Дафнии заселяют альпийские озера, ставшие более продуктивными
Расселение видов в новые районы и освоение ими новых местообитаний в последнее время происходит особенно часто, и во многих случаях оказывается прямо или косвенно связанным с усилением хозяйственной деятельности человека. Так, в послевоенной Европе использование всё большего количества минеральных удобрений привело к тому, что многие озера изменили свой статус, превратившись из олиготрофных (бедных элементами минерального питания, характеризующихся низкой продукцией и биомассой фитопланктона) в эвтрофные (богатые элементами минерального питания, характеризующиеся высокой продукцией и биомассой фитопланктона). Вслед за изменением "трофности" озера (см. Trophic state index), а оно выражается прежде всего в возрастании продукции фитопланктона, нередко меняется и видовой состав его потребителей - зоопланктона. Известно, что есть виды планктонных ракообразных, способные хоть и медленно, но расти и размножаться при малом количестве пищи, а есть виды, растущие и размножающиеся только при высокой концентрации пищи.
Пример вида, освоившего новые места обитания, - планктонный ветвистоусый рачок Daphnia galeata, который стал встречаться в озерах, расположенных в северных предгорьях Альп, хотя раньше обитал только в озерах, расположенных с южной стороны Альп, более теплых, а главное - более продуктивных. Что позволило D. galeata проникнуть в новые для этого вида озера: изменившиеся условия обитания (более высокая продукция фитопланктона) или же появление новых генотипов, занимающих несколько другую экологическую нишу? Ответить на эти вопросы в ходе экспериментального исследования попытались недавно Пит Спаак (Piet Spaak) из Федерального института наук о воде (Eawag, Dübendorf, Швейцария) и двое его коллег из США. В качестве точки отсчёта они использовали данные о другом, близком, виде дафний - Daphnia longispina, который и ранее обитал в более олиготрофных озерах данного региона.
Для начала авторы обследовали ряд озер, в которых были обнаружены D. galeata или D. longispina: 7 озер с северной стороны Альп и 8 - с южной. Почти во всех "южных" озерах встречается D. galeata и только в некоторых - D. longispina. В "северных" озерах наоборот: широко распространена D. longispina, но в некоторых есть и D. galeata. Выделив клоны D. galeata из 4 "северных" озер, в которые этот вид проник относительно недавно, и из 4 "южных", где он обитал и раньше, исследователи выращивали их в контролируемых лабораторных условиях, используя в качестве корма мелкие планктонные водоросли Scenedesmus obliquus, культивируемые в хемостате. Параллельно, для сравнения, в лаборатории культивировали и другой вид - D. longispina, причем также были взяты по 4 клона из "северных" и "южных" озер. После того как в лаборатории получили по крайней по четыре поколения каждого из клонов обоих видов, исследователи приступили к непосредственной оценке возможности рачков выживать и размножаться при разных уровнях обеспеченности пищей и температуре.
Представителей всех клонов обоих видов стали выращивать при двух разных концентрациях корма (того же Scenedesmus): одна соответствовала "олиготрофным" условиям, то есть малому количеству пищи (концентрация водорослей, оцененная в углероде, составляла 0,3 мг C/л), другая - "эвтрофным" условиям, большому количеству пищи (концентрация водорослей - 0,9 мг C/л). Все эксперименты осуществляли при двух разных температурах (16°C и 22°C) и все возможные варианты в четырех повторностях (в результате всего было поставлено 256 опытов). Для характеристики ответа каждой популяции (точнее - определенного клона D. galeata или D. longispina, происходящего из "северных" или "южных" озер) использовали такие показатели, как величина кладки (среднее число яиц, отложенных самкой в выводковую сумку), размер тела рачка при достижении половозрелости и скорость роста молодых особей.
Результаты экспериментов подтвердили ожидания авторов. Клоны D. galeata, происходящие как от "северных", так и "южных" популяций, могли дорасти до половозрелости и поддерживать достаточный уровень плодовитости только в тех вариантах опыта, где имитировались "эвтрофные" условия. По всей видимости, проникновение D. galeata в озера, расположенные к северу от Альп, стало возможным только тогда, когда изменился их трофический статус, после того как в них повысилась продукция фитопланктона. При этом клоны D. galeata, происходящие из "северных" озер, показывали более быстрый рост молоди и больший размер кладки по сравнению с видами, происходящими из "южных" озер. То есть элемент генетической составляющей присутствовал, а в популяциях D. galeata, заселяющих новые местообитания, шел естественный отбор.
Любопытно, что вид, используемый для сравнения, D. longispina, способный расти и размножаться при низкой концентрации корма (олиготрофные условия), будучи помещен в условия обилия пищи, также демонстрировал увеличение всех показателей (плодовитости, размера тела и скорости роста молоди). Эксперименты показали, что D. longispina не уступает в этих условиях D. galeata. Отмечаемые же иногда случаи исчезновения D. longispina из озер, ставших продуктивными, видимо, не могут трактоваться как вытеснение вследствие конкуренции с D. galeata.