Планктонные комплексы эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий на примере некоторых водоемов челябинской области
На правах рукописи
РУМЯНЦЕВА АННА ВАЛЕРЬЕВНА
ПЛАНКТОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
ЭВГЛЕНОВЫХ ЖГУТИКОНОСЦЕВ И РЕСНИЧНЫХ ИНФУЗОРИЙ НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
03.02.04 – зоология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Омск - 2010
Работа выполнена на кафедре зоологии ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор
Лихачев Сергей Федорович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Мкртчан Офелия Завеновна
доктор биологических наук, профессор
Никитина Людмила Ивановна
Ведущая организация: Тюменский государственный университет
Защита состоится 26 апреля 2010 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 при ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет» по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14.
Телефон/факс: (3812) 23-12-20, e-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного педагогического университета по адресу: г. Омск, наб. Тухачевского, 14.
Автореферат разослан « » 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат биологических наук,
доцент Т.Ю. Колпакова
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Свободноживущие эвгленовые жгутиконосцы и ресничные инфузории составляют основу протофауны пресноводных водоемов (J.O. Corliss, 1976; M.M. Schmitz, 1986; С.Ф. Лихачев, 1986,1999, 2001; К.М. Суханова, 2000; Протисты, 2000, 2007; K. Hausmann, 2003; С.И. Фокин, 2007; А.В. Янковский, 2007). В активном состоянии они встречаются в бентосе, планктоне и нейстоне водоемов. Гетеротрофные голозойные эвглениды и инфузории, являясь консументами играют существенную роль в «микробиальной петле» активно потребляя бактерий, и водоросли, преобразуя их в животную продукцию, а также регулируя численность этих организмов в водоемах. Сапрофитные виды эвгленовых жгутиконосцев потребляют мертвую органику, тем самым способствуют поддержанию биологического равновесия в водных экосистемах и участвуют в процессах самоочищения воды в водоемах. Указанные выше свойства определяют важную роль этих простейших в продукции и деструкции органического вещества в биосфере. Эвгленовые жгутиконосцы и инфузории давно используют для оценки токсичности природных и сточных вод в качестве организмов-индикаторов автохтонного и аллохтонного загрязнения природных и сточных вод (R. Kolkwitz, M. Marsson, 1909; R. Pantle, H. Buck, 1955; M. Zelinka, P. Marwan, 1961; V. Sldeek, 1973; А.В. Макрушин, 1974; В.С. Максюта, 2003; Ю.В. Москалец, 2006; Ю.А. Серебренникова, 2007, 2009; Д.И. Широбоков, 2008, 2009).
Необходимо изучение региональных фаун простейших и их экологических особенностей: биотопическая приуроченность; сезонная динамика численности отдельных видов; влияние различных абиотических факторов на жизнедеятельность простейших; их взаимоотношения с другими гидробионтами; индикаторных особенностей отдельных видов и т.д. До недавнего времени, специальных работ, посвященных фауне, численности, экологии и другим особенностям этих простейших из водоемов Южного Урала было крайне недостаточно. И если свободноживущие эвглениды изучались для водоемов Южного Урала, то ресничные инфузории для данного региона остаются практически неизвестными.
Таким образом, изучение свободноживущих эвгленовых жгутиконосцев и инфузорий является важным с теоретической и с практической точки зрения.
Целью данной работы явилось изучение видового состава планктонных эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий некоторых водоемов Челябинской области. Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
1. Изучить видовой состав свободноживущих эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий в планктоне обследованных водоемов.
2. Провести эколого-ценотический анализ: выявить особенности распределения эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий в разнотипных водоемах, изучить сезонную динамику видового разнообразия и определить встречаемость отдельных видов.
3. Провести сравнительный анализ сходства видовых составов планктонных простейших в обследованных водоемах в целом и по сезонам года.
4. Изучить экологические особенности планктонных простейших в обследованных водоемах.
5. Выявить индикаторные особенности видов ресничных инфузорий, определить сапробность обследованных водоемов и ее изменение по сезонам года.
Научная новизна исследования. Впервые для Челябинской области, в водоемах подвергшихся радиоактивному загрязнению и имеющих важное хозяйственное значение были проведены исследования простейших планктона. Для микропланктона 6 обследованных водоемов отмечено: 30 видов эвгленовых жгутиконосцев, относящихся к 10 родам и 25 видов ресничных инфузорий из 20 родов. Впервые для водоемов Челябинской области отмечено 15 видов ресничных инфузорий из 14 родов. Изучен характер распределения простейших в разнотипных водоемах, встречаемость и сезонная динамика видового богатства и численности. Выявлены фоновые, доминирующие и редкие виды. Проведен анализ сходства видовых составов простейших микропланктона обследованных водоемов с применением коэффициента Жаккара-Малышева и индекса Чекановского – Соренсена в целом и по сезонам года. Установлен характер взаимоотношений эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий. На основании данных по видовому составу, встречаемости и численности, выявлены индикаторная значимость найденных видов, сапробность водоемов и ее сезонная динамика, определена доля олигосапробов, мезосапробов и полисапробов в общем видовом составе эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий.
Теоретическая и практическая значимость диссертации. С теоретической точки зрения, исследования региональных фаун, расширяют представления о многообразии простейших микропланктона водоемов. Материалы, посвященные индикаторным особенностям видов и сапробности водоемов вносят существенный вклад в теорию биоиндикации. Эти данные позволяют проводить мониторинг санитарно-гигиенического состояния природных вод в подвергшихся техногенному воздействию или в относительно чистых водоемах, а также вод очистных сооружений.
С практической точки зрения, материалы по биоиндикации позволяют решать вопросы, связанные с охраной, очисткой и дальнейшим использованием природных и сточных вод для хозяйственных и бытовых нужд. Материалы работы могут быть использованы для преподавания курсов экологии и зоологии беспозвоночных в высших учебных заведениях, для выполнения студентами курсовых и выпускных квалификационных работ.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. В микропланктоне обследованных водоемов Челябинской области обнаружено 30 видов эвгленовых жгутиконосцев и 25 видов ресничных инфузорий, которые составляют два комплекса. Видовые составы эвгленид в большинстве случаев различны в разных водоемах, тогда как видовые составы инфузорий сходны для большинства водоемов.
2. По видовому составу, встречаемости, численности и индикаторным особенностям простейших планктона большинство обследованных водоемов можно отнести к --мезосапробным.
Апробация работы. Материалы диссертации и отчеты о работе были представлены на заседании кафедры зоологии ЧГПУ (2007, 2008, 2009 гг.); на II Международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» в ИГПИ им. П.П. Ершова (Ишим, 2007 г.); на Региональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологического образования Уральского федерального округа» в ЧГПУ (Челябинск, 2008 г.); на III Межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы географии Урала и сопредельных территорий» в ЧГПУ (Челябинск, 2008 г.); на II Международной научно-практической конференции в ЧГПУ «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008 г.); на научных конференциях студентов и аспирантов кафедры зоологии ЧГПУ (2007 и 2008 гг.); на III Всероссийской конференции по водной токсикологии «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» и конференции по гидроэкологии «Критерии оценки качества вод и методы нормирования антропогенных нагрузок» в Институте биологии внутренних вод РАН им. И.Д. Папанина (Борок, 2008 г.); на Всероссийской конференции «Экология в высшей школе: синтез науки и образования» (Челябинск, 2009); на II Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Полевые и экспериментальные исследования биологических систем» (Ишим, ИГПИ, 2009); на II Международной научно-практической конференции «Экологический мониторинг и биоразнообразие» (Ишим, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации было опубликовано 7 работ, одна в изданиях рекомендованных ВАК Министерства образования и науки.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах, состоит из введения, 4-х глав, выводов и списка литературы (172 наименования, из них 40 – на иностранном языке). Диссертация содержит 45 рисунок, 29 таблиц и 4 приложения.
Глава 1. Обзор литературы
В главе рассмотрена краткая история изучения эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий, представителей микропланктона водоемов Челябинской области. Показано, что, несмотря на большое число работ разных авторов (Л.Н. Александровская и др., 1975, 1979а, 1979б, 1989; Л.В. Снитько, Р.М. Сергеева, 2003; М.И. Ярушина и др., 2004;Ю.А. Серебренникова, 2007, 2009; Л.В. Трофимова, 2007, 2008, 2009) в плане изученности водной биоты, рассматриваемый регион, в том числе и обследованные водоемы, является во многих отношениях «белым пятном». Если эвгленовые жгутиконосцы ранее изучались для водоемов Челябинской области, то изучение ресничных инфузорий до недавнего времени носило фрагментарный характер. Представители микропланктона являются индикаторами чистоты вод и входят в списки сапробности многих систем биоиндикации. Достоверными индикаторами служат эвгленовые жгутиконосцы (А.В. Макрушин, 1974; К.М. Суханова, 1984, 2000; С.Ф. Лихачев, 1986, 2000; В.С. Максюта, 2003, 2005; Ю.В. Москалец, 2006; Н.В. Гаврилова, 2007; Ю.А. Серебренникова, 2009; Д.И. Широбоков, 2009 и др.). Многие свободноживущие ресничные инфузории, являются наиболее чувствительными к загрязнению, являясь универсальными индикаторами сапробности (Н.Н. Банина, 1983а, 1983б, 1984; Протисты, 2000, 2007 и др.).
Глава 2. Материал и методика
В главе дана подробная характеристика физико-географических условий района исследований. Приведена гидрологическая и гидрохимическая характеристики обследованных водных объектов, их санитарно-гигиенического состояния. Материалом для работы послужили полевые сборы, проведенные в период с 2005 по 2009 год в водоемах окрестностей города Озерска (озера: Большая Нанога, Малая Нанога, Иртяш; искусственные водоемы: пруд и карьер в черте города Озёрска), подвергшиеся радиоактивному заражению в результате аварии на ПО «Маяк» в 1957 году и в Аргазинском водохранилище, являющимся важным источником водоснабжения. Взятие проб из водоемов производилось с применением стандартных методов сбора протистологических и гидробиологических проб (К.А. Гусева, 1956; В.И. Жадин, 1956; И.А. Киселев, 1956; П.И. Усачев, 1961; К.М. Суханова, 1984). Всего было собрано и обработано 256 проб. Определение видовой принадлежности проводилось по описаниям, содержащимся в литературе (A. Kahl, 1926, 1930a, 1930б, 1931, 1932, 1935; Т.Г. Попова, 1955, 1966; М. Gojdics, 1953; Ф.П. Чорик, 1968; Т.Г. Попова, Т.А. Сафонова, 1976; R.R. Kudo, 1966, 1971; G.F. Leedale, 1967, 1982; Фауна аэротенков, 1984; С.Ф. Лихачев, 1996, 1999). Широко апробированные цитохимические методики применяли для выявления морфологических видоспецифичных признаков (Г.И. Роскин, Л.Б. Левинсон 1957; Э. Пирс, 1968; Ю.Г. Гельцер и др., 1974; А.И. Кононский, 1976; А.В. Иванов и др., 1981; О.В. Волкова, Ю.К. Елецкий, 1982; К.М. Суханова, 1984). Все найденные простейшие фотографировались или зарисовывались. Для микроскопирования применяли микроскопы Биомед-1, МБИ-6 и Микмед-6 с увеличением 100-400 раз (без иммерсии) и фотонасадкой Canon PowerShot A 630. Подсчет численности простейших проводился методом «калиброванной капли» (В.Ф. Николюк, 1963; Е.С. Липеровская, 1977). Для сравнения видовых составов эвгленид водоемов Челябинской области были использованы коэффициент Жаккара–Малышева и индекс общности фаун Чекановского–Соренсена. Сапробность организмов определяли по таблицам В. Сладечека (V. Sldeek, 1969, 1973; Унифицированные методы…, 1977), учитывая численность и встречаемость видов в водоемах и пробах. Среднюю сапробность обследуемых проб находили по векторному методу С. Головина (S. Golovin, 1968). Математическая обработка данных проведена с применением методов математической статистики (Г.Ф. Лакин, 1980) и статистическая компьютерная программа «Statan» (С.Н. Гашев, 2007).
Глава 3. Фауна простейших микропланктона некоторых водоемов
Челябинской области
В микропланктоне шести обследованных нами водоемов Челябинской области среди всех простейших в качестве доминирующих отмечены эвгленовые жгутиконосцы (Euglenoidea, Euglenozoa) и ресничные инфузории (Ciliata, Ciliophora).
3.1. Видовой состав эвгленовых жгутиконосцев микропланктона
обследованных водоемов
В планктоне обследованных нами водоемов было обнаружено 30 видов свободноживущих эвгленовых жгутиконосцев, относящихся к 10 родам. В разных водоемах родовой состав эвгленид планктона различен от 5 до 10 родов. Наибольшее представительство родов отмечено для пруда - 10 и карьера – 9. Немного уступают озера Б. и М. Нанога по 8 родов. Наименьшее число родов отмечено для Аргазинского вдхр. и оз. Иртяш по 5. Во всех обследованных водоёмах встречены особи родов Astasia, Euglena, Trachelomonas и Phacus. В большинстве водоемов представлен род Cyclidiopsis. Видовое разнообразие эвгленид в обследованных водоемах различно - от 13 до 21 вида (рис. 1).
Рис. 1. Видовой состав планктонных эвгленовых жгутиконосцев в обследованных водоемах (Челябинская область, 2005-2009 гг.)
По видовому разнообразию лидируют фототрофные роды Euglena – 8 видов (26,6%) и Phacus – 4 вида (13,3%), а также гетеротрофные роды Astasia – 6 видов (20,0%) и Petalomonas – 3 вида (10,0%). Все остальные роды представлены 1-2 видами (3,3-6,6%). Встречаемость отдельных видов в водоемах варьирует от 16,7 до 100%. Средняя встречаемость эвгленовых жгутиконосцев для всех водоемов составляет 57,2±2,6%. Во всех обследованных водоемах встречены особи видов: Astasia klebsii, A. longa, Trachelomonas volvocina, T. volvocinopsis, Phacus brevicaudatus и P. tortus. В большинстве водоемов обнаружены особи видов: Cyclidiopsis acus, Euglena viridis, E. acus и Petalomonas pusilla. Редко встречающимися были виды: Astasia dangeаrdii, Phacus longicauda, P. pleuronectes и Urceolus cyrusorum.
3.2. Сезонная динамика видового разнообразия эвгленовых жгутиконосцев
в обследованных водоемах
Для каждого из обследованных водоемов видовое альфа-разнообразие и встречаемость отдельных видов эвгленовых жгутиконосцев в пробах различны по сезонам года. Например, в оз. Б. Нанога наибольшее значение встречаемости в пробах имеют виды: Astasia klebsii, Euglena viridis, Trachelomonas volvocina, Phacus tortus, встречаемость которых по месяцам в пробах составила от 77,8 до 100%. Им несколько уступают Astasia dangeаrdii, A. longa, Euglena deses, Trachelomonas volvocinopsis, Petalomonas mira, Notosolenus apocamptus, встречаемость которых составила более 50,0%. Для Cyclidiopsis acus, Euglena geniculata, Sphenomonas quadriangularis, S. teres отмечена минимальная встречаемость от 22,2 до 33,3%. Эвгленовые жгутиконосцы оз. Б. Нанога в июне–начале августа имеют высокие показатели видового разнообразия и встречаемости (рис. 2).
Рис. 2. Сезонная динамика видового альфа-разнообразия эвгленовых жгутиконосцев в пробах из озера Большая Нанога (2007 г.)
Они формируют комплексы, в которых участвует значительное число видов, что создает характерный «эвгленовый эффект» с активным участием видов: Astasia klebsii, A. longa, Euglena viridis, E. proxima, Phacus brevicaudatus, Ph. tortus, Petalomonas mediocanellata и P. mira.
3.3. Сравнительный анализ сходства видовых составов
эвгленовых жгутиконосцев обследованных водоемов
Обследованные нами водоемы имеют разные гидрологические и гидрохимические особенности, что определяет сходство или различие видовых составов эвгленовых жгутиконосцев. Коэффициент Жаккара-Малышева и индекс Чекановского-Соренсена варьируют в достаточно широком диапазоне, но следует отметить, что большинство сравниваемых пар водоемов показывают различие видовых составов эвгленовых жгутиконосцев (табл. 1, 2).
Таблица 1
Сравнение видовых составов эвгленовых жгутиконосцев
по коэффициенту Жаккара-Малышева
| Водоемы | Б. Нанога | М. Нанога | Иртяш | Аргази | пруд | карьер |
| Б. Нанога | 0,04 | -0,3 | -0,1 | 0 | 0,1 | |
| М. Нанога | 0,04 | -0,3 | -0,2 | -0,1 | 0,04 | |
| Иртяш | -0,3 | -0,3 | 0 | -0,05 | -0,2 | |
| Аргази | -0,1 | -0,2 | 0 | -0,2 | -0,2 | |
| пруд | 0 | -0,1 | -0,05 | -0,2 | 0,6 | |
| карьер | 0,1 | 0,04 | -0,2 | -0,2 | 0,6 |
Таблица 2
Сравнение видовых составов эвгленовых жгутиконосцев по индексу
общности фаун Чекановского-Соренсена
| Водоемы | Б. Нанога | М. Нанога | Иртяш | Аргази | пруд | карьер |
| Б. Нанога | 68,3 | 52,9 | 62,9 | 66,7 | 71,8 | |
| М. Нанога | 68,3 | 54,5 | 58,8 | 63,2 | 68,4 | |
| Иртяш | 52,9 | 54,5 | 66,7 | 64,5 | 58,1 | |
| Аргази | 62,9 | 58,8 | 66,7 | 56,3 | 56,3 | |
| пруд | 66,7 | 63,2 | 64,5 | 56,3 | 88,9 | |
| карьер | 71,8 | 68,4 | 58,1 | 56,3 | 88,9 |
Но, в парах «оз. Б. Нанога - оз. М. Нанога», «оз. Б. Нанога – карьер», «оз. М. Нанога – карьер», наблюдается незначительное сходство (слабая связь) видовых составов К j-m 0,04-0,1 и Ic-s 68,3-71,8%. И только в паре «пруд – карьер» отмечено значительное сходство (тесная связь) видовых составов эвгленид: К j-m = 0,6; Ic-s = 88,9%. По месяцам (весна – лето - осень) К j-m и Ic-s варьируют.
3.4. Видовой состав ресничных инфузорий планктона
обследованных водоемов
В микропланктоне обследованных водоемов было обнаружено 25 видов инфузорий, относящихся к 20 родам. Видовые составы инфузорий планктона обследованных водоемов различны по видовому альфа-разнообразию (рис. 3).
Рис. 3. Видовое альфа-разнообразие инфузорий в обследованных водоемах
Наибольшее число видов зарегистрировано для озер Б. Нанога и М. Наноги – 20 видов или 80,0% от общего числа отмеченных видов. Им несколько уступает видовой состав инфузорий карьера – 17 видов или 68,0%. В других обследованных водоемах число видов варьирует от 14 до 15 (56,0% и 60,0%). По видовому разнообразию лидирует род Paramecium – 4 вида (16,0% от общего числа видов). Роды: Stylonychia и Centrophorella представлен каждый 2 видами (по 8,0%). Для остальных родов отмечено по одному виду (по 4,0%).
Встречаемость отдельных видов инфузорий в водоемах различна. Средняя встречаемость инфузорий составила 64,01±4,01%. Этот высокий показатель обусловлен наличием общих видов, встреченных или во всех или в большинстве водоемов. Во всех обследованных водоемах встречены особи 7 видов: Paramecium aurelia, Prorodon teres, Stentor polymorphus, Enchelys arcuata, Cinetochilum margaritaceum, Stylonychia mytilus, Tetrahymena руriformis. Все они относятся к фоновым видам, а большинство из них и к доминантным. В большинстве водоемов встречены - Codonella cratera, Eulpotes affinis. Виды Paramecium trichium, Dileptus auser, Helicoprorodon multinucleatum специфичны для определенных водоемов.
3.5. Сезонная динамика видового разнообразия и встречаемости ресничных
инфузорий микропланктона обследованных водоемов
Для анализа нами выбраны наиболее показательные данные, полученные в разные годы и отражающие общие тенденции для всех лет исследования. Например, для оз. Б. Нанога отмечено 20 видов инфузорий, относящихся к 18 родам (80% от общего количества видов). Высокие показатели видового разнообразия отмечены с мая по сентябрь (рис. 4). Средняя встречаемость всех найденных видов инфузорий в течение всех месяцев исследования составляет 51,1±3,6%. В пробах из оз. Б. Нанога наиболее часто были встречены: Bursaria truncatella, Prorodon teres, Loxodes rostrum, Stylonychia mytilus (60,0-80,0%). Редкими по встречаемости в пробах были Tintinnopsis beroidea и Pyxidium ventriosa около 20,0%.
Рис. 4. Сезонная динамика видового альфа-разнообразия инфузорий в оз. Большая Нанога
Для всех остальных видов показатель встречаемости варьирует от 30,0 до 60,0%. Максимальные показатели встречаемости для инфузорий оз. Б. Нанога отмечены с конца весны, летом и в начале осени, минимальные – ранней весной и поздней осенью. Описанная для оз. Б. Нанога закономерность сезонной динамики встречаемости в целом является общей для всех обследованных водоемов.
3.6. Сравнительный анализ сходства видовых составов ресничных
инфузорий обследованных водоемов
Анализ видовых составов инфузорий из обследованных водоемов, показал, что для большинства сравниваемых пар отмечено сходство (табл. 3, 4).
Таблица 3
Сравнение видовых составов ресничных инфузорий
по коэффициенту Жаккара-Малышева
| Водоемы | Б. Нанога | М. Нанога | Иртяш | Аргази | пруд | карьер |
| Б. Нанога | 0,8 | 0,2 | 0,4 | 0,1 | 0,1 | |
| М. Нанога | 0,8 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,4 | |
| Иртяш | 0,2 | 0,2 | 0,2 | -0,1 | -0,3 | |
| Аргази | 0,4 | 0,2 | 0,2 | -0,1 | -0,1 | |
| пруд | 0,1 | 0,2 | -0,1 | -0,1 | 0,4 | |
| карьер | 0,1 | 0,4 | -0,3 | -0,1 | 0,4 |
Только при сравнении в парах «Аргазинское вдхр. – карьер», «Аргазинское вдхр. – пруд», «оз. Иртяш – карьер» и «оз. Иртяш – пруд» наблюдается различие видовых составов Кj-m от -0,1 до -0,3 и Ic-s от 50,0 до 64,5%.
Таблица 4
Сравнение видовых составов эвгленовых жгутиконосцев по индексу
общности фаун Чекановского-Соренсена
| Водоемы | Б. Нанога | М. Нанога | Иртяш | Аргази | пруд | карьер |
| Б. Нанога | 95,0 | 74,3 | 82,4 | 70,6 | 75,7 | |
| М. Нанога | 95,0 | 74,3 | 76,5 | 76,5 | 81,1 | |
| Иртяш | 74,3 | 74,3 | 75,9 | 62,1 | 50,0 | |
| Аргази | 82,4 | 76,5 | 75,9 | 64,3 | 64,5 | |
| пруд | 70,6 | 76,5 | 62,1 | 64,3 | 83,9 | |
| карьер | 75,7 | 81,1 | 50,0 | 64,5 | 83,9 |
Значительное сходство видовых составов (тесная связь) отмечено в паре «оз. Б. Нанога – оз. М. Нанога» - Кj-m=0,8; Ic-s=95,0%. По месяцам (весна – лето - осень) показатели сходства видовых составов инфузорий если и меняются то незначительно.
ГЛАВА 4. Экологические особенности простейших планктона из водоемов
Челябинской области
4.1. Биотопическая приуроченность видов
В обследованных водоемах отмечено 8 эвритопных видов эвгленид: Astasia klebsii, A. longa, Cyclidiopsis acus, Euglena acus, Trachelomonas volvocina, T. volvocinopsis, Phacus brevicaudatus, P. tortus. Эвритопными видами, имеющими высокую экологическую валентность и встречающимися практически во всех обследованных водоемах среди инфузорий являются: Paramecium aurelia, P. bursaria, Stentor polymorphus, Enchelys arcuata, Cinetochilum margaritaceum, Stylonychia mytilus, Tetrahymena руriformis, Eulpotes affinis. Семь видов эвгленид относятся к стенотопным. Только в озерах отмечены: Astasia dangeаrdii, Phacus longicauda, Urceolus cyrusorum и Petalomonas mediocanellata, а для искусственных водоемов (пруд и карьер) - Monomorphina pyrum. Среди инфузорий только 4 вида являются стенотопными: для озер - Pyxidium ventriosa, а для искусственных водоемов – Paramecium trichium, Dileptus auser и Helicoprorodon multinucleatum.
4.2. Сезонная динамика численности простейших микропланктона
Большое значение для поддержания численности гидробионтов имеют: качество воды, степень ее минерализации, содержание органики и насыщенность водной растительностью, качество грунта, степень антропогенных воздействий на водоем и т.д. По сезонной динамике численности по отношению к температурному фактору можно выделить две группы видов эвгленид и инфузорий:
- эвритермные виды, имеющие высокую численность в течение весны-лета-осени (эвгленовые жгутиконосцы - Euglena viridis, Trachelomonas volvocina, Phacus tortus, Cyclidiopsis acus, Astasia klebsii; инфузории: Bursaria truncatella, Stylonychia mytilus, Prorodon teres, Loxodes rostrum, Coleps hirtus). Некоторые из этих видов (Euglena viridis, Trachelomonas volvocina, Stylonychia mytilus, Prorodon teres) имеют высокую численность в разные сезоны года (рис.4, 5, 6);
- стенотермные термофильные виды, имеющие высокую численность только в летние месяцы (эвгленовые жгутиконосцы: Astasia linearis, Euglena geniculata, E. velata, Urceolus cyrusorum, Sphenomonas quadriangularis, S. teres; инфузории: Stentor polymorphus, Stylonychia pustulat, Pyxidium ventriosa, Trahelonema grassel, Eulpotes affinis, Tintinnopsis beroidea, Enchelys arcuata, Codonella cratera. Высокую численность некоторые из этих видов (Stentor polymorphus, Stylonychia pustulat) имеют только в середине лета. Для большинства стенотермных видов отмечены низкие показатели численности.
Рис. 4. Сезонные динамика численности Trachelomonas volvocina (оз. Б. Нанога, март-ноябрь 2008 г.). По оси абсцисс: месяцы года; по оси ординат: численность T. volvocina (ос/мл)
Рис. 5. Сезонная динамика численности Stylonychia mytilus (оз. Б. Нанога, март-ноябрь 2007 г.). По оси абсцисс: месяцы года; по оси ординат: численность S. mytilus (ос/мл)
Рис. 6. Сезонная динамика численности Prorodon teres (оз. Б. Нанога, март-ноябрь 2007 г.). По оси абсцисс: месяцы года; по оси ординат: численность P. teres (ос/мл)
Сезонная динамика численности эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий из обследованных водоемов подчиняется общим закономерностям: возрастание численности происходит в конце весны - начале лета; максимальная численность отмечается в середине лета; снижение численности наблюдается в конце лета - середине осени.
4.3. Характер взаимоотношений эвгленовых жгутиконосцев и ресничных
инфузорий в планктоне водоемов
Характер взаимоотношений между комплексами эвгленид и инфузорий планктона можно определить как трофический в системе «хищник-жертва». Хищные инфузории, такие как Stylonychia mytilus могут существенно снижать численность эвгленопланктона (рис. 7). Например, в пруду, повышение численности стилонихии с мая по июль приводит к резкому падению численности эвгленовых с июня по сентябрь. Эти результаты подтверждаются данными лабораторных экспериментов со смешанными культурами Stylonychia mytilus и эвгленовых жгутиконосцев. Стилонихии, при первичной незначительной численности, полностью уничтожают насыщенную культуру эвгленид в течение 10-15 дней.
Рис. 7. Сезонная динамика численности Stylonychia mytilus и эвгленовых жгутиконосцев (пруд, май-сентябрь, 2008 г.). По оси абсцисс: месяцы года; по оси ординат: численность S. mytilus и эвгленид (ос/мл) ( численность S. mytilus; --------численность эвгленопланктона)
Для инфузорий-бактериафагов, каковыми являются большинство найденных видов инфузорий, и эвгленовых жгутиконосцев свойственны нейтральные отношения.
4.4. Индикаторные особенности простейших и сапробность
обследованных водоемов
Эвгленовые жгутиконосцы и ресничные инфузории обладают высокой чувствительностью к химическому составу воды, что делает их ценным индикаторами органического загрязнения. Эти простейшие, развиваясь в большом количестве в загрязненных водоемах, участвуют в процессах самоочищения водоемов. Для всех найденных 55 видов эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий был рассчитан индекс сапробности и определена степень сапробности обследованных водоемов.
Среди найденных видов эвгленовых жгутиконосцев к –мезосапробам – 12 видов (40,0%), к -мезосапробам - 15 (50,0%) и к полисапробам относится 1 вид (3,0%). Некоторые виды могут себя проявлять как представители двух зон сапробности: -–мезосапробы – 2 видов (6,0%). Таким образом, среди эвгленовых жгутиконосцев преобладают - и –мезосапробные виды.
Среди найденных видов инфузорий к –мезосапробам – 5 видов (20,0%), к -мезосапробам - 5 (20,0%) и к полисапробам относится 1 вид (4,0%). Некоторые виды могут себя проявлять как представители двух зон сапробности: олиго-–мезосапробы – 2 вида (8,0%), -–мезосапробы – 9 видов (36,0%) и -полисапробы – 3 вида (12,0%). Таким образом, среди инфузорий преобладают - и –мезосапробные виды.
Преобладание - и –мезосапробных видов наблюдается и в отдельно взятых водоемах по сезонам года.
Примером является сезонная динамика оз. Б. Нанога (рис. 8, 9). Альфа- и бетамезосапробы имеют в оз. Б. Нанога высокую численность и встречаемость по сравнению с другими видами простейших и указывают на сильный характер загрязнения озера у берегов и в толще воды.
Рис. 8. Сезонная динамика спектров сапробности оз. Б. Нанога по видовому составу эвгленовых жгутиконосцев планктона (масштаб 4 мм – 1 вид). Примечание: от 1 до 2 – олигосапробная зона; от 2 до 3 – -мезосапробная зона; от 3 до 4 – -мезосапробная зона; от 4 до 5 – полисапробная зона.
Рис. 9. Сезонная динамика спектров сапробности оз. Б. Нанога по видовому составу ресничных инфузорий планктона (масштаб 4 мм – 1 вид). Примечание: от 1 до 2 – олигосапробная зона; от 2 до 3 – -мезосапробная зона; от 3 до 4 – -мезосапробная зона; от 4 до 5 – полисапробная зона.
Таким образом, большинство обследованных водоемов по комплексам видов эвгленовых жгутиконосцев и ресничных инфузорий, относятся к – и –мезосапробным водоемам. По сезонной динамике сапробности можно выделить 3 типа водоемов: 1 - водоемы, имеющие постоянно высокие показатели определенной зоны сапробности; 2 - водоемы, в которых происходит нарастание определенной зоны сапробности от весны к середине лета, а затем спад к осени; 3 - водоемы в которых происходит изменение сапробности от – весной к – летом и к – осенью.
ВЫВОДЫ
1. В микропланктоне обследованных водных объектов Челябинской области обнаружено 30 видов эвгленовых жгутиконосцев, относящихся к 10 родам и 25 видов ресничных инфузорий из 20 родов. Среди эвгленид новых видов для водоемов области не отмечено. Впервые для водоемов региона отмечено 15 видов из 14 родов цилиат. У эвгленид лидерами по видовому разнообразию являются фототрофные роды: Euglena – 8 видов, или 26,6% от общего числа видов и Phacus – 4 вида, или 13,3% и гетеротрофные роды Astasia – 6 видов, или 20,0% и Petalomonas – 3 вида, или 10,0%. У цилиат по видовому разнообразию лидируют роды: Paramecium – 4 вида, или 16,0%, Stylonychia и Centrophorella по 2 вида, или по 8,0%.
2. В большинстве обследованных водоемов основу планктонного комплекса эвгленид составляют доминирующие виды: Astasia klebsii, A. longa, Trachelomonas volvocina, T. volvocinopsis, Phacus brevicaudatu, P. tortus, Cyclidiopsis acus, Euglena viridis, E. acus и Petalomonas pusilla, а у инфузорий: Paramecium aurelia, Prorodon teres, Stentor polymorphus, Enchelys arcuata, Cinetochilum margaritaceum, Stylonychia mytilus, Tetrahymena руriformis, Codonella cratera, Eulpotes affinis.
3. Видовое альфа-разнообразие в обследованных водоемах различно и варьирует по сезонам года для эвгленовых жгутиконосцев от 13 (оз. Иртяш) до 21 вида (оз. Б. Нанога), а для инфузорий от 14 () Аргазинское вдхр., пруд) до 20 (оз. Б. Нанога и М. Нанога).
4. Анализ сходства видовых составов эвгленовых жгутиконосцев из обследованных водоемов, показал, что для большинства сравниваемых пар сходства видовых составов не отмечено. Только в паре «пруд – карьер» отмечено высокое сходство видовых составов эвгленовых жгутиконосцев: К j-m = 0,6; Ic-s = 88,9%. Для видовых составов ресничных инфузорий из обследованных водоемов, отмечено сходство. Только при сравнении в парах «Аргазинское вдхр. – карьер», «Аргазинское вдхр. – пруд», «оз. Иртяш – карьер» и «оз. Иртяш – пруд» наблюдается различие видовых составов Кj-m от -0,1 до -0,3 и Ic-s от 50,0 до 64,5%. По месяцам показатели сходства видовых составов эвгленид меняются, а инфузорий – если изменяются, то незначительно.
5. Сезонная динамика численности для эвритермных видов подчиняется общим закономерностям: нарастание численности в конце весны (май), и максимум – летом (июнь-август), минимум – начало осени (сентябрь-октябрь), ранняя весна (март-апрель); для стенотермных, характерно быстрое нарастание численности в конце мая - июне, максимум численности в июле - августе и резкое снижение численности в конце августа - сентябре.
6. Большинство обследованных водоемов по видовому составу, встречаемости и численности доминирующих видов, относятся к – и –мезосапробным. По сезонной динамике сапробности можно выделить 3 типа водоемов: - водоемы, имеющие постоянно высокие показатели определенной зоны сапробности; - водоемы, в которых происходит нарастание определенной зоны сапробности от весны к середине лета, а затем спад к осени; - водоемы в которых происходит изменение сапробности от – весной к – летом и к – осенью.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Румянцева А.В. Эвгленовые жгутиконосцы (Euglenoidea, Euglenozoa) Аргазинского водохранилища и их биоиндикаторное значение [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова, А.В. Румянцева // - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, Вестник Тюменского государственного университета, № 3, 2008. - С. 103–107.
Публикации в других изданиях:
2. Румянцева, А.В. Видовой состав ресничных инфузорий водоёмов города Озёрска [текст] /С.Ф. Лихачев, А.В. Румянцева // Методология и методика естественных наук. Вып. 12. Омск: ООИПКРО, 2006. – С. 3-9.
3. Румянцева А.В. Эвгленовые жгутиконосцы водоемов города Озерска [текст] /С.Ф. Лихачев, А.В. Румянцева // Экологический мониторинг и биоразнообразие. Том 2, № 2. – Ишим: ПЦ КАН, 2007. – С. 148-154.
4. Румянцева А.В. Цилиапланктон водоемов города Озерска [текст] /С.Ф. Лихачев, А.В. Румянцева // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: материалы II Междунар. научн.-практ. конф., 9-11 октября 2008 г. - Челябинск, 2008. – Том 1. – С.193-196.
5. Румянцева А.В. Индикаторная значимость некоторых групп простейших водоемов г. Челябинска [текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова, А.В. Румянцева // Материалы III Всерос. конф. по водной токсикологии «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», конф. по гидроэкологии «Критерии оценки качества вод и методы нормирования антропогенных нагрузок» и школы-семинара «Современные методы исследования и оценки качества вод, состояния водных организмов и экосистем в условиях антропогенной нагрузки». Часть 2. – Борок: ООО «Ярославский печатный двор», 2008. - С. 364–367.
6. Румянцева А.В. Морфофизиологические особенности планктонных простейших [текст] / С.Ф. Лихачев, А.В. Румянцева // Экологический мониторинг и биоразнообразие. Том 3, № 2. – Ишим: ПЦ КАН, 2008. – С. 100-105.
7. Румянцева, А.В. Видовой состав ресничных инфузорий в планктоне некоторых водоемов Челябинской области [текст] /С.Ф. Лихачев, А.В. Румянцева // Экологический мониторинг и биоразнообразие. Т. 5, № 1. Материалы II международной научно-практической конференции «Экологический мониторинг и биоразнообразие». – Ишим: ПЦ КАН, 2010. – С. 115-121.
