Тезисы докладов Апатиты 2016
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНЫЕ ТОКСИНЫ СНИЖАЮТ ВЫЖИВАЕМОСТЬ ПЛАНКТОННЫХ РАЧКОВ- ФИЛЬТРАТОРОВ Плигин ДН, Сиделев СИ, Семенова АС Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль, Россия e-mail: Sidelev@mail.ru Атлантический научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Калининград, Россия. Изучение взаимоотношений цианобактерий и зоопланктона остается одной из центральных тем водной экологии уже несколько десятилетий (Ger et al., 2014). Очевиден тот факт, что цианобактерии плохо потребляются Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 108 планктонными животными, что показано как в экспериментах, таки в результате натурных наблюдений. В качестве объяснений этого явления существует масса гипотез - от морфологических особенностей колоний цианобактерий и неполноценности их как питательных субстратов (мало полиненасыщенных жиров и стеролов) до токсигенности. До настоящего времени накоплены экспериментальные наблюдения о токсическом воздействии химических веществ, выделяемых цианобактериями, нарост, воспроизводство и выживаемость зоопланктона. Однако эксперименты с цианобактериальными экстрактами и вытяжками не позволяют вычленить роль цианотоксинов в угнетающем влиянии цианобактерий на зоопланктеров. Цианобактерии способны синтезировать разные типы токсинов, среди которых наиболее известны так называемый фактор быстрой смерти (микроцистины), цилиндроспермопсин и нейротоксины. Нами были проведены лабораторные эксперименты по выявлению влияния очищенных форм микроцистина-LR и цилиндроспермопсина на выживаемость некоторых видов планктонных рачков- фильтраторов, взятых из естественных водоемов Ярославской области. Мы предполагали, что, если цианотоксины действительно могут использоваться цианобактериями как химическая защита от выедания зоопланктоном в природных условиях, тов лабораторных экспериментах чистые формы токсинов должны, по меньшей мере, приводить к снижению выживаемости планктонных животных. Так, были проведены эксперименты с очищенной формой микроцистина-LR в концентрации 2.5 мг/л, моделирующей ситуацию цианобактериального гиперцветения воды. В качестве тест-объекта была выбрана Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 109 Daphnia pulex, популяция которой была отобрана из не цветущего пруда с отсутствием цианобактерий. Добавление микроцистина-LR привело к статистически значимому снижению выживаемости дафний в сравнении с таковой в контроле на е сутки эксперимента. Целая серия экспериментов с другим цианотоксином – цилиндроспермопсином, была проведена на примере разных видов планктонных кладоцер как из цветущих, таки из не цветущих водоемов. Во всех экспериментах, чистая форма цилиндроспермопсина при высокой концентрации (5 мг/л) уже на 2 сутки приводила к гибели особей Simocephalus vetulus и Chydorus sphaericus из озер Неро и Белёвское. Также было показано, что влияние цилиндроспермопсина на выживаемость природной популяции Chydorus sphaericus зависело от концентрации цианотоксина вводе. Выраженный летальный эффект имели лишь высокие концентрации цианотоксина, имитирующие условия цветения воды цианобактериями. Выживаемость Chydorus sphaericus из озера Неро при добавке более низких концентраций цилиндроспермопсина (0.5 и 0.05 мг/л) статистически значимо не отличалась от контроля без добавки токсина, по крайней мере, в пределах той продолжительности воздействия, которая была выбрана в эксперименте (1 неделя. Таким образом, пока неясно могут ли разные типы цианотоксинов быть эффективным механизмом защиты не только на стадии цветения воды, но и на начальных этапах развития цианобактерий, когда концентрация синтезируемых токсинов вводе невысока. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № а. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 110 ЦИАНОБАКТЕРИИ ПОЧВ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ Редькина В. В, Шалыгина Р. Р, Шалыгин С. С, Давыдов Д. А. 2 1 Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН, Апатиты, Мурманская область, Россия email: kalmykova@inep.ksc.ru; 2 Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. НА. Аврорина, Апатиты, Мурманская область, Россия e- mail: d_disa@mail.ru 3 John Carroll University, Cleveland, USA; e-mail: sshalygin18@jcu.edu Цианобактерии являются общими компонентами водных и наземных экосистем. Многие цианобактерии способны к фиксации азота, что способствует обогащению почв азотистыми соединениями. Биоразнообразие почвенных цианобактерий Мурманской области остается в значительной степени неисследованным. Целью данной работы является изучение почвенных цианобактерий на территории Мурманской области в зоне тундры ив подзоне северной тайги. Почвы здесь представлены в основном гумусовыми подзолами. Образцы почв для сравнительного изучения флористического состава цианобактерий были собраны в заповеднике «Пасвик», на полуострове Рыбачий (подбуры, криогенные, примитивные, подзолистые, торфяные и болотные почвы, а также в зонах антропогенного влияния, где основными загрязняющими веществами являются тяжелые металлы (комбинат «Печенганикель»), соединения фтора (Кандалакшский алюминиевый заводи нефтепродукты (гора Каскама). Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 111 В результате проведенных исследований нами выявлено 34 вида цианобактерий из порядков Synechococcales (12 видов, Oscillatoriales (9), Chroococcales (8), Nostocales (5). Наибольшим видовым разнообразием характеризуется семейство Microcoleaceae (6). Высокую частоту встречаемости имели роды Nostoc, Leptolyngbya, Aphanocapsa. Среднее число видов в пробах составляло примерно 2,5 вида, максимальное число видов обнаружено в болотной почве полуострова Рыбачий – 17 видов.Кроме того, исследования участков генов 16S рРНК выделенных штаммов на базе лаборатории университета Джона Кэрролла США) позволили получить молекулярное подтверждение родов Nostoc и Microcoleus. Методом полифазного подхода мы обнаружили предположительно новый вид недавно описанного рода Stenomitos. В ближайшее время планируется выполнение анализа нуклеотидных последовательностей локуса генов 16S и 23S рРНК штаммов цианобактерий для их видовой идентификации. АЛЬГОФЛОРА МОРСКОЙ КАМЕНИСТОЙ СУПРАЛИТОРАЛИ КРЫМА Садогурская С. А, Белич Т. В, Садогурский СЕ. Никитский ботанический сад – Национальный научный центр, Ялта, Крым, Россия e-mail: sadogurska@yandex.ua В береговой зоне океанов и морей бенталь имеет хорошо выраженную экологическую зональность. Самой верхней зоной, расположенной выше уровня полной воды при средних сизигийных приливах и обычно лишь увлажняемой брызгами волн, является супралитораль. Л.В. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 112 Арнольди показал, что в бесприливных Чёрном и Азовском морях существование литорали обусловлено сгонно- нагонными явлениями, поэтому она получила название псевдолитораль, а выше этой зоны располагается супралитораль. КА. Виноградов и ОБ. Мокиевский также выделяют две чётко разграниченные зоны псевдолиторальную и супралиторальную. Верхнюю границу супралиторали провести сложно, поскольку она подвержена значительным колебаниям, в первую очередь сезонным (вовремя зимних штормов она может подниматься до пяти метров н.у.м). Для большинства живых организмов условия существования в прибрежной зоне моря являются экстремальными (высокая инсоляция, резкие и значительные сезонные и суточные перепады температуры, совокупное влияние солёной и пресной воды и т.п.).Cyanoprokaryota и некоторые виды лишайников представляют собой своеобразную визитную карточку этого биотопа. Зона распространения Cyanoprokaryota обычно и определяет границы супралиторали. Благодаря их массовому развитию на твёрдом субстрате визуально хорошо выделяется каменистая супралитораль, получившая название "чёрной зоны" ("black zone"). Следует отметить, что на побережьях северных морей доля лишайников в формировании супралиторальной растительности несколько выше, чем в морях более низких широт, в том числе в Чёрном и Азовском. Вместе стем в супралиторали, отмечаются представители других таксонов Chlorophyta, Ochrophyta, Rhodophyta (Urospora penicilliformis (Roth) Aresch., Ulothrix implexa (Kutz.) Kutz., Rhizoclonium riparium (Roth) Harv., представители родов Cladophora Kutz., Ulva L., Feldmannia irregularis (Kütz.) Hamel, Ectocarpus siliculosus (Dillwyn) Lyngb., Bangia fuscopurpurea (Dillwyn) Lyngb., Erythrotrichia carnea (Dillwyn) J. Agardh и др.).В нижней Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 113 части супралиторали в большом количестве отмечаются Bacillariophyta. Входе наших исследований супралиторальной зоны крымского побережья Азовского и Чёрного морей отмечены представители всех классов Cyanoprokaryota, относящиеся к 7 порядкам, 18 семействам, 32 родами видам, представленных 131 формой включая номенклатурный тип вида. Это составляет около половины (47,3%) всей флоры Cyanoprokaryota Крымского полуострова. 85 видов и форм Cyanoprokaryota – новые для морской каменистой супралиторали Крыма. В ранге класса в регионе доминируют представители Hormogoniophyceae. Ведущими семейства являются – Oscillatoriaceae (30,4% от общего количества видов, Gloeocapsaceae (15,7%), Rivulariaceae (13,0%), а также Microcystidaceae, Pleurocapsaceae пои. В супралиторали зарегистрированы редкие виды Gloeocapsa lithophila (Erceg.) Hollerb., Lyngbya epiphytica f. calotrichicola (Cop.) Kondrat., Lyngbya gardnerii (Setch. et Gardn.) Geitl., Schizothrix septentrionalis Gom., Microcoleus confluens Setch. et Gardn., Microcoleus tenerrimus f. minor Elenk., Gloeothece coerulea Geitl. Проведённые нами исследования показали, что видовой состав Cyanoprokaryota каменистой супралиторали Крыма богат и разнообразен, его изменение во времени ив пространстве имеет ряд специфических черт. Следует продолжать изучение Cyanoprokaryota, проводить мониторинг для дальнейшей разработки рекомендаций по сохранению уникального биотопа. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 114 ЦИАНОПРОКАРИОТЫ БОЛЬШОГО АРАЛЬСКОГО МОРЯ НА ЭТАПЕ УЛЬТРАГАЛИНИЗАЦИИ ВОД Сапожников Ф. В, Калинина О. Ю, Чернова НИ, Никитин М. А. 3 1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия e-mail: fil_aralsky@mail.ru Лаборатория возобновляемых источников энергии, Географический ф-т МГУ им. МВ. Ломоносова, Москва, Россия e-mail: bio-energymsu@mail.ru 3 Научно-исследовательский институт физико- химической биологии им. АН. Белозерского, МГУ им. МВ. Ломоносова, Москва, Россия e-mail: nikitin.fbb@gmail.com Ультрагалинизация вод Большого Аральского моря началась в 2001 году, после того, как общая концентрация солей в этом водоёме превысила 75 ppt. На фоне постепенного снижения абсолютного уровня Арала в последующие годы, общая минерализация его бассейнов – Западного (глубоководного, желобовидного) и Восточного мелководного, обширно-котловинного) продолжала расти с разной скоростью. Наши исследования цианопрокариот, выполненные в период 2002-2015 гг., относятся в основном к флоре Западного бассейна, изученной в 2002-2009 гг., а также в 2011 и 2013-2015 гг (в 2002-2014 гг. материал отбирали в центральной части бассейна, в районе мыса Киим-Чияк, в 2014 также в заливе Чернышова, в 2015 только в заливе. Флору пролива, соединяющего Западный и Восточный бассейны в северной части водной системы, изучали в 2004-2005 гг., а Восточного бассейна - в 2004- 2005 и 2008 гг. Разнообразие цианопрокариот изучали, в основном, на мелководьях, на глубинах 0-1 м, где их видовое богатство было максимальным. В центральной Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 115 части Западного бассейна отмечали тенденцию к постепенному росту общей минерализации воды в этом слоев (месяц.год)): 81,66 (11.2002) → 85,46 (10.2003) → 91,4 (8.2004) → 98 (10.2005) → 109,41 (9-10.2006) → 116,66 (11.2007) → 114,5 (5-6.2008) → 114 (8.2009) → 117 (11.2011) → 114,39 (11.2013) → 115,36 (9.2014). В заливе Чернышова концентрация солей на мелководьях была уже существенно выше 130,1 (10.2014) → 132,14 (10.2015). В ручье, текущем по покрытому соляной коркой берегу залива, солей было свыше 150 ppt (10.2015). В проливе на этапах отбора проб минерализация составляла 102,28 (8.2004) → 130,89 (10.2005); в Северной части Восточного бассейна – 109 (8.2004) → 134,06 (10.2005), в центральной части, в июне 2008 г. – 211 ppt. В общей сложности, на разных этапах, были отмечены 21 вид цианофитов, относимых к классу Cyanophyceae, м подклассам (10-Synechococcophycideae, 9- Oscillatoriophycideae, 3-Nostocophycideae), 6-ти порядкам (6-Synechococcales, 4-Oscillatoriales, 4-Pseudanabaenales, 3- Chroococcales, 2-Nostocales, 2-Spirulinales), 9-ти семействам (6-Pseuanabaenaceae, 4-Oscillatoriaceae, 3-Merismopediaceae, 2-Spirulinaceae, 2-Nostocaceae, по одному из Gomphosphaeriaceae, Chroococcaceae, Microcystaceae и Leptolyngbyaceae) и 15-ти родам (4-Phormidium, пои, а также Chroococcus, Coleomoron, Merismopedia, Microcystis, Synechocystis, Heteroleibleinia, Jaaginema, Leibleinia, Leptolyngbya, Lyngbya, Gomphosphaeria – по 1-му). Широкой галотолерантностью отличались Heteroleibleinia epiphytica (81,66-134,06 ppt (далее все интервалы минерализации в ppt), массовый эпифит Cladophora spp. повсеместно, рос группами вокруг клеток диатомеи Cocconeis placentula); Leptolyngbya perelegans (98- Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 116 117, как отдельными трихомами, таки густыми сплетениями на поверхности скал в зоне прибоя, служившие экзокаркасом для колоний диатомеи Brachysira styriaca при 98-114); Anabaena sp. 2 (98-114); Planktolyngbya limnetica (85,46- 132,14(211), отдельными трихомами и столоновидными сплетениями, поднимающимися над субстратом Planktolyngbya minor (98->150, массовый при минерализции дорос оплетающей сетью на комочках из гипсовых кристаллов, на которых развивался диатомовый оброст в полосе прибоя в заливе Чернышова при 130,1 ppt; Jaaginema geminatum (114-211); Chroococcus turgidus (98- 211); Gomphosphaeria lacustris (91,4-134,06); Synechocystis salina (109,41-211); Phormidium irriguum f . minor (114-211); Anabaena sp. 1 (114,5-211); Microcystis aeruginosa (91,4- 134,06). При более узких диапазонах осолонения жили Coelomoron pusillum (91-109), Merismopedia glauca (отмечена при 134,89 ppt в море, а также около 140 ppt в пересыхающей мелководной лагуне, как основа альго-бактериального мата, Lyngbya sp. 3 (при 114), Spirulina subtilissima (109,41-115,36), Spirulina subsalsa (115,36-132,14), Phormidium caeruleus (при 115,36), Phormidium chlorinum (114,39-115,36) ив ручьях среди соляной корки. Ионный баланс в разных частях акватории Арала менялся неравномерно, поэтому мы можем говорить о толерантных диапазонах видов только по отношению к общей минерализации вод. При изучении цианофитов Арала два вида были выделены в чистые культуры из накопительных (Phormidium chlorinum KU855377 и Phormidium irriguum KU855378) с целью исследования свойств этих видов для получения биодизеля. Работа проведена при поддержке гранта РФФИ № 15-08-02596. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 117 ЗООПЛАНКТОН И ТОКСИГЕННЫЕ ЦИАНОБАКТЕРИИ СОГЛАСУЮТСЯ ЛИ ПОЛЕВЫЕ ДАННЫЕ С ЗАЩИТНОЙ ГИПОТЕЗОЙ Сиделев СИ, Семенова АС, Бабаназарова О. В, Жданова С. М. 3 1 Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль, Россия e-mail: Sidelev@mail.ru Атлантический научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Калининград, Россия Институт биологии внутренних водим. И.Д. Папанина РАН, Борок, Россия. Биологическая роль токсинов, синтезируемых цианобактериями, до сих пор остается непонятной. Предложено множество гипотез, одной из самых дискутируемых является защитная гипотеза. Согласно ей, синтезируемые цианобактериями токсины используются как химическая защита от выедания планктонными животными. Для проверки данной гипотезы мы собрали данные о составе зоопланктона, обилии токсигенных цианобактерий и концентрации вводе самых распространенных цианотоксинов – микроцистинов, из 15 эвтрофных водоемов Ярославской и Калининградской областей. Методика данного анализа существенно отличалась от традиционного подхода. Известно, что при массовом развитии цианобактерий могут доминировать нетоксигенные популяции, морфологически неотличимые от токсигенных того же вида. Поэтому в проведенном корреляционном анализе учитывались только биомассы тех видов иродов цианобактерий, для которых было установлено присутствие генов синтеза тех или иных классов цианотоксинов в соответствующих водоемах. Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 118 Проверяемые следствия из защитной гипотезы были следующими 1. если защитная гипотеза состоятельна, то вероятно выявить отрицательные корреляции между видовым богатством, показателями обилия зоопланктона и биомассой токсигенных цианобактерий или концентрациями микроцистинов) в водоемах 2. экспериментально доказана большая устойчивость к присутствию в среде токсичных цианобактерий у копепод по сравнению с таковой у кладоцер, особенно видов рода Daphnia (Lampert, 1981; DeMott et al., 1991; Dao et al., 2010). Если это так, то более вероятно обнаружение отрицательных корреляций между концентрациями микроцистинов и обилием кладоцер, а не копепод. На основе полученной базы данных по разным водоемам нами были выявлены статистически значимые обратные связи между биомассой токсигенных цианобактерий, концентрациями микроцистинов и обилием разных групп и видов зоопланктона. Подобная же корреляция была обнаружена между биомассой токсигенных цианобактерий, концентрациями микроцистинов и числом видов зоопланктеров в пробе в разных водоемах. Также результаты корреляционного анализа подтвердили и второе наше предположение в большинстве случаев отрицательные статистически значимые корреляции были получены между показателями токсичных цианобактерий и биомассами разных видов кладоцер. Так, статистически значимые обратные связи были обнаружены между обилием токсигенных цианобактерий и биомассами следующих видов кладоцер: Daphnia cucullata, Daphnia galeata (молодь дафний ив целом, все виды рода Daphnia), Limnosida frontosa, Diaphanosoma mongolianum, Ceriodaphnia pulchella, Bosmina coregoni, Bosmina longispina. Напротив, биомасса Цианопрокариоты (цианобактерии систематика, экология, распространение 119 коловраток и, особенно копепод, в большинстве случаев оказалась статистически незначимо связана с концентрациями микроцистинов, что указывает на их большую устойчивость к действию цианотоксинов. В условиях повышенных концентраций микроцистинов снижение биомасс зафиксировано лишь у Eudiaptomus graciloides среди копепод и у Keratella quadrata среди коловраток. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № а. ВИДЫ РОДА STICHOSIPHON |