CC BY
85
УДК 593.16: 591.524.1
Плотников А.О., Селиванова Е.А.
Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, Оренбург, Россия
E-mail: protoz@mail.ru
ВИДОВОЙ СОСТАВ ГЕТЕРОТРОФНЫХ ЖГУТИКОНОСЦЕВ СОЛЕНЫХ РЕК ПРИЭЛЬТОНЬЯ
Изучен видовой состав гетеротрофных жгутиконосцев в соленых водоемах Приэльтонья (Волгоградская область). Наиболее распространенными были виды и роды гетеротрофных жгутиконосцев Spumella sp., Paraphysomonas sp., Cafeteria roenbergensis, Percolomonas cosmopolitus. Наибольшим разнообразием в изученных водоемах были характеризовались таксоны Stramenopiles и Excavata.
Ключевые слова: гетеротрофные жгутиконосцы, Приэльтонье, соленые водоемы, видовой состав.
Гетеротрофные жгутиконосцы, являющиеся полифилетической группой и объединяющие всех одноклеточных свободноживущих микроорганизмов, имеющих жгутики, играют важную трофическую роль в водоемах, выступая в качестве первичных консументов [1]. Изучение данной группы протистов в условиях ограничивающего действия таких факторов внешней среды, как повышенная соленость, приобретает особую значимость. Благодаря высокой адаптивной способности гетеротрофные жгутиконосцы обнаруживаются даже в водоемах с экстремально высокой соленостью, достигающей уровня насыщения [2].
Несмотря на высокий научный интерес к изучению структуры и функционирования сообществ гетеротрофных жгутиконосцев в разнообразных морских, солоноватых и соленых водоемах [2], континентальные соленые водоемы, а особенно высокоминерализованные реки, остаются недостаточно изученными. Так, о видовом составе и разнообразии гетеротрофных жгутиконосцев соленых рек Приэльтонья (Волгоградская область, Россия) имеются лишь общие представления [3]. В рамках комплексного экологического исследования рек Приэльтонья, а также озера Эльтон, проводимого с 2011, изучаются планктонные и бентосные сообщества гетеротрофных жгутиконосцев. Каждая из семи рек Приэльтонья формирует уникальные биотопы и представляет интерес для исследования особенностей сообществ протистов в зависимости от различий в химическом составе и гидрологических характеристиках рек.
В связи с этим целью данной работы стало изучение видового состава гетеротрофных жгутиконосцев в соленых водоемах Приэльтонья.
Материалы и методы
Были исследованы реки района Приэльтонья (Волгоградская область, Россия): Хара, Лан-цуг, Большая Сморогда, Малая Сморогда, Солянка, Чернавка и Карантинка, а также озеро Эльтон. Пробы планктона и бентоса отбирались с 2011 по 2013 гг. в летнее время и транспортировались в лабораторию при 10-15°С. Образцы воды и донного осадка объемом 10 мл помещали в чашки Петри и инкубировали при 25°С в термостате, в качестве подкормки использовали непатогенный штамм бактерий Pseudomonas fluorescens. Микроскопическое наблюдение производилось в день посева, ежедневно в течение первой недели, а в последующем - раз в неделю в течение 1 месяца. Для светомикроскопического исследования использовали микроскоп Axiostar Plus (Carl Zeiss) с фазово-контрастными объективами 100х. Идентификацию гетеротрофных жгутиконосцев осуществляли в нативных препаратах, рассматривая их в чашке Петри с объективом водной иммерсии, а также в препарате «раздавленная капля» с объективом масляной иммерсии. При идентификации учитывали морфологические особенности строения и форму клеток, число и характер расположения жгутиков, тип и скорость движения. Для определения размеров клеток использовали окуляр-микрометр. Идентификацию гетеротрофных флагеллят проводили до вида и иногда до рода в соответствии с работами [2, 4, 5, 6] и с учетом современной классификации эукариот [7]. Показатели встречаемости гетеротрофных жгутиконосцев оценивали в соответствии с градацией на постоянные (более 70%), добавочные (от 20% до 70%), редкие (менее 20%) [8]. Характеристика рек дана с использованием сведений о районе Приэльтонья [9].
Плотников А.О., Селиванова Е.А._
Результаты и обсуждение
Всего в изученных биотопах был обнаружен 51 вид гетеротрофных жгутиконосцев. Сообщества гетеротрофных жгутиконосцев в реках Приэльтонья характеризовались высокой изменчивостью в зависимости от сезона, точки отбора. Каждая из изученных рек обладала индивидуальным набором добавочных и редких видов гетеротрофных жгутиконосцев, тогда как постоянные виды отсутствовали. Наибольшим видовым разнообразием отличались реки Большая Сморогда, Ланцуг, Хара.
Река Большая Сморогда длиной 21 км, шириной 7-30 м, глубиной 0,1-0,5 м, по солености на уровне истока и среднего течения соответствует мезогалинному водоему, а в устье -полигалинному (6-19 г/л). За время исследования всего в образцах воды и детрита было обнаружено 30 видов гетеротрофных жгутиконосцев, по 0-13 видов в одной пробе (в среднем - 5 видов). Наиболее часто встречались виды Cafeteria roenbergensis, Cafeteria marsupialis, Caecitellus parvulus, Spumella sp., Paraphysomonas sp., Percolomonas cosmopolitus, Petalomonas sp., Rhynchomonas nasuta, Diphylleia rotans. Все они по частоте встречаемости были отнесены к добавочным видам и обнаруживались как в планктонных, так и бентосных пробах. Также было отмечено снижение видового богатства в устьевом участке реки (18 видов), по сравнению со средним течением (24 вида).
Хара длиной 59,5 км, шириной 10-25 м, глубиной 0,2-0,5 м, по солености на уровне истока и среднего течения соответствует мезогалинному водоему, а в устье - полигалинному (11-20 г/л). Общее число обнаруженных видов гетеротрофных жгутиконосцев составило 24 вида. Количество видов, регистрировавшихся в одной пробе, колебалось от 0 до 8 и, в среднем, составило 3 вида. Наиболее часто встречались гетеротрофные флагелляты Cafeteria roenbergensis, Cafeteria marsupialis, Halocafeteria seosiensis, Spumella sp., Bodo designis, Rhynchomonas nasuta, отнесенные по частоте встречаемости к добавочным видам. В нижнем течении и устьевых участках видовое богатство было выше (18 и 10 видов, соответственно), чем в верхнем и среднем течении реки (8 видов).
Ланцуг длиной 24 км, шириной 5-25 м, глубиной 0,2-1,1 м, по солености на уровне истока и среднего течения соответствует мезогалинному
Видовой состав гетеротрофных жгутиконосцев...
водоему, а в устье - полигалинному (5-24 г/л). Всего в реке было зарегистрировано 22 вида гетеротрофных жгутиконосцев. Количество видов в одной пробе составляло от 0 до 8 (в среднем 3 вида). Наиболее часто обнаруживались добавочные виды Cafeteria roenbergensis, Spumella sp., Rhynchomonas nasuta, Percolomonas cosmopolitus, Paraphysomonas sp. Видовое богатство незначительно повышалось в устье реки, по сравнению со средним течением (15 и 13 видов, соответственно).
Река Солянка длиной 8 км, шириной 3-5 м, глубиной 0,1-0,2 м, по уровню солености (25-29 г/л) относится к полигалинным. Всего в ней было обнаружено 17 видов, из которых наиболее часто обнаруживались Cafeteria roenbergensis, Caecitellus parvulus, Spumella sp., Paraphysomonas sp,. Colpodella sp., Percolomonas cosmopolitus (добавочные виды). Число видов в одной пробе варьировало от 0 до 9 (в среднем 3). В верхнем течении реки видовое богатство было низким (1 вид), в среднем и нижнем течении было зарегистрировано большее количество видов (13 и 10 видов).
Река Карантинка по уровню солености (11 г/л) является мезогалинной. Видовое богатство в данной реке было скудным, всего было зарегистрировано 7 видов. В одной пробе обнаруживалось 0-4 вида. Все обнаруженные виды: Bodo designis, Percolomonas cosmopolitus, Paraphysomonas sp., Spumella sp., Caecitellus parvulus, Cafeteria roenbergensis, Salpingoeca marina - были отнесены в группу добавочных, редкие виды не регистрировались.
Река Малая Сморогда длиной 10,3 км, шириной 15-100 м, глубиной 0,1-0,2 м, по уровню солености (90 г/л) является гипергалинной. Видовое богатство в данной реке было скудным, всего было зарегистрировано 7 добавочных видов, редкие виды отсутствовали. Наряду с видами-космополитами Monosiga ovata, Monosiga sp, Spumella sp., Percolomonas cosmopolitus в образцах воды регистрировали присутствие га-лофильных видов гетеротрофных жгутиконосцев Pharyngomonas sp., Colpodella pugnax, Heterolobosea sp. Видовое богатство и состав гетеротрофных жгутиконосцев на всем протяжении реки были постоянными.
Река Чернавка длиной 3,3 км, шириной 3-5 м, глубиной 0,1-0,2 м, имеет соленость 22-42 г/л и относится к поли- или гипергалинным во-
Естественные науки
доемам в зависимости от сезона. Видовое богатство гетеротрофных жгутиконосцев в реке составило 12 видов, в отдельных пробах обнаруживалось от 0 до 7 видов (в среднем, 3 вида). В группу добавочных видов вошли гетеротрофные жгутиконосцы Cafeteria roenbergensis, Spumella sp., Percolomonas cosmopolitus. В устьевых участках реки видовое богатство было выше, чем среднем течении (12 и 6 видов, соответственно). При анализе состава гетеротрофных флагеллят небольших эфемерных водоемов около реки количество зарегистрированных видов значительно возрастало и составляло 22 вида. В них обнаруживались такие виды, как Monosiga ovata, Heterolobosea sp., Caecitellus parvulus, Pseudobodo tremulans, Rhynchomonas nasuta, Ciliophrys infusionum.
Озеро Эльтон, представляющее гиперга-линное бессточное озеро с уровнем солености (315 г/л), характеризовалось самым низким видовым богатством. Всего за время исследования здесь было обнаружено 4 вида, отнесенные в соответствии с частотой встречаемости к редким видам: Monosiga ovata, Colpodella pugnax, Pharyngomonas sp., Heterolobosea sp.
Таким образом, изучено видовое богатство и видовой состав гетеротрофных жгутиконосцев в соленых водоемах Приэльтонья, где главным фактором формирования биоценоза является уровень солености. Наибольшим видовым богатством характеризовались мезо- и полига-линные реки Ланцуг, Хара, Большая Сморог-да, что, с одной стороны, связано с относительно невысокой соленостью, не превышающей 24
г/л, а с другой стороны, разнообразием формирующихся в этих реках биотопов. Наиболее распространенными в изученных водоемах были виды и роды гетеротрофных жгутиконосцев Spumella sp., Paraphysomonas sp., Cafeteria roenbergensis, Percolomonas cosmopolitus. Эти виды являются космополитами и обычными обитателями морских и солоноватоводных биотопов. Отмечена высокая изменчивость сообществ гетеротрофных жгутиконосцев в реках и отсутствие постоянных видов, высокое сходство списков добавочных видов гетеротрофных жгутиконосцев и индивидуальные различия рек по видовому составу за счет редких видов.
Гипергалинные водоемы (Эльтон, Малая Сморогда, частично река Чернавка) характеризовались меньшим видовым богатством, а также присутствием галофильных гетеротрофных жгутиконосцев, наряду с видами-космополитами. Среди часто обнаруживаемых гетеротрофных флагеллят здесь был хищный вид Colpodella pugnax, питающийся водорослями рода Dunaliella, присутствие которого ранее описывалось в гипер-галинных водоемах Австралии [2], а также про-тисты класса Heterolobosea: Pharyngomonas sp. и Heterolobosea sp., регистрировавшиеся ранее в ги-пергалинных местообитаниях Австралии, США, России (Соль-Илецк) [10].
Таким образом, полученные данные, с одной стороны, важны для характеристики биоразнообразия в соленых водоемах Приэльтонья, а с другой стороны, расширяют представления об экологии и распространении известных видов гетеротрофных жгутиконосцев.
01.10.2014
Работа была частично поддержана грантами РФФИ №№ 13-04-00740-а, 13-04-10119-к, 14-04-01796-а, 14-04-97069-р-поволжье-а и Программой фундаментальных исследований Президиума РАН "Живая природа: современное состояние и проблемы развития"
проект № 12-П-4-1039
Список литературы:
1. Arndt H., Dietriech D., Auer B., Cleven E.-J., Grafenhan T., Wietere M., Mylnikov A. Functional diversity of heterotrophic flagellates in aquatic ecosystems // The flagellates: Unity, diversity and evolution / Eds. B.S.C. Leadbeater, J.C. Green. London; New York: Taylor and Francis. - 2000. - P. 240 - 268.
2. Patterson D.J., Simpson A.G.B. Heterotrophic flagellates from coastal marine and hypersaline sediments in Western Australia // Europ. J. Protistol. - 1996. - V. 32. -Р. 423-448.
3. Плотников А.О., Селиванова Е.А. Биоразнообразие гетеротрофных протистов соленых водоемов Приэльтонья // Вопросы степеведения. - 2014. - Выпуск XII. - С. 139-142.
4. Жуков Б.Ф. Атлас пресноводных гетеротрофных жгутиконосцев (биология, экология, систематика). - Рыбинск. - 1993. - 160 с.
5. Larsen J., Patterson D.J. Some flagellates (Protista) from tropical marine sediments // Journal of Natural History. - 1990. - V. 24. - P. 801-937.
6. Vors N. Heterotrophic amoebae, flagellates and heliozoa from the Tvarminne area, gulf of Finland, in 1988-1990 // Ophelia. -1992. - V. 36. - № 1. - P. 1-109.
Плотников А.О., Селиванова Е.А.
Видовой состав гетеротрофных жгутиконосцев..
7. Adl S.M., Simpson A.G.B, Lane C.E., Lukes C.J., Bass D., Bowser S.S., Brown M.W., Burki F., Dunthorn M., Hampl V., Heiss A., Hoppenrath M., Lara E., Gall L.L., Lynn D.H., Mcmanus H., Mitchell E.D., Mozley-Stanridge S.E., Parfrey L.W., Pawlowski J., Rueckert S., Shadwick L., Schoch C.L., Smirnov A., Spiegel F.W. The Revised Classification of Eukaryotes // Journal of Eukaryotic Microbiology. - 2012. - V. 59. - № 5. - P. 429-493.
8. Косолапова Н.Г. Фауна планктонных гетеротрофных жгутиконосцев малых водоемов // Биология внутренних вод. -2005. - № 1. - С. 11-17.
9. Водно-болотные угодья Приэльтонья. - Волгоград: ГУ Природный парк «Эльтонский». - 2005. - 27 с.
10. Harding T., Brown M.W., Plotnikov A., Selivanova E., Park J.S., Gunderson J.H., Baumgartner M., Silberman J.D., Roger A.J., Simpson A.G.B. Amoeba Stages in the Deepest Branching Heteroloboseans, Including Pharyngomonas: Evolutionary and Systematic Implications // Protist. - 2013. - V. 164. - № 2. - Р. 272-286.
Сведения об авторах:
Плотников Андрей Олегович, заведующий центром коллективного пользования научным оборудованием «Персистенция микроорганизмов» Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, к.м.н., доцент, 03.02.03, E-mail: protoz@mail.ru Селиванова Елена Александровна, ведущий научный сотрудник лаборатории водной микробиологии Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, к.м.н., доцент, 03.02.03, e-mail: selivanova-81@mail.ru, тел.: (3532) 77-54-17; 460000 г. Оренбург, ул. Пионерская, 11.
