CC BY
50
2006
ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Сер. 3. Вып. 4
МИКРОБИОЛОГИЯ
УДК 639.4.594.124 (268.46)
Е. А. Петрова, А. В. Мигунова, А. В. Полоскин, К. В. Квитко
НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ К ЭКОЛОГИИ ЗАРАЖЕНИЯ БЕЛОМОРСКИХ МИДИЙ MYTILUS EDJJLIS ОДНОКЛЕТОЧНЫМИ ЗЕЛЕНЫМИ ВОДОРОСЛЯМИ CHORICYSTIS SP.*
Впервые явление паразитизма зеленых водорослей в моллюсках было описано у гребешка Placopecten magellanicus, в котором паразитирует водоросль Соссотуха parasitica [11]. Вскоре подобные паразиты были обнаружены Н. В. Максимовичем у беломорских мидий [5]. С 1984 г. это явление изучалось сотрудниками лаборатории микробиологии БиНИИ под руководством К. В. Квитко.
Был проведен ряд исследований [1], в результате чего по морфологическим критериям водоросли были отнесены к p. Choricystis (отд. Chlorophyta, Trebouxiophyceae).
Предполагается, что клетки Choricystis попадают в моллюска с фильтруемой водой и поглощаются гемоцитами. Фагоцитированные водоросли обладают способностью размножаться в гемоцитах. Затем они поселяются в сосудах, лакунах кровеносной системы, при этом клетки паразита имеют как вне-, так и внутриклеточную локализацию. Формируется мембрана периальгальной вакуоли, изолирующей автотрофный организм от протоплазмы клеток мидий [8].
Колонии водорослей формируются в мягких тканях мидий по внешнему краю мантии в районе сифонов, в аддукторе, в гонадах. У сильно зараженных моллюсков практически прекращаются процессы гаметогенеза. Размножение водорослей в краевых складках мантии мешает нормальному развитию раковины. В целом у зараженных мидий наблюдаются нарушения структуры раковины, ингибирование роста. Конхиалиновый слой раковины у большинства зараженных отслаивается, а раковина становится более хрупкой, чем у здоровых особей, обитающих в тех же условиях [10]. Из-за ослабления аддуктора снижается скорость фильтрации, перестает нормально закрываться раковина. При равных условиях мидии с паразитирующими в них водорослями быстрее гибнут. Описанное явление было классифицировано как заболевание мидий - хорицистит [7].
Материалы и методы исследования. Летом 2005 г. произведено описание зараженности мидий в 24 различных географических точках с учетом экологических условий (температура, соленость воды, тип поселения мидий, наличие опреснения, антропогенного загрязнения) на территории Кандалакшского Государственного Заповедника (Вершина Кандалакшского залива Белого моря и район Баренцевоморского лесничества), а также в районе биостанции МБС СПбГУ в губе Чупа (Белое море)(табл. 1).
* Работа выполнена при финансовй поддержке РФФИ (грант № 05-04-49274). © Е. А. Петрова, А. В. Мигунова, А. В. Полоскин, К. В. Квитко, 2006
Таблица 1. Средние значения зараженности мидий СкопсуяНз ер. в обследованных точках за 2005 г.
Географическая точка
Соленость,
/о о
Вершина Кандалакшского залива
О. Ряжков Фукусовая губа 22 0.8*
Материковый берег к западу от о-ва Ряжков 20 18.2
О. Ряжков, Восточная Салма 22 0.4
О. Ряжков Северная губа 20 0*
Губа Капша 16 2.0
Губа Капша (проба в устье ручья) 4 6.0
Мыс на входе в г. Воронья 21 0.005
Воронья губа (устье) 19 1*
Девичья Луда 20 3*
О. Лодейный 20 1*
Окрестности дер. Лувеньга 20 0.7*
Окрестности дер. Лувеньга (проба в устье ручья) 3 3*
Материковый берег западной салмы о. Ряжкова не изм. 1.4
О. Овечий то же 0.0
О.Б. Лупчостров " 0.0
О. Малый « 0.0
Пр. Подпахта О. Матренин
Ура-губа Дальний пляж Губа Ярнышная Губа Шельпино
Губа Порчниха
Кандалакшский залив в районе МБ С СПбГУ
16
Баренцево море
16
не изм. 26 16
20 24 2
Зараженные
мидии, %
70
28
0* 0* 0*
0* 0* 0*
* Процент зараженных мидий в выборке среди особей, похожих на зараженных.
В точках, где работы по данной тематике [7] ранее не проводились, сначала была осуществлена первичная оценка зараженности. Собиралась «специальная» выборка (вскрывались мидии, похожие на зараженных, т. е. с нехарактерной формой раковины, со слущивающимся конхиалиновым слоем и другими внешними повреждениями). Если процент заражения в данной выборке превышал 10%, отбиралась случайная выборка моллюсков из данной точки.
На месте отбора пробы измерялись температура и соленость воды над поселением в данный момент времени, описывался тип поселения. Соленость определялась арео-метрированием. Зараженность моллюсков оценивалась визуально, по наличию видимых глазом колоний в тканях мидий при вскрытии. Не зараженные водорослями моллюски измерялись до размерного класса (5 мм), у зараженных измерялась длина раковины с точностью до миллиметра, количество годичных колец остановки роста, определялся пол, оценивалась степень заражения: 1-я - единичные скопления водорослей в аддукторе и по краю мантии; 2-я - массовые скопления водорослей в аддукторе и по краю мантии; 3-я - массовые скопления водорослей в аддукторе, по краю мантии, в гонадах; 4-я - массовые скопления водорослей во всех тканях моллюска, характер нарушений роста раковины (схема предложена Н. В. Максимовичем и А. В. Чемодановым
Рис. 1. Характер нарушений роста раковины мидий, пораженных С/гоп'сг/хй'х эр.
А - замедление роста, Б - прекращение роста, В - локальное изменение роста на одной из створок
(по: [6], с изм.).
В каждой точке из нескольких зараженных моллюсков были получены изоляты водорослей. Водоросли выделяли из тканей мидии при помощи тонкого капилляра, затем инкубировали в кипяченой морской воде с добавлением эритромицина (0,01 т/л). Далее производился высев на минеральную среду Бристоля [12] с добавлением 0,01-0,1%-ного пептона (БП) или мидиевого бульона и пенициллина. Всего отобрано 52 изо-лята зеленых водорослей из мидий в различных точках Кандалакшского залива Белого моря.
Результаты исследования. I. География заражения. Был обследован ряд миди-евых банок (МБ) на Баренцевом море: под Мурманском и в окрестностях пос. Дальние Зеленцы (табл. 1) - всего 5 точек, в каждой из них было обследовано 200-250 моллюсков, но ни одного факта заражения не было зарегистрировано. В вершине Кандалакшского залива Белого моря заражение было обнаружено практически повсеместно, но процент зараженных моллюсков варьировался.
II. Факторы, влияющие на интенсивность заражения. 1. Опреснение и сток воды с суши. Средняя доля зараженных моллюсков была выше в опресненных районах, что согласуется с нашими данными, в которых описан анализ поселений мидий, обитающих в условиях естественного градиента солености в пр. Подпахта [7].
[6]) (рис. 1).
А
Б
В
Чаще зараженные мидии встречались в тех местах, где регулярно происходил заметный сток воды с суши - особенности рельефа, позволяющие дождевой или талой воде стекать в море через поселение мидий, а также вблизи впадающих в море рек и ручьев. Анализ заражения в различных биотопах показал, что действительно существует некоторое отличие процента зараженности в разных биотопах (F= 632,19, р < 0,05). В основном, заражение происходит в плотных поселениях, где мидии, во-первых, фильтруют воду, стекающую с суши, а во-вторых, могут не закрывать раковину в отлив (литоральные лужи и стоки с них), либо делать это ненадолго (устья рек, ручьев при впадении их в море). Само по себе опреснение, являясь фактором, вызывающим стресс у моллюсков [2, 3, 4], может облегчить заражение, однако прежде всего пресная вода является источником клеток водорослей. О том, что клетки водоросли смывает с суши, говорят и данные НИФ [9], согласно которым высокий титр клеток Choricystis был обнаружен в р. Кереть после сильных дождей.
2. Осушение во время отлива. Среди моллюсков, подвергающихся длительному осушению во время отлива, доля зараженных достоверно меньше (F= 6,20, р < 0,05). Мы объясняем это тем, что поскольку мидии во время отлива закрываются и герметизируют мантийную полость, выживаемость водорослей в таких животных должна быть ниже, так как они периодически оказываются в условиях анаэробиоза и меньше освещаются.
3. Антропогенный фактор. Было показано [7], что антропогенный фактор влияет на заражение, но не отмечено четкой зависимости доли зараженных моллюсков от степени антропогенного влияния на территорию, где отбирались пробы. В некоторых точках заповедника зараженность оказалась выше (до 22% в случайной выборке), чем на территории, прилегающей к дер. Лувеньга, в том числе и в тех поселениях, где мидии живут в области стоков с участков, прилегающих к постройкам.
III, Анализ характеристик зараженных и незараженных мидий. В местах со значительным (> 10%) процентом зараженных особей проводился учет встречаемости заражения среди моллюсков с различными характеристиками (размер раковины, возраст, пол, нерестовое состояние, характер нарушения роста раковины, степень заражения).
1.Размерное и возрастное распределение больных и здоровых мидий. Размерное и возрастное распределение зараженных мидий в целом повторяет распределение здоровых, различно лишь соотношение больных и здоровых мидий в разных условиях. Видимо, как массовое явление встречается только первая степень заражения, а сильно зараженные моллюски с нарушенным ростом практически не выживают. В отношении размера статистически достоверные отличия выявлены только в двух пробах - на о-ве Матренин в части МБ, обсыхающей в отлив (F = 6,27, р < 0,05), и в пр. Подпахта в части МБ со стороны о-ва Горелый (F = 18,47, р < 0,05). В обоих случаях распределение зараженных моллюсков сдвинуто в область более крупных размерных классов. По количеству колец остановки роста достоверных различий гораздо больше. Видимо, зараженные моллюски чаще перестают расти, и, возможно, могут дать более, чем одно крупное кольцо за сезон.
2. Величина среднего ежегодного прироста раковины у больных и здоровых мидий. Были рассчитаны величины средних приростов раковины для разных проб (отношение длины раковины к количеству колец остановки роста). Величина среднего прироста в большинстве случаев выше у незараженных моллюсков, однако достоверно больше только для о-ва Матренин
(£ = 4,048, р < 0,05), а в пр. Подпахта эти данные различаются слабо. Возможно, причина в том, что в пр. Подпахта мидии сильнее угнетены из-за опреснения, поэтому и средняя доля зараженных моллюсков выше, и средние приросты меньше у всех особей.
Таблица 2. Соотношение длины раковины и возраста у мидий
О. Матренин Пр. Подпахта
Незараженные Скопсу^Ь эр.мидии 6,4+0,29 5,2+0,16
Зараженные С/гопсг/л^« эр. мидии 5,1+0,11 5,0+0,09
3. Характер нарушения роста раковины. Характер нарушений роста у зараженных мидий внешне очень похож на изменения, вызванные другими паразитами. Ингибирование роста чаще встречается у моллюсков, зараженных сильнее. Видимо, недавно зараженные мидии не успевают приобрести изменений в росте. В пробах наблюдается либо одинаковое соотношение разных типов нарушений роста, либо преобладают изменения типа «В» (см. рис. 1). Возможно, в последнем случае такое соотношение вызвано специфическими условиями роста, например, особенностями освещения, поэтому колонии преимущественно развиваются только на одной из створок.
4. Степень заражения. Сильно зараженные моллюски в среднем мельче слабозараженных, что согласуется с нашими данными [7]. Выявлена слабая отрицательная корреляция между длиной раковины и степенью заражения (в баллах) (коэффициент ранговой корреляции Спирмена г = -0,095, р < 0,05). Заражение происходит в среднем на втором-четвертом году жизни (особи моложе либо не заражаются, либо не выживают), после чего зараженные моллюски перестают расти, при этом чем сильнее в них развиваются водоросли, тем сильнее угнетен рост.
Интересно, что мидий с 1-й степенью заражения оказалось по сумме меньше, чем мидий со 2-й степенью заражения (рис. 2).
160 -, 140
>5
| 120 А
100 80 60 40 20 0
Ш
2 3
Степень заражения
Рис. 2. Соотношение исследованных мидий с различной степенью заражения
(пояснения в тексте).
С одной стороны, возможно, заражение 1-й степени визуально удается определить не всегда, и нужны более детальные исследования тканей мидии, чтобы с большей точностью зафиксировать факт заболевания у слабозараженных моллюсков. С другой стороны, массовое заражение мидий водорослями может происходить весной или в начале лета, и если размножение водорослей в тканях мидий на этой стадии интенсивно, то, отбирая пробы в июле, у большей части зараженных будем наблюдать 2-ю и более степени заражения. Поэтому размерные и возрастные структуры зараженных и незара-женных мидий во многом совпадают, особенно для «группы риска» - мидий 2-4 года жизни. Так как заражение вызывает изменения в росте раковины, а это требует времени, можно предположить, что дальнейшее распространение водорослей в тканях мидий по каким-то причинам замедляется и зараженная мидия живет еще несколько лет.
Итак, данные этого года вполне согласуются с высказанной ранее гипотезой: моллюски заражаются в среднем на втором-четвертом году жизни; создается смешанная популяция больных и здоровых особей, после чего больные особи живут еще 2-4 года, но в угнетенном состоянии, иногда не один раз за сезон останавливая рост. Моллюски в первые два года жизни по каким-то причинам не заражаются, либо настолько быстро гибнут, что заражение в этой возрастной группе зафиксировать не удается [7].
Summary
Petrova Е. A., MigunovaA. V., Poloskin А. V., Kvitko К. V. Some facts about ecology of blue mussel (Mytilus edulis) contamination by unicellular green algae Choricystis sp. of the White Sea.
Analysis of ecological data of blue mussel (Mytilus edulis) contamination by unicellular green algae Choricystis sp. is made. The dependence of the percent age of contaminated mollusks on differed biotypes, the character of salinity dynamics and the duration of drainage is detected. A comparison of contaminated and non-contaminated mussels is performed. The analysis of contaminated mussels' characteristics is represented.
Литература
1. Андреева В. M., Квитко К. В., Кирсанова Ж. Г. О родовой принадлежности водоросли -симбионта мидии съедобной // Экология, биологическая продуктивность и проблемы марикультуры Баренцева моря. Мурманск, 1988. С. 251-252. 2. Бергер В. Я. Адаптации морских моллюсков к изменениям солености среды // Исследования фауны морей. 1986. С. 34-45. 3. Горомосова С. А., Таможняя В. А. Некоторые показатели метаболизма мидий при экстремальных воздействиях // Второй Всесоюзный съезд океанологов: Тез. докл. Вып. 5. Ч. 2. Севастополь, 1982. С. 41-42. 4. Луканин В. В. Роль клеточных и организменных реакций в приспособлении мидий к изменениям солености среды // Промысловые двустворчатые моллоски- мидии и их роль в экосистемах: Сб. докл. ЗИН РАН. Л., 1979. С. 82-83. 5. Максимович Н. В., Чемоданов А. В., Миничев Ю. С. Морфо-физиологические изменения особей Mytilus edulis L. в губе Чупе в связи с поселением в них зеленых водорослей // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря. Архангельск, 1985. С. 90-92. 6. Максимович Н. В., Чемоданов А. В. К экологии естественных поселений Mytilus edulis L. в губе Чупа // Вестн. Ленингр. ун-та. Сер. 3. 1986. Вып. 1. С. 92-94. 7. Мигунова А. В., Квитко К. В., Миничев Ю. С., Кирсанова Ж. Г., Тихонова Л. Н. Зеленые водоросли Choricystis sp., вызывающие у мидий хорицистит// Изучение опыта промышленного выращивания мидий в Белом море: Труды БиНИИ СПбГУ. Вып. 46. 2000. С. 181-192. 8. Миничев Ю. С., Квитко К. В., Герасимова 3. П., Прокофьев В. В., Максимович Н. В., Чемоданов А. В. Микробиологический и электронно-микроскопический анализ зеленой водоросли Nannochloris sp., паразитирующей в беломорских мидиях // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря. Архангельск, 1985. С. 147-148.
9. Тихонова JI. Н. Изучение экологии водоросли Choricystis sp. паразитического симбионта мидий с использованием серологических методов: Дипломная работа (Кафедра микробиологии ЛГУ). Л., 1989. 54 с. 10. Чемоданов А. В., Ведерников В. М. Влияние механического повреждения раковины Mytilus edulis L. на заражение ее Nannochloris sp. // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря. Архангельск, 1985. С. 190.11. Naidu К. S., South G. R. Occurrence of a endozoic alga in the giant scallop Placopecten magellanicus (Gmelin.) // Can. J. Zool. 1970. Vol. 48. N 1. P. 183-185. 12. Van Etten J. D., Meints R. H., Kucrmarski D. et. al. Viruses of symbiotic Chlorella-like algae isolated from Paramecium bursaria and Hydra viridis // Proc. natl. Acad. 1982. Vol. 79. P. 3867-3871.
Статья поступила в редакцию 6 апреля 2006 г.
