Моделирование роста инвазивного вида речных раков Procambarus virginalis (Decapoda, Astacidea) в различных температурных условиях

  • Екатерина Улащик "Международный государственный экологический институт имени А.Д.Сахарова" БГУ
  • Александр Петрович Голубев Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет,
  • Ольга Александровна Бодиловская Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет

Аннотация

У мраморного рака  Procаmbarus virginalis  определена зависимость длительности  межлиночных интервалов от массы тела и величины приростов массы тела за отдельные межлиночные интервалы в диапазонах температуры 15.3–17.9 °С, 7.5–18.9 °С, 19.1–20.8 °С,  21.0–22.8 °С,  22.9–25.2 °С и 25.3–28.9 °С. По этим данным рассчитаны кривые роста особей в указанных диапазонах температур и суммы эффективных температур (Sef) у особей за периоды ювенильного роста и размножения.  Среднее значение Sef за ювенильный период P. virginalis  (до достижения новорожденными особями массы тела 1.4 мг) в исследованных температурных интервалах составляет 4316 градусо-дней при температуре биологического нуля, равном 7.6 оС. Для периода размножения (до достижения массы тела от 1.4 г до предельной массы 15 г) – соответственно 10630 градусо-дней и 3.0 оС. По годовой динамике среднемесячных температур в шести континентальных водоемах в пределах инвазивного ареала P. virginalis  (Швеция, Беларусь, Германия, Словакия, Северная Македония и Малави)  рассчитаны значения Sef для периодов года, в течение которых возможен рост ювенильных и размножение половозрелых особей. В водоемах умеренных широт, расположенных в Швеции, Беларуси, Германии и Словакии значения Sef в период роста ювенильных особей изменяются в пределах 1083 – 2099 градусо-дней. В более южном водоеме Северной Македонии этот показатель достигает 2990 градусо-дней, а в тропическом африканском водоеме в  Малави – 7076 градусо-дней. Следовательно, новорожденные особи P. virginalis,  которые в водоемах умеренной зоны Европы отрождаются в первой половине  лета,  способы достичь половой зрелости лишь в третье лето жизни, а в тропическом водоеме  – уже в первое лето жизни. Значения Sef для периодов года, благоприятных для роста половозрелых особей, в исследованных водоемах Европы возрастают от  2031  градусо-дней (водоем в Швеции)  до  4657 градусо-дней (водоем в Северной Македонии). В тропическом водоеме Малави этот показатель достигает 8058 градусо-дней, т.е. максимальная продолжительность жизни  P. virginalis  в нем не превышает двух лет.  Тем не менее, во   всем ареале половозрелые особи  P. virginalis  способны произвести не более 2 – 5 кладок яиц за жизненный цикл.

Биографии авторов

Александр Петрович Голубев, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет,

доктор биологических наук, доцент; профессор кафедры экологического мониторинга и менеджмента.

Ольга Александровна Бодиловская, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова, Белорусский государственный университет

кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры общей биологии и генетики.

Литература

  1. Kouba A, Oficialdegui FJ, Cuthbert RN, Kourantidou M, South J, Tricarico E, Gozlan RE, Courchamp F, Haubrock PJ. Identifying economic costs and knowledge gaps of invasive aquatic crustaceans. Science of the Total Environment. 2022;813:152‒325.
  2. Holdich DM, Reynolds JD, Souty-Grosset C, Sibley PJ. A review of the ever-increasing threat to European crayfish from nonindigenous crayfish species. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2009;11:394–395.
  3. Gherardi F. et al. Managing invasive crayfish: is there a hope? Aquatic Sciences. 2011;73(2):185–200.
  4. Kozák P, Füreder L, Kouba A, Reynolds J, Souty-Grosset C. Current conservation strategies for European crayfish. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2011; 401:01–08.
  5. Lyko F. The marbled crayfish (Decapoda: Cambaridae) represents an independent new species. Zootaxa. 2017;4363(4):544–552.
  6. Martin P, Dorn NJ, Kawai T, van der Heiden C. The enigmatic Marmorkrebs (marbled crayfish) is the parthenogenetic form of Procambarus fallax. Contributions to Zoology. 2010;79(3):107–118.
  7. Gutekunst J,Andriantsoa R, Falckenhayn C, Hanna K, Stein W, Rasamy J, Lyko F. Clonal genome evolution and rapid invasive spread of the marbled crayfish. Nature Ecology and Evolution. 2018;2:567–573.
  8. Stegnij VN. Arhitektonika genoma, sistemnye mutacii i evolyuciya. Novosibirsk: Izdatel’stvo NGU; 1993. 143. Russian.
  9. Gutekunst J, Maiakovska O, Hanna K, P Provataris P, Horn H, Wolf S, Skelton CE, Nathan J, Dorn NJ, Lyko F. Phylogeographic reconstruction of the marbled crayfish origin. Communications Biology. 2021;4:1096.
  10. Chucholl C. Invaders for sale: Trade and determinants of introduction of ornamental freshwater crayfish. Biological Invasions. 2013;15:125–141.
  11. Faulkez Z. Marmorkrebs (Procambarus fallax f. virginalis) are the most popular crayfish in the North American pet trade. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2015;416:20.
  12. Bohman P, Edsman L, Martin P, Scholtz G. The first Marmorkrebs (Decapoda: Astacida: Cambaridae) in Scandinavia. BioInvasions Records. 2013;2(3):227–232.
  13. Kouba A, Petrusek A, Kozák P. Continental-wide distribution of crayfish species in Europe: update and maps. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2014;413:5‒31.
  14. Novitsky RF, Son MO. The first records of Marmorkrebs [Procambarus fallax (Hagen, 1870) f. virginalis] (Crustacea, Decapoda, Cambaridae) in Ukraine. Ecologia Montenegriana. 2016;5:44–46.
  15. Dobrović A, Maguire I, Boban M, Grbin D, Sandra Hudina S. Reproduction dynamics of the marbled crayfish Procambarus virginalis Lyko, 2017 from an anthropogenic lake in northern Croatia. Aquatic Invasions. 2021;16(3):482–498.
  16. Andriantsoa R, Tönges S, Panteleit J, Theissinger K, Carneiro VC, Rasamy J, Lyko F. Ecological plasticity and commercial impact of invasive marbled crayfish populations in Madagascar. BMC Ecology. 2019;19(8):1–10.
  17. Kawai T, Takahata M. The Biology of Freshwater Crayfish. Natural history. 2010;2:3‒119.
  18. Charlier P. Mutant invasive crayfish found infesting ponds in Taipei City park. [Internet, cited 2024 March 11]. Available from: https://taiwanenglishnews.com/mutant-invasive-crayfish-found-infesting-ponds-in-taipei-city-park/.
  19. Yanai Z, Guy-Haim T, Kolodny O, Levitt-Barmats Y, Mazal A, Morov AR, Sagi A, Noa Truskanov N, Milstein D. An overview of recent introductions of non-native crayfish (Crustacea, Decapoda) into inland water systems in Israel. BioInvasions Records. 2024;13:195–208.
  20. Lam A. Foreign species of crayfish, hazardous to local ecology, found in Ttaipa. [Internet, cited 2024 March 20]. Available from: https://macaudailytimes.com.mo/foreign-species-of-crayfish-hazardous-to-local-ecology-found-in-taipa.html.
  21. Crandall KA. Procambarus fallax. The IUCN Red List of Threatened Species 2010 Crandall. [Internet, cited 2024 March 22]. Available from: http://www.iucnredlist.org/details/153961/0.
  22. Pianka ER. Evolutionary ecology. 7th edition. [Internet, cited 2024 March 26]. Available from: https://books.google.by/books?id=-
  23. giFL5bonGhQC&pg=PA1&hl=ru&source=gbs_toc_r&cad=2#v=onepage&q&f=true.
  24. Hmeleva NN, Golubev AP. Produkciya kormovyh i promyslovyh rakoobraznyh. Minsk: Science and technology; 1984. 216 p. Russian.
  25. Golubev AP, Ulashchik EA. Mathematical modelling of the processes of continuous growth of the noble crayfish Astacus astacus (Decapoda, Astacidae) under aquaculture conditions. In: Actual problems of wildlife protection in Belarus and neighbouring regions: proceedings of the II International Scientific and Practical Conference. Minsk: [publisher unknown]; 2022. p. 106–112. Russian.
  26. Khmeleva N, Golubev A. La production chez les Crustacès. Rôle dans les ècosystémes et utilizations. Brest (France): Institut Francais de Recherche pour l’Exploitation de la Mer; 1986. p. 198. French.
  27. Bohman P, Edsman L. Marmorkräftan i Märstaån. Riskanalys och åtgärdsförslag. Aqua reports. 2013; 17: 1‒115.
  28. Ulashchyk K, Zhu Y. The aquarium pet trade as a source of potentially invasive crayfish species in Belarus. In: Actual environmental problems – 2023: Proceedings of the XIII International Scientific Conference of young scientists, graduates, master and PhD students. Minsk: ISEU BSU; 2023. p. 201‒202. Russian.
  29. Martin P, Shen H, Füllner G, Scholtz G. The first record of the parthenogenetic Marmorkrebs (Decapoda, Astacida, Cambaridae) in the wild in Saxony (Germany) raises the question of its actual threat to European freshwater ecosystems. Aquatic Invasions. 2010;5(4):397–403.
  30. Lipták В, Mojžičsová M, Gruľa D, Christophoryová J, Jablonski D, Bláha M, Petrusek A, Kouba A. Slovak section of the Danube has its well-established breeding ground of marbled crayfish Procambarus fallax f. virginalis. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2017;418:40.
  31. Dobrović A, Maguire I, Boban M, Grbin D, Hudina S. Reproduction dynamics of the marbled crayfish Procambarus virginalis Lyko, 2017 from an anthropogenic lake in northern Croatia. Aquatic Invasions. 2021;16(3):482–498.
  32. Seitz R, Vilpoux K, Hopp U, Harzsch S, Maier G. Ontogeny of the Marmorkrebs (marbled crayfish): a parthenogenetic crayfish with unknown origin and phylogenetic position. Journal of Experimental Zoology. 2005;303a:393–405.
  33. Golubev AP, Ulashchik EA, Bodilovskaya OA, Giginyak YUG. Ocenka invazivnogo potenciala partenogeneticheskogo mramornogo raka Procambarus virginalis Lyko, 2017 (Decapoda, Astacidea) v vodoemah umerennoj zony Evropy. Reports of the National Academy of Science of Belarus. 2024;68(2):129–137. Russian.
  34. Veselý L, Buřič M, Kouba A. Hardy exotics species in temperate zone: can «warm water» crayfish invaders establish regardless of low temperatures? Scientific Reports. 2015;5:16340.
  35. Kaldre K, Meženin A, Paaver T, Kawai T. A preliminary study on the tolerance of marble crayfish Procambarus fallax f. virginalis to low temperature in Nordic climate. Marble Crayfish in Nordic. Estonia. 2015;4:54–62.
  36. Novitsky RA, Son MO. The first records of Marmorkrebs Procambarus fallax (Hagen, 1870) f. virginalis (Crustacea, Decapoda, Cambaridae) in Ukraine. Ecologica Montenegriana. 2016;5:44–46.
  37. Jimenez SA, Faulkes Z. Establishment and care of a colony of parthenogenetic marbled crayfish, Marmorkrebs. Invertebrate Rearing. 2010;1(1):10–18.
  38. Lewis SD. Biology of Freshwater Crayfish. London; UK; Blackwell Science Ltd; 2002. p. 511–540.
  39. Firkins I, Holdich DM. Thermal studies on three species of freshwater crayfish. Freshwater Crayfish. 1993;9(1):241–248.
  40. Jonsson A. Life history differences between crayfish Astacus astacus and Pacifastacus leniusculus in embryonic and juvenile development, laboratory experiences. Freshwater Сrayfish. 1995;8:170–178.
  41. Šmietana P, Krzywosz T. Determination of the rate of growth of Pacifastacus leniusculus in Lake Pobłędzie, using polymodal length-frequency distribution analysis. Bulletin Français de la Pèche et de la Pisciculture. 2006;4;1229–1243.
  42. Alekhnovich A, Buřič M. NOBANIS – Invasive Alien Species Fact Sheet – Orconectes limosus [Internet, cited 2024 March 18]. Available from: https://easin.jrc.ec.europa.eu/easin.
  43. Ulashchyk KА, Giginjak YuG. The first record of the invasive North American crayfish Faxonius limosus within the water bodies of Minsk (Belarus). In: Actual environmental problems. XII International scientific conference of young scientists, students, master students and postgraduates. Minsk: ISEU BSU; 2022. p. 175‒176.
  44. Kozák P, Buřič M, Policar T. The fecundity, time of egg development and juvenile production in spiny-cheek crayfish (Orconectes limosus) under controlled conditions. Bulletin Français de la Pèche et de la Pisciculture. 2006;2;1171–1182.
  45. Chucholl С. Population ecology of an alien “warm water” crayfish (Procambarus clarkii) in a new cold habitat. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2011;401(29):1–21.
  46. Fishar MR. Red swamp crayfish (Procambarus clarkii) in River Nile. Egypt: National Institute of Oceanography and Fisheries; 2006. p. 1–34.
  47. Luong QT, Shiraishi R, Kawai T, Katsuhara KR, Nakata K. Reproductive biology of the introduced red-swamp crayfish Procambarus clarkii (Girard, 1852) (Decapoda: Astacidea: Cambaridae) in western Japan. Journal of Crustacean Biology. 2023;43:1–11.
  48. Shiyu J, Lisa J, Feng H, Mantang X, Ruojing L, Sovan L, Wei L, Jiashou L, Tanglin Z. Optimizing reproductive performance and embryonic development of red swamp crayfish Procambarus clarkii by manipulating water temperature. Aquaculture. 2019;510:32‒42.
  49. Alekhnovich AV. Rechnye raki Belarusi v sovremennyh usloviyah: rasprostranenie, dinamika chislennosti, produkcionno-promyslovyj potencial. Minsk: Belarus science; 2016. p. 303. Russian.
  50. Bohman P, Degerman E, Edsman L, Sers B. Exponential increase of signal crayfish in running waters in Sweden – due to illegal introductions? Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 2011;401:23.
  51. Holdich DM, James J, Jackson C, Peay S. The North American signal crayfish, with particular reference to its success as an invasive species in Great Britain. Ethology Ecology & Evolution. 2014;26(2–3):232–262.
  52. Chucholl C, Schrimpf A. The decline of endangered stone crayfish (Austropotamobius torrentium) in southern Germany is related to the spread of invasive alien species and land-use change. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. 2016;26:44–56.
Опубликован
2025-01-09
Ключевые слова: биологические инвазии, температурный режим, речные раки, мраморный рак Procambarus virginalis, скорость роста, инвазивный потенциал
Поддерживающие организации Исследования выполнены в рамках инициативной НИР «Скорость роста популяций инвазивных и аборигенных видов речных раков в условиях Беларуси» (2023–2024 гг., № госрегистрации 20230739) и гранта Министерства образования Республики Беларусь для студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых «Эколого-биологическая характеристика инвазивных видов десятиногих раков в природных климатических условиях Республики Беларусь» (2023 г., № госрегистрации 20230468).
Как цитировать
Улащик, Е., Голубев, А., & Бодиловская, О. (2025). Моделирование роста инвазивного вида речных раков Procambarus virginalis (Decapoda, Astacidea) в различных температурных условиях. Журнал Белорусского государственного университета. Экология, 4, 18-34. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/ecology/article/view/6651
Выпуск
№ 4 (2024): Журнал Белорусского государственного университета. Экология
Раздел
Изучение и реабилитация экосистем