Рыбы

Наиболее многочисленная группа среди позвоночных Амфибии видов Млекопитающие Рептилии Птицы Рыбы Распространение рыб 58% видов - морские 41% -пресноводные 1% - и там и там Окунь Карась Форель

Видовое разнообразие Отрицательная зависимость от широты и высоты Увеличивается с ростом размера бассейна -Большее разнообразие мест обитания -Больше возможных колонизаторов Увеличивается с ростом разнообразия биотопов в водоеме Увеличивается с возрастом водоема Недавнее оледенение => малое разнообразие Древние озера => больше (озеро Малави видов) Инвазии (рост конкуренция, хищничества, вытеснение аборигенных видов): Плюсы: промысловые виды Минусы: Потеря эндемичных видов

Зависимость количества видов от площади бассейна

Жизненный цикл Репродуктивное усилие – количество энергии или времени затраченное на размножение. 1. По определению больше у самок. Количество яиц vs. Размер яиц. Плодовитость растет геометрически с размером. Размер яиц (репродуктивные затраты на особь). Баланс между размером и количеством яиц. 2. Мужские гаметы считаются относительно дешевыми. Репродуктивное усилие может затрачиваться на: Ухаживание Территориальность Заботу

Жизненный цикл. Размножение Один раз в жизни. Нерестятся один раз в жизни – все яйца в одну корзину. Несколько раз. Более равномерный репродуктивный успех, однако затрачивают много энергии на размножение на протяжении жизни. Один, но растянутый сезон нереста. Много сезонов нереста – долгоживущие рыбы. Миграции для нереста 1. Специфические (трофические, гидродинамические) условия для нереста возможны только в определенном месте? 2. Вынуждены мигрировать иначе..

Популяционная биология Параметры жизненного цикла очень пластичны у рыб. Выживание молоди более важно чем плодовитость. Очень высокая смертность мальков ограничивает рост популяции. Пополнение различается для различных возрастных классов, что отражается в численности когорт – количество рыб определенного возраста в популяции. Небольшие изменения в смертности мальков и молоди могут менять размер когорты. Редко имеется несколько больших последовательных когорт.

Рост Дискретные когорты в популяции

Рост Размер рыб от 1 см (Гоби, Филиппины) до 18 м китовой акулы (фильтрует планктон) Зачем расти? 1.Риск хищничества: Хищничество vs. Размер 2. Плодовитость: яиц/самку vs. Размер 3. Природная смертность: Смертность vs. Размер линейно – менее восприимчивы к недостатку пищи зимой – маленькие рыбы быстрее умрут от голода. 4. Социальный статус – возможность оплодотворения, доступа к местам нереста.

Рост и рацион 1. Рацион наиболее важен для роста 2. Три критических рациона для роста: a. Поддержка метаболизма b. Максимальный c. Оптимальный 3. Изменение в рационе критично для роста (онтогенетические изменения в питании) -потенциально очень сильный эффект на зоо.

Фиксированный и нефиксированный рост 1. У многих рыб нефиксированный рост. 2. Птицы и млекопитающие vs. Рыбы a. Фиксированный: -быстро растут до относительно схожего, неменяющегося взрослого размера b. Нефиксированный (большинство рыб) -возраст, размер, созревание не фиксированы -становятся половозрелыми при относительно небольшом и варьирующем росте, затем продолжают расти

Почему трудно определить скорость роста рыбы? 1. На что ориентироваться – размер или зрелость? 2. Действие места обитания (пища, температура). 3. Ошибки отбора проб. Рост длины тела - После подсчета численности самая легкая мера. - Зависит от длины позвоночника, связанного с жесткими структурами используемыми для созревания Рост массы - Сырой вес - Связь с длинной (полезная регрессия W = a*L b ) - Описывает условия жизни (отношение веса : длине)

Определение возраста рыб 1. Общие замечания - Необходимы маркеры времени - Сезонный рост в озерах умеренных широт - Сезонное увеличение костей, чешуи 2. Структуры a. Чешуя i. Не смертельно ii. Кольца: как у деревьев iii. проблемы: фальшивые наслоения, регенерирующие чешуйки, старые рыбы, трудности наблюдения iv. Необходимо подтверждение/калибровка b. кости i. Смертельно за исключением плавников ii. Наслоения более четкие, чем кольца iii. Нет регенерации, лучше для старых видов

Взаимодействия рыбы – зоопланктон Для рыб питающихся зоопланктоном есть оптимальный размер корма который они потребляют – определяется размером рта. Охотятся с помощью зрения – нужен свет. Стратегии избегания: Можно стать слишком большим или слишком маленьким. Можно убежать. Можно отпугнуть.

Основные гипотезы о том, что контролирует развитие экосистемы Bottom-up контроль (контроль снизу) – биогенный контроль Биогены-> Фито -> Зоо -> Рыбы -> Хищные рыбы PO 4 NH 4

Сколько чудовищ живет в озере Лох-Несс?

Основные гипотезы о том, что контролирует развитие экосистемы Top-down контроль (контроль сверху) – трофический каскад Фито Зоо Мелкая рыба Хищная рыба

Концептуальная диаграмма трофического каскада Биоманипуляция (Шапиро) контроль цветения водорослей за счет увеличения количества крупных видов зоо путем увеличения количества хищной рыбы.

Потеря контроля top-down в водной экосистеме приводит к таким же последствиям как эфтрофикация Биологические изменения сходные с таковыми при увеличении фосфорной нагрузки, в частности увеличение продуктивности водорослей и снижение прозрачности воды (что воспринимается как снижение качества воды).

ЛососевыеФорель КарповыеЩуковые Общая зависимость видового состава рыб от трофического статуса озера СиговыеХариусНельма Окуневые КорюшковыеСельдевые

Наблюдаемые эффекты 1. Bottom Up При увеличении количества биогенов обычно увеличивается биомасса фитопланктона. Иногда это приводит к росту зоопланктона (зачастую с запаздыванием). Редко наблюдается эффект на количество рыбы, но снижается ее качество (видовой состав). 2. Top down Большие рыбы практически всегда снижают численность мелких рыб. Обычно это приводит к более крупному зоо (но не обязательно общее кол-во зоо будет больше).ъ Снижение водорослей наблюдается не всегда.

Когда и почему эти механизмы не работают? 1. Необходимо учитывать возрастные особенности – часто хищные рыбы на стадии мальков питаются планктоном и сами выедают зоопланктон. 2. Циклы хищник-жертва – численность может быть как большой, так и маленькой. 3. Изменение структуры трофической цепи во время воздействия: - Мелкие виды зоопланктона хуже выедают фитопланктон. - Смена видового состава водорослей на несъедобные (например сине- зеленые). 4. Вариабельность спектра питания, селективное питание. 5. Банки покоящихся яиц зоо и акинет водорослей. 6. Viable gut passage (прохождение водорослей через кишечник рыб в живом виде) и стимуляция их роста после этого.

Эффективность биоконтроля зависит от трофических условий. 1. Олиготрофные озера – слабый ответ на биоманипуляцию – недостаточно зоопланктона для того чтобы выесть фитопланктон. 2. Мезотрофные озера – более сильный ответ на биоманипуляцию и наложение контроля сверху и снизу. 3. Эфтрофные – малое видовое разнообразие на концах трофической цепи – меньше возможности для реализации этих эффектов; больше несъедобных водорослей – парадокс - именно здесь и нужно управление.

Синтез 1. Оба вида контроля наиболее эффективны там, где они произошли. 2. Так или иначе оба действуют в разные моменты времени практически в каждой экосистеме. 3. Большое количество физических и химических факторов контролирует динамику пищевых цепей: Перемешивание Кислород Температура Соленость

Условия обитания в водных экосистемах и трофическая сеть Что прошли…………

Зачем нам изучать водные экосистемы? Разнообразие условий в которых обнаружена жизнь Местная специфика (Енисей, север, юг) Польза для человека (энергия, транспорт, рыба, отдых, и др.)

Системный подход Целостность системы Упорядоченность системы как результат функционирования Иерархическая организация экосистем - Биологическая - Трофическая Типичные порядки динамики экосистем

Подход к исследованию водных экосистем Натурные наблюдения (измерение локальных и интегральных характеристик) и полевые эксперименты Лабораторные эксперименты в контролируемых условиях (определение механизмов и кинетических констант) Математическое моделирование (теория и проверка гипотез)

Физико-химические условия среды обитания и ограничения, накладываемые ими, на функционирование водных экосистем. Проникновение света сквозь водную толщу Стратификация водных экосистем (температура и соленость) Растворенные газы (DO и CO 2 ) Биогенные элементы (фосфор, азот, кремний)

Фитопланктон Основные группы Механизмы контроля плавучести Рост и его зависимость от факторов среды Конкуренция и сосуществование видов Сезонная сукцессия

Зоопланктон Основные группы Питание Вертикальное распределение и миграции Покоящиеся стадии