Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфологическая изменчивость сибирской плотвы Rutilus rutilus lacustris (Pall. ) водоемов юга Западной Сибири

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Интересова, Елена Александровна

Введение.

Глава 1. Изменчивость плотвы Rutilus rutilus (L.) обзор литературы).

1.1. Изменчивость и пространственная структура популяций плотвы Rutilus rutilus (L.) в водоемах европейской части России.

1.2. Биология сибирской плотвы Rutilus rutilus lacustris (Pall.) в водоемах Западной Сибири.

Глава 2. Материал и методы исследования.

Глава 3. Описание района исследований.

Глава 4. Половая изменчивость сибирской плотвы.

Глава 5. Возрастная изменчивость сибирской плотвы.

Глава 6. Эколого-географическая изменчивость сибирской плотвы.

6.1. Изменчивость пластических признаков сибирской плотвы.

6.2. Изменчивость остеологических признаков сибирской плотвы.

Глава 7. Пространственная структура популяций сибирской плотвы.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Морфологическая изменчивость сибирской плотвы Rutilus rutilus lacustris (Pall. ) водоемов юга Западной Сибири"

В XXI веке экологические проблемы становятся одним из основных приоритетов общественного сознания. Актуальность вопросов контроля за состоянием биологических ресурсов нашей планеты обуславливает необходимость познания многообразных процессов, определяющих структуру и функционирование экосистем.

Известно, что природные популяции, являясь первым надиндивидуальным уровнем интеграции жизни и элементарной единицей эволюции, находятся под постоянным воздействием сложного комплекса многообразных факторов и отвечают на него изменениями пространственной, временной структуры, динамики численности, биологических показателей и проч. Изменчивость - есть общее свойство вида существовать в разных формах, обеспечивающее, с одной стороны, стабильность вида в разнокачественных условиях среды, а с другой -процесс формообразования.

Структурно - функциональная организация популяций рыб в значительной мере определяется политипичностью среды обитания. Рыбы, верхнее трофическое звено водных экосистем, способны мобильно реагировать на изменения условий изменениями морфотипов, формированием внутрипопуляционных групп, что обуславливает их широкое использование в качестве объекта исследований при построении и развитии теории популяционной организации позвоночных. Данные о структурно-функциональной организации популяций рыб и их изменчивости должны лежать в основе таксономических исследований, исследований в области изучения механизмов поддержания стабильности вида в изменчивых условиях среды, представлений о процессах формообразования и филогенеза рыб, оценки состояния биологического разнообразия и определение путей его сохранения, а именно в планировании рациональной эксплуатации промысловых видов рыб (Правдин И.Ф., 1915; Кирпичников B.C., 1935; Дементьева Т.Ф., Монастырский Г.Н., 1939; Иоганзен б.Г., 1946; Решетников Ю.С., 1963; Поддубный А.Г., 1966; Майр Э., 1968; Никольский Г.В., 1980; Касьянов А.Н., 1990; Савваитова К.А. и др., 1995; Павлов Д.С. и др., 2000; и др.). Поэтому изучение внутривидовой изменчивости, популяционной структуры рыб и механизмов устойчивости сообществ являются приоритетными направлениями современной ихтиологии.

Комплекс равнинных водоемов юга Западной Сибири представлен малыми, средними и большими реками (по классификации А.В. Огиевского, 1936), Новосибирским водохранилищем, возникшим вследствие зарегулирования стока Верхней Оби, а также озерами разной площади и характера минерализации. Водоемы юга Западной Сибири относятся к трем различным бассейнам, однако при этом, в силу колебаний общей обводненности территории, периодически между отдельными водоемами разных бассейнов возникает связь. По причине широкого разнообразия гидрологических и гидрохимических характеристик водоемы юга Западной Сибири особенно привлекательны как полигон для изучения экологических механизмов формирования фенетического разнообразия и пространственной структуры популяций рыб.

Настоящая работа посвящена выявлению закономерностей морфологической изменчивости и популяционной структуры аборигенных видов рыб, на примере сибирской плотвы (Rutilus rutilus lacustris (Pall.)).

Плотва Rutilus rutilus (L.) традиционно используется отечественными и зарубежными специалистами, в частности, экологами, эволюционистами и популяционистами в качестве модельного вида. Это обусловлено рядом особенностей ее биологии. Будучи эволюционно молодым видом, плотва включает обширную группу подвидов, освоивших в качестве мест обитания не только пресноводные, но и солоноватоводные и даже соленые водоемы и, по оценкам специалистов, процесс формообразования этого вида в настоящее время не завершен. Плотва является морфологически пластичным видом, быстро и гибко реагирующим на изменения условий среды. Кроме того, плотва повсеместно распространена, населяет водоемы различного типа, в равнинных водоемах юга Западной Сибири до последнего времени входила в состав доминирующего комплекса рыб.

Сибирская плотва (Rutilus rutilus lacustris (Pall.)), широко распространенная в реках и озерах бассейна Северного Ледовитого океана от Оби до Лены включительно, в настоящее время является, пожалуй, единственным подвидом плотвы, не охваченным исследованиями в популяционном и микроэволюционном аспектах.

Цель настоящего исследования - изучение морфологической изменчивости сибирской плотвы (Rutilus rutilus lacustris (Pall.)) в разнотипных водоемах юга Западной Сибири на современном этапе.

Основные задачи работы:

1. Изучить половой диморфизм и возрастную изменчивость пластических и остеологических признаков, используемых при изучении пространственной структуры популяций сибирской плотвы.

2. Изучить эколого-географическую изменчивость пластических и остеологических признаков сибирской плотвы в разнотипных водоемах юга Западной Сибири.

3. Выявить признаки, показатели изменчивости которых могут быть использованы при анализе пространственной организации популяций плотвы.

4. Выявить характер пространственной организации популяций сибирской плотвы в водоемах юга Западной Сибири на современном этапе.

Научная новизна:

Впервые на основе массового материала дано описание фенетического разнообразия сибирской плотвы из разнотипных водоемов юга Западной Сибири. Проведено изучение половой и возрастной изменчивости остеологических признаков сибирской плотвы. Впервые при анализе внутрипопуляционной структуры сибирской плотвы использованы показатели фенетической изменчивости остеологических признаков. Установлена дифференциация сибирской плотвы бассейна озера Чаны на озерную и речную группы, выявлена дивергенция популяции сибирской плотвы в условиях зарегулированного русла Верхней Оби (Новосибирское водохранилище) на прибрежные и русловую группы. Создана остеологическая коллекция сибирской плотвы из разнотипных водоемов юга Западной Сибири, которая может использоваться при оценке временной динамики изменчивости остеологических признаков данного подвида и контроле возможных изменений пространственной организации популяций.

Результаты настоящей работы могут быть рекомендованы к использованию при планировании рыбохозяйственных и рыбоохранных мероприятий.

Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность Ядренкиной Елене Николаевне, другу и наставнику, под чьим руководством создавалась эта работа.

Заключение Диссертация по теме "Зоология", Интересова, Елена Александровна

1. Для сибирской плотвы юга Западной Сибири характерен половой диморфизм, а также возрастная изменчивость пластических признаков.Между одновозрастными самцами и самками выявлены достоверные различия по 7, а между разновозрастными особями - по 2 из 10 изученных признаков. У самок, по сравнению с самцами, максимальная высота тела больше на 4-5%, высота хвостового стебля (минимальная высота тела) - на 3%, ширина головы на 2%, заглазничное расстояние -

на 1-2%, антеанальное и антедорсальное расстояния - на 2%. У самцов может наблюдается на 3%) больший диаметр глаза. С возрастом (от трех до пяти лет) у сибирской плотвы на 6%о уменьшается диаметр глаза (относительно длины головы), а максимальная высота тела, относительно его длины, увеличивается на 1%. Особеннности возрастных и половых различий морфотипов обуславливают необходимость использования сбалансированных по возрастному и половому составу выборок при изучении географической изменчивости и пространственной структуры популяций по комплексу морфометрических признаков, или исключения из анализа признаков, показатели изменчивости которых различны у самцов и самок, или меняются с возрастом.2. В границах одной популяции разные генерации (возрастные группы) сибирской плотвы могут различаться по частоте встречаемости фенов остеологических признаков: из 28-ми проанализированных фенов 7 (25%)) показали нестабильность частоты встречаемости между сравниваемыми возрастными группами. Однако вычисления суммарного показателя сходства популяций Животовского по спектру фенов, его ошибки и критерия идентичности, не показали достоверности различий между разными возрастными группами.Средневыборочные показатели частот встречаемости числа позвонков в разных отделах осевого скелета, а также формулы глоточных зубов не зависят и от полового состава выборок. Поэтому при изучении географической изменчивости и пространственной структуры популяций изменчивости остеологических признаков можно использовать смешанные выборки без корректировки их полового и возрастного состава.3. На фоне высокой степени изменчивости пластических признаков при сравнении выборок между собой наиболее показательными при изучении внутри- и межпопуляционной изменчивости сибирской плотвы из 10-ти использованных признаков проявили себя четыре: максимальная и минимальная высота тела, длина головы и заглазничное расстояние.4. Сибирская плотва в разнотипных водоемах юга Западной Сибири характеризуется высокой степенью изменчивости остеологических признаков: в туловищном отделе позвоночника встречается от 15-ти до

19-ти позвонков; в переходном отделе позвоночника - 1 - 4; в хвостовом отделе - 15 - 18 позвонков. Общее число позвонков варьирует от 34-х до

38-ми. Во всех выборках чаще прочих встречаются следующие варианты сочетаний числа туловищных, переходных и хвостовых позвонков (фенотипы осевого скелета) - 16-3-17, 17-2-17, 17-3-16 и 17-

3-17. Что касается формулы глоточных зубов, то наибольшей частотой встречаемости во всех выборках обладает формула 6-5. Формулы 5-5, 5-

6 и 6-6 имеют низкую частоту встречаемости. Наиболее показательным при изучении внутри- и межпопуляционной изменчивости выступает частота встречаемости числа позвонков в туловищном отделе позвоночника.5. По показателям изменчивости пластических и остеологических признаков сибирская плотва из водоемов юга Западной Сибири образует Обскую, Чановскую и Иртышскую группы. Последнюю группу образует плотва из реки Омь (приток Иртыша) и из реки Бакса (левый приток р.Обь, берет начало на границе водораздела Обского и Чановского бассейна). При этом плотва Иртышской группы характеризуется наибольшими, по сравнению с прочими выборками, средпевыборочными значениями длины головы (19,05-19,07% от длины

тела), плотва Обской группы - наименьшими (17,65-18,05%), а плотва из водоемов Чановской системы по этому показателю занимает промежуточное положение (18,47-18,75%).6. Популяция сибирской плотвы Новосибирского водохранилища на современном этапе дифференцирована. В ходе настоящей работы выявлены группировки, обитающие в границах притоков водохранилища, островная, приуроченная к мелководной прибрежной зоне островов водохранилища, и русловая, освоившая в качестве мест обитания наиболее глубоководные участки, в зоне фарватера водохранилища. Плотва притоков маркируется высокой частотой встречаемости особей с 16-тью позвонками в туловищном отделе позвоночника, тогда как в прочих выборках чаще встречаются 17-ти позвонковые особи (частоты встречаемости различаются в 1,8-2,0 раза).Плотва прибрежной зоны островов маркируется повышенной (в 2,3-3,6

раза) частотой встречаемости особей с 16-тью позвонками в хвостовом отделе позвоночника. Кроме того, плотва русловой зоны отличается высокотелостью (средневыборочный показатель максимальной высоты тела на 14,4-22,1% больше, чем в прочих выборках).7. Сибирская плотва из водоемов Чаповской системы дифференцируется на речную и озерную группы. Первые маркируются повышенной частотой встречаемости особей с 17-тью позвонками в туловищном и

16-тью позвонками в хвостовом отделе позвоночника, а озерные - с 16-

тью позвонками в туловищном и 17-тью позвонками в хвостовом отделе позвоночника. Кроме того, у речной плотвы по сравнению с озерной на

15-17%) больше средневыборочный показатель ширины лба (в % от длины головы), на 3-5%) больше средневыборочный показатель заглазничного расстояния (в %о от длины головы) и на 35-37%) меньше средневыборочный показатель наименьшей высоты тела.