Тезисы докладов Апатиты 2016
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
МИКРОФОТОТРОФОВ НА ТЕХНОГЕННЫХ СУБСТРАТАХ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА Зимонина НМ. Вятский государственный университет, г. Киров, Кировская область, Россия e-mail: zimonina.nata@mail.ru, kaf_eco@vshu.kirov.ru Интенсивное развитие добывающих отраслей топливно-энергетического комплекса приводит к увеличению площадей занятых техногенными аренами на Крайнем Севере. В роли первопоселенцев техногенных субстратов часто выступают почвенные микроорганизмы и водоросли. Состав и структура сообществ микрофототрофов могут служить индикационными признаками свойств субстрата и отражать характер процессов самовосстановления растительности. Цель настоящего исследования – оценить качественные и количественные показатели цианобактерий в составе сообществ микрофототрофов в районах интенсивной нефте- и угледобычи Республики Коми. Отбор и обработка проб велись общепринятыми в микробиологических и альгологических исследованиях методами. Пробы отобраны на плоских вершинах техногенных отвалов в характерных для нарушенных местообитаний участках грунт без высших растений, заросший мхами и под разнотравно-злаковой растительностью. Физико-химические свойства техногенных грунтов определены в аналитической лаборатории Института биологии Коми Научного центра. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 71 Сообщества микрофототрофов промплощадок буровых скважин Возейского нефтяного месторождения граница подзон лесотундры и крайнесеверной тайги, Усинский промышленный район На территории нефтепромысла для обустройства скважин используются четвертичные покровные пески и супеси, добытые из местных карьеров. Всего на промплощадках выявлено 154 вида водорослей цианобактерии – 63 (41%), зелёные – 67 (43%), жёлтозелёные – 21 (14%), диатомовые 3 (2%). На техногенных песках, лишённых растительности, наибольшим видовым разнообразием отличается порядок Oscillatoriales. Чаше всего встречаются виды родов Oscillatoria, Phormidium, Plectonema, которые предпочитают открытые местообитания и устойчивы к недостатку влаги. В условиях недостатка органических веществ, азота и при наличии углеводородного загрязнения особое значение имеют азотфиксирующие цианобактерии. На насыпных субстратах, лишённых растительности отмечен самый разнообразный набор видов азотфиксаторов: Nostoc linckia (Roth.) Born. et Flah.; N. punctiforme (Kütz.) Hariot; Anabaena cylindrica Lemm.; A. variabilis Kütz; Cylindrospermum michailovskoense Elenk.; Nodularia harveyana (Thwait.) Thur.; Tolypothrix tenuis Kütz.; Calothrix elenkinii Kossinsk. Виды родов Nostoc и Anabaena входят в состав доминантов сообществ микрофототрофов. Пределы колебаний численности клеток на участке составили 60-270 тыс. клеток в 1 г. субстрата, её основу составляют цианобактерии. Биомасса микрофототрофов колебалась в пределах 0.6-1.0 гм. В ее создании цианобактерии и зеленые водоросли принимают приблизительно равное участие (43 и 56% соответственно. Приуроченность к замоховелым экотопам обнаруживают Tolypothrix tenuis и Pseudanabaena galeata Böcher. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 72 Численность клеток микрофототрофов на участках под мхами невысокая 17 - 29 тыс. клеток/г почвы. В сообществах микрофототрофов под травянистой растительностью большого разнообразия достигают зеленые водоросли. Под травянистой растительностью насчитывалось в среднем 147-246 тыс. клеток в 1 г грунта с биомассой 0.1-0.5 гм. По числу клеток преобладают многоклеточные нитчатые цианобактерии родов Plectonema и Phormidium, составляя 80-90 % суммарной численности и 9% биомассы Сообщества микрофототрофов породных отвалов угольной шахты «Юнь – Яга (подзона южных тундр, Воркутинский промышленный район) На рекультивированных суглинком породных отвалах наибольшая интенсивность развития микрофототрофов отмечена на незадернованных грунтах. На данном участке количество клеток достигало 1 млн. 200 тыс. в г грунта, величина биомассы 10 кг/га. Ведущее значение в структуре численности и биомассы принадлежало нитчатым цианобактериям. Заметное участие в структуре биомассы принимают гетероцистные цианобактерии Anabaena variabilis, Nostoc punctiforme, их биомасса составила 1,21 кг/га, что на порядок выше чем в других исследованных экотопах. На долю одноклеточных зелёных и диатомовых водорослей приходится не более 2% от общей численности клеток на участке. Сообщества микрофототрофов на аргиллитовом щебне в основном представлены одноклеточными зелеными водорослями. Продукция микрофототрофов на породных отвалах возрастала в ряду задернованный суглинок (9 кг/га), задернованный щебень (14 кг/га), незадернованный щебень (26 кг/га), незадернованный суглинок (33 кг/га). Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 73 Таким образом, начальные этапы восстановительной сукцессии почвенно-растительного покрова на техногенно нарушенных территориях Крайнего Севера представлены разнообразными микрофототрофными сообществами в составе и структуре которых активное участие принимают цианобактерии. Присутствие азотфиксирующих цианобактерий определяет возможность использования суглинка на этапе технической рекультивации породных отвалов и разливов нефти. МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОДУЦЕНТОВ МИКРОЦИСТИНА В БЕНТОСЕ ОЗЕРА БАЙКАЛ Ивачева МА, Тихонова ИВ, Ханаев ИВ, Краснопеев А. Ю, Потапов С. А, Белых О. И. Лимнологический институт Сибирского отделения РАН, Иркутск, Иркутская область, Россия e-mail: Цианобактерии, являющиеся одной из самых древних на Земле групп организмов, способны населять различные экологические ниши от жарких пустынь до льдов Арктики и Антарктики. В озере Байкал они являются важными первичными продуцентами и сразу вовлекаются в трофические цепи. В последнее время участились случаи массового размножения потенциально токсичных цианобактерий, как в планктоне, таки в бентосе озера. С 2011 года наблюдается сильное изменение структуры сообщества литорали озера Байкал и массовая гибель уникальных байкальских губок. С помощью иммуноферментого анализа нами было показано наличие Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 74 микроцистина в цианобактериальном мате, развивающемся на байкальской губке. Микроцистины - циклические гептапептиды с необычной химической структурой и некоторым количеством небелковых аминокислот Основные продуценты микроцистинов в планктоне – а, Planktothrix, Aphanizomenon являются причиной токсичного цветения воды в высокопродуктивных водоемах всего мира. Бентосные продуценты микроцистина менее изучены, в мировой базе статей Pubmed доступны лишь исследования водоемов Швейцарии, водохранилищ и озер Калифорнии (Izaguirre, Jungblut, Neilan, 2007), реки Нил (Mohamed, El-Sharouny, Ali, 2007) и реки Вайтаки (Wood et al.,2010), аридных каналов Испании (Hurtado et al., 2007), рек Марокко (Oudra, Dadi-El, Vasconcelos, 2009). Наиболее быстрые и точные инструменты для исследования угрозы загрязнения вод токсинами цианобактерий – микроскопические и молекулярно-биологические методы, позволяющие оценить физиолого-биохимический потенциал цианобактерий. Целью данной работы стало выявление в пробах бентоса – биопленках, населяющих больную байкальскую губку и участки дна озера – фрагмента гена микроцистинсинтетазы с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Пробы были отобраны 31 сентября 2016 года в заливе Лиственничном оз. Байкал. С помощью водолазов были подняты 6 типов образцов биопленок, как со дна озера, таки с больной губки. Выделение ДНК проводили с помощью ферментативного лизиса и последующей экстракции фенолом и хлороформом. Выявление участка гена mcyE, кодирующего домен аминотрансферазы, выполняли с помощью праймеров hepF и hepR, как описано ранее (Белых и др, 2013). В качестве положительного контроля использовали ДНК токсичной Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 75 цианобактерии M. aeruginosa CALU 972. Секвенирование фрагментов проводили в ЦКП «Геномика» (ИХБФМ СО РАН, Новосибирск. Анализ полученных последовательностей проводили с помощью программы BLAST базы данных GenBank. Во всех шести пробах наблюдали развитие цианобактерий порядков Chroococcales, Oscillatoriales и Nostocales. Из шести проб, в четырех пробах обнаружился фрагмент гена синтеза микроцистина длиной 470 пар нуклеотидов. Проанализировано 40 клонов с вставками гена микроцистинсинтетазы. Все последовательности были гомологичны участку гена аминотрансферазы мультифермента микроцистинсинтетазы цианобактерий родов Microcystis и Anabaena. Однако, степень гомологии была весьма невысокой – 74-75%. Такие значения могут показывать, что байкальский бентосный продуцент микроцистина принадлежит порядку Chroococcales, ноне семейству Microcystaceae. Таким образом, исследования выявили, что в бентосе озера Байкал, также как ив планктоне, присутствуют цианобактерии, которые могут являться угрозой для человека и животных. Ранее нами были изучены планктонные токсикогенные цианобактерии и показано, что массовое развитие их наблюдается в летнее время года в теплых хорощо прогреваемых заливах (Белых и др, 2015). В нашем исследовании обнаружены токсикогенные цианобактерии, развивающиеся на дне озера Байкал, где температура никогда не превышает С. Продукция токсинов психрофильными цианобактериями показана исследователями Арктики и Антарктики (Jungblut et al., 2006; Wood et al., 2008; Kleinteich et al., 2013, 2014). При исследовании токсичных матов реки Шпицбергена показан весьма сходный с байкальским бентосом видовой состав (Chrapusta et al., 2015). Поскольку получены данные Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 76 о наличии токсичных генотипов цианобактерий в бентосе озера Байкал, необходимо продолжать исследования с выявлением психрофильной бентосной цианобактерии – продуцента микроцистина в озере Байкал. Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 16-54- 44035 Монг_а. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЦИАНОПРОКАРИОТ В ВОДОЕМАХ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН Идрисова Г. И. Казанский Приволжский) федеральный университет, Казань, Республика Татарстан, Россия e- mail: guzel_imamovna@mail.ru Цель нашей работы – анализ видового состава и таксономической структуры цианопрокариот исследуемых водоемов. Материалом для изучения послужили сборы фитопланктона малых озер г. Казань (2001-2003 гг.) и искусственных плотинных прудов, расположенных на различных малых реках и их притоках 15 административных районов РТ (2004-2005 гг.), а также реки Казанка (2007-2009 гг.). Отбор проб фитопланктона и фитоперифитона Собакинских озер производился в 2006 и 2008-2009 гг., р. Ашит - в 2012- 2014 гг. Пробы фитобентоса и фитоперифитона озер Раифского участка ВКГПЗ были собраны в 2003-2005 гг., 2008 г. Сбор и обработка материала осуществлялись по общепринятой методике (Водоросли, 1989). В результате проведенных исследований был выявлен 81 таксон (видов, разновидностей, а также Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 77 видов, определенных до рода) цианопрокариот, относящихся к 36 родам, 13 семействам, 3 порядкам. В данный список не вошли Tetrarcus ilsteri Skuja, единичные экземпляры которого были встречены воз. Моховое (Лаишевский р-н) и р. Анзирка (Елабужский район, Dactylococopsis acicularis, D. irregularis и D. rhaphidioides, виды широко распространенные в прудах. Небольшое число видов цианопрокариот характерно для малых рек Казанка (7 видов 7,8 % от общего числа видов, обнаруженных в данном водоеме) и Ашит (2; 2,1 %). Наибольшее число видов зафиксировано в карстовых озерах Раифы (41; 21,4 %) и Собакино (26; 16,0 %). Малые озера Ново-Савиновского района г. Казань, Восточное, Ротановое, Большое и Малое Чуйково, а также водоемы, расположенные по ул. Меридианная и Адоратского (последние два в настоящее время исчезнувшие в результате строительства жилого дома и рынка, насчитывают 18 видов (17,8 %). Все вышеперечисленные водоемы города образовались на месте бывших торфоразработок Кизического болота (Шигапов, 2014). Оз. Нижний Кабан с 7 (15,2 %) видами цианопрокариот является старичным озером, осложненным карстовыми процессами. Для 33 прудов было выявлено в общей сумме 20 видов (16,3 %). В Раифских озерах, р. Казанка и р. Ашит по числу видов преобладает пор. Nostocales, составляя от 42,8% до 50 % всего видового разнообразия. В малых озерах г. Казань и прудах на первом месте пор. Chroococcales с 50-57,1 %. В Собакинских озерах пори пор. Chroococcales представлены в равных долях (38,5 %). Пор. Oscillatoriales в большинстве случаев составляет одну треть всего видового разнообразия (от 28,6 до 33,3 %). Несколько меньше их в Собакинских озерах (23 %). Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 78 В прудах осциллаториевые представленысовсем незначительно (15 %) и всего тремя видами, Phormidium limosum, Oscillatoria princeps и О. tenuis. Во всех исследуемых водоемах, за исключением малых озер г. Казань, ведущую роль в спектре семейств занимает сем. Nostocaceae (28,6 - 50 %). В малых озерах г. Казань на первый план по числу видов выходят семейства Pseudanabaenaceae с 16,5 % (водоемы Ново- Савиновского района) и Microcystaceae с 28,5 % (оз. Нижний Кабан. Независимо от типа исследуемого водоема, семейство Merismopediaceae неизменно следует за Nostocaceae. Только Раифские озера и, частично Собакинские, отличаются высоким видовым разнообразием в родовом спектре для Anabaena (7 и 4, соответственно, Dolichospermum (6 и 0) и Merismopedia (4 и 3). В прудах роды Dolichospermum, Merismopedia, и Microcystis включают потри вида. В остальных водоемах видовое разнообразие в родовом спектре низкое, с 1-2 видами. Таким образом, во всех исследуемых водоемах семейства Nostocaceae (26), Merismopediaceae (11) и Microcystaceae определяют 56,8 % всего разнообразия цианопрокариот. Ведущими родами являются Dolichospermum (9), Anabaena (8), Merismopedia (5), Phormidium (5), Oscillatoria (5), Microcystis (5). Участие этих родов в общем видовом разнообразии равно 45,8%. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 79 CYANOPHYTA / CYANOPROKARYOTA В ПЕРИФИТОНЕ РЕК ВОСТОЧНОЙ ФЕННОСКАНДИИ: РОЛЬ В ЭКОСИСТЕМАХ, ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ. Комулайнен С. Ф. Институт биологии КарНЦ РАН, г. Петрозаводск. Республика Карелия, Россия e-mail: komsf@mail.ru В перифитоне исследованных рек определено 123 вида цианопрокариот, относящихся к 46 родами семействам. Таксономический состав количественных проб менее разнообразен и включает только 99 видов. Ведущими родами цианопрокариот по числу видов в альгофлоре исследованных рек являются роды Chamaesiphon, Tolypothrix, Calothrix, Rivularia, Dolichospermum и Phormidium. Они содержат 45 видов, что составляет 37% от всех определенных видов. 34 вида доминируют хотя бы на одной из 342 станций в 66 исследованных реках. Однако только шесть имеют встречаемость более 10%. Это Microcystis aeruginosa, Stigonema mamillosum, Nostoc coeruleum, Tolypothrix distorta, T. saviczii и Dichothrix gypsophila. В каждой из исследованных рек выявленные таксоны цианопрокариот в зависимости от морфологии и экологии могут быть объединены в три группы. Первую составляют планктонные виды родов Microcystis, Oscillatoriales, Planktothrix, Anabaena и Aphanizomenon более характерные для лентических систем, где они доминируют в позднелетнем планктоне. Во вторую группу входят водоросли, которые постоянны не только вводных, но ив наземных местообитания Stigonema, Plectonema, Nostoc и др. В исследованных реках они являются Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 80 ценозообразующими видами и формируют плотные группировки на камнях в «амфибиотической» или «брызговой» зоне. И наконец, типичные реофилы главным образом из родов Tolypothrix, Dichothrix и Calothrix, формирующие дерновинки разнообразного облика, и чаще других доминирующие по биомассе в перифитоне. Эколого-географический анализ фитоперифитона показал, что среди Cyanoprokaryota в перифитоне наиболее постоянны типичные прикрепленные формы. Низкая минерализация и нейтральные значения рН объясняет высокое разнообразие индифферентных по отношению к солености видов и активной реакции среды видов. Перифитон исследованных рек носит ярко выраженные черты холодолюбивой флоры, а достаточно большая вытянутость территории с юга на север определяет разное соотношение между бореальными и широкораспространенными видами в альгофлоре отдельных рек. Одна из черт, характеризующих в географическом плане северный облик альгофлоры - значительная роль одновидовых родов и семейств, которые составляют среди цианопрокариот соответственно 46 и 24% от общего числа родов и семейств. При оценке географических особенностей альгофлоры используется также отношение Cyanoprokaryota/Chlorophyta. Для обсуждаемой альгофлоры оно составляет 1,02:1,00, что близко к результатам, полученным для донных альгоценозов рек бореальной и субальпийской зоны и, по- видимому, отражают специфику альгофлоры перифитона северных рек. В водотоках Северной Карелии и Кольского полуострова отмечено также увеличение числа ностоковых водорослей в сравнении водорослями порядка Oscillatoriales. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 81 Сезонный цикл в исследованных реках характеризуется классической таксономической сукцессией, одной из особенностей которой является летнее доминирование цианопрокариот, когда заметную роль играют водоросли родов Stigonema, Tolypothrix, Calothrix и Dichothrix.. Отличительной особенностью летнего фитоперифитона является также доминирование в обрастаниях аллохтонных, планктонных видов - возбудителей цветение. Оно наблюдается на участках, расположенных ниже проточных эвтрофных озер. В некоторых случаях здесь на долю видов родов Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis Oscillatoria, Planktothrix и приходится до 80 от суммарной биомассы перифитона. Проблемы, возникающие при изучении структуры и динамики цианопрокариот в перифитоне реки при использовании полученных данных для оценки состояния водотоков, связаны с методическими трудностями, а также недостаточной эколого-географической изученностью водорослей. Из эколого-географического анализа практически выпадают обширные семейства Scytonemataceae; Rivulariaceae; Stigonemataceae. Кроме того, многочисленные работы, посвященные экологическим особенностям цианопрокариот, выполненные на культуральном материале и не всегда могут быть экстраполированы на природные популяции. Поэтому исследование экологии цианопрокариот является одной из важнейших задач. |