают бактерий, из-за которых это происходит, а рыбы, в свою очередь, съедают дафний.
Условия для разведения
Многие люди разводят дафний в домашних условиях, что довольно просто. Однако этому процессу необходимо уделять должное внимание. Большую роль играет цвет воды в емкости. Она должна быть зеленоватой либо светловато-коричневой.
Не забываем добавлять в питание дрожжи
Нельзя допустить, чтобы в емкость к дафниям попали другие представители водоемов, например, циклопы. В домашних условиях рацион рачков должен состоять из сухих листьев салата или винограда. В питание добавляют пекарские дрожжи. Их измельчают до порошкообразного состояния и затем через марлю отцеживают. Чтобы завести их дома, необходимо взять воду с 50 рачками из природного водоема с приготовленным кормом и только затем запустить в подготовленный сосуд.
Особенности характера и образа жизни
Фото: Рачки дафнии
В основном находятся в толще воды, перемещаясь при помощи скачков, иногда ползают по дну водоёма или стенкам аквариума. Часто перемещаются в зависимости от того, какое стоит время суток: когда светло, опускаются поглубже в воду, а ночью оказываются у самой кромки.
На эти перемещения затрачивается очень много энергии, потому они должны иметь причину. Однако, точно её выяснить пока что не удалось. Есть несколько наиболее вероятных предположений. Например, что крупные дафнии вынуждены опускаться глубже днём, чтобы стать менее приметными для хищников – ведь глубинные слои воды хуже освещены.
Это предположение подтверждается тем, что в водоёмах, в которых питающихся дафниями рыб нет, такого рода миграции происходят гораздо реже. Есть и более простое объяснение – что дафнии просто стремятся в тот слой воды, где температура и освещённость для них оптимальны, и в течение суток он перемещается то вверх, то вниз.
От вида к виду сильно меняется продолжительность их жизни. Обычно закономерность проста – самые крупные и живут дольше. Мелким дафниям отведено 20-30 дней, наиболее крупным до 130-150 дней.
Интересный факт: На дафниях принято тестировать уровень токсичности различных растворов. Они реагируют даже на малые концентрации – например, могут стать медленнее или опуститься на дно.
Прочие факты
Живые, сушёные и замороженные дафнии нередко используются как корм для аквариумных рыбок или насекомых, содержимых в террариумах. В промышленном рыбоводстве большое значение имеет разведение дафний на корм.
Дафнии — один из стандартных объектов для тестирования токсичности водных растворов химических соединений, применяемых в исследовании загрязнений водной среды. Дафнии чувствительны даже к небольшим концентрациям некоторых солей, например, добавление солей меди в концентрации 0,01 мг/л вызывает замедление движений рачков, они либо опускаются на дно, либо замирают у поверхностной плёнки воды.
Социальная структура и размножение
Фото: Дафния
Дафнии очень плодовиты, а их размножение интересно двухступенчатостью – они размножаются и бесполым путём, и половым. В первом случае в нём участвуют исключительно самки и используется партеногенез. То есть, они воспроизводят себя без оплодотворения, и их потомство получает тот же генотип, что и у единственного родителя. Именно благодаря партеногенезу, когда наступают хорошие условия их количество в водоёме значительно вырастает в кратчайшие сроки: обычно этот способ размножения у дафний задействуется в конце весны и лета, когда пищи для них больше всего.
Размножение в этом случае проходит так: в специальную полость откладываются яйца и развиваются без оплодотворения. После того, как их развитие заканчивается и появляется выводок новых дафний, самка линяет, и спустя всего 3-6 дней может начинать новый цикл. К тому времени и появившиеся в прошлый раз самки уже также готовы размножаться.
Учитывая, что в каждом выводке появляются десятки новых дафний, их численность в водоёме растёт очень быстрыми темпами, и всего за пару недель он может оказаться заполнен – это становится заметно по красноватому оттенку воды. Если пищи начинает не хватать, в популяции появляются самцы: они мельче и быстрее самок, также выделяются некоторыми другими особенностями строения. Они оплодотворяют самок, в результате чего появляются яйца в так называемом эфиппии – прочной хитиновой оболочке, позволяющей переживать неблагоприятные условия.
Например, им нипочём холода или пересыхание водоёма, они могут переноситься ветром вместе с пылью, не погибают при прохождении через пищеварительную систему животных. Даже нахождение в растворах ядовитых солей им нипочём, настолько надёжна их оболочка.
Но, если размножаться партеногенезом для дафний просто, то двуполое размножение требует куда больших усилий, и у многих видов самки даже погибают после того, как откладывают яйца. После попадания в благоприятные условия из яиц выводится следующее поколение дафний и снова размножается партеногенезом. Причём появляются только самки, поскольку самцы неблагоприятные условия не переживают.
Теперь Вы знаете как разводить дафний. Давайте же посмотрим, какие опасности подстерегают дафнию в дикой природе.
Жизненный цикл
Способность к размножению не требует оплодотворения. У самок есть выводковая камера. Её защищает край раковины. Благоприятные условия способствуют кладке от 50 до 100 яиц неоплодотворённых. В полостях происходит развитие самок. Далее самки выходят из полости.
Линька
У женских особей начинается линька. Спустя несколько дней повторяется процесс размножения с помощью подросших особей. У одной самки может быть до 25 потомств в течение жизни. Из-за этого цвет водоёма становится красноватым.
Участие мужчин
Осенью в процессе начинают участвовать мужские особи. Оплодотворённая оболочка очень плотная. Она способна выдержать сильные морозы и высыхание водоёмов.
Появление потомства
С наступлением весны размножение повторяется благодаря самкам. Новые популяции имеют различную форму тела. Продолжительность жизни больших дафний от 4 до 5 месяцев. У других представителей может достигать 3 недель.
Естественные враги дафний
Фото: Яйца дафнии
У таких маленьких и беззащитных существ немало врагов – хищников, питающихся ими.
Это:
- мелкие рыбёшки;
- мальки;
- улитки;
- лягушки;
- личинки тритонов и других земноводных;
- прочие хищные обитатели водоёмов.
Крупную и даже средних размеров рыбу дафнии практически не интересуют – для неё это слишком мелкая добыча, которой требуется слишком много для насыщения. А вот мелочь – другое дело, для маленьких рыбок, если дафний в водоёме много, они служат одним из основных источников питания.
В особенности это касается крупных видов, ведь для мелких дафний сам их размер служит защитой – гоняться за рачком в полмиллиметра даже мелкая рыбёшка не станет, другое дело крупные особи в 3-5 мм. Именно рыба – основной хищник, истребляющий дафний, причём питаются ими и мальки рыб покрупнее. Для них дафнии также один из главных источников пищи.
Но даже если в водоёме нет рыб, всё равно им угрожает немало опасностей: крупных особей поедают лягушки и другие земноводные, а их личинки едят и мелких тоже. Питаются дафниями улитки и прочие хищные моллюски – хотя от некоторых из них дафния может попытаться «упрыгать», в отличие от куда более ловкой рыбы.
Интересный факт: Расшифровка генома дафний открыла перед учёными много интересного: примерно 35% обнаруженных в геноме продуктов генов уникальны, при этом очень чувствительны к любому изменению в среде обитания. Именно за счёт этого дафнии так быстро приспосабливаются.
Источник: