Тезисы докладов Апатиты 2016
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
Намсараев З. Б. НИЦ Курчатовский институт, Москва, Россия e- mail: zorigto@gmail.com В докладе рассматриваются основные области коммерческого применения фотосинтезирующих микроорганизмов, включая производство продуктов питания, кормов, косметики, биологически активных добавок, медикаментов, сырья для химической промышленности, биотоплива, очистки сточных вод. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 95 К ЭКОЛОГИИ ЦИАНОПРОКАРИОТ ЦИАНОБАКТЕРИЙ) НЕКОТОРЫХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМ Николаева Е. В, Никитина В. Н, Пономарева ЗА. Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия e-mail: botsadspbgu@yandex.ru Урбанизированные экосистемы испытывают большую антропогенную нагрузку, и формирование альгоценозов, происходит под влиянием целевой научно- практической деятельности человека. В качестве объектов исследований были выбраны цианопрокариоты пяти ботанических садов из разных природных зон России и Украины. Основное внимание уделено изучению цианоценозов оранжерейных биотопов как термостабильных экосистем. Как альтернативный вариант нами рассмотрены цианоценозы различных биотопов санаторно-курортной зоны Черноморского побережья Кавказа, где антропогенная нагрузка постоянно возрастает вследствие активного развития его в хозяйственном отношении. Во всех обследованных биотопах развивалось флора цианопрокариот, насчитывающая 165 видов и внутривидовых таксонов. В оранжереях пяти ботанических садов обнаружено 92 вида и внутривидовых таксона. По отношению к субстрату доминируют бентосные водоросли (эпилиты, эпипелиты, эпифиты, а также группа водорослей перифитона, геофитона и аэрофитона. Наиболее слабо представлены цианопрокариоты планктона, что связано с отсутствием достаточно глубоких водоемов в оранжереях. Основными особенностями флоры цианопрокариот оранжерейных комплексов являются доминирование видов аэрофитона, наличие видов со смешанной экологией, что Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 96 связано с особенностями технологического режима оранжерей. В оранжерейных цианоценозах развиваются умеренно термотолерантные виды, характерные для природных термальных биотопов. Выявлена группа видов- индикаторов сапробности, в которую входят преимущественно олигосапробионты, ксеноолигосапробионты, ксеносапробионты. Доминирование олигосапробионтов свидетельствует об отсутствии органического загрязнения оранжерейных биотопов. Экологический состав в целом соответствует характеру биотопов такой специфической экосистемы, как оранжереи. Обследование биотопов открытого грунта Субтропического ботанического сада Кубани, имеющих искусственное происхождение, позволило выявить флору цианопрокариот из 47 видов и внутривидовых таксонов. Гидрофитный комплекс составлен бентосными видами, преимущественно эпилитами и эпипелитами. Планктонные сообщества практически отсутствуют, что связано с небольшой глубиной и малыми размерами водоемов. По отношению к органическому загрязнению преобладает группа олигосапробионтов, что объясняется особенностями гидрологического режима (постоянная смена воды в бассейнах, на основании чего можно позиционировать эту экосистему как чистую, незагрязненную органикой. Цианоценозы санаторно-курортной зоны Черноморского побережья Кавказа сформированы 116 видами и внутривидовыми таксонами. Гидрофитные комплексы представлены планктонными и бентосными формами. В бентосе доминируют эпилиты, эпипелиты. Самой многочисленной оказалась группа цианопрокариот, развивающихся в перифитонных сообществах. Существенным элементом флоры цианопрокариот данного региона является широкое представительство умеренно Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 97 термофильных форм. Значительную часть флоры составляют виды-индикаторы органического загрязнения. Преобладают альфамезосапробионты, что позволяет характеризовать большинство биотопов как среднезагрязненные органикой (дренажные канавы, бытовые сточные воды. При сравнении экологических параметров цианопрокариот обследованных урбанизированных биотопов наблюдаются как общие черты, таки некоторые различия. По экологическому разнообразию цианопрокариот доминирует санаторно- курортный район, характеризующийся наиболее широким спектром типов биотопов. Виды со смешанной экологией развиваются преимущественно в оранжерейных биотопах. Относительная термостабильность изученных экосистем отсутствие отрицательных температур) определяет наличие термофильного элемента во всех изученных объектах с явным доминированием их в оранжерейных цианоценозах. По сапробионтным показателям наиболее загрязнёнными биотопами характеризуется санаторно- курортная зона в силу наибольшего техногенного давления. ЦИАНОПРОКАРИОТЫ В КОЛЛЕКЦИИ ЖИВЫХ КУЛЬТУР ИНСТИТУТА БИОЛОГИИ КОМИ НЦ УРО РАН (SYKOA) Новаковская ИВ, Патова Е. Н. Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Республика Коми, Россия e-mail: novakovskaya@ib.komisc.ru; patova@ib.komisc.ru Коллекция живых культур цианопрокариот и водорослей (SYKOA) из наземных и водных местообитаний Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 98 арктических регионов России создана в 2010 г. под эгидой гербария SYKO Института биологии (ИБ) Коми НЦ УрО РАН. Основная задача коллекции – пополнение фонда штаммами цианопрокариот и эукариотных водорослей, выделенных из арктических регионов России с целью дальнейшего их использования при проведении флористических, систематических, эволюционных, молекулярно-генетических исследований. Всего в коллекционном фонде представлено 240 альгологически чистых штаммов. Приблизительно 140 штаммов (из них 113 аутентичные штаммы) получены от д.б.н. И.Ю. Костикова из коллекции культур (ACKU) Киевского национального университета им. Тараса Шевченко (http://biology.univ.kiev.ua/kafedra-botaniki-botanichna- kolektsiya/kafedra-botaniki-kolektsiya-shtamiv- vodorostej.html). Около 100 штаммов изолировано сотрудниками Института биологии из почвенно- альгологических проб, собранных на Полярном и Приполярном Урале (крайний северо-восток Европейской части России) и из почв южной части архипелага Шпицберген. Основу коллекционного фонда составляют зеленые водоросли. Цианопрокариоты представлены 25 таксонами, из двух классов, двух порядков, четырех семейств и семи родов. Выделенные штаммы хранятся в стеклянных пробирках на 20 мл с притертыми пробками на агаризованной среде Bg 11 (рН 7.06). Культуры поддерживаются в холодильной установке при температуре +10-14º С оснащенной дополнительной лампой дневного освещения – ЛБ–40 (ФАР 15 мкмоль мс) с соблюдением соотношения периодов свет/темнота – 12/12 часов. Пересевы культур проводятся один разв месяцев. Основная часть культур, содержащихся в коллекции, Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 99 относится к роду Nostoc (Nostoc commune Vauch. ex Born. et Flah. (8 штаммов, Nostoc muscorum Kütz. ex Born. et Flah. (1), Nostoc pruniforme C. Ag. ex Born. et Flah. (3), Nostoc punctiforme (Kütz.) Hariot (1)). Род Phormidium представлен пятью штаммами (Phormidium aerugineo-caeruleum (Gom.) Anagn. et Komárek, Phormidium ambiguum Gom., Phormidium autumnale (C. Ag.) Gom., Phormidium corium (C. Ag.) Gom.). А также культивируются Leptolyngbya voronichiniana Anagn. et Komárek и Leptolyngbya foveolarum (Rabenh. et Gom.) Anagn. et Komárek (3 штамма, Pseudanabaena frigida (Fritsch) Anagn., Pseudophormidium hollerbachianum (Elenk.) и Tolypothrix tenuis Kütz. Большинство вышеперечисленных штаммов являются доминантами в альгогруппировках почв арктических регионов. В коллекции поддерживается штамм Porphyrosiphon lomniczensis (Kol) Anagn. et Komárek, впервые отмеченный для России и Арктики. На сайте Института биологии Коми НЦ УрО РАН создан электронный каталог коллекции (http://ib.komisc.ru/sykoa). Коллекция зарегистрирована во Всемирном каталоге коллекций культур микроорганизмов GCM (Global Catalogue of Microorganisms) под номером 1125 (Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ Исследование роли цианопрокариот криптогамных корок и моховых ассоциаций в циклах углерода и азота наземных экосистем Российской Арктики в условиях меняющегося климата № 15-04-06346, ГР 115012130014 и РФФИ-Коми Оценка состояния и динамики популяций редких видов растений, грибов и животных, занесенных в Красные книги Республики Коми и Российской Федерации № 16-44-110167 . Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 100 НИТРОГЕНАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ЦИАНОПРОКАРИОТНЫХ ПОЧВЕННЫХ КОРОЧЕК В ТУНДРОВЫХ И ГОРНО-ТУНДРОВЫХ РАЙОНАХ ЕВРОПЕЙСКИЙ СЕВЕРО-ВОСТОК РОССИИ) Патова Е. Н, Сивков М. Д. ФГБУН Институт биологии Коми НЦ Уральского отделения РАН, Сыктывкар e-mail: patova@ib.komisc.ru В высокоширотных регионах значительную роль в сложении растительного покрова играют криптогамные корки, которые состоят из цианопрокариот, водорослей, грибов, лишайников и мхов. Цианопрокариоты благодаря уникальной способности к автотрофии по углероду и азоту, являются важным функциональным компонентом таких сообществ. Проведение оценки вклада цианопрокариотных корок в балансы углерода и азота необходимо для моделирования глобальных процессов происходящих в высокоширотных игорных регионах при изменении климата Земли. Цель работы получение новых данных об азотфиксирующей активности цианопрокариот в криптогамных корках различных типов равнинных игорных тундр европейской части Российской Арктики. Для реализации поставленной цели проведены полевые измерения суточной динамики нитрогеназной активности методом ацетиленовой редукции. Расчет сезонных показателей накопления азота корочками выполнен с учетом температурной зависимости азотфиксации на основании сезонных измерений температуры верхних горизонтах почвы. Исследования проведены в пятнистых мохово-кустарничковых тундрах в равнинных условиях (Малоземельская тундра, территория Ненецкого заказника, 68°25' N, 53°13' E) ив горных Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 101 условиях (Приполярный Урал, Национальный парк «Югыд ва», 65°11' N, 60°18' E). Измерения нитрогеназной активности выполнены для двух вариантов криптогамных корочек, сформированных преимущественно цианопрокариотами: с участков со слабым увлажнением с доминированием видов рода Stigonema (S. ocellatum, S. minutum и S. ocellatum), корочки из более сырых местообитаний, постоянно подпитываемых талыми водами ледников или водами заболоченных участков с доминированием видов рода Nostoc и Scytonema (Nostoc commune и Scytonema ocellatum). Сравнительные исследования показали, что при температуре 15±1 С нитрогеназная активность корочек Приполярного Урала с доминированием Stigonema составляла 0.53 ± 0.21 мг С 2 Н 4 м -2 ч -1 (n=6), с доминированием си) мг С 2 Н 4 м -2 ч -1 . При тех же условиях нитрогеназная активность корочек Малоземельской тундры с доминированием Stigonema составила 0.66 ± 0.09 (n=6) мг С 2 Н 4 м -2 ч -1 Суточные значения нитрогеназной активности корочек Приполярного Урала с доминированием Stigonema в среднем достигали 12.3 ± 1.8 (n=3) мг С 2 Н 4 м -2 сут -1 , с доминированием си) мг С 2 Н 4 м -2 сут -1 , для корочек Малоземельской тундры - 11.8 ± 2.1 (n=6) мг С 2 Н 4 м -2 сут -1 . На основе сезонной динамики температуры корочек, измеренной с помощью автономных температурных логгеров, для корочек Приполярного Урала получены сезонные значения азотфиксации 1.10 г С 2 Н 4 м 120 дней (за вегетационный сезон) с доминированием видов рода Stigonema, и 4.10 г С 2 Н 4 м за 120 дн. с доминированием родов Scytonema, с. С учетом конверсионного коэффициента 3:1 в пересчете на азот азотфиксирующая активность двух разных типов корочек Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 102 составляет около 0.3 и 1.3 гм за 120 дн. соответственно. Для корочек Малоземельской тундры, с доминированием видов рода Stigonema, значения составили 1.01-1.28 г С 2 Н 4 м 120 дн. или 0.3-0.4 гм дн. Учитывая, что площади участков, занимаемых корочками в пятнистых вариантах горных и равнинных тундр составляют от 5 до 50% от общей площади растительного сообщества, а на нарушенных участках (места выпаса оленей и проезда гусеничного транспорта в Малоземельской тундре) до 90%, вклад цианопрокариотных корок в азотный баланс равнинных игорных тундр может быть довольно существенным. Исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ № 15-04-06346. ЦИАНОПРОКАРИОТЫ В РАЗНОТИПНЫХ ВОДОЕМАХ БАССЕЙНА РЕКИ КОСЬЮ ПРИПОЛЯРНЫЙ УРАЛ) Патова Е. Н, Стерлягова И. Н. ФГБУН Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Республика Коми, Россия e-mail: patova@ib.komisc.ru, sterlyagova@ib.komisc.ru, Цель работы – изучение видового разнообразия цианопрокариот в разнотипных горных водоемах в бассейне реки Косъю Приполярный Урал. Альгологические сборы были проведены авторами в июле- августе 2006-2015 гг. в разнотипных водоемах включая реки Кожим, Балбанью, Лимбекою, большие озера Верхнее, Малое и Большое Балбанты, оз. Грубепендиты, оз. в подножье горы Варсанофьевой, а также 10 безымянных озер в долине р. Балбанью, ручьи Санавож, Пальникшор, Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 103 многочисленные безымянные ручьи, мелкие заболоченные озерки и лужи в болотных комплексах. Всего было собрано и обработано 450 проб планктона, перифитона и бентоса. Отбор проб проводили общепринятыми в альгологических исследованиях методами (Методика изучения, 1975; Руководство, 1983; Водоросли, 1989). Пробы были зафиксированы 4% раствором формальдегида. При идентификации водорослей использованы отечественные и зарубежные определители. В обследованных водоемах обнаружено 125 видов цианопрокариот с разновидностями и формами, относящихся к 43 родам, 17 семействам, трем порядкам, трем классам. Восемь таксонов впервые приводится для водоемов Приполярного Урала (Биоразнообразие…, 2010), два вида (Fortiea striatula и Stigonema mamillosum) отмечены впервые для европейского Северо-Востока (Биоразнообразие…, 2007; Биоразнообразие…, 2010). Выявленное для бассейна р. Косью разнообразие видов немного выше, чем для водорослей Полярного Урала, где было отмечено 114 таксонов (Биоразнообразие…, 2007), что, вероятно, связано с большим объемом исследованных проб и разнообразием охваченных исследованиями водных объектов. Полученные значения близки к результатам исследования видового разнообразия цианопрокариот отмеченных в водоемах Южного Урала 129 и 134 видов (Снитько, Сергеева, 2003; Ярушина и др, 2004). Основу таксономической структуры исследуемой альгофлоры цианопрокариот формируют пять семейств Nostocaceae (19 видов с внутривидовыми таксонами, Phormidiacae (18), Pseudanabaenaceae (12), Synechococcaceae (11), Merismopediaceae и Rivulariaceae по 9). К ведущим родам относятся Phormidium (17 видов с внутривидовыми таксонами, Nostoc (10), Chroococcus (7), Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 104 Calothrix (6), Aphanothece, Chamaesiphon, Leptolyngbya и Tolypothrix (по 5), которые в сумме составляют 48% от выявленного видового разнообразия. Семейственные и родовые спектры цианопрокариот обнаруживают высокое сходство с таковыми других горных регионов (Порядина, 1973; Сафонова, 1997; Снитько, Сергеева, 2003; Патова, 2004; Ярушина и др, 2004; Биоразнообразие…, 2007). Среди экологических групп ведущее положение занимают планктонно-бентосные и бентосные формы, по разнообразию им незначительно уступают планктонные и заметно меньше разнообразие эпифитов. Распределение экологических групп по разным водоемам в общих чертах сохраняется. Однако, в стоячих водоемах немного возрастает доля планктонных видов, а в текучих — бентосных. По отношению к солености и кислотности среды большая часть видов, для которых найдены экологические характеристики, относится к индифферентам. Экологическая структура цианофлоры отражает особенности водной среды исследованных водоемов с низкой минерализацией и небольшим содержанием основных ионов, нейтральной или слабощелочной реакцией среды. Географический анализ показал, что большая часть видов относится к космополитам, группы арктомонтанных и бореальных видов занимают подчиненное положение, но подчеркивают северный облик флоры. Для региона исследований отмечены редкие водоросли с макроскопическими талломами Nostoc zetterstedtii, N . parmelioides, Tolypothrix saviczii и Fortiea striatula. В бассейне р. Косью выявлены новые местонахождения Nostoc pruniforme, занесенного в Красную книгу Республики Коми (2009). Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке гранта РФФИ №16-34-00080 мола. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 105 СИСТЕМАТИКА ЦИАНОБАКТЕРИЙ ВНАЧАЛЕ ВЕКА Пиневич А. В. Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия email: Pinevich.A@mail.ru Компромиссный несистематический термин «цианопрокариоты» (Komárek, Golubić, 1990) отражает искусственно сложившийся двойственный статус фотосинтетических представителей филы Cyanobacteria как объектов альгологии и микробиологии. Незнание истинной природы «синезеленых водорослей, исходно описываемых и классифицируемых с помощью ботанических подходов, благотворно сказалось на описании богатого природного разнообразия этих объектов, обеспечило приоритет в выборе названий и использование гербарных образцов в качестве типового материала. Формулировка прокариотной концепции бактерий (Stanier, van Niel, 1962) и инициированный Стениером в х годах анализ лабораторных штаммов цианобактерий привели не только к смене парадигмы произошло размежевание на два неравноценных по объему и неизоморфных пула объектов. Сначала х годов, в результате метагеномного анализа, различие углубилось. Консенсус невозможен, и поэтому ботаники и микробиологи применяют по отношению к одними тем же объектам разные систематические критерии, таксономические системы и кодексы номенклатуры. Выбор в пользу бактериологической системы, подчиняющейся кодексу номенклатуры прокариотов ICNP (Pinevich, 2015) ждет контраргументации или одобрения. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 106 Бактериологическая система цианобактерий, приведенная в Bergey’s Manual (1989; 2001), уходит корнями в классическую компиляцию (Geitler, 1932) и учитывает базовые морфофизиологические признаки одноклеточные или трихомные формы, способность к клеточной дифференциации и т. д. Морфологический критерий последовательно применен по отношению к типовым штаммам, прежде всего из коллекций ATCC и PCC, с привлечением таких генетических критериев, как мол. % оснований ДНК и размер генома (Rippka et al., 1979). Элементами этой системы служат рабочие таксономические единицы (operational taxonomic units, OTUs), в данном случае названные формальными родами (form-genus), имена которых в основном позаимствованы из ботанической системы синезеленых водорослей. Отсутствие филогенетического анализа допустило существование требующих ревизии сборных формальных родов, например Leptolyngbya. Использование формальных родов влечет за собой беспрецедентный (при немногих исключениях) пропуск видовых эпитетов. Однако более глубокой причиной является фактическое отсутствие концепции вида у прокариотов в отличие от биологического линнеева вида. Линнеон закрытая, репродуктивно и эко-географически изолированная система, обособленная на основе различия с аналогичными системами (Mayr, 1942). Виду прокариотов назовем его симилоном) обособленна основе внутреннего сходства элементов открытой системы, способных к промискуитету и космополитизму. Так называемый полифазный подход (не «полифазная таксономия, как ошибочно говорят) в систематике прокариотов учитывает сходство по желательно широкой совокупности фенотипических признаков в сочетании со сходством Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 107 индикатора филогении (16S рРНК). Применительно к цианобактериям рекомендуется анализ 16S рРНК исторического гербария (Palinska, Surosz, 2014) или корректно идентифицированного типового штамма. По нашему мнению, проблема вида у цианобактерий пока еще не имеет решения, как ив целом для прокариотов. Для формальных родов с простым строением, например хроококковых или осциллаториевых цианобактерий, рекомендуется разграничивать рода, используя двухфазный подход морфологию/морфометрию и сходство 16S рРНК с широким привлечением референс- последовательностей. Следующим шагом должно стать обособление кластеров на основе мультилокусного картирования и выявление, с соблюдением правил ICNP, кандидатов (Candidatus sp.) среди типовых штаммов. Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ 16-04-00174. |