CC BY
46
Экология животных rntFS Юг России: экология, развитие. №3, 2007
Ecology of animals_^^^_The South of Russia: ecology, development. №3, 2007
ственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2003 г. - Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2004. - С.273-280. 5. Монахов С.К., Поставик П.В., Соловьев Д.В., Яготинцев В.Н. Экосистема и окружающая среда Каспийского моря. - Махачкала: Изд-во Юпитер, 1997. - 116 с. 6. Салманов М.А. Роль микрофлоры и фитопланктона в продукционных процессах Каспийского моря. - М.: Наука, 1987. - 216 с.
УДК: 595.771
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА НА КАРИОФОНД ПОПУЛЯЦИИ МАЛЯРИЙНЫХ КОМАРОВ РОДА ANOPHELES
В УСЛОВИЯХ ДАГЕСТАНА
© 2007. Гаджиева С.С.
Дагестанский государственный педагогический университет
Представлены результаты влияния температуры на кариофонд популяции малярийных комаров рода Anopheles Бабаюртовского района. Отмечена существенная гибель особей во всех вариантах опыта на первых личиночных стадиях (I и II возраст), причем для высокотемпературного режима (ВТ) она продолжалась и на более поздних стадиях. Общая жизнеспособность личинок стадий популяции выше при умеренно низких температурах (+13-150С) и значительно снижается при умеренно высоких (+25-260С). Температура водных биотопов оказывает существенное влияние, как на скорость развития личинок, так и на их жизнеспособность.
The results of the temperature influence on the caryofund of the malaria mosquitoes populations of the Anopheles species in Babayurt region. Essential death of species in all variants of the experience was noted on the 1st larval stages (I and II age) moreover for the high temperature mode it lasted on later stages too. General larvae viability of population stages is higher under sparingly low temperatures (+13-150C) and significantly descendes under sparingly high (+25-260C).Temperatures of the water biotopes influence significantly both on the larval development rate and their viability.
Дагестан является эпидемиологически неблагоприятной территорией, так как граничит с мировым ареалом трехдневной малярии, где паразитарные системы наиболее устойчивы.
Экономический вред, наносимый кровососами, общеизвестен. Поэтому изучение биологических и экологических условий существования малярийных комаров имеют большое значение для охраны здоровья населения и развития животноводства. Исследования хромосомного набора кариотипа открывают дополнительные возможности для борьбы с ними новыми генетическими методами. В связи с этим возникает настоятельная необходимость тщательного изучения влияния температурного режима на их кариофонд популяции.
В последние 20-30 лет успешно исследуются политенные хромосомы многочисленных видов Anopheles - переносчиков малярии [5].
Несмотря на широкое распространение молекулярных методов в биологии, цитогенетический подход остается актуальным для изучения динамики популяции малярийных комаров. По-прежнему цитогенетический метод является единственным способом диагностики палеарктических видов -двойников малярийных комаров. Этот метод позволяет решать важнейшие проблемы популяционной генетики и экологии переносчиков [2].
В Республике Дагестан массовый выплод малярийных комаров отмечен преимущественно в низинной части - на территориях Терско-Кумской, Терско-Сулакской и Приморской низменности [3]. Распространению малярии способствуют высокая численность малярийных комаров и неблагоприятная эпидемиологическая обстановка в Закавказье [1].
Материал и методики. В 2003 г. для того, чтобы оценить роль температурных факторов отбора на кариофонд популяции Anopheles maculipennis был поставлен эксперимент по температурным влияниям на личиночные стадии развития. В июне 2003 г. была взята выборка взрослых, оплодотворенных в природе, самок Anopheles messeae Бабаюртовского района. Из 80 самок в лабораторных условиях были получены кладки яиц. Каждая кладка была разделена на три равные части (в среднем по 100 яиц). Яйца равномерно были представлены в трех вариантах опыта. Такая особенность позволила гарантировать высокое сходство исходных частот инверсионных генотипов в каждом варианте экс-
Экология животных
Ecology of animals
Юг России: экология, развитие. №3, 2007
The South of Russia: ecology, development. №3, 2007
перимента. Создали следующие температурные режимы развития личинок в лабораторных условиях: 1) низкая температура (НТ) - +13-150С; 2) средняя температура (СТ) - +22-230С; 3) высокая температура (ВТ) - +27 0С.
Результаты и обсуждение. Одним из важнейших вопросов экологии малярийных комаров рода Anopheles является вопрос о размерах преимагинальной смертности. Ещё в 1920 г. итальянским ученым Селла было установлено, что малярийные комары отличаются большей гибелью личинок в естественных водных биотопах. Температура водных биотопов оказывает существенное влияние, как на скорость развития личинок, так и на их жизнеспособность. Пределы жизнедеятельности личинок малярийных комаров определяются крайними температурами (нижний - +100С, верхний - +350С), при этом оптимальной температурой является +250. В течение репродуктивного периода в природных условиях температура водных биотопов существенно колеблется, особенно в весенний и осенний периоды. Отмечено, что наибольшая гибель при этом характерна для личинок первых возрастов. Можно предположить, что наряду с неизбирательной элиминацией здесь имеет место и естественный отбор тех или иных генотипических вариантов [4].
Для того, чтобы оценить роль температурных факторов отбора на кариофонд популяции Anopheles maculipennis был поставлен эксперимент по температурным влияниям на личиночные стадии развития. Во всех вариантах для развития личинок поддерживали оптимальную плотность их и необходимое равноценное питание (отруби, нитчатка). В разных вариантах сроки развития личинок до IV возраста различались. В условиях низкой температуры развитие личинок длилось от 26 до 42 дней; в условиях средней температуры - от 23 до 35 дней; а в условиях высокой температуры - от 17 до 26 дней. Отмечена существенная гибель особей во всех вариантах опыта на первых личиночных стадиях (I и II возраст), причем для высокотемпературного режима (ВТ) она продолжалась и на более поздних стадиях. В разных вариантах это отразилось на относительном количестве личинок IV возраста (табл. 1). Частное распределение инверсионных генотипов показывает, что по хромосомам XL и 3R имеются значительные различия между отдельными температурными режимами опыта. В разных вариантах отмечено существенное варьирование частоты гомозигот XL00 и XL11. Концентрация XL00 увеличивается от ВТ к НТ в 2 раза и к СТ в 4 раза; концентрация XL11 в вариантах СТ и НТ совпадает (0,577 и 0,523), ВТ - повышается до 0,752. Между тремя вариантами частота хромосомной последовательности XL0 (p < 0,001). По хромосоме 3R частоты последовательности 3R0 везде сходны (р > 0,05), причем концентрация гетерозигот 3R01 и гомозигот 3R00 варьирует существенно между группой вариантов низкой и высокой температуры с одной стороны и средней температурой - с другой.
В целом частота вариантов хромосом 2R и 3L почти во всех температурных режимах сходна. Для того чтобы охарактеризовать адаптивную ценность генотипов, необходимо отметить, что в год проведения эксперимента (2003 г.) природная популяция Anopheles messeae (откуда была взята выборка самок для опыта) была существенно перестроена по генетической структуре. При многолетнем анализе популяции эта ситуация была детально рассмотрена. В 2003 г. частоты хромосомных последовательностей в природе составляли (конец июля - начало августа): XL0 - 20,5%; 2R0 - 75,9%; 3R0 -52,8%; 3L0 - 82,9%, что значительно превышало обычный уровень этих хромосом в 5-летний период (рис. 1). В условиях «природного» эксперимента популяция как бы находилась под влиянием нетипичного (в этот год) климатического режима, где доминировала последовательность XL0, 2R0, 3R0
Таким образом, результаты нашего эксперимента показывают, что общая жизнеспособность личинок стадий популяции выше при умеренно низких температурах (+13-150С) и значительно снижается при умеренно высоких (+25-260С). Время развития личинок имеет обратную зависимость. Соотношение самок и самцов также иное в варианте с высокой температурой (самок в 3 раза больше, чем самцов), в остальных режимах отношение полов - 1,5; 1,7. При оптимальной температуре (средней температуре) выживаемость гомозигот ХЬ00 и 3Я00 развития (+22оС) значительно выше, чем при крайних. Следовательно, и частота ХЬ0 хромосомы при средней температуре выше. Но в варианте средних температур частота 3Я0 не изменилась за счет понижения адаптивной ценности гетерозигот 3Я01. В оптимальных условиях частоты гетерозигот ХЬ01 и 3Я01 падают, что свидетельствует об отборе в пользу гомозиготных вариантов ХЬ00 и 3Я00. А при крайних температурных вариантах ге-
, 3L0 .
Экология животных Юг России: экология, развитие. №3, 2007
Ecology of animals_^^^_The South of Russia: ecology, development. №3, 2007
терозиготы 3R01 отличаются высокой буферностью, демонстрируя значения, близкие к сверхдоминированию.
Таблица1
Частота инверсионных генотипов Anopheles messeae в экспериментальных условиях
(Бабаюртовский район, 2003 г.)
Хромосомный генотип Низкая развития n=156 108/ 60 да Высокая развития n=42 34/ 15 да Средняя развития n=112 65/ 36 да
XL00 0,122+0,029 (0,065) 0,051+0,034 (0,019) 0,229+0,042 (0,116)
XL01 0,270+0,037 (0,367) 0,179+0,029 (0,042) 0,227+0,042 (0,438)
XL11 0,577+0,043 (0,519) 0,752+0,071 (0,726) 0,523+0,052 (0,420)
XL12 0,014+0,011 (0,021) (0,039) 0,010+0,010 (0,006)
XL0 0,255 0,140 0,39
2R00 0,879+0,011 (0,918) 0,958+0,025 (0,940) 0,928+0,020 (0,920)
2R01 0,048+0,013 (0,072) 0,018+0,018 (0,054) 0,060+0,018 (0,071)
2R11 0,018+0,008 (0,001) 0,018+0,018 (0,001) 0,007+0,007 (0,001)
2R0 0,936 0,965 0,957
3R00 0,462+0,032 (0,467) 0,512+0,062 (0,559) 0,622+0,040 (0,582)
3R01 0,412+0,626 (0,423) 0,458+0,062 (0,368) 0,268+0,035 (0,356)
3Rn 0,079+0,017 (0,092) 0,018+0,017 (0,061) 0,080+0,021 (0,051)
3R0 0,674 0,745 0,758
3L00 0,743+0,030 (0,757) 0,745+0,058 (0,710) 0,739+0,036 (0,748)
3L01 0,227+0,026 (0,215) 0,198+0,052 (0,234) 0,270+0,036 (0,229)
3Ln 0,004+0,004 (0,014) 0,034+0,024 (0,019) 0,005+0,005 (0,017)
3L0 0,864 0,848 0,862
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
2000
2001
1002
2003
2004
Рис. 1. Частотное распределение (пятилетний период) хромосомных инверсий (по сезонам) популяции Anopheles messeae в Бабаюртовском районе Республики Дагестан
Библиографический список
1. Гаджиева С.С. Типология мест выплода кровососущих комаров семейства Culicinae в Низменном Дагестане // Фундаментальные исследования системе образования. Материалы международной научно-практической конференции. - Тамбов, 2002. - С.33-35. 2. Гордеев М.И. Стратегия отбора в популяциях малярийных комаров // Генетика. Т.30. Приложение. - 1994. - С.34-35. 3. Исмаилов Ш.И. Влияние гидрорежима на численность и видовой состав кровососущих комаров низменности Дагестана. - Махачкала. - С. 13-15. 4. Стегний В.Н. Популяционная генетика и эволюция малярийных комаров. - Томск: Изд-во Томск. ун-та,1991. -136 с. 5. Kitzmiller J.B. Genetics, citogenetics and evolution of mosquitoes. Adv. Genet. V.18. - 1967. - P.1-433.
