Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Голые амебы (LOBOSEA, GYMNAMOEBIA) из донного грунта пресноводного озера остора Валаам

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Голые амебы (LOBOSEA, GYMNAMOEBIA) из донного грунта пресноводного озера остора Валаам"

САНКТ- ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 576.31

СМИРНОВ Алексей Валерьевич

ГОЛЫЕ АМЕБЫ (ЮВОБЕА, вУММАМОЕВ1А) ИЗ ДОННОГО ГРУНТА ПРЕСНОВОДНОГО ОЗЕРА ОСТРОВА ВАЛААМ

Специальность 03.00.08 - зоология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена на кафедре зоологии беспозвоночных Биолого-Почвенного факультета Санкт-Петербургского Государственного университета и в лаборатории зоологии беспозвоночных Биологического Научно-Исследовательского Института Санкт-Петербургского Государственного

университета

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Серавин Л.Н.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Юдин А.Л. кандидат биологических наук Подлипаев С.А.

Ведущая организация: Российский Государственный Педагогический университет им. А.И. Герцена

Защита диссертации состоится ". 2.4."...СШГ\.П?..9. Д^.....1997 г. в ./.У часов СФ

минут на заседании Диссертционного совета К.063.57.14 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук в Санкт-Петербургской Государственном университете.

Адрес: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб. 7/9, Санкт-Петербургский Государственный университет, Биолого - почвенный факультет, ауд. 133

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. А. М. Горького Санкт-Петребургского Государственного университета

Автореферат разослан "..!.$..." сентября 1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук

Сухарева С.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы:

Голые амебы населяют практически все существующие экотопы (Раде, 1976а) и. вероятно, являются одним из важнейших компонентов пресноводных и морских сообществ. Отдельные хорошо изученные представители подкласса Gymnamoebia, такие как Amoeba proteus, Chaos caroliriense, Acanthamoeba castellana уже более трех десятков лет являются "классическими" модельными объектами при изучении клеточной биологии, физиологии, биохимии и молекулярной биологии (Fulton, 1970; Юдин, 1982; Robinson et а!., 1992). В то же время данные о биоразнообразии этой группы протистов, численности ее представителей в различных местообитаниях, закономерностях их пространственного распределения, сезонной динамики -и значении в экосистемах практически отсутствуют (Anderson & Rogerson, 1995; Smimov & Goodkov, 1995) Современная систематика голых амеб (Раде, 1987; 1991) (которая уже нуждается в существенной детализации и уточнении) основана на использовании ультраструктурных признаков и средних морфометрических характеристик клонов, что делает систематическую идентификацию амебоидных организмов исключительно трудоемкой и дорогостоящей работой. В ряде современных работ новые виды и роды выделяются исключительно на основе биохимических и молекулярно-биологических критериев, при этом авторы вообще не приводят иллюстраций и систематических описаний установленных ими видов (Milligan & Band, 1988). Таким образом, обесценивается огромное количество фактических данных и описаний видов, накопленных с начала нашего века (Penard, 1902; Schaeffer, 1926; Bovee, 1953; Bovee & Sawyer, 1979), а-проблема идентификации ОРГАНИЗМА окончательно переводится на уровень идентификации ШТАММА. В связи с этим фундаментальные эколого-фаунистмческие исследования амеб практически не проводятся (Smimov & Goodkov, 1995), в работах последних лет авторы избегают систематической идентификации обнаруженных ими амеб, предпочитая использовать термин "морфотип" (Rogerson, Laybourn-Parry, 1992). Сложившаяся ситуация в этой области исследований может быть подытожена следующим образом: "вероятно, в настоящее время мы существенно недооцениваем важность одного из принципиальных компонентов морских, почвенных и пресноводных сообществ" (Amdt, 1993).

Цели исследования:

1. Разработать принципы получения и представления фаунистических данных по голым амебам, позволяющие вести кумулятивное накопление

материала при многолетних и мониторинговых исследованиях и оперативно ре-изолировать виды из изучаемых местообитаний.

2. На основе разработанных принципов и подходов провести детальное многолетнее изучение фаунистического состава амеб в бентосе пресноводного озера и его динамики по сезонам и годам.

3. Оценить численность амеб в донном фунте озера и обсудить их возможную роль в потоках вещества и энергии в пресноводном бентосе.

Задачи работы:

1. Сформулировать концепцию регионального "атласа видов" амеб, позволяющего вести кумулятивное накопление данных при многолетних исследованиях. Определить объем данных и иллюстративного материала, необходимый для оперативной идентификации и последующей надежной ре-изоляции вида.

2. Детально изучить фауну амеб донного грунта озера Лещевое (о. Валаам). Получить и представить данные по обнаруженным видам амеб. Подготовить "атлас видов" амеб этого местообитания согласно разработанной нами концепции.

3. Изучить изменчивость видового состава амеб в бентосе различных участков озера. Используя накопленный фаунистический материал, изучить флуктуации видового состава амеб в различных участках озера и в разные сезоны года, а также по годам.

4. На основании полученных результатов оценить надежность имеющихся в литературе данных по фауне амеб (с учетом методов сбора материала, использованных авторами этих работ) и полноту представленных в литературе фаунистических списков этой группы протистов.

5. Изучить вертикальное распределение амеб в донном грунте озера и динамику изменения видового состава амеб по мере углубления в грунт. Учитывая вертикальное распределение амеб, оценить их численность на единицу площади в донном фунте озера.

6. Оценить репрезентативность существующих литературных данных о численности амеб в различных местообитаниях и их роли в пресноводных бентосных экосистемах.

Научная новизна:

Впервые проведено детальное, многолетнее эколого-фаунистическое исследование амеб в локальном местообитании - донном фунте мезотрофного пресноводного озера. Обнаружено 32 вида амебоидных протистов, относящихся к отрядам ЕиатоеЫйа и 1.ер4отух1с1а (СутпатоеЫа), из которых 16 являются новыми для науки. Это существенно превышает приводимые в литературе

фаунистические списки и позволяет заключить, что мы принципиально недооценивали биоразнообразие голых амеб в пресноводных экотопах. Впервые изучено пространственное распределение амеб в фунте и динамика изменений их видового состава в разные сезоны, получены количественные данные о вертикальном распределении амеб в фунте. Впервые численность амеб оценена в единицах "количество/площадь" с учетом их вертикального распределения в донном фунте озера, что позволило провести сопоставление с некоторыми данными по численности инфузорий в схожих местообитаниях. Впервые количественно показано, что голые амебы в пресноводном бентосе не уступают по чиленности, а иногда даже превосходят численность ресничных простейших (СНюрЬога). Сформулирована гипотеза, отчасти объясняющая причины резких флуктуаций наблюдаемого нами видового состава амеб в локальных местообитаниях. Полученные данные показывают, что во всех существующих эколого-фаунистических работах численность и возможная удельная роль амеб в потоках вещества и энергии существенно недооценена.

Научно-практическое значение:

Полученные в настоящей работе результаты представляют интерес для систематиков, экологов, гидробиологов, специалистов по охране окружающей среды. Они указывают на опасность принципиальной недооценки роли амебоидных протистов в пищевых и энергетических цепях в пресноводном бентосе. Разработанная и реализованная нами концепция "атласа видов" амебоидных протистов позволяет включить их в круг объектов, для которых возможно выполнение экологических исследований мониторингового характера. Предложенный и опробованный нами метод количественного и качественного учета амеб в грунте значительно менее трудоемок, нежели существующие и может быть рекомендован в качестве одного из стандартных.

Результаты исследования могут быть использованы в курсах лекций по зоологии беспозвоночных и специальных курсах по протистологии для студентов биологических специальностей ВУЗов.

Апробация работы и публикации:

Материалы диссертации были доложены на международном совещании по проекту "Вид и его продуктивность в ареале" (Санкт-Петербург, 1993 год), 14 съезде Всероссийского Общества Протозоологов (Витебск, 1993 год) и юбилейной научной сессии Санкт-Петербургского Общества Естествоиспытателей (Санкт-Петербург, 1995 год). Апробация диссертации состоялась на научном семинаре кафедры зоологии беспозвоночных Биолого-Почвенного факультета СПбГУ 14 апреля 1997 г. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов исследования, обсуждения и выводов. Работа изложена на 192 машинописных страницах (включая 57 страниц иллюстраций и список литературы), и иллюстрирована 465 фотографиями и 26 рисунками. Список цитированной литературы содержит 207 наименований (из них 183 - иностранные публикации).

1. Обзор литературы

Кратко описаны и проиллюстрированы соответствующими схемами организация клетки и особенности биологии амеб. Определены основные термины, использованные в тексте работы. Подробно охарактеризованы признаки, используемые при построении микросистемы подкласса ЗутпатоеЫа и при идентификации отдельных его представителей. Приведена современная микросистема подкласса. Рассмотрены специфические проблемы использования определителей при идентификации голых амеб, проанализированы пути использования в определителях ультраструктурных признаков и возникающие в связи с этим затруднения. Показана невозможность корректной идентифиации одной отдельно взятой амебы - идентификация организма для голых амеб, фактически, обозначает идентификацию клона. Обоснована малая пригодность традиционного дихотомического ключа для идентификации амеб.

Рассмотрена вся существующая литература, так или иначе связанная с эколого- фаунистическими исследованиями амебоидных протистов. Показано, что приводимые большинством авторов фаунистические списки составлены на основании разового взятия проб и поэтому представляются нерепрезентативными. Выяснено, что практически ни в одной работе не проведено корректной систематической идентификации выделенных авторами видов, и поэтому пользоваться существующими фаунистическими списками амеб приходится с большой осторожностью. Работы, связанные с изучением численности и динамики природных популяций амеб крайне немногочисленны, а пресноводные бентические местообитания практически не изучены в этом отношении. Приводимые большинством авторов оценки численности амеб выполнены с помощью различных методик и сильно расходятся между собой. Пользоваться ими приходится также с большой осторожностью.

2. Обсуждение литературных данных

Авторы большинства существующих работ исходят из объективно необоснованного предположения о том, что видовой состав амеб гомогенен в

пределах изучаемого местообитания и не меняется круглый год. Лишь немногие работы предоставляют материал, пригодный для анализа, но в большинстве из них авторы не идентифицировали виды, а использовали для характеристики разнообразия термин "морфотип". О гетерогенности видового состава амеб на небольших площадях вообще ничего неизвестно. Две недавних наших работы (впигпоу & Соо<1ко7, 1995; Смирнов и др., 1997) показывают, что и варьирование видового состава амеб по сезонам, и пространственная гетерогенность видового состава могут быть весьма значительными, и не учитывать их при фаунистических исследованиях просто нельзя. Фактически классическое фаунистическое исследование в этом случае невозможно отделить от экологического, и многие данные, традиционно относимые к "экологическим" - пространственное распределение, относительная численность видов в разные сезоны, абсолютно необходимы для составления корректного, более-менее полного фаунистического списка. Практически неизвестна (и не учитывается в существующих работах) динамика смены видового состава в локальных местообитаниях в течении сезона и микрогетерогенность амеб в экотопах. Крайне необходимо разработать такую форму представления результатов фаунистических исследований амеб, которая будет содержать достаточно данных для проведения (при необходимости) ре-идентификации вида. Только в этом случае фаунистичесхие исследования станут средством кумулятивного накопления данных для систематики и экологии.

Разделы 3 и 4 (цели и задачи работы, соответственно) приведены в общей харакетристике работы

5. Материал и методики

Работу проводили в 1989-1997 годах на территории Валаамского архипелага (Ладожское озеро). После предварительных исследований проб, взятых из донного фунта 9 внутренних озер острова Валаам, в качестве основного объекта изучения было выбрано озеро Лещевое, сочетающее в себе наибольшее разнообразие местообитаний и удобство доступа при взятии проб.

В ходе работы было отобрано 116 разовых проб верхнего слоя донного фунта, 5 серий из 5 повторяющихся стереотипных проб в 5 постоянных "мониторинговых" точках и 5 вертикальных колонок донного фунта длиной 36-48 см. Места отбора проб были расположены таким образом, чтобы охватить все разнообразие экотопов в пределах этого озера.

Для изучения вертикального распределния амеб в толще донного грунта мы предложили следующий метод: стеклянную трубку диаметром 6 см и длиной 60 см

с заточенным нижним краем осторожно погружали в фунт таким образом, чтобы она вырезала колонку фунта, по возможности не сминая ее внутри трубки. После полного пофужения трубки отмечали уровень фунта снаружи от трубки, верхний конец ее герметично закрывали и извлекали трубку из фунта. Внутри трубки оказывался керн донного фунта, смятый (относительно уровня окружавшего трубку грунта) на 6-12 см. Трубку немедленно доставляли в лабораторию, где из нее отбирали субпробы. Для отбора субпроб вначале сбрасывали верхний слой фунта в трубке. Не касаясь стенок трубки, снимали тонкий слой фунта по всей площади керна, и стерилизованным инструментом отбирали субпробу из центра керна. Операцию повторяли, отбирая из каждой трубки 6-10 субпроб. При расчетах смятие фунта в трубке полагали линейным и гомогенным по всей длине керна и соответственно экстраполировали глубины отбора субпроб.

Для количественного учета амеб мы предложили следующую методику: 0,2 мл фунта из каждой субпробы разводили прокипяченой водой из того же озера в отношении 1:1000 и высевали при непрерывном перемешивании на 1,5%-ый непитательный агар в 30 чашек Петри диаметром, 40 мм. Каждую чашку просматривали под микроскопом при увеличении 128х и 640* дважды - на 8-10 и 20-23 дни инкубации. При подсчете количества амеб в 0,2 мл фунта исходили из предположения, что при высеве пробы в разведении 1:1000 в каждую чашку попало не более 1 амебы (или цисты) каждого вида и, следовательно, обнаруженные в чашках культуры амеб являются клонами. Для каждого вида подсчитывали количество чашек, в которых при просмотре была отмечена хотя бы одна особь, и при дальнейших рассчетах полагали, что оно соответствует количеству амеб в 0,2 мл фунта. Таким образом получали список видов, оказавшихся в высеянном фунте и оценивали количество особей каждого вида в 0.2 мл фунта. При этом в полученную цифру входило как количество трофозоитов, так и покоящихся стадий амеб.

Вышеописанную методику мы разработали в 1990 году. Изучение воспроизводимости получаемых с ее использованием количественных результатов показало, что в повторностях они отличаются не более чем на 28%, что логично объяснить микрогетерогенностью распределения амеб в субпробах (Смирнов и др., 1997) . При использовании классического метода Сингха (Singh, 1942) результаты в повторностях отличаются на порядок и более, к тому же этот метод, по мнению многих авторов, завышает оценки количества амеб в фунте (Лепинис, 1970; Arndt, 1993; Anderson & Rogerson, 1995). Позже очень схожий с нашим метод был использован и другими авторами (Anderson & Rogerson, 1995; Butler & Rogerson, 1995).

6. "Атлас видов": концепция и организация материала

Нами разработана и предложена концепция организации материала при публикации данных о региональной фауне голых амеб, названная нами "атласом видов" (Smimov, 1997). Мы исходили из того, что для корректной идентификации амебоидного организма необходимо иметь определенйый набор данных о нем, состав которого уже достаточно хорошо определен и разработан (Page, 1983; 1988; Rogerson, 1991; Smimov, 1993; Smimov, 1995). Как минимум, должны быть описаны и проиллюстрированы фотографиями: локомоторная форма; ненаправленно перемещающаяся амеба; неперемещающаяся амеба; флотирующая форма; ядро; включения в цитоплазме клетки; цисты (если есть); ультраструктура клеточного покрова, митохондрий и ядра. Необходимы морфометрические характеристики амеб (длина и ширина локомоторной формы а также диаметр ядра). Лишь имея в руках все перечисленные материалы, исследователь может либо корректно идентифицировать обнаруженный вид как один из уже известных, либо сделать вывод о том, что мы имееем дело с новым для науки видом и подготовить его систематическое описание.

В традиционных фаунистических статьях публикуются лишь краткие описания и отдельные фотографии обнаруженных организмов, и это вынуждает каждого следующего исследователя начинать работу заново. Задача состоит в том, чтобы сделать доступными для использования и переоценки именно первичные данные, необходимые для полной идентификации вида.

Атлас видов, в отличие от обычной фаунистической статьи, предоставляет читателю доступ именно к первичному материалу. В основу отбора материала для атласа положены два принципа: предоставление читателю репрезентативной выборки из иллюстративного материала, которым пользовался исследователь и разделение описания обнаруженного вида и сравнительно-таксономических комментариев с обоснованием его идентификации. Подобная организация материала, как нам кажется, позволяет решить две главные проблемы, стоящие на сегодняшний день перед исследователями, а именно - сделать накопление фаунистического материала кумулятивным и позволить проводить в пределах уже изученных территорий работы, требующие корректной идентификации амеб по немногочисленным экземплярам без установления чистых культур (т.е. проводить экологические исследования).

7. Результаты и их анализ

В ходе исследования из проб донного грунта озера Лещевое были выделены, изучены и идентифицированы 32 вида амеб, относящихся к отрядам

g

ЕиатоеЫйа и 1_ер1отух1<За. Шестнадцать из них охазались новыми для науки (описания четырех видов уже опубликованы). Проведено детальное светомикроскопическое и ультраструктурное исследование всех обнаруженных видов; иллюстративный материал ( 52 вклейки фотографий и электронограмм) и описания представлены в диссертации в форме атласа видов (согласно разработанной нами концепции).

Список видов амеб, выделенных в 1989-1997 гг. из донного фунта озера Лещевое

Отряд Euamoebida (Lepsi, 1960) Page, 1987 Семейство Amoebidae Ehrenberg, 1838

Amoeba proteus (Pallas, 1766) Leidy, 1878 Chaos glabrum Smimov & Goodkov, 1997 Polychaos annulatum (Penard, 1902) Smlrnov & Goodkov, 1997 Trichamoeba sinuosa Siemensma & Page, 1986 Семейство Thecamoebidae (Schaeffer, 1926) Smirnov & Goodkov, 1994 Thecamoeba striata (Penard, 1890) Schaeffer, 1926 Thecamoeba quadrilineata (Carter, 1856) Lepsi, 1960 Pseudothecamoeba proteoides (Page, 1976) Page, 1988 Paradermamoeba valamo Smirnov & Goodkov, 1992 Paradermamoeba levis Smimov & Goodkov, 1994 Семейство Vannellidae (Bovee, 1970) Page, 1987

Vannella simplex (Wohlfarth-Botterman, 1960) Bovee, 1965 Vannella platypodia (Glaeser, 1912) Page, 1976 Vannella sp.(1) (новый вид) Vannella sp.(2) (новый вид) Platyamoeba stenopodia Page, 1969 Platyamoeba sp. (1) (новый вид) Platyamoeba.sp. (2) (новый вид) Pessonella sp. (новый вид) Семейство Vexilliferidae Page, 1987

Vexillifera bacillipedes Page, 1969 Семейство Paramoebidae (Poche, 1913) Page, 1987 Mayorella vespertilioides Page, 1983 Mayorella cantabrigiensis Page, 1983 Mayorella viridis (Leidy, 1874) Harnisch, 1968 Korotnevella bulla (Schaeffer, 1926) Page, 1988 (as Dactylamoeba ) Korotnevella Stella (новый вид) Korotnevella sp. (новый вид) Семейство Hartmannellidae (Volkonsky, 1931) Page, 1974 Hartmannella sp. (новый вид) Saccamoeba Птах (Dujardin, 1841) Page, 1974 Saccamoeba stagnicola Page, 1974 Saccamoeba sp. (новый вид) Отряд Leptomyxida (Pussard & Pons, 1976) Page, 1987 Семейство Flabellulidae Bovee, 1970 Flabellula sp. (новый вид)

Fiamella sp. (новый вид) Семейство Leptomyxidae (Pussard & Pons, 1976) Page, 1987

Rhizamoeba sp. (новый вид)

Leptomyxa reticulata Goodey, 1914

В результате анализа пространственного распределения амеб в донных фунтах озера в 1992 -1995 годах показано, что количество видов и видовой состав амеб сильно отличаются в различных точках и в разные сезоны. Всего в ходе этой серии опытов из изученных точек было изолировано 23 вида амеб. Видов, которые были встречены во всех взятых пробах за весь период наблюдений, нет. Семь видов из 23 отмеченных (что составляет 30% от общего количества видов) - Platyamoeba sp., Pessonella sp., Polychaos annulatum, Saccamoeba stagnlcola, Hartmannella sp., Rhizamoeba sp., Thecamoeba striata были изолированы всего 1-3 раза за весь период взятия проб. Иными словами, они отмечены в 1-3 пробах из 25 изученных и с полным основанием могут быть причислены к видам, редким в этом местообитании. Лишь семь видов (что составляет 30% видового списка) - Vannella simplex, Vannelia platypodia, Vanneila sp.(1), Vannella sp.(2)., Korotnevella stella, Korotnevelia sp., Vexillifera bacillipedes были обнаружены более чем в половине взятых проб и в изученном озере могут считаться массовыми (рис. 1).

При "разбивке" амеб на размерные фуппы и анализе частот вспречаемости этих фупп (мы выбрали следующие фаницы: <25 мкм - мелкие виды; 25-100 мкм -средние виды; >100 мкм - крупные виды) выяснилось, что доминирующими являются средние и мелкие виды амеб (рис. 1). При этом из 7 наиболее часто обнаруживаемых видов 4 относятся к среднему размерному классу и три - к мелким видам. Всего же в 1992-1996 годах в изученных точках отмечено 13 средних, 7 мелких и три крупных вида амеб. Крупные виды были отмечены в 2035% взятых проб и, таким образом, не относятся к редким в изученных местообитаниях, а занимают среднее положение по частоте встречаемости. Редкими в изученных местообитаниях являются некоторые средние и мелкие виды амеб. При этом следует особо подчеркнуть, что использованные нами методики практически исключают пропуск мелких видов амеб при анализе проб.

Наши результаты с очевидностью показывают, что пространственная гетерогенность видового состава амеб даже в пределах одного озера очень высока. Для получения более-менее репрезентативных фаунистических данных необходимо отбирать пробы в различных участках озера таким образом, чтобы по возможности охватать все разнообразие микроэкотопов в его пределах.

Суммарная частота встречаемости видов в пробах (% обнаружений от общего числа проб)

Уаппе1а вр.(1) Кого1пеуеЦа &р. КолХлеуеИа МвИа УаппбМа штр!ех УехШега Ьэсй^реЪез УалпеИа зр.(2) Улппейа рЫуросКа Р1а1уатоеЬа з1впорщ11а МауогеПа уеярвгШюМеа

БассатовЬа (¡шах Мауоге1!а сапиьпв*ег\Б*Е ТТисатовЬа чижМпваи РагайегтатоеЬа «а1ато АлхзеЬа рлЯеиз СПасв д1аЬп1Ш Рагэс1егтатоеЬа |вуи БэссатоеЬа з1адп1со1а РеиопеИа ар. НаЛтвппеИа вр. ГОташпоеЬа вр. ИауатоеЬа ы>.(1) Ро1усЬаоз аппЫайип ТЪесатоеЬа зйОДа

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%

%встречаемости вида

- мелкие виды {< 25 мкм)

- средние виды (25-100 мкм)

- крупные виды (> 100 мкм)

Рисунок 1.

Вертикальное распределение амеб в грунте (трубка 2: ноябрь 1993)

Количество амеб (экз/мл) ! О 100 200 300 400 500 600!

1.50:

: 33

46

! I ' Л i---[д----- ! i

~Т '] î "

/î— f \ i I ----j----- f____i_____ i í

, 1 i i 1

1 ! i : i ! 1

Кумулятивная кривая обнаружения видов амеб в субпробах (трубка 2: ноябрь 1993)

Количество видов 0 5 10 15 20

Глубина в грунт (см)

1.50

14

33

41

46

48

T _._i________ —

-

Глубина в грунт (см)

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Подавляющее большинство видов амеб населяет самые верхние слои грунта (типичные графики приведены на рис.2-3). Однако новые для каждой колонки виды могут быть обнаружены и в достаточно глубоких пробах. Такие изменения характера распределения видов по глубине в пробах свидетельствуют о существенной неоднородности микропространственного распределения амеб в донном грунте.

На основании данных о вертикальном распределении видов амеб и общих результатов фаунистических исследований можно выделить 3 "экологические группировки" видов амеб (Smirnov & Goodkov, 1995).

Первая - виды, населяющие верхние 10-15 см детрита и не встречающиеся в илистых и глино-песчанных слоях. Она самая массовая, в ее состав входят преимущественно крупные и средние по размерам амебы.

Представители: Amoeba proteus, Chaos glabrvm, Polychaos annulatum, Trichamoeba sinuosa, Thecamoeba striata, Thecamoeba quadrilineata,

8

Pseudothecamoeba proteoides, Paradermamoeba valamo, Vannella simplex, Vannella platypodia, Platyamoeba sp.(1), Platyamoeba sp.(2), Vexillifera bacillipedes, Mayorella vespertilioidec, Mayorella cantabrigiensis, Mayorella viridis, Korotnevella bulla, Korotnevella stella, Saccamoeba Umax, Saccamoeba stagnicola, Rhizamoeba sp., Leptomyxa reticulata.

Вторая - виды, населяющие почти все слои фунта, вплоть до глубины 30-32 см ("массовые'') виды. Это средние и мелкие амебы, крупных видов в этой фуппе нет.

Представители: Vannella sp.(1), Vannella sp.(2), Platyamoeba stenopodia, Pessonella sp., Korotnevella sp.

Третья - виды, характеризующиеся существенной неоднородностью пространственного распределения. Эти виды встречаются в трубках "гнездами", то есть они обнаружены лишь в одной из субпроб, но, иногда, сразу в существенном количестве. Это исключительно амебы среднего размера.

Представители: Fiabellula sp., Hartmannella sp., Paradermamoeba levis.

Полученные нами количественные данные о вертикальном распределении амеб в фунте впервые позволили корректно оценить их численность на единицу площади дна. Она составляет: 9,2 млн экз/м2 - 69,7 млн экз/м2. В эту цифру входит как число активных стадий (трофозоитов), так и покоящихся стадий (цист и псевдоцист).

8. Обсуждение

Полученные нами результаты с очевидностью показали, что говорить о более-менее репрезентативном фаунистическом списке голых амеб даже для локального местообитания, каким является небольшое пресноводное озеро, можно только при условии проведения широкомасштабного, многолетнего исследования. В этом отношении представляет интерес кумулятивная кривая, иллюстрирующая динамику пополнения списка видов в ходе нашей 7-летней работы (рис. 4). Она показывает, что в последние годы работы новые виды встречались крайне редко - кривая практически выходит на плато в 1994 году. Таким образом, мы вправе полагать, что изолированные, идентифицированные и описанные нами в этой работе 32 вида лобозных амеб в достаточной мере отражают реальное видовое разнообразие этих протистов в изученном местообитании.

Кумулятивная кривая пополнения списка видов в ходе

. - ./.' р ' ' '•„.' исследования •..'••■'

Копичеглг.о изг.ос! ных видов / V - Л'

о;

1959 ' 1990 1991 1992 -1993;: 1994- 1995 1996' ; 199?.;,

'. .-' '■ • ' ' • Год роботы

Рисунок 4.

Таким образом, мы вынуждены заключить, что в подавляющем большинстве существующих работ видовое разнообразие амеб в различных местообитаниях, вероятно, существенно недооценено. Сравнительный анализ видового разнообразия представителей различных систематических групп протистов каждый раз требует индивидуального анализа ранга, объема, географического распространения и особенностей биологии сравниваемых групп, и поэтому мы пользуемся им с большой осторожностью. Представляется, что относительное видовое разнообразие голых амеб в локальных местообитаниях по крайней мере не ниже такового других групп протистов.

Оценка общей численности амеб, сделанная с учетом их вертикального распределения, с очевидностью показывает, что голые амебы являются одной из важнейших групп протистов в пресноводном бентосе. Их численность (9.2 - 69.7 млн экз/м2, в зависимости от времени и места взятия пробы) в некоторых случаях превосходит численность, например, бентических инфузорий или, по крайней мере, сравнима с ней. Так, в бентосе пресноводных водохранилищ, отмечено 118745 тыс. экз/мг инфузорий (Жариков, 1992). Чорик (1969) оценивает численность инфузорий в бентосе пресноводных озер как 200 тыс. - 40 млн. экз.м2, а Финлэй

(Рт!ау, 1980) в бентосе небольшого пресноводного озера обнаружил от 4.9 млн экз/м2до 830 млн экз/м2 инфузорий.

Мы полагаем, что каждый участок озера потенциально содержит значительно больше видов амеб, чем мы выделяем при анализе взятых нами проб. Мы обнаруживаем только те виды (т.е. то сообщество), которые активны и в данный момент и при данной комбинации биотических и абиотических факторов имеют достаточную численность для того, чтобы быть изолированными из отобранного объема фунта применяемыми исследователем методами. Потенциально же этот участок донного фунта содержит в себе значительно больше видов - членов различных "потенциальных сообществ", которые активизируются в какой-то момент и образуют в нем совсем другое сообщество. Поскольку количество действующих факторов в этом случае огромно, и в деталях результат их суммирования совершенно непредсказуем, то нет и никакой строгой цикличности в формировании фиксируемых нами списков видов ("реализованных сообществ"). Однако поскольку некоторые факторы (например, температура воздуха и освещенность) являются циклическими, а некоторые воздействуют одинаково на большую часть видов, то мы можем все же выделить, например, периоды наибольшего и наименьшего видового разнообразия в отдельных точках взятия проб.

9. Основные результаты и выводы

1. Анализ литературных данных показал, что голые амебы остаются одной из самых слабоизученных групп протистов. В особенности это касается эколого-фаунистических исследований. В литературе практически отсутствуют репрезентативные данные о видовом разнообразии амеб в различных местообитаниях, их численности и пространственном распределении.

2. Разработанный нами оригинальный способ организации и подачи фаунистического материала для амебоидных протистов - т.н. "атлас видов" позволяет успешно вести кумулятивное накопление фаунистических данных при исследованиях мониторингового характера, что подтверждено его использованием в ходе исследований пространственного рапределения амеб в донных фунтах озера. Очерченный и обоснованный нами набор данных, подлежащих включению в атлас и сформулированные требования к включенным в него описаниям видов достаточны для корректной ре-изоляции и идентификации амеб в ходе мониторинговых исследований.

3. Впервые предложенный нами комплекс методов отбора и обработки проб, позволяет вести как качественные исследования фауны голых амеб, так и получать количественно/качественные данные о характере их вертикального распределения в донном фунте озера. Его использование в ходе работы позволило обосновать необходимость проведения многолетних, широкомасштабных исследований для получения репрезентативного фаунистического списка амебоидных простейших. В ходе работы была показана неполнота существующих в литературе данных о фауне, обилии и пространственном распределении амеб бентических местообитаний.

4. В результате 7-летнего исследования амеб, населяющих донный фунт мезотрофного пресноводного озера в нем обнаружено 32 вида амеб, относящихся к отрядам ЕиатоеЫйа и 1_ер1отухМа. Это значительно больше, чем в любой из существующих работ. Из них 16 видов являются новыми для науки или были ранее малоизвестны. Описан ряд новых и малоизвестных видов амеб (Смирнов, Гудков, 1992; Эггитоу & воойкоу, 1993; 1997; 1997а). Большое количество обнаруженных нами новых видов подтверждает положение о слабой изученности этой фуппы протестов.

5. Впервые изучено изменение видового состава и численности амеб по мере углубления в донный фунт. Проведенная с учетом данных об их вертикальном распределении оценка численности амеб в донном фунте озера показала, что их обилие (9.2 - 69.7 млн экз/мг) имеет тот же порядок или даже превосходит численность других фупп протестов, в частности, инфузорий. Таким образом, ранее совершенно не принимавшиеся во внимание амебоидные протисты, вероятно, ифают важную роль в пресноводных бентосных экосистемах.

6. На основании полученных данных сформулирована гипотеза о существовании в донных фунтах "потенциального сообщества" - пула покоящихся стадий и очень малочисленных трофозоитов отдельных видов амеб, лишь часть которого ("реализованное сообщество") активна и достаточно многочисленна для того, чтобы быть отмеченной при анализе отобранных исследователями проб. Гипотеза объясняет существенную гетерогенность видового состава амеб в разных точках озера и в разные сезоны при одновременном наличии некоторых общих закономерностей изменения их видового состава и обилия в зависимости от условий среды.

Публикации по теме диссертации

1. Smirnov A.V. Species identification - one of the basic problems in "ecological" investigation of the naked amoeba (Rhizopoda, Gymnamoebia) and "faunistic foto-key" as one of the possible ways of its decision // Int. meeting on the project "Species and their productivity in the distribution area." St. Petersburg, Gidrometeoizdat. 1993. p. 289 - 290

2. Smirnov A.V. Two new species of marine amoebae - Hartmannella lobifera n.sp. and Korotnevella nivo n.sp II Archiv Protistenk. 1996. v.36. p. 285-293

3. Смирнов A.B., Гудков A.B. Изучение фауны амеб (Lobosea Gymnamoebia) внутренних озер Валаамского архипелага II Цитология. 1992. ,Т.34(4). С.142-143

4. Смирнов А.В., Гудков А.В. Paradennamoeba valamo gen.n., sp.n. (Gymnamoebia, Thecamoebidae) - пресноводная амеба из донного фунта //Зоол. ж.

1993. Т.72(2). С. 5-11

5. Смирнов А.В., Осипов Д.В., Раутиан М.С. Эндоцитобионты у представителей двух отрядов амеб - Euamoebida и teptomyxida II Цитология. 1995. Т.37. С. 403-414

6. Smirnov A.V., Goodkov А. V. Freshwater Gymnamoebae with a new type of surface structure - Paradermamoeba valamo and P.levls n.sp. (Gymnamoebia, Thecamoebidae), with notes on the diagnosis of the family // Acta Protozoologica.

1994. V.33. P. 109-115

7. Smirnov A.V., Goodkov A.V. Systematic diversity of gymnamoebae (Lobosea) in the bottom sediments of a freshwater lake // Zoosystematica Rossica. 1995. V. 4(2) P. 201-203

8. Smirnov A.V., Goodkov A.V. Description of Chaos glabrum n.sp. (Lobosea) with notes on the diagnosis of the genus Chaos II Acta Protozoologica. 1997. V.36(2). P. 227-234

9. Ossipov D.V., Кафоу S.A., Smirnov A.V., Rautian M.S. Peculiarities of the symbiotic systems of protists with diverse patterns of cellular organisation //Acta Protozoologica. 1997. V. 36(3). P. 3-21