Диатомовые водоросли семейства naviculaceae kutzing sensu lato прудов ЗБС им. С.Н. Скадовского
Московский
Государственный Университет им. М.В.Ломоносова
Биологический
факультет
Звенигородская
биологическая станция им. С. Н. Скадовского
Диатомовые водоросли семейства Naviculaceae Kützing sensu lato прудов Збс им. С.Н. Скадовского
Выполнил:
Берсеневой Т.А
Руководитель:
Чудаев Д.А.
Содержание
Введение
. Цели и задачи
. Материалы и методы исследования
. Результаты и обсуждение
Выводы
Литература
Приложение
Введение
Диатомовые водоросли - одноклеточные или
колониальные организмы, клетки которых заключены в кремнеземный панцирь,
состоящий из двух половинок - эпитеки и гипотеки, обычно правильной
геометрической формы. Изучение диатомей началось еще в XVIII веке, тем не
менее, исследование их биологии и разнообразия с приходом новых методов и
оборудования не теряет актуальности. Наша работа заключается в определении
видового разнообразия двушовных диатомей прудов Звенигородской биологической
станции МГУ. Семейство Naviculaceae Kützing
sensu lato - самое богатое видами, его представители широко распространены в
наших водоемах. Для них характерен панцирь, на обеих створках которого имеется
хорошо развитый щелевидный шов. В последнее время на основании данных по
морфологии панцирей, полученных с помощью трансмиссионного и сканирующего
электронного микроскопа, объем многих родов семейства значительно пересмотрен
(Round et al., 1990); из традиционных родов, таких как, например, Navicula
Bory, Gomphonema Ehrenberg, Cymbella C. Agardh, выделены новые роды (из
Navicula выделены Sellaphora Mereschkowsky, Fallacia Stickle et Mann и др.; из
Gomphonema - Gomphosphenia Lange-Bertalot и др.; из Cymbella - Cymbopleura
(Krammer) Krammer, Encyonopsis Krammer и др.) (Hofmann et al., 2011). Была
пересмотрена концепция вида у диатомей (Mann, 1999), следствием чего явилась
ревизия многих родов и описание большого числа новых видов. Таким образом,
имеющиеся на настоящий момент данные по видовому разнообразию становятся
неактуальными и также нуждаются в пересмотре.
Цель работы: изучение видового состава
диатомовых водорослей семейства Naviculaceae Kützing
sensu lato прудов Звенигородской биостанции.
1. Цели и задачи
1) отобрать смешанные пробы бентоса и
обрастаний в прудах ЗБС;
2) изготовить постоянные микропрепараты
диатомовых водорослей;
3) определить видовой состав двушовных
диатомовых в данных препаратах;
4) задокументировать находки цифровыми
микрофотографиями;
) проанализировать и сопоставить видовые
списки двушовных диатомей прудов биостанции.
. Материалы и методы исследования
Для исследования были взяты смешанные пробы
обрастаний и поверхностного осадка из трёх прудов на территории Звенигородской
биостанции: Стерляжьего (N
55°41'55,9", E
36°43'49,7"), Пожарного (N
55°41'58,8", E
036°43'17,3") и Костиного (N
55°42'0,2", E
036°43'11,4"). Пробы бентоса отбирали с помощью шприца, на мелководье, или
латунного стакана, укрепленного на деревянном шесте, в глубоких местах. Чтобы
собрать обрастания с мягких субстратов (прошлогоднего опада, подводных высших
растений и т.п.), помещали исследуемый субстрат в стакан или лоток, в
зависимости от размера, добавляли туда немного воды из того же водоёма и
энергично встряхивали емкость до появления густой взвеси частиц и организмов в
растворе. Затем удаляли субстрат и переливали небольшое количество полученной
пробы в банку. Обрастания с твердых субстратов (плавающей или погруженной
древесины, жестких листьев живых растений) соскребали ножом. Все образцы из
одного пруда мы сливали в общую банку и тщательно перемешивали, с тем, чтобы
каждый препарат из этой банки выявлял максимальное разнообразие видов
исследуемых организмов, в нашем случае двушовных диатомовых водорослей.
Собранные пробы были зафиксированы 4% раствором формальдегида и переданы в
коллекцию кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ.
Для исследования мы использовали постоянные
препараты. Каплю пробы наносили на покровное стекло и кипятили на асбестовой
пластинке над пламенем спиртовки, прибавляя по каплям пергидроль (37% раствор H2O2)
до полного обесцвечивания пробы. Затем подсушивали стекло и снимали с огня. На
предметном стекле расплавляли кусочек анилинформальдегидной смолы Эльяшева и
разогретую смолу накрывали покровным стеклом с пробой. Избыток смолы удаляли
надавливанием двумя иголками, после застывания срезали излишек смолы лезвием безопасной
бритвы. водоросли двушовный диатомей биологический
Исследование препаратов проводили при помощи
световых микроскопов марки «Minimed
501» с иммерсионным объективом 100-х и окуляром 16-х. Измерение объектов и
подсчет частоты структурных элементов створок производили с помощью
измерительного окуляра. Объекты фотографировали на цифровую камеру-окуляр
модели «DCM500», захват
изображения производили с помощью программы «ScopePhoto»,
снимки обрабатывали в программе «Adobe
Photoshop
CS5».
Для установления видовой принадлежности
встреченных объектов использовали отечественные и зарубежные определители
(Анисимова, Гололобова 2006; Анисимова и др., 2006; Забелина и др., 1951; Krammer
2000; Krammer,
Lange-Bertalot,
1997, 2000; Lange-Bertalot,
2001;; Hofmann
et al.
2011 Reichardt,
1999)
. Результаты и обсуждение
В результате нашей работы в прудах ЗБС был
обнаружен 61 вид диатомовых водорослей семейства Naviculaceae из 19 родов. В
целом по видовому богатству ведущими являются роды Gomphonema (15 видов),
Navicula (9 видов) и Pinnularia (9 видов). За ними следует род Sellaphora
(4 вида). Роды Cymbella,
Encyonema, Placoneis,
Stauroneis представлены тремя
видами каждый, род Neidium - двумя видами, а роды Amphora, Caloneis,
Chamaepinnularia, Craticula,
Eolimna, Gomphosphenia,
Gyrosigma, Hippodonta,
Mayamaea, Rhoicosphenia -
всего одним видом каждый (рис. 1).
Рисунок 1. Распределение видового богатства
диатомовых водорослей семейства Naviculaceae
прудов ЗБС по родам. Здесь и далее числа над столбцами обозначают количество
видов каждого из родов.
Наибольшее количество родов и видов двушовных
диатомей выявлено в Стерляжьем пруду (40 видов из 17 родов). На первом месте по
числу видов находится род Navicula
- 7 видов. Далее идут Gomphonema
- 5 видов, Pinnularia
- 4 вида, Cymbella,
Encyonema, Selaphora,
Stauroneis с 3 видами каждый,
по 2 вида включают Neidium
и Placoneis. Роды Amphora,
Caloneis, Craticula,
Eolimna, Gomphospheria,
Gyrosigma, Hippodonta,
Rhoicospheria представлены всего
одним видом (рис. 2).
В Пожарном пруду обнаружено 18 видов из 7 родов.
Отмечено 6 видов, относящихся к роду Gomphonema,
4 вида из рода Pinnularia,
из рода Navicula
отмечено 3 вида. Род Sellaphora
преставлен 2 видами, роды Eolimna,
Mayamaea и Stauroneis
- 1 видом (рис. 3).
Рисунок 2. Распределение видового богатства
диатомовых водорослей семейства Naviculaceae
Стерляжьего пруда
Рисунок 3. Распределение видового богатства
диатомовых водорослей семейства Naviculaceae
Пожарного пруда.
Рисунок 4. Распределение видового богатства
диатомовых водорослей семейства Naviculaceae
Костиного пруда.
В Костином и Пожарном прудах выявлено 10 общих
видов, 6 видов являются общими для Костиного и Стерляжьего прудов, в Пожарном и
Стерляжьем обнаружено 7 общих видов. Используя эти данные, мы подсчитали
коэффициент Съёренсена для каждой пары прудов. Для Костиного и Пожарного он
составляет 0,51, для Костиного и Стерляжьего - 0,20, для Пожарного и
Стерляжьего - 0,24. Из полученных данных следует, что Костин и Пожарный пруд
наиболее схожи между собой по видовому составу. Общими для всех трех прудов
являются 5 видов диатомовых водорослей исследуемой группы: Eolimna minima,
Gomphonema acuminatum, Navicula radiosa, Sellaphora pupula, Stauroneis
kriegerii.
Видовой состав Костиного и Пожарного прудов
очень схож по ряду причин: Во-первых, эти пруды располагаются близко друг к
другу, что облегчает взаимный обмен видами.
Во-вторых, питание данных водоемов
осуществляется из одного и того же слоя грунтовых вод, обуславливая схожесть
физико-химических свойств воды.
На основе этих фактов можно сделать вывод, что
схожесть видового состава обусловлена общими факторами окружающей среды. В
обоих прудах лидирующим по числу видов является род Gomphonema.
Это можно связать с большим количеством макрофитов произрастающих в этих
прудах. Обилие макрофитов создает большое разнообразие экологических микрониш
для обрастателей, таких как виды рода Gomphonema
Большее видовое богатство Стерляжьего пруда по
сравнению с Пожарным и Костиным, по-нашему мнению, может быть объяснено
значительно меньшим антропогенным воздействием. Неподалеку от Костиного и
Пожарного прудов длительное время располагался источник органического вещества
антропогенного происхождения (туалет), что вызвало эвтрофикацию.
Предположительно это привело к уменьшению видового богатства семейства Naviculaceae
sensu lato
в этих водоемах, и создало условия для развития лишь устойчивых к избытку
органического вещества видов.
Большие размеры и глубина Стерляжьего пруда
обуславливает большее разнообразие микрониш, в первую очередь для бентосных
форм. Еще одно отличие Стерляжьего пруда от двух других состоит в том, что он
питается водами из первого горизонта грунтовых вод, а Костин и Пожарный - из второго
(Приложение 1). Возможно, это существенно влияет на минеральный состав воды и,
предположительно, на видовое богатство водоема.
Виды Eolimna
minima, Gomphonema
acuminatum, Navicula
radiosa, Sellaphora
pupula, Stauroneis
kriegerii встречаются во
всех трех водоемах, что объясняется тем, что данные виды являются убиквистами,
т.е. способны жить в широких диапазонах параметров окружающей среды (Hofmann
et al.,
2011).
Выводы
1) Всего в прудах Звенигородоской
биологической станции выявлен 61 вид из 19 родов двушовных диатомовых
водорослей. Лидирующими по числу видов являются роды: Gomphonema
(15 видов), Navicula
(9 видов), Pinnularia
(9 видов)
) В Стерляжьем пруду выявлено 40 видов из
17 родов семейства Naviculaceae.
Лидирующим является род Navicula
(7 видов).
) В Костином пруду выявлено 21 видов из 8
родов. Лидирующей группой является род Gomphonema
(9 видов).
) В Пожарном пруду выявлено 18 видов из 7
родов. Лидирующей группой является род Gomphonema
(6 видов).
) Общими видами для всех тех прудов
являются Eolimna
minima, Gomphonema
acuminatum,, Navicula
radiosa, Sellaphora
pupula, Stauroneis
kriegerii.
) Наиболее сходными по видовому составу
являются Костин и Пожарный пруды, в силу своего близости своего расположения.
) Наибольшее видовое богатство Стерляжьего
пруда объясняется его наибольшей глубиной и размерами, а так же минимальным
воздействием человека на этот пруд.
Литература
1. Анисимова О.В., Гололобова
М.А. Краткий определитель родов водорослей. Учебное пособие / Флора западного
Подмосковья (Ред. Гаврилов В.М.). М., 2006. 159 с.
2. Анисимова О.В., Романова
О.Л., Танченко Е.М. Атлас водорослей водоемов Звенигородской биологической
станции им. Скадовского С.Н. Учебное пособие к летней практике. Москва:
Издательство московского университета, 2004. 131 с.
4. Hofmann G., Werum M.,
Lange-Bertalot H. Diatomeen im Süßwasser-Benthos
von Mitteluropa. Bestimmungsflora Kieselalgen für die ökologische
Praxis. Rugell: A.R.G. Gantner Verlag K.G.,
2011. 908
S.
5. Krammer K. The genus
Pinularia / Lange-Bertalot (Ed.) Diatoms of Europe. Diatoms of the European
Island Waters and Comparable Habitats. Vol. 1. Rugell: A.R.G. Gantner Verlag
K.G., 2000. 703 p.
. Krammer K.,
Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae 1. Teil: Naviculaceae / Ettl H., Gerloff
J., Heynig H., Mollenhauer D. (Hrsg.) Süßwasserflora
von Mitteleuropa. Bd. 2/1. Durchges. Nachdr. der 1. Aufl. Heidelberg, Berlin:
Spektrum Akademischer Verlag, 1997. 876 S.
. Krammer K.,
Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. Part 5. English and French translations of
the keys / Büdel B., Gärtner G., Krienitz
L., Lokhorst G.M. (Ed.) Süßwasserflora
von Mitteleuropa. Vol 2/5. Heidelberg, Berlin: Spektrum Akademischer Verlag,
2000. 189 p.
. Lange-Bertalot H.
Navicula sensu stricto. 10 Genera Separated from Navicula sensu lato. Frustulia
/ Lange-Bertalot H. (Ed.) Diatoms of Europe. Diatoms of the European Island
Waters and Comparable Habitats. Vol. 2. Rugell: A.R.G. Gantner Verlag K.G.,
2001. 526 p.
. Reichardt E. Zur
Revision der Gattung Gomphonema. Die Arten um G. affine/insigne, G.
angustatum/micropus, G. acuminatum sowie gomphonemoide Diatomeen aus dem
Oberoligozän in Böhmen / Lange-Bertalot H. (Ed.) Iconographia
Diatomologica. Annotated Diatom Micrographs. Vol. 8. Rugell: A.R.G. Gantner
Verlag K.G., 1999. 203 S.
Приложение 1
Характеристика исследованных прудов (по
Анисимовой и др., 2004).
Стерляжий пруд
Представляет собой котлован, подпруженный
искусственной плотиной, в овраге на второй надпойменной террасе р. Москвы. Пруд
имеет овальную форму, Длина его 25 м, средняя ширина 15 м, изначальная глубина
была около 8 м, но в настоящее время из-за сильного заиления глубина не
превышает 3 м. Питание осуществляется преимущественно родниками верхнего
водоносного горизонта. Температура воды в течение сезона колеблется от +4 до
+13. Прозрачность от 0,5 до 1,5 м.
Костин пруд
Образовался на месте старой каменоломни, от
которой сохранились 2 ямы. Дно пруда выложено известняком, который определяет
параметры воды. Пруд имеет вытянутую форму 16х8 м, средняя глубина 1,7 м.
Питание пруда происходит за счет родников второго горизонта грунтовых вод,
которые залегают на глубине 36-37 м. Средняя температура в безледный период
колеблется от +4,5 до +18 °С, максимальная прозрачность- до дна. В последние
годы дно пруда обильно зарастает роголистиником и заиляется.
Пожарный пруд
Расположен в овраге чуть выше, чем Костин пруд.
Питание пруда происходит так же как и в Костином пруду. На протяжении всего
сезона пруд испытывает сильное затенение деревьями, в связи с чем относительно
плохо прогревается. Поверхность с середины июня до ледостава плотно
затягивается ряской и водокрасом. Температура воды в безледный период
колеблется от +3,5 до +12 °С. рН 6.6-8.2