Gerridae - Gerridae

Gerridae
Časový rozsah: Eocén - nedávný
Vodní strider (Gerridae sp) .jpg
páření na Kypru
Vědecká klasifikace E
Království: Animalia
Kmen: Arthropoda
Třída: Hmyz
Objednat: Hemiptera
Nadčeleď: Gerroidea
Rodina: Gerridae
Leach , 1815
Podskupiny
nymfa na Kypru

Gerridae jsou rodina hmyz v řádu Hemiptera , běžně známý jako vodní Striders , vodní skeeters , vodních skútrů , vodních brouků , rybník bruslaře , vodní velitele , Jesus chyby nebo vodních kluzáků . V souladu s klasifikací Gerridae jako ploštice ( tj podřád Heteroptera ), gerrids mají mouthparts vyvinuly pro piercing a sání, a vyznačují se tím, že má neobvyklou schopnost chodit po vodě, což je pleuston (povrchově životní) zvířat. Jsou anatomicky stavěny tak, aby přenášely svoji váhu, aby mohly běžet po povrchu vody. V důsledku toho by člověk pravděpodobně mohl najít vodní stridery přítomné v jakémkoli rybníku, řece nebo jezeře. Bylo popsáno více než 1700 druhů gerridů, z nichž 10% je mořských .

Zatímco 90% Gerridae jsou sladkovodní chyby, oceánské Halobates činí rodinu mezi hmyzem zcela výjimečnou. Rod Halobates byl poprvé intenzivně studován v letech 1822 až 1883, kdy Buchanan-White během expedice Challenger shromáždil několik různých druhů . Kolem této doby Eschscholtz objevil tři druhy Gerridae, čímž upozornil na tento druh, i když o jejich biologii bylo známo jen málo. Od té doby jsou Gerridae nepřetržitě studovány kvůli jejich schopnosti chodit po vodě a jedinečným sociálním vlastnostem. Malé gerrids byly často zaměňovány s ostatními semiaquatic brouky, Veliidae . Nejkonzistentnější charakteristikou používanou k oddělení těchto dvou rodin jsou rozdíly ve vnitřních genitáliích. Vzhledem k tomu, že vnitřní genitálie vyžadují specifické školení a nástroje k identifikaci, je téměř nemožné rozeznat člena Gerridae od člena Veliidae podle vnějších vizuálních podnětů. Člověk musí studovat jejich stanoviště a chování, aby je správně odlišil, aniž by se podíval na jejich konkrétní anatomii .

Popis

Video vodních striderů

Rodina Gerridae je fyzicky vyznačuje Hydrofuge hairpiles, zatažitelné preapical drápy, a prodloužený nohy a tělo.

Vlasy Hydrofuge jsou malé, hydrofobní mikrovlákna. Jedná se o drobné chloupky s více než tisícem mikrohairů na mm. Tyto vlasy pokrývají celé tělo a poskytují vodě striderovi odolnost proti stříkající vodě nebo kapkám vody. Tyto chloupky odpuzují vodu a zabraňují kapkám zatěžovat tělo.

Velikost

Oni jsou obecně malý, dlouhonohý hmyz a délka těla většiny druhů je mezi 2 a 12 mm (0,08-0,47 palce). Některé jsou mezi 12 a 25 mm (0,47–0,98 palce). Mezi rozšířené rody zahrnuje severní polokoule Vodnář největší druhy, obecně přesahující 12 mm (0,47 palce), přinejmenším mezi ženami, a největší druh v průměru asi 24 mm (0,94 palce). Samice jsou obvykle průměrně větší než samci svého vlastního druhu, ale zdá se, že je to obrácené u největších druhů, relativně špatně známých proudů Gigantometra gigas v severním Vietnamu a přilehlé jižní Číně. Obvykle dosahuje délky těla asi 36 mm (1,42 palce) u bezkřídlých mužů a 32 mm (1,26 palce) u okřídlených samic (okřídlení muži, ale pouze průměrně okrajově větší než ženy). U tohoto druhu může každá střední a zadní noha přesáhnout 10 cm (4 palce).

Antény

Waterstrider z rodu Gerris

Vodní jezdci mají dvě antény se čtyřmi segmenty na každém. Anténní segmenty jsou očíslovány od nejblíže k hlavě až po nejvzdálenější. Antény mají krátké, tuhé štětiny v segmentu III. Relativní délky segmentů tykadel mohou pomoci identifikovat jedinečné druhy v čeledi Gerridae, ale obecně je segment I delší a zavalitější než zbývající tři. Kombinace čtyř segmentů obvykle nepřesahuje délku hlavy vodního strideru.

Hrudník

Hrudník vodních Striders je obvykle dlouhá, úzká a malé rozměry. U druhů se obvykle pohybuje od 1,6 mm do 3,6 mm, přičemž některá těla jsou válcovitější nebo kulatější než jiná. Pronotum , nebo vnější vrstva hrudníku, vodního stridera může být lesklý nebo matný v závislosti na druhu, a které s microhairs na pomoc odpuzují vodu. Břicho vodního stridera může mít několik segmentů a obsahuje jak metasternum, tak omphalium.

Přílohy

Gerridae mají přední, střední a zadní nohy. Přední nohy jsou nejkratší a mají preapikální drápy přizpůsobené k proražení kořisti. Preapické drápy jsou drápy, které nejsou na konci nohy, ale spíše v polovině, jako kudlanky . Prostřední nohy jsou delší než první pár a kratší než poslední pár a jsou uzpůsobeny pro pohon vodou. Zadní pár je nejdelší a slouží k rozložení hmotnosti na velkou plochu ak řízení ploštice po vodní hladině. Přední nohy jsou připevněny těsně za očima, zatímco prostřední nohy jsou připevněny blíže k zadním nohám, které připevňují midthax, ale přesahují koncový konec těla.

Křídla

Někteří vodní strideri mají křídla na hřbetní straně hrudníku, zatímco jiné druhy Gerridae nikoli, zejména Halobates . Vodní jezdci zažívají polymorfismus délky křídel , který ovlivnil jejich letové schopnosti a vyvinul se fylogenetickým způsobem, kdy populace jsou buď dlouhokřídlé, křídlově dimorfní nebo krátkřídlé. Křídlový dimorfismus se skládá z letitých gerridových populací vyvíjejících křídla různé délky než zimní populace stejného druhu. Na stanovištích s drsnějšími vodami se pravděpodobně vyskytují gerridy s kratšími křídly, zatímco na stanovištích s klidnými vodami se pravděpodobně vyskytují gerridy s dlouhými křídly. To je způsobeno potenciálem poškození křídel a schopností rozptýlení.

Vývoj

Cretogerris , z křídového ( albánského ) charentského jantaru Francie, byl původně navržen jako gerrid. Později však byl interpretován jako neurčitý člen Gerroidea. Jsou morfologicky podobné nepříbuzné Chresmodě , záhadnému rodu hmyzu známému od pozdní jury do střední křídy s pravděpodobně podobným životním stylem.

Polymorfismus křídel

Polymorfismus křídel je důležitý pro rozmanitost a šíření Gerridae. Schopnost jednoho plodu mít mládě s křídly a druhého ne umožňuje vodním striderům přizpůsobit se měnícímu se prostředí. V závislosti na prostředí a ročním období jsou nutné dlouhé, střední, krátké a neexistující tvary křídel. Dlouhá křídla umožňují let do sousedního vodního útvaru, když je člověk příliš přeplněný, ale mohou zvlhnout a vážit vodní strider. Krátká křídla mohou umožnit krátké cestování, ale omezují, jak daleko se gerrid může rozptýlit. Neexistující křídla zabraňují vážení gerrida, ale zabraňují rozptýlení.

Polymorfismus křídel je u Gerridae běžný navzdory tomu, že většina univoltinových populací je zcela apterní (bez křídel) nebo makropterózní (s křídly). Rozsáhlé populace gerridů by byly omezeny na stabilní vodní stanoviště, kde dochází k malým změnám prostředí, zatímco makropterní populace mohou obývat více proměnlivé a proměnlivé zásoby vody. Stabilní vody jsou obvykle velká jezera a řeky, zatímco nestabilní vody jsou obecně malé a sezónní. Gerrids produkují okřídlené formy pro účely rozptýlení a makropterní jedinci jsou udržováni díky své schopnosti přežít v měnících se podmínkách. Křídla jsou nezbytná, pokud je pravděpodobné, že vodní plocha vyschne, protože gerrid musí letět k novému zdroji vody. Formy bez křídel jsou však upřednostňovány kvůli soutěži o vývoj vaječníků a křídla a reprodukční úspěch je hlavním cílem díky sobecké genové teorii. Přezimující gerrids jsou obvykle makropterní nebo s křídly, takže mohou po zimě odletět zpět do svého vodního prostředí. Mechanismus přepínání prostředí kontroluje sezónní dimorfismus pozorovaný u bivoltinových druhů nebo druhů se dvěma plody za rok. Tento spínací mechanismus pomáhá určit, zda se bude vyvíjet plod s křídly. Teplota také hraje důležitou roli ve fotoperiodickém přepínači. Teploty znamenají roční období, a tedy když jsou potřeba křídla, protože v zimě přezimují. Nakonec tyto přepínací mechanismy mění genetické alely charakteristik křídel, což pomáhá udržovat biologický rozptyl.

Povaha schopnosti chodit po vodě

Náraz nohou vodních striderů na vodní hladinu
Vztlak v důsledku povrchového napětí

Vodní jezdci jsou schopni chodit po vodě díky kombinaci několika faktorů. Vodní Striders použít vysoké povrchové napětí z vody a dlouhé hydrofobní nohy pomoci jim zůstat nad vodou. Druhy Gerridae využívají toto povrchové napětí ve svůj prospěch díky svým vysoce přizpůsobeným nohám a rozložené hmotnosti.

Nohy vodního stridera jsou dlouhé a štíhlé, což umožňuje rozložení hmotnosti těla vodního stridera na velkou plochu. Nohy jsou silné, ale mají flexibilitu, která umožňuje vodním jezdcům udržet si váhu rovnoměrně rozloženou a plynout pohybem vody. Hydrofugální chloupky lemují povrch těla vodního stridera. Existuje několik tisíc vlasů na čtvereční milimetr, což poskytuje vodnímu strideru hydrofugální tělo, které brání zvlhčení vlnami, deštěm nebo stříkáním, což by mohlo bránit jejich schopnosti udržet celé tělo nad vodní hladinou, pokud by se voda zasekla a zvážila tělo. Tato poloha držení většiny těla nad vodní hladinou se nazývá epipleustonická poloha, což je charakteristická charakteristika vodních striderů. Pokud by se tělo vodního stridera omylem ponořilo, například velkou vlnou, drobné chloupky by zachytily vzduch. Drobné vzduchové bubliny v celém těle fungují jako vztlak, aby se vodní strider opět dostal na povrch, a zároveň poskytoval vzduchové bubliny, které dýchají pod vodou. Navzdory svému úspěchu při překonávání ponoření do vody však vodní podvodníci nejsou tak kompetentní v ropě a experimentální úniky ropy naznačují, že ropa vylitá ve sladkovodních systémech může vést k nehybnosti a smrti vodních striderů.

Drobné chloupky na nohou poskytují jak hydrofobní povrch, tak i větší povrchovou plochu, aby rozložily svoji váhu po vodě. Prostřední nohy používané při veslování mají obzvláště dobře vyvinuté okrajové chloupky na holenní kosti a tarzu, které pomáhají zvýšit pohyb díky schopnosti tahu. Zadní pár nohou slouží k řízení Když začíná veslovací zdvih, střední tarsi gerridů jsou rychle přitlačeny dolů a dozadu, aby vytvořily kruhovou povrchovou vlnu, ve které lze hřeben použít k pohonu vpřed. Vytvořená půlkruhová vlna je nezbytná pro schopnost vodního stridera rychle se pohybovat, protože působí jako protisměrná síla, proti které se tlačí. V důsledku toho se vodní jezdci často pohybují rychlostí 1 metr za sekundu nebo rychleji.

Životní cyklus

Gerrids obecně kladou vajíčka na ponořené skály nebo vegetaci pomocí želatinové látky jako lepidla. Gravidní samice nesou mezi dvěma a dvaceti vejci. Vejce jsou krémově bílá nebo průsvitná, ale stávají se jasně oranžovými.

Gerrids projít stadiu vajíčka, pět instar stadia nymf formuláře a potom dospělého stadia. Okamžité trvání vodních striderů je vysoce korelováno během larválního období. To znamená, že jednotlivci mají tendenci se vyvíjet stejnou rychlostí v každé fázi instaru. Každé nymfální stádium trvá 7–10 dní a vodní strider se líná a svou starou kůžičku svléká přes hřbetní steh ve tvaru Y do hlavy a hrudníku. Nymfy jsou svým chováním a dietou velmi podobné dospělým, ale jsou menší (1 mm dlouhé), bledší a postrádají diferenciaci v tarzálních a genitálních segmentech. Trvá přibližně 60 až 70 dní, než vodní strider dosáhne dospělosti, ačkoli tato míra vývoje byla shledána vysoce korelovanou s teplotou vody, ve které jsou vajíčka.

Ekologie

Místo výskytu

Rody Gerridae obývající mořská a brakická stanoviště
Rod z čeledi Gerridae Počet
mořských druhů
Brakické Neritic Oceánský
Asclepios 4 Ano Ano Ne
Halobates skupina 1 39 Ano Ano Ne
Halobates skupina 2 7 Ne Ne Ano
Stenobates 1 Ne Ano Ne
Reumatometroidy 1 Ano Ne Ne
Revmatici 6 Ano Ano Ne

Gerridae obecně obývají povrchy klidných vod. Většina vodních striderů obývá sladkovodní oblasti, s výjimkou Asclepios , Halobates , Stenobates a několika dalších rodů, které obývají mořské vody. Mořské druhy jsou obecně pobřežní, ale několik halobatů žije na moři (oceánské) a jsou jediným hmyzem v tomto prostředí. Gerridae upřednostňují prostředí bohaté na hmyz nebo zooplankton a prostředí, které obsahuje několik skal nebo rostlin, na vajíčka. Prevalencí vodních striderů v různých prostředích bylo studováno, že vodní strideri nejvíce preferují vody kolem 25 ° C (77 ° F). Jakákoli teplota vody nižší než 22 ° C (72 ° F) je nepříznivá. To je pravděpodobně dáno skutečností, že míra vývoje mláďat je závislá na teplotě [5]. Čím jsou okolní vody chladnější, tím je vývoj mláďat pomalejší. Významné rody Gerridae jsou přítomny v Evropě, bývalém SSSR , Kanadě, USA, Jižní Africe, Jižní Americe, Austrálii, Číně a Malajsii [5]. Ve vodách Nového Zélandu zatím nebyly identifikovány žádné.

Strava

Skupina vodních striderů pohlcujících včely medonosné

Gerrids jsou vodní predátoři a živí se bezobratlými, hlavně pavouky a hmyzem, kteří padají na vodní hladinu. Vodní stridery jsou k tomuto zdroji potravy přitahovány zvlněním produkovaným bojující kořistí. Vodní strider využívá své přední nohy jako senzory vibrací způsobených vlněním ve vodě. Vodní strider propíchne tělo předmětu kořisti svým proboscis, vstříkne slinné enzymy, které rozbijí vnitřní struktury kořisti, a poté vysaje výslednou tekutinu. Gerrids dávají přednost živé kořisti, i když jsou nerozlišitelnými krmítky, pokud jde o pozemský typ hmyzu. Halobates, které se nacházejí na otevřeném moři, se živí plovoucím hmyzem, zooplanktonem a příležitostně se uchýlí ke kanibalismu vlastních nymf. Kanibalismus je častý a pomáhá kontrolovat velikost populace a omezovat konfliktní území. Během období páření, kdy gerrids žijí v kooperativních skupinách a míra kanibalismu je nižší, budou vodní podvodníci otevřeně sdílet velké zabíjení s ostatními kolem nich. Některé gerrids jsou sběratelé, živící se usazeninami nebo usazovacím povrchem.

Predátoři

Gerrids, nebo vodní striders, jsou loveni převážně ptáky a některými rybami. Petry , rybáci a některé mořské ryby loví Halobates . Ryby se nezdají být hlavními predátory vodních striderů, ale budou je jíst v případě hladovění. Sekrece vonné žlázy z hrudníku jsou zodpovědné za odpuzování ryb z jejich požírání. Gerridy jsou do značné míry loveny ptáky širokého spektra druhů závislých na stanovišti. Některé vodní stridery loví žáby, ale nejsou jejich hlavním zdrojem potravy. Vodní stridery jsou také někdy navzájem loveni. Vodní striderský kanibalismus zahrnuje hlavně lov nymf na pářící se území a někdy i na jídlo. Aby unikli dravcům, vodní strideri buď odletí do sousedního rybníka, nebo se ponoří pod vodu. Toto vyhýbání se predaci napomáhá procesu šíření a tím šíření druhu na větší plochu země. Jak se druhy setkávají s novými oblastmi pevniny, přizpůsobují se novému prostředí. V důsledku této disperze a adaptace v průběhu času existuje tolik druhů vodních striderů.

Paraziti

U gerridů bylo nalezeno několik endoparazitů . Trypanosamatidové bičíkovci, hlístice a parazitičtí blanokřídlí působí jako endoparaziti . Larvy roztočů působí jako ektoparaziti vodních striderů.

Rozptýlení

Náhlé zvýšení koncentrace solí ve vodě gerridních stanovišť může vyvolat migraci vodních striderů. Vodní jezdci se přesunou do oblastí s nižší koncentrací solí, což má za následek kombinaci genů v brakických a sladkovodních útvarech. Hustota populace nymf také ovlivňuje rozptýlení vodních striderů. Vyšší hustota vodních striderů v nymfálním stadiu má za následek vyšší procento brachypterních dospělých, kteří vyvíjejí letové svaly. Tyto letové svaly umožňují vodním jezdcům létat k sousedním vodním plochám a pářit se, což má za následek šíření genů. Toto šíření a míchání genů může být prospěšné díky heterozygotní výhodě. Obecně se vodní stridery pokusí rozptýlit takovým způsobem, aby snížili hustotu gerridů v jedné oblasti nebo bazénu vody. Většina to dělá letem, ale ti, kterým chybí křídla nebo svaly křídel, se budou spoléhat na proud svého vodního útvaru nebo záplavy. Vejce v Halobates jsou často kladena na plovoucí oceánské úlomky, a tak se touto unášenou hmotou šíří po oceánu.

Páření

Vodní jezdci využívající při páření povrchové napětí

Pohlavní diskriminace u některých druhů Gerridae je určena komunikací vlnové frekvence vytvářené na vodní hladině. Samci tyto vlnění ve vodě převážně produkují. V komunikaci zvlnění existují tři hlavní frekvence: 25 Hz jako signál odpuzování, 10 Hz jako signál ohrožení a 3 Hz jako signál námluvy. Blížící se gerrid nejprve vydá signál odpuzování, aby dal druhému vodnímu striderovi vědět, že je v jeho oblasti. Pokud druhý gerrid nevrátí signál odpuzování, pak štěnice ví, že jde o ženu, a přepne na signál námluv. Vnímavá žena sníží břicho a umožní muži, aby ji nasedl a spářil. Nevnímavá samice zvedne břicho a vydá signál odpuzování. Samci, kterým je dovoleno pářit se, zůstávají po celou reprodukční sezónu připoutáni ke stejné ženě. To má zajistit, aby mláďata samice patřila montujícímu se samci, a tím zaručit šíření jeho genů. Samice kladou vajíčka nebo kladou vajíčka ponořením a připevněním vajíček na stabilní povrchy, jako jsou rostliny nebo kameny. Některé druhy vodních striderů kladou vajíčka na vodní hladinu, pokud je vodní plocha dostatečně klidná. Množství snesených vajec závisí na množství potravy, kterou má matka k dispozici v reprodukčním období. Dostupnost jídla a dominance mezi ostatními gerridami v této oblasti hrají klíčovou roli v množství získaného jídla, a tím i plodnosti . Vodní strideri se budou reprodukovat po celý rok v tropických oblastech, kde zůstává teplý, ale pouze v teplých měsících na sezónních stanovištích. Gerrids, které žijí v prostředích se zimami, přezimují v dospělosti. To je způsobeno velkými náklady na energii, které by bylo nutné vynaložit na udržení jejich tělesné teploty na funkčních úrovních. Tyto vodní stridery byly nalezeny v podestýlce nebo pod stacionárními úkryty, jako jsou polena a kameny, v zimě v sezónních oblastech. Tato reprodukční diapauza je výsledkem zkrácení délky dne během vývoje larev a sezónních změn hladin lipidů . Kratší délka dne signalizuje vodnímu strideru nadcházející teplotní poklesy, funguje také jako fyzický signál, který tělo používá k ukládání lipidů v celém těle jako zdroje potravy. Vodní jezdci používají tyto lipidy k metabolizaci během hibernace . Délka zimního spánku závisí na tom, kdy se prostředí zahřívá a dny se opět prodlužují.

Společenské chování

Diskriminace příbuzných je u Gerridae vzácná, pouze ve skutečnosti je vidět na Halobates . Bez hladu, který hraje roli, několik studií ukázalo, že ani rodiče Aquarius remigis, ani Limnoporus dissortis preferenčně nekanibalizují na non-kin. Tyto dva druhy jsou v amerických vodách velmi rozšířené . Tyto druhy nevykazují rodinné sklony a nechávají svá mláďata samostatně pást. Samice mohou kanibalizovat na mláďatech více než muži a zejména na nymfách prvního instaru. Mladí se musí rozejít, jakmile jsou jejich křídla plně vyvinuta, aby se vyhnuli kanibalismu a dalším územním konfliktům, protože ani rodiče ani sourozenci nedokáží identifikovat členy geneticky příbuzné sobě.

Gerridae jsou teritoriální hmyz a dávají to najevo svými vibračními vzory. Samice i samci dospělých Gerridae drží oddělená území, i když obvykle jsou mužská území větší než samice. Během páření budou gerridy vydávat varovné vibrace přes vodu a bránit jak své území, tak samičku v ní. I když jsou gerridae velmi nápadní, dávají svou přítomnost najevo pomocí odrazivých signálů, často žijí ve velkých skupinách. Tyto velké skupiny se obvykle tvoří během období bez páření, protože je menší potřeba soutěžit. Namísto soutěží o reprodukci mohou vodní strideri spolupracovat na získání výživy a přístřeší mimo páření. Vodní strideri se pokusí rozptýlit, až budou tyto skupiny příliš husté. Dělají to tak, že odletí nebo kanibalizují.

Viz také

Reference

externí odkazy