Тезисы докладов Апатиты 2016
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
ЦИАНОПРОКАРИОТЫ ПРИБРЕЖНЫХ БИОТОПОВ НЕВСКОЙ ГУБЫ ФИНСКОГО ЗАЛИВА Горин К. К, Никитина В. Н, Белякова Р. Н 1 ГБУ ДО Дворец детского (юношеского) творчества Выборгского района, Санкт-Петербург, Россия e-mail: lordspg@yandex.ru Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 47 2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия e-mail: botsadspbgu@yandex.ru Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия e-mail: raisa_beljakova@mail.ru Невская губа – самый восточный район Финского залива ограниченный с востока островами дельты Невы, ас запада дамбой, располагается в границах города Санкт- Петербурга и испытывает комплексное воздействие его инфраструктуры. На антропогенное давление в первую очередь реагируют фотоавтотрофы, в том числе и цианопрокариоты. Меняются состав и структура их бентосных и планктонных сообществ, учащаются случаи их цветения, значительно ухудшающие качество воды, и подавляющие жизненную активность других гидробионтов. Проанализированы планктонные и бентосные пробыв районе заказника Северное побережье Невской губы, южной части губы и устья Большой Невки в период с 2010 погоды. Завесь период исследования было выявлено 77 видов и внутривидовых таксонов цианопрокариот, представителей 3 порядков. Таксономическим разнообразием отличался порядок Chroococcales – 31 вид из 17 родов. Из порядка Oscillatoriales обнаружено 25 видов из 12 родов, а из порядка Nostocales – 21 вид из 13 родов. В экологическом отношении установлено преобладание бентосных форм над планктонными (47 и 27 вида соответственно. Доминировали пресноводные и пресноводно-солоноватоводные формы (27 и 26 видов соответственно. Большая часть видов цианопрокариот являются индикаторами сапробности. Преобладают представители олиго-β-мезосапробов (10 видов, β- мезосапробов (7 видов и внутривидовых таксонов, и β- Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 48 олигосапробов (7 видов. Особенностью бентосных сообществ цианопрокариот можно считать наличие 22 видов потенциальных азотфиксаторов. Из обнаруженных видов 7 являются потенциальными возбудителями цветения воды, а 3 из них могут сопутствовать массовому развитию других цианопрокариот. К числу неуказанных ранее как возбудителей цветения 3 вида могут сопутствовать массовому развитию других цианопрокариот. К ним относятся Coelospharium kuetzingianum Näg., Merismopedia punctata Meyen., Planktolyngbia brevicellularis Cronb. et Komárek. В наших материалах обнаружено два вида ранее зарегистрированных, как токсичные в пределах акватории в Невской губы это Planktothrix agardhii (Gom.) Anagn. et Komárek. продуцирующий гепатотоксины) и Nostoc pruniforme C. Ag. (продуцирующий микроцистины). Наряду с этим двумя вида являются потенциально токсичными для человека за счёт способности некоторых популяций синтезировать гепатотоксины (Woronichinia naegeliana (Ung.) Elenk.), нейро- и гепатотоксины (Dolichospermum lemmermannii (Richter) Wacklin et al). Считается, что Coelospharium kuetzingianum оказывает токсическое действие на внутренние органы ряда сельскохозяйственных животных и водоплавающих птица потенциально токсичен для молоди рыб и беспозвоночных животных. В процессе мониторинга, проведённого в период с 2013 погоды, отмечено, что в обследованных районах таксономический состав различался. Максимальное разнообразие было зафиксировано в заказнике Северное побережье Невской губы и было представлено 31 видом цианопрокариот из трёх порядков, где доминировали Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 49 хроококковые (17 видов, а порядки Nostocales и Oscillatoriales насчитывали 10 и 4 вида соответственно. В устье Большой Невки было выявлено всего 10 видов. Из них к порядку Oscillatoriales относилось видов, а к порядками -по вида. В обследованной южной части акватории Невской губы было выявлено 19 видов цианопрокариот, среди которых абсолютными доминантами являлись осциллаториевые (17 видов) и 2 вида из порядка Nostocales. Снижение уровня таксономического разнообразия наиболее вероятно связано с различной антропогенной нагрузкой на исследованные биотопы. СИСТЕМАТИКА ЦИАНОПРОКАРИОТ – ТРАДИЦИИ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЫ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ Давыдов Д. А. Полярно-альпийский ботанический сад-институт КНЦ РАН, Апатиты, Россия e-mail: d_disa@mail.ru Систематика цианопрокариот исторически создавалась в рамках анатомо-морфологического подхода принятого в ботанической традиции. Наибольшее развитие ботаническая классификация цианопрокариот достигла в трудах L. Geitler (1925, 1932, 1942). Им были предложено выделять три порядка Chroococcales, Chamaesiphonales и Hormogonales (Geitler, 1932), а позднее система транформировалась в пять порядков Chroococcales, Dermocarpales, Pleurocapsales и Hormogonales (Geitler, 1942). Основателем российской школы по изучению синезленых водорослей можно по праву считать А.А. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 50 Еленкина. Его система (1916, 1923, 1936) во много основана на работах L. Geitler. Создание А.А. Еленкиным в соавторстве с ММ. Голлебахом, Е.К. Коссинской и В.И. Полянским определителя «Синезеленые водоросли СССР (Еленкин, 1936, 1938, 1949) послужило основой для развития всей отечественной альгологии цианопрокариот. По-сути, без изменений система, принятая в этом трехтомнике, была использована и во втором выпуске Определителя пресноводных водорослей СССР (Голлербах и др, 1953). Большинство отечественных альгологов пользуются им в повседневной работе при определении и при публикации своих результатов до сих пор. Морфологическая простота строения цианопрокариот, отсутвие у них ядер, полового процесса и другие признаки, характерные для прокариот, были очевидны и вовремя создания трудов L. Geitler, А.А. Еленкина и их последователей. После появления прокариотной концепции бактерий (Stanier, van Niel, 1962) стал развиваться микробиологический подход к классификации цианобактерий (Stanier, Cohen-Bazire, 1977). Основываясь на морфологических критериях Rippka et al. (1979) были выделены пять секций, которые используются в определителе Берджи, I (= Chroococcales), II (= Pleurocapsales), III (= Oscillatoriales), IV (= Nostocales) и V (= Stigonematales) (Castenholz 2001). Развитие ботанического подхода с привлечением новых признаков для классификации (количество плоскостей деления, строение внутриклеточных мембран и т.д.) легли в основу системы J. Komárek, K. Anagnostidis (Komárek, Anagnostidis, 1986, 1989, 1998, 2005; Anagnostidis, Komárek, 1988, 1990). Которые выделяли 4 порядка Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 51 Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales, Stigonematales. В дальнейшем система была пересмотрена. На сегодняшний день номенклатура цианопрокариот регламентируется действием сразу двух кодексов Международного кодекса ботанической номенклатуры (ICBN) и Международного кодекса номенклатуры бактерий (ICNB), что определяет и наличие нескольких систем классификации цианопрокариот. Полифазный подход декларируемый для учета всех признаков и сглаживания противоречий между ботанической и микробиологической концепциями вылился в создание проекта Руководства по номенклатурными таксономическим трактовкам цианопрокариот (http://www.cyanodb.cz/files/CyanoGuide.pdf). Филогенетические системы, построенные на основе анализа отдельных генов, предполагают создание монофилетичных таксономических групп (Johansen, Casamatta, 2005; Siegesmund et al., 2008). Последним наиболее значимым изменеиением в системе цианопрокариот является разграничение класса на 4 подкласса Gloeobacteriophycidae, Synechococcophycidae, Oscillatoriophycidae, Nostochophycidae (Komárek et al., 2014). Первый и последний подклассы являются монофилетичными. Очевидным вектором развития систематики цианопркариот на сегодняшний день остается развитие филогенетических систем. Исследование выполнено при поддержке грантов РФФИ № 14-04-98810, № 15-04-06346, № 15-29-02662. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 52 БИОГЕОГРАФИЯ ЦИАНОПРОКАРИОТ НА ПРИМЕРЕ ФЛОРЫ АРКТИКИ Давыдов ДА, Патова Е. Н 1 Полярно-альпийский ботанический сад-институт КНЦ РАН, Апатиты, Россия e-mail: d_disa@mail.ru 2 ФГБУН Институт биологии Коми НЦ Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Республика Коми, Россия e- mail: patova@ib.komisc.ru Географический анализ видов Cyanoprokaryota весьма затруднен по причине сложившегося мнения о космополитном распространении группы и большинства ее представителей. В большинстве печатных работ по альгофлорам внимания их распространению не придается, не приводятся типы распространения и ареалогические анализы. Критика такого подхода рассмотрена Э.Г. Кукком (1969). Затруднения, испытываемые при отнесении вида к тому или иному элементу, имеют ряд причин. 1) Древний возраст происхождения. 2) Многие цианопрокариоты относятся к гидрофитным организмам, их распространение приурочено к водным экосистемам, часто они имеют интразональный характер распространения. Многие наземные виды также могут встречаться вводных экотопах, это сказывается на величине их ареалов, охватывающих обширные пространства по всему Земному шару или на значительной его территории. 3) Цианопрокариоты особенно наземные и водно-наземные виды) приурочены к микронишам, в которых поясно-географические условия нивелируются, а решающее значение имеют узкоэкологические факторы среды. 4) Морфологическая схожесть популяций, наличие криптических видов и видов Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 53 эндемиков можно выявить только молекулярно- генетическими исследованиями. Наблюдается типичная для прокариот ситуация, когда генотипическое разнообразие превышает фенотипическое, и, следовательно, многие морфотипы могут иметь ареалы, охватывающие обширные пространства по всему Земному шару или на значительной его территории. Выполненное нами обобщение флоры цианопрокариот российской Арктики и Субарктики демонстрирует большое разнообразие видов (583). Для собственно арктической флористической области характерно 435 видов. Наибольшее число видов обнаружено в Мурманской области (354 видана арх. Шпицберген (281) ив Большеземельской тундре (191). Флоры Таймыра (125), Полярного Урала (119), Чукотки (84), арх. Земля Франца-Иосифа (68), Малоземельской тундры (67), Новой Земли (54), Ямала (56) можно охарактеризовать как частично изученные. Небольшое разнообразие характерно для Чукотки (48) и Северной Земли (41). Различные арктически флоры характеризуются значительной специфичностью. Наибольшее сходство видового состава (53% сходства по коэффициенту Съеренсена) демонстирурют флоры Большеземельской тундры и Полярного Урала (78 общих видов. Основная причина высокой специфичности представляется нам в гетерогенной изученности территорий. Типичными широко распространенными в Арктике видами следует считать Nostoc commune Vauch. ex Born. et Flah., Microcoleus autumnalis (Trev. ex Gom.) Strun. et al., Oscillatoria tenuis C. Ag. ex Gom., Tolypotrhix tenuis Kütz., Chroococcus turgidus (Kütz.) Näg. Исследование выполнено при поддержке грантов РФФИ № 14-04-98810, № 15-04-06346, № 15-29-02662. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 54 ЦИАНОПРОКАРИОТЫ ОЗЕРА ИМАНДРА КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ) Денисов ДБ, Кашулин НА. Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН, Апатиты, Мурманская область, Россия e-mail: denisow@inep.ksc.ru Проанализирован видовой состав и структура сообществ цианопрокариот в составе планктона оз. Имандра в аспектах сезонной и пространственной динамики. Характерным проявлением изменения видового разнообразия планктонных водорослей сначала века стали эпизодические явления массового развития синезеленых водорослей в отдельных участках акватории наряду с увеличением доли цианопрокариот в составе планктона. Типичными представителями синезеленых водорослей, способными вызывать цветение в составе планктона оз. Имандра в настоящее время являются Dolichospermum lemmermannii (Ricter) P. Wacklin et al., Anabaena flosaquae G. S. West, Microcystis aeruginosa (Kütz.) Kütz., Planktothrix agardhii (Gom.) Anagn. et Komárek. Всего в составе планктона был выявлен 21 таксон цианей рангом ниже рода. Наиболее богаты видами роды Anabaena (5) и Dolichospermum (4). По сравнению с результатами предыдущих исследований конца го века, наряду с цианопрокариотами, возросла доля зеленых и харовых водорослей в составе планктона. Их сезонные максимумы приурочены к середине и концу гидробиологического лета они способны вегетировать вплоть до замерзания озера. Очевидно, это является следствием глобальных Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 55 климатических изменений наряду с развитием процессов антропогенной эвтрофикации озера Имандра. Отмечено, что явления массового развития цианей преимущественно, Dolichospermum lemmermannii) сопровождаются штилевыми условиями, им предшествуют сравнительно высокие температуры воздуха, массовое развитие водорослей приурочено к заливами губам, куда формирующуюся у поверхности пленку водорослей сгоняет небольшим ветром. Очевидно, цианопрокариотическое цветение вод реализуются при благоприятном сочетании метеорологических и гидролого-гидрохимических условий, наряду с достаточным количеством доступных биогенных элементов. Достоверной связи численности синезеленых водорослей с содержанием биогенных элементов не выявлено, в то время как участки акватории, где наблюдалось цветение синезеленых водорослей, приурочены к зонам распространения стоков апатитового производства. В настоящее время явления массового развития цианей характеризуются рядом специфических черт. Во-первых, они ограничены сравнительно изолированными участками акватории озера, и не распространяются на открытые водные пространства. Во- вторых, формирование плотных скоплений водорослей отчасти обусловлено легким ветром, направленным в сторону залива (губы, с последующим штилем. В-третьих, явление локального цветения не всегда сопровождается высокой долей синезеленых водорослей в составе фитопланктона, развивающегося в толще воды. Вместе стем в периоды массового развития цианопрокариот наблюдалась гибель молоди рыб. Искусственные колебания уровня воды, не синхронизированные с естественной динамикой, привели к существенным нарушениям в функционировании Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 56 литоральных экосистема в некоторых случаях к полному исчезновению литоральных сообществ организмов. Выпадение такого важного структурно-функционального элемента из экосистемы озера приводит к изменениям циклов биогенных элементов, сокращению нерестовых площадей, исчезновению многих литоральных организмов, в том числе и кормовых объектов для ценных представителей ихтиофауны – нарушаются условия для естественного воспроизводства рыб, в первую очередь сиговых и лососевых. РОЛЬ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В АНТРОПОГЕННО- ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПОЧВАХ Домрачева ЛИ, Трефилова Л. В, Горностаева Е. А, Фокина А. И. 2 1 Вятская государственная сельскохозяйственная академия, Киров, Кировская область, Россия e-mail: nm- flora@rambler.ru Вятский государственный университет, Киров, Кировская область, Россия e-mail: annushka-fokina@mail.ru Среди почвенной микробиоты цианобактериям принадлежит существенная роль в протекании важнейших биологических процессов как вне нарушенных деятельностью человека, таки в антропогенно преобразованных почвах. В зависимости от силы и длительности антропогенных воздействий меняется видовой состав, плотность цианобактериальных популяций, структура фототрофных комплексов. Вегетация цианобактерий протекает ив глубинных слоях почвы диффузный тип сообществ, и на её поверхности, Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 57 образуя при массовых разрастаниях пленки, корочки или цветение почвы. Постоянными спутниками цианобактерий выступают эукариотные водоросли. Доказано, что структура и количественные характеристики альго-цианобактериальных ценозов почвы определяются тремя взаимодействующими механизмами саморегуляцией, обусловленной изменением характера связей между фототрофными партнерами трофической активностью почвенных беспозвоночных и контролем через химико-физические факторы. Общебиологическая роль цианобактерий, как и водорослей, сводится к образованию первичной продукции, которая выступает в роли пищевого и энергетического субстрата для гетеротрофных бактерий, грибов и мелких животных. Кроме того, дополнительное обогащение почвы биологическим азотом происходит в результате азотфиксирующей активности гетероцистных форм цианобактерий. Об их потенциальном вкладе в жизнь почвы свидетельствуют показатели численности цианобактериальных популяций до нескольких миллионов клеток в 1 г почвы и до 40-90 млн. клеток/см 2 при цветении почвы. В результате антропогенного воздействия происходит трансформация альго- цианобактериальных комплексов. Для почв техногенных экосистем и урбанозёмов характерно абсолютное доминирование цианобактерий (цианофитизация) на всех этапах сезонной сукцессии при действии таких загрязнителей, как ионы тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, фосфорорганические соединения, поверхностно-активные вещества и др. При этом уровень доминирования увеличивается по мере возрастания концентрации поллютанта. Поэтому усиление доли цианобактериального компонента в структуре Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 58 фототрофных популяций в почве служит одним из диагностических признаков при её химическом загрязнении. Аборигенные формы цианобактерий и цианобактериальная инокуляция семян способствуют оздоровлению почвы при её биологическом и химическом загрязнении. Так, при введении культур цианобактерий в почву, ставшую фитотоксичной из-за длительного выращивания монокультур, нами неоднократно отмечался эффект повышения супрессивности почвы и очистки её от фитопатогенов. Способность цианобактерий к связыванию, деструкции и детоксикации различных поллютантов служит теоретической основой использования их в биоремедиационных целях ив частности, в качестве биосорбентов. Особенно перспективным является направление создания растительно-цианобактериальных комплексов, повышающих вынос из почвы тяжелых металлов. В частности, доказано, что предпосевная обработка семян горчицы белой культурой почвенной цианобактерии Fischerella muscicola существенно повышает уровень выноса меди из медьзагрязненной почвы. Поэтому растительно-цианобактериальный комплекс «Sinapis alba + Fischerella muscicola» перспективен для создания системы мероприятий, направленных на биоремедиацию почв, загрязненных тяжелыми металлами. РЕАКЦИЯ ЦИАНОПРОКАРИОТ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ АВИАЦИОННЫМ КЕРОСИНОМ В ПОЛЕВОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ |