Водомерка прудовая (лат. Gerridae) представляет собой семейство полужесткокрылых насекомых. Как настоящие жуки подотряда Heteroptera, имеют развитые ротовые части для прокола и сосания. Отличаются необычной способностью ходить по воде.
Анатомически созданы, чтобы переносить свой вес, иметь возможность бегать по поверхности воды. Прудовую водомерку можно встретить на любом пруду, реке, озере. Существует более 1700 видов этого насекомого, 10% из которых – морские.
90% водомерок- пресноводные, океанические Halobates делают семью совершенно исключительной среди насекомых. Род Halobates изучен между 1822 – 1883 годами, когда Бьюкенен-Уайт собрал несколько разных видов во время экспедиции Челленджер.
С тех пор водомерка прудовая вызывала интерес, изучалась из-за способности ходить по воде и уникальных социальных характеристик. Маленьких насекомых часто путали с полуводными клопами, Veliidae. Они различаются внутренними гениталиями, невозможно отличить по внешним визуальным признакам.
Описание
Семейство Gerridae физически характеризуется наличием волос, выдвижных преапикальных когтей, удлиненных ног и тела.
Гидрофуги – маленькие волоски. Ими покрыто все тело насекомого, что обеспечивает водоотталкивающие свойства, устойчивость к брызгам, каплям воды. Волоски отталкивают воду, предотвращая утяжеление.
Размер
Это маленькие длинноногие насекомые. Длина тела составляет 2 – 25 мм. Водомерки Северного полушария самые крупные – 24 мм. Самки крупнее самцов.
Антенны
Водомерки имеют две антенны с четырьмя сегментами на каждой. Усики имеют короткие жесткие щетинки в III сегменте. Относительная длина сегментов помогает идентифицировать уникальные виды. Чаще, сегмент I длиннее и коренастее, чем остальные три. Четыре вместе, не длиннее, чем голова.
Грудная клетка
Грудная клетка длинная, узкая, небольшая по размеру. Длина колеблется от 1,6 до 3,6 мм. Тела цилиндрические, круглые. Наружный слой грудной клетки, блестящий или тусклый в зависимости от вида, покрыт микроволосками , чтобы отталкивать воду.
Конечности
У водомерки прудовой передние, средние и задние ноги. Передние самые короткие, имеют когти, приспособленные для прокола добычи. Когти находятся не на конце ноги, а на полпути, как мантиды. Средние ноги длиннее, чем первая пара, и короче, чем последняя, приспособлены для движения по воде. Задняя пара самая длинная.
Используется для распределения веса по большой площади поверхности, также для перемещения по воде. Передние ноги прикреплены чуть сзади к глазам, средние ближе к задним ногам, которые прикрепляют среднюю часть грудной клетки, но простираются за конец тела.
Крылья
У некоторых водомерок крылья присутствуют на дорсальной стороне грудной клетки, у других нет. Имеют полиморфизм длины крыльев, который влияет на летную способность. Развивается филогенетическим образом, когда популяции имеют длинные, диморфные, либо короткие крылья.
Диморфизм наблюдается у летних особей – крылья разной длины. Для длиннокрылых, среда обитания со спокойной водой. Особенность связана с возможностью повреждения крыльев и способностью распространяться.
Полиморфизм крыльев
Полиморфизм крыльев важен для разнообразия и распространения. Способность одного выводка иметь молодняк с крыльями, позволяет адаптироваться к изменяющимся условиям. Длинные, средние, короткие, несуществующие крылья необходимы в зависимости от окружающей среды, времени года.
Длинные позволяют пролететь до соседнего водоема, но могут промокнуть. Короткие позволяют путешествовать на короткие расстояния. Отсутствие крыльев предотвращают отягощение, но препятствуют распространению.
Крылья необходимы, если масса воды высохнет, чтобы лететь к новому источнику. Зимующие обычно имеют крылья, поэтому после спячки возвращаются в водную среду обитания. Механизм переключения помогает определить, будет ли развиваться расплод с крыльями.
Природа умения ходить по воде
Водомерки могут ходить по воде благодаря сочетанию нескольких факторов. Используют высокое поверхностное натяжение и длинные, гидрофобные ноги, распределенный вес, чтобы оставаться над водой.
Ноги позволяют распределить вес корпуса по большой площади поверхности. Ноги сильны, но обладают гибкостью, позволяющей держать вес равномерно распределенным, двигаться с движением воды. Волоски выравнивают поверхность тела.
На квадратный миллиметр приходится несколько тысяч волосков, что обеспечивает водоотталкивающее свойство. Позиция удержания большей части тела над поверхностью воды называется эпиплевстонической. Является определяющей характеристикой водомерки.
Средние ноги, используемые для гребли, имеют особенно хорошо развитые бахромчатые волоски. Помогают увеличить движение благодаря способности тяги. Задняя пара используется для рулевого управления.
Средние лапки быстро прижимаются вниз и назад, создавая круговую поверхностную волну, где гребень используется для продвижения вперед. Созданная полукруглая волна имеет важное значение для реализации способности быстро двигаться, поскольку действует как противодействующая толчку сила. Водомерки двигаются со скоростью 1 метр в секунду или быстрее.
Жизненный цикл
Откладывают яйца на затопленных камнях или растительности, используя в качестве клея желатиновое вещество. Самки несут от двух до двадцати яиц. Яйца кремово-белые или полупрозрачные, становятся ярко-оранжевыми.
Водомерки проходят стадию яйца, пять нимфальных форм до взрослой стадии. Особи развиваются с одинаковой скоростью на каждой стадии возраста. Каждая нимфальная длится 7–10 дней, водомерка линяет.
Нимфы похожи на взрослых по поведению и питанию, но меньше (1 мм), бледнее, не имеют разницы сегментов лап, гениталий. Требуется приблизительно 60-70 дней для того, чтобы достичь взрослого возраста. Скорость развития коррелирует с температурой воды, где находятся яйца.
Где обитают
Водомерки населяют поверхности спокойных вод. Большинство обитают в пресноводных районах, за исключением Asclepios, Halobates, Stenobates, нескольких других родов, населяющих морские воды. Морские виды, прибрежные, есть океанические, которые являются единственными насекомыми в этой среде обитания.
Предпочитают места, богатые насекомыми, зоопланктоном, где присутствует несколько камней или растений, чтобы откладывать яйца. Предпочитают воду около 25°C. Температура ниже 22°C неблагоприятна. Это связано с тем, что скорость развития молодых зависит от температуры. Чем холоднее окружающие воды, тем медленнее развитие молоди.
Водомерки присутствуют в Европе, бывшем СССР, Канаде, США, Южной Африке, Южной Америке, Австралии, Китае, Малайзии. Их нет в Новой Зеландии.
Чем питается
Это водные хищники, питаются беспозвоночными – пауками, насекомыми, которые падают на поверхность воды. Водомерки прудовые привлекаются к источнику пищи рябью, производимой борющейся добычей.
Насекомое использует передние ножки как датчики вибрации, создаваемой рябью. Прокалывают тело жертвы хоботком, вводят слюнные ферменты, которые разрушают внутренние структуры, затем высасывает полученную жидкость.
Предпочитают живую добычу, хотя являются не избирательными едоками, когда речь идет о наземных насекомых.
Водомерки, которые встречаются в открытом море, питаются плавающими насекомыми, зоопланктоном, иногда поедают своих собственных нимф. Каннибализм помогает контролировать численность, ограничивать территории.
В течение брачного периода, когда водомерки живут в группах, уровень каннибализма ниже, они делятся добычей. Некоторые являются падальщиками, питающимися остатками.
Естественные хищники
На водомерок, охотятся буревестники, крачки и некоторые морские рыбы. Рыбы не являются основным хищником, но съедают их, когда голодны. Секреция слизистой железы из грудной клетки отталкивает рыбу.
На них охотятся разные птицы, лягушки, но водомерки не являются их основным источником пищи. Чтобы избежать хищников, насекомые либо улетают на соседний пруд, либо ныряют под воду. Предотвращение хищничества способствует процессу расселения, распространению вида на большую площадь суши.
Паразиты
Несколько эндопаразитов обнаружены в водомерках. Трипанозаматидные жгутики, нематоды, паразитарные Hymenoptera действуют как эндопаразиты. Личинки водяного клопа выступают как внутренние, эктопаразиты.
Размножение
Половая дискриминация определяется через передачу частоты пульсаций, возникающих на поверхности воды. Самцы преимущественно производят рябь по воде. В пульсационной связи обнаружены три основные частоты: 25 Гц как сигнал отпугивания, 10 Гц – сигнал угрозы, 3 Гц к- ухаживание. Приближающийся сначала издаст отражающий сигнал, чтобы сообщить другому.
Если другой не возвращает сигнал отталкивания, то самец знает, что это самка, и переключится на сигнал ухаживания. Невосприимчивая самка поднимет живот и издаст отталкивающий сигнал. Самцы, которым разрешено спариваться, остаются привязанными к одной и той же самке в течение всего репродуктивного сезона.
Самки откладывают яйца, прикрепляя их к устойчивым поверхностям, таким как растения, камни. Некоторые откладывают яйца у кромки воды, если водоем достаточно спокойный. Количество яиц зависит от количества пищи, доступной матери в течение репродуктивного сезона.
Зимуют на взрослой стадии в опавших листьях, под стационарными укрытиями, такими как бревна, камни. Репродуктивная диапауза является результатом сокращения продолжительности дня во время развития личинок и сезонных колебаний уровня липидов.
Более короткая продолжительность дня сигнализирует водомерке о предстоящих перепадах температуры. Насекомые используют накопленные липиды для метаболизма во время зимней спячки. Продолжительность спячки зависит от теплоты воздуха и увеличения светового времени.
Социальное поведение
Родственная дискриминация редко встречается у водомерок. Ее можно увидеть только у Halobates, морских разновидностей. Без голода Aquarius remigis, Limnoporus disseris не едят своих родственников. Виды не проявляют семейных тенденций, оставляя детенышей самостоятельно добывать корм.
Самки чаще съедают молодь, чем самцов. Молодые разлетаются, как только крылья полностью развиты, чтобы не быть съеденными родителями, избежать территориальных конфликтов. Насекомые не могут идентифицировать членов, генетически связанных с собой.
Водомерки – территориальные насекомые. Во время брачного сезона издают предупреждающие вибрации через воду, защищают территорию, самку в ней. Часто живут большими группами. Группы формируются в период брачного сезона, так как меньше нужно соревноваться.
Вместо того, чтобы конкурировать за размножение, они работают вместе, чтобы получить питание, укрытие. Расходятся, когда становятся слишком многочисленными. Делают это, разлетаясь или поедая друг друга.
Источники
Schuh R.T., Slater J.A. (1995). True Bugs of the World (Hemiptera: Heteroptera). Classification and Natural History. Cornell University Press, Ithaca, New York, USA. 336 pp.
Lancaster, J.B.; Briers, R., eds. (2008). Aquatic insects: challenges to populations. CABI. pp. 23, 270, 284.
Jump up to:Cheng, L. (1985). “Biology of Halobates (Heteroptera: Gerridae)”. Annual Review of Entomology. doi:10.1146/annurev.en.30.010185.000551
