Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Систематика и распространение тритоновкомплекса Triturus cristatus (Salamandridae)в России и сопредельных странах

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Систематика и распространение тритоновкомплекса Triturus cristatus (Salamandridae)в России и сопредельных странах"

ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

ЛИТВИНЧУК Спартак Николаевич

Систематика и распространение тритонов комплекса ТНШгт спБ1аи1Б (8а1атап(!пс1ае) в России и сопредельных странах

03.00.08 - Зоология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Зоологическом институте Российской Академии Наук.

доктор биологических наук В.Г.Борхвардт кандидат биологических наук А.Е.Виноградов

Ведущая организация - Кафедра зоологии позвоночных Биологического факультета Московского государственного университета.

Защита состоится « 27 « мая 1998 г. в ч. на заседании специального совета Д 002.63.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Зоологическом институте РАН (199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., д.1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Зоологического института РАН.

Научный руководитель кандидат биологических наук Л.Я.Боркин

Официальные оппоненты

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: В последнее время в связи с бурным развитием новых биохимических и генетических методик особый интерес ученых стали привлекать так называемые «обычные», широко распространенные виды. Выяснилось, что многие из них являются не одним, а группой близкородственных видов. Подобным надвидовым комплексом оказался и Triturus cristatns. Более 70 лет гребенчатый тритон рассматривался как один вид с 4 (или 5)' подвидами. На основании цитогенетических и биохимических данных было предложено считать их самостоятельными видами (Bucci-Innocenti et al., 1983; Macgregor et al., 1990): T.cristatus (гребенчатый тритон), T.dobrogicus (дунайский тритон), T.karelinii (тритон Карелина) и T.carnifex (серопятнистый тритон). Однако взаимоотношения этих форм в восточной Европе во многом оказались невыясненными. На территории бывшего СССР расположена большая часть ареала комплекса и обитают три его формы.

Для всех видов практически не разработана система их идентификации. Кроме морфометрического индекса Вольтерсторффа и ряда особенностей окраски, по которым эти виды в значительной степени перекрываются, были предложены остеологические и биохимические маркеры (Негге, 1933; Kalezic, Hedgecock, 1980; Wallis, Arntzen, 1989). Однако их использование трудоемко и невозможно при полевых исследованиях или работе с музейными коллекциями. В последние годы заметное снижение численности тритонов привело к включению их в списки животных, охраняемых Бернской конвенцией, а два из них (T.cristatus и T.dobrogicus) даже попали в Красную книгу МСОП (Oliveira et al., 1997). В странах бывшего Советского Союза T.cristatus внесен только в Красную книгу Латвии (Айгаре и др., 1985), а в России - в Красные книги Башкирии, Татарии и Карелии (Мигранов и др., 1987; Гаранин, 1995; Коросов, 1995). T.karelinii включён в Красную книгу Азербайджана (Алекперов, Джандарова, 1981); охраняется в Чечне и Ингушетии (Анисимов, 1989; Рыжиков и др., 1991). T.dobrogicus охраняется только на территории заповедника «Дунайские плавни» (Котенко, 1987).

Цель и задачи исследования: Цель работы - изучение систематики и особенностей распространения видов комплекса

Т.сгЫаШ на территории России и сопредельных стран. В связи с вышеизложенным выдвигались следующие задачи:

1. Анализ и выявление диагностических признаков у взрослых особей и личинок;

2. Изучение зон контакта между видами в природе и проведение лабораторных скрещиваний;

3. Исследование родственных связей между видами и внутривидовых взаимоотношений;

4. Проведение таксономической ревизии и составление списков синонимов;

5. Построение карт распространения видов и выявление факторов, определяющих положение границ их ареалов.

Научная новизна. Впервые за последние более чем 70 лет проведена таксономическая ревизия тритонов комплекса Т.сгШаШ. Выявлены таксономически важные признаки, оценена их половая, возрастная, географическая изменчивость, влияние изоляции. Показана важность для диагностики видов изучения внешней сегментации у личинок. Изучены зоны контакта в Закарпатье, Молдавии и Югославии; проведена лабораторная гибридизация. Обоснован видовой статус 4 форм комплекса и предложена их новая таксономическая (подвидовая) структура. Предложена новая схема родственных взаимоотношений между видами и возможные пути их формирования. Составлены точные карты распространения видов для территории бывшего СССР и предложены меры для их охраны.

Теоретическое и практическое значение. Разработанные приемы работы могут быть полезны при ревизиях других сложных групп амфибий и рептилий. Выявленные особенности гибридных зон и изолирующих механизмов у видов комплекса интересны для сравнительного изучения проблемы вида и видообразования. Предлагаемая классификация и методы диагностики видов могут быть полезны для прикладных целей (использование тритонов в качестве лабораторных или модельных объектов, индикаторов загрязнения среды, для природоохранных мероприятий, и т.д.). Результаты работы использованы в определителе амфибий и рептилий (Ананьева и др., 1998). Данные о дунайском тритоне и тритоне Карелина мо1ут быть учтены при составлении Красных книг России, Молдавии и Украины.

Результаты диссертации могут быть рекомендованы для курсов лекций по герпетологии.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на рабочем совещании МОИП "Систематика и экология хвостатых земноводных" (Москва, 1991) и семинаре лаборатории наземных позвоночных ЗИН РАН (СПб, 1998), а также были представлены (в виде тезисов или текста доклада) на Международном симпозиуме памяти В.Вольтерсторффа "Экология и филогения хвостатых амфибий" (Магдебург, 1993), 8-й конференции Европейского герпетологического общества (Бонн, 1995), 3-м Всемирном конгрессе по герпетологии (Прага, 1997).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура д объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения с таблицами и рисунками. Общий объем работы 346 стр., из них текст 166 стр., таблицы и рисунки 117 стр., список литературы включает 607 названий.

ВВЕДЕНИЕ

В этом разделе обосновывается необходимость проведения таксономической ревизии тритонов комплекса Т.сгШаШ.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ

Рассмотрено значение работ различных авторов для развития систематики тритонов комплекса T.cristatus.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Полевые исследования проводились в 1988-1997 гг.. За этот период было сделано более 40 поездок по России, другим республикам бывшего СССР, а также в Турцию, Югославию,

Румынию и Венгрию, в ходе которых было собрано более 900 особей. Весь материал был обработан при помощи морфометрических и биохимических методов. Часть животных содержалась в неволе для проведения лабораторных скрещиваний. Кроме того, были обработаны коллекции 6 музеев России и Украины: ЗИН РАН и СПбГУ (Санкт-Петербург), ЗМ МГУ (Москва), МП КГЗ (Сочи), ИЗАНУ (Киев), МП ХГУ (Харьков). Таким образом всего было изучено 2118 экз.. При измерении тритонов использовались стандартные морфометрические признаки (L, Led, LiE, Lc, Ltc, Pa и Pp) и общепринятые методы статистической обработки (Sneath, Sokal, 1973; Ивангер, Коросов, 1992).

Число туловищных позвонков оценивалось по ализариновым препаратам, отпрепарированным скелетам, а также при помощи подсчёта межрёберных бороздок у личинок (атлас и крестец не учитывались).

При помощи электрофореза белков было изучено 514 особей. Вертикальный полиакрил амидный гель-элеюрофорез был проведён с использованием стандартных методик (Shaw, Prasad, 1970). Различия между выборками оценивались при помощи генетической дистанции (Nei, 1972). Построение дендрограмм проводилось по UPGMA методу (Sneath, Sokal, 1973).

Размер генома (количество ДНК на диплоидное ядро) измерялся при помощи проточной цитофотометрии. В ходе этого исследования было изучено 497 особей. Пробы крови брались прижизненно из кончика хвоста. Их обработка и окрашивание проводилось по стандартным методикам (Виноградов и др., 1990). Периферические клетки крови одной и той же особи иглистого тритона (Pleurodeles waltl) использовались во всех опытах в качестве репера. Содержание ядерной ДНК приведено в относительных единицах, являющихся отношением

интенсивности свечения клеток исследуемых особей к клеткам репера.

Я благодарен Л.Я.Боркину (ЗИН РАН) за научное руководство, И.С.Даревскому (ЗИН РАН) за многочисленные замечания и ценные советы, Ю.М.Розанову (ЦИН РАН) за использование метода проточной ДНК-цитофотометрии, М.Д.Халтурину (ЦИН РАН) и Т.М.Соколовой (ЗИН РАН) за содействие при проведении электрофореза белков, а также другим моим коллегам, друзьям и родственникам за помощь в получении

ценных материалов и проведении этой работы. Работа была выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты N.93-04-6802, 97-03-16), Международного научного фонда и правительства Российской Федерации (гранты К.60000,1160300).

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПРИЗНАКОВ

3.1. Пропорции тела. Была оценена степень взаимной сопряжённости используемых признаков, а также влияние на них факторов, связанных с возрастом, полом и географическими условиями. Анализировались следующие индексы: Ь/Ьсс1, Ь/ЬШ, ЬДЛс, РаЛлЕ, Ра/Рр, Ьс/Ыс; остальные оказались сильно скоррелированными с ними.

Была отмечена сильная зависимость этих признаков от стадий жизненного цикла и, как следствие, длины тела. Личинки обычно проходят метаморфоз при длине тела: Т. сга/л/г« 34.1 мм (максимально 41.5 мм); T.dobrogicus 41.3 мм (45.0 мм); Т.кагеИпи 30.9 мм (36.8 мм). Половозрелыми эти тритоны становятся при длине тела в 47.0-51.0 мм. Использование морфометрических признаков у личинок и неполовозрелых особей затруднительно из-за сильной аллометрии и слабых межвидовых отличий. У половозрелых особей использование индексов наиболее удобно, хотя и у них по этим признакам (кроме Ра/Рр) было выявлено значительное влияние аллометрии. Половой диморфизм отмечен у всех видов комплекса (за исключением Ь/Ьс(1 у Т.с1оЬго%1сш). Достоверные межвидовые различия были получены почти по всем признакам, за исключением ЬсЯЛс, а также Ра/Рр и Ь/Ьсс1 для самцов Т. сга/а/и.? и Т.с1оЪго%1сиз. Наиболее сильные межвидовые различия отмечены по индексу Вольтерсторффа (Ра/ЬШ) и относительной ширине головы (Ь/Ыс).

Для изучения широтной изменчивости были использованы выборки Т.сгШаШ, собранные в районе 45, 50, 55 и 60-й северных широт. Длина тела у особей этого вида увеличивается к северу. Вариабельность по некоторым другим признакам (Ь/Ьсё, 1ЛЛс, а также Ра/ЬШ только у самок) связана с их аллометрической зависимостью от длины тела. Выявленные практически по всем признакам отличия у гребенчатых тритонов из Белгородской области и сдвиг их значений в сторону признаков Т.кагеИпи

могут быть связаны с тем, что эта популяция (единственная из изученных) обитает не в лесной, а в лесо-степной зоне. Для изучения долготной изменчивости были использованы выборки Т.сгпШт, собранные на 25, 30, 35 и 45-м градусах восточной долготы. Максимальные значения длины тела (Ь), хотя и неравномерно, но увеличиваются с запада на восток. По остальным признакам определённых закономерностей обнаружено не было.

Для изучения высотной изменчивости были взяты выборки Т.сгШаШ из Карпат и Т.кагеНпН из Крымских гор. Изменение высоты, хотя и приводит к некоторому изменению значений индексов; но их отклонение от нормы невелико. Общие закономерности, характерные как для Т.сгЫаШ, так и для Т.кагеНпН, выявлены не были.

Помимо различий в климатических условиях в разных частях ареала, на морфологические признаки могут влиять генетические процессы, связанные с изоляцией отдельных частей ареала в настоящем или прошлом. Выяснилось, что у тритонов неизолированные друг от друга популяции, как правило, отличались меньше, чем изолированные, хотя это правило не всегда столь однозначно. Так, например, популяция Т.кагеНпН из восточной Грузии, отделенная сотнями километров безводных степей от талышской, отличалась от нее гораздо меньше, чем от полуизолированных невысокими горами колхидских популяций.

Несколько популяций имели нетипичные для своих видов значения признаков. Так, Г.сш/а/мя из Белгородской области характеризовался промежуточными значениями практически по всем признакам. Популяция этого же вида из Сербии отличалась от остальных только по ЬЛДс. Тритон Карелина из Сербии отличался сразу по двум признакам, причем по Ь/ЬШ и Ь/Ыс он был близок к Т.сгШШш.

3.2. Сегментация: внешняя (личинки) и осевого скелета. Особый интерес для систематики тритонов имеет изучение сегментации осевого скелета. Выяснилось, что все виды комплекса хорошо различаются по количеству туловищных позвонков: T.doЪrogicш обычно имеет 16-17, Т.сгШШш 15, Т.сагт/ех 14, Т.кагеНпН 13 позвонков. Однако изучение этого признака на взрослых особях очень трудоемко (изготовление анатомических препаратов или рентгенографических снимков). На

личинках его изучать значительно легче из-за ярко выраженой внешней сегментаций, которая тесно связана с сегментацией осевого скелета. Оказалось, что у всех видов комплекса 1-му позвонку соответствует плохо различимая бороздка, проходящая между головой и основаштем передней конечности. Бороздка, соответствующая 2-му позвонку, находится примерно посередине основания передней конечности. Боковые бороздки лежат между основаниями конечностей и не касаются их. По их числу можно различать виды. Так, у дунайского тритона 13 боковых бороздок, у гребенчатого 11-12 (редко 10), у тритона Карелина 8-10. Лишь серопятнистый тритон, обитающий в Западной Европе, имеет 10, реже 9 или 11 боковых бороздок, как у T.karelinii и T.cristatus. Над основанием задней конечности всегда находятся, по крайней мере, две бороздки, соответствующие последнему туловищному и крестцовому позвонкам. Обычно еще одна бороздка, соответствующая предпоследнему туловищному позвонку, касается переднего края основания задней конечности.

3.3. Форма тела, рисунок и окраска. Тритоны комплекса T.cristatus различаются по форме тела. T.dobrogicus имеет наиболее удлиненную изящную форму, а T.karelinii - плотное телосложение. К последнему близок T.carnifex, а T.cristatus занимает промежуточное положение. Кроме того, отмечены некоторые различия по форме гребня у самцов, по структуре кожи и другим признакам. Тритон Карелина хорошо отличается от других видов по окраске горла (желтое с чёрными пятнами) и серо-голубым мелким пятнам, разбросанным по спине и бокам. У T.cristatus и T.dobrogicus горло обычно полностью чёрное с многочисленными мелкими белыми крапинками. Дунайского тритона от других отличает ярко-оранжевая окраска брюха с зачастую крупными черными пятнами по середине и бокам брюха и отсутствие (или небольшое количество) мелких белых крапинок по бокам. Личинки T.dobrogicus отличаются от других видов интенсивной черной окраской тела.

3.4. Биохимическая изменчивость. В ходе двух проведённых нами исследований (1988-1997) была проанализирована изменчивость электрофоретической подвижности 9 энзимов и 3 структурных белков. Среди 20 локусов только 6 оказались инвариантными (Alb, Hb, ME, Gpi, G-6-pgdh, Sod-2). По двум локусам (Ldh-2 и Mdh-1) была обнаружена лишь незначительная вариабельность. Наибольшей изменчивостью обладают б-Pgdh и Es-tA-2: у них было отмечено

по 5 аллельных вариантов. 4 аллеля обнаружено у Рго1-2, а по остальным локусам лишь 2-3 аллеля. Средняя гетерозиготность в популяциях варьирует в очень широких пределах. Так, у Г.сга/а/нл этот параметр колебался от 0.010 в Ленинградской области до 0.275 в окр. Ужгорода (Аэропорт). У тритона Карелина наименьшая гетерозиготность отмечена в Крыму (0.0040.013) и на Северном Кавказе (0.074). Наиболее вариабельными (0.187), по нашим данным, оказались тритоны из Сербии. Наибольшая изменчивость (0.374) у дунайского тритона также была отмечена в выборках из Сербии. У всех изученных видов обнаружено значительное снижение средней гетерозиготности в северных популяциях. Эта тенденция, по-видимому, является результатом плейстоценовых оледенений (эффект бутылочного горлышка).

Диагностические аллели для каждого из видов, обитающих на территории бывшего СССР, были обнаружены по 6-р£сШ, Еб1А-2 и РгоМ. Ещё пять локусов (8о<1-1, Еб1А-1, Ез1В-1, ЕзЮ-2, Рго1-2) отличали Г.а'обго^/си.у и Т.сгШаШ от Т.кагеИпи, а три локуса (МсШ-2, РгоМ, РпЛ-5) Т.<1оЪго%\си5 от Т.сгШаЬм и дополняли отличия дунайского тритона от Т.кагеИпи. Кроме того, были отмечены аллели, характерные только для некоторых популяций. Так, у Т.стЮШ особи из Молдавии (Вулканешты) имели специфические аллели по локусу 6-Р§сШ. Тритоны Карелина из Сербии резко отличались от популяций своего вида сразу по двум локусам (6-Р§сШ и РгоМ), по которым они имели аллели, характерные для Т.сгШсЛиэ и Т. сагт/ех. Аллели по локусу Ез1А-2, найденные у Т.кагеИпи в Грузии и Турции (З.Анатолия), по-видимому, характерны только для южных (азиатских) популяций этого вида.

Различия между видами были всегда значительно выше внутривидовых. Так, генетические дистанции между видами (исключая югославские популяции) колебались от 0.357 (Т.с1оЬ^1СШ-Т.сагпг/ех) до 1.456 (T.dobrogicus-T.karelinii), а между популяциями внутри видов от 0 до 0.139 у Т.сгШайн, 00.015 у Т.йоЪ^хсиь и 0-0.444 у Т.кагеИпи.

3.5. Размер генома. Несмотря на то, что этот признак имеет обобщённый, «валовый» характер, он связан со многими процессами, происходящими в организме на уровне клетки и поэтому весьма стабилен у всех видов. Известна тесная корреляция у амфибий между размером генома и размером

клеток, скоростью эмбрионального развития и даже с организацией мозга (Szarski, 1970; Bachmann, 1972; Horher, Macgregor, 1983; Roth et al., 1994). Нами была обнаружена возрастная изменчивость этого признака. Так, личинки и особи, только закончившие метаморфоз, имели несколько большие геномы, чем половозрелые животные. У молодых и взрослых особей размер генома оказался стабилен; ни половых, ни сезонных различий не отмечено. Внутривидовая изменчивость лишь незначительно превышала внутрипопуляционную. Некоторые отклонения от нормы были выявлены только в зонах контакта видов. У T.cristatus все изученные популяции имели близкие значения размера генома (1.107-1.110); лишь у тритонов из Закарпатья и Трансильвании они оказались в среднем несколько завышены (1.117). У T.dobrogicus разные популяции также отличались в небольших пределах: наименьшие средние значения (1.122) отмечены в Сербии, наибольшие (1.133) в Закарпатской области; промежуточные значения (1.128) в Одесской области. Наибольшая изменчивость наблюдалась у T.karelinii. Так, если тритоны из Крыма и Северного Кавказа слабо отличались друг от друга (1.229-1.233), то у T.karelinii из Грузии (Тбилиси) размер генома был несколько больше (1.248). Максимальных значений (1.262) он достигал в западной Анатолии (Турция). В европейской части Турции (Фракия), в отличие от азиатской, его значения были ниже (1.234) и не выходили за рамки обычной изменчивости вида. Размер генома у T.karelinii из Сербии оказался минимальным (1.159) и даже не перекрывался со значениями в других популяциях этого вида. Он был почти таким же, как у Т. carni/ex (1.161-1.162).

При анализе размера генома в роде Triturus было обнаружено, что виды (или подвиды) предположительно более северного происхождения (например, T.marmoratus, T.helveticus, T.montandoni, Т.v.vulgar is: 1.078-1.195) имеют меньшие значения размера генома, чем более южные виды (средиземноморские и кавказские), как T.vittatus, T.boscai, Т.vulgaris lantziw T.v.graecus (1.226-1.299). Среди северных видов меньшие геномы были отмечены у равнинных тритонов (T.marmoratus, T.helveticus, T.v.vulgaris), а самые крупные у наиболее горных (T.alpestris и T.montandoni). Виды комплекса T.cristatus также можно разделить по этим группам. Так, по-видимому, южное (кавказское) происхождение имеет T.karelinii. T.cristatus и T.dobrogicus - виды более северные и низинные, a T.carnifex - северный (не

средиземноморский), но предгорный. Резкие отличия по размеру генома между балканскими и остальными популяциями тритона Карелина, по-видимому, связаны с их длительной изоляцией.

ГЛАВА 4. ЗОНЫ КОНТАКТА МЕЖДУ ФОРМАМИ

Согласно биологической концепции вида (Майр, 1971, 1974), виды характеризуются не различиями, а уровнем репродуктивной изоляции между ними. Поэтому нет необходимости говорить о том, насколько важно для таксономии изучить характер взаимодействия между близкородственными формами в зонах их контакта. Для комплекса Т.сгШаШ это имеет первостепенное значение, так как большинство авторов традиционно рассматривали их в качестве подвидов. На территории бывшего СССР широкая зона интерградации между гребенчатым и дунайским тритонами предполагалась в Украинских Карпатах и в Молдавии (Осташко, 1976; Щербак, Щербань, 1980). Поэтому особое внимание нами было уделено именно этим территориям. Кроме того, были проведены исследования зон контакта между разными видами этого комплекса на территории Югославии.

4.1. Закарпатье: Т.спМаШя и Т.сЬзЪго^сиз. Для изучения зон контакта между дунайским и гребенчатым тритонами (1988-1996 гг.) были проложены 3 трансекты по руслам основных рек: Уж, Латорица и Тисса. Полученные результаты можно изложить в виде следующих основных положений:

1. Анализ аллозимной изменчивости показал, что границы ареалов этих видов проходят примерно по высотам 120-125 м: Т.йоЪго%1<ж живёт ниже их, а Т.сг1з1Шш - выше.

2. В популяциях, находящихся рядом с зоной контакта ареалов, виды легко идентифицируемы, так как все особи характеризуются преобладанием «своих» аллелей.

3. Не найдено ни одной выборки, в которой бы встречались особи обоих видов. Более того, хотя границы ареалов почти соприкасаются, везде существует «ничейная» полоса, разделяющая их, ширина которой 3-5 км.

4. Количество «чужих» аллелей в популяциях обоих видов увеличивается по мере приближения к зоне контакта. У дунайского тритона в популяциях, находящихся рядом с зоной контакта;, их количество несколько выше (23.8-35 %), чем у гребенчатого тритона (19.5-23.5 %). По мере удаления от зоны контакта количество чужих аллелей у обоих видов уменьшается. Так, в популяции T.dobrogicus, удалённой на 23 км от зоны контакта, было обнаружено 17 % чужих аллелей, а у T.cristatus (10-15 км) - 12-18.8 %. В популяции гребенчатого тритона, удалённой более, чем на 50 км, чужие аллели составляли 3.2 %, а в высокогорных выборках они вообще не были обнаружены.

5. Вдоль каждой из трансект можно обнаружить сигмоидальный переход (клин) от одного вида к другому по каждому из локусов. Резкое увеличение числа «чужих» аллелей отмечается только в популяциях, расположенных рядом (до 5 км) с зоной контакта. Клиньт по разным локусам почти совпадают.

Несмотря на то, что непосредственной гибридизации между T.cistatus и T.dobrogicus не обнаружено, наличие клинального перехода, по-видимому, указывает на то, что генетический обмен между эпши видами здесь все же существовал, что позволяет рассматривать эту зону контакта как зону гибридизации. Анализируя генетический состав популяций, расположенных рядом с зоной контакта, можно отметить, что гибриды F1 ни в одной из изученных популяций не отмечены. Гибриды F2 были найдены только в двух выборках T.dobrogicus. Большинство гибридов составляли бэккроссы и особи с рекомбинантными геномами. Так, в Шаланке, находящейся максимально близко к зоне контакта (1.6 км), четверть выборки представляли гибриды F2, остальные особи были бэккроссами или имели рекомбинантные геномы, а в Батево, наиболее удалённом от зоны контакта (23 км), все особи были идентифицированы как бэккроссы В1 и В2 (по 20 %), а также рекомбинантные особи и «чистые» дунайские тритоны (по 30 %). У T.cristatus в популяции, наиболее приближенной к зоне контакта (Ужгород: Аэропорт - 1.4 км), были отмечены в равном количестве рекомбинанты, бэккроссы В1 и В2 (по 29 %) и одна «чистая» особь гребенчатого тритона. В более отдаленных от зоны контакта популяциях этого вида (5-10 км) преобладали бэккроссы В2 и «чистые» особи T.cristatus. В популяции из Солотвино, одной из наиболее удалённых от зоны контакта (66 км), было отмечено всего два бэккросса В2 (29 %), а остальные особи были чистыми

гребенчатыми тритонами, а в еще более отдаленных и горных популяциях гибриды не отмечались. Из этого анализа видно, что в популяциях обоих видов, близких к зоне контакта, преобладают особи, являющиеся продуктом разнообразных скрещиваний гибридов между собой и с родительскими видами. Обмен генами между «контактными» и остальными популяциями у T.cristatus происходит быстрее, чем у T.dobrogicus. Кроме того, по-видимому, гибридизация не слишком заметно влияет на жизнеспособность тритонов в контактных популяциях, так как практически везде разница между наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготностью была незначительной. По размеру генома и морфометрическим признакам мы получили клинальный переход в тех же границах, что и по аллозимам.

Нами был обнаружен один триплоидный экземпляр T.cistatus (стерильный самец), полученный из икры, отложенной при транспортировке нормальной (диплоидной) самкой. Это, по-видимому, следствие автополиплоидии, так как данная популяция (Виноградов) находится на значительном удалении (около 12 км) от зоны контакта. Это - первый случай спонтанной триплоидии, отмеченный у особей данного вида вообще и у хвостатых амфибий бывшего СССР в целом.

4.2. Молдавия и Одесская область: T.cristatus и T.dobrogicus. На наличие зоны интерградации между дунайским и номинативным подвидами гребенчатого тритона в Молдавии впервые указала Н.Г.Осташко (1976, 1977). Такой вывод был сделан ею, по-видимому, на основании изучения морфометрических признаков у тритонов из Ворничен. В рамках нашей работы эти особи были переисследованы, и, как оказалось, они по всем диагностическим признакам не выходят .за рамки обычной изменчивости T.cristatus.

Для изучения возможной зоны контакта между T.cistatus и T.dobrogicus была проложена трансекта (1990-1996 гт.) по рекам Дунай и Прут от Вулканепгг (Ниспоренский р-н) в Кодрах (около 300 м н.у.м.) до Вилково в дельте Дуная (около 0 м). Первая популяция расположена рядом с упомянутыми Ворниченами. К сожалению, большая редкость тритонов в этой преимущественно степной местности не позволила изучить эту зону контакта столь же детально, как в Закарпатье. В наиболее удаленной (около 100 км) от зоны контакта популяции T.cristatus из Вулканепгг чужих аллелей отмечено не было. В Кантемире на границе между

Кодринской возвышенностью и долиной р. Прут была отловлена лишь одна особь T.cristatus. Однако ниже по течению этой реки и Дунаю найден только T.dobrogicus. В популяциях из Вилково и Измаила были отмечены чужие аллели, но не обнаружено аллелей (б-Pgdh), характерных для T.cristatus из Молдавии, что исключает возможность их появления засчет гибридизации между близлежащими популяциями этих видов.

4.3. Югославия: виды комплекса T.cristatus. Эта территория интересна тем, что только здесь сходятся ареалы всех 4 видов. Так, на севере бывшей Югославии обитает T.dobrogicus, который контактирует здесь с тритонами Карелина, гребенчатым и серопятнистым. На северо-востоке Сербии обитает T.cristatus, который здесь взаимодействует, кроме T.dobrogicus, с T.karelinii и, по-видимому, с T.carnifex. Южнее в центральной и восточной Сербии контактируют друг с другом T.karelinii и T.carnifex. Работа в этих зонах интересна также тем, что здесь при помощи различных методов проводили исследования и другие авторы (Wallis, Arntzen, 1989; Crnobrnja et al, 1990, 1997).

Для изучения зон контакта в Сербии нами в 1996 г. были собраны 8 выборок (3 - T.dobrogicus, по 2 - T.karelinii и T.carnifex, 1 - T.cristatus). В ходе изучения зоны контакта между T.dobrogicus и T.karelinii было обнаружено, что во всех популяциях дунайского тритона независимо от расстояния (10 - 100 км) от зоны контакта присутствует значительное количество чужих аллелей (19.6-25.7 %). В популяции, наиболее близкой к этой зоне, их число было максимальным, но, кроме того, в ней были отмечены и «чужие» аллели, характерные для T.cristatus, хотя зона контакта с этим видом удалена более, чем на 150 км. Ни в одной из популяций T.dobrogicus не выявлено аллелей T.carnifex. В популяциях T.karelinii почти не отмечено чужих аллелей. По генетической структуре эта зона гибридизации, по-видимому, принципиально не отличается от закарпатской.

Популяция T.cristatus из Монастырче практически со всех сторон окружена другими видами. Однако здесь было обнаружено всего около 10 % чужих аллелей, среди которых оказались аллели всех видов, причём примерно половина из них была характерна для Т. carnifex, треть для T.karelinii и шестая часть для T.dobrogicus.

4.4. Естественная гибридизация и гибридные зоны. В последнее время появилось немало работ, описывающих

взаимодействие близкородственных видов в зонах гибридизации (Arnold, 1997). Обычно различают три типа гибридизации: аллопатрическую, парапатрическую и симпатрическую (Woodruff, 1973). Гибридизация между T.dobrogicus и T.cristatus в Закарпатье носит парапатрический характер, т.к. виды не обитают здесь совместно и не отделены друг от друга полностью гибридными популяциями. В последнее время выделяют четыре типа зон гибридизации: мозаичную, клинальную

(парапатрическую), сетчатую и остаточную (Arntzen, Wallis, 1991; Szymura, 1993). В зоне контакта между гребенчатым и дунайским тритонами в Закарпатье нами были обнаружены промежуточные популяции, а также сигмоидальный переход на полосе шириной около 10 км при отсутствии гибридов Fl, что говорит о наличии здесь клинальной зоны гибридизации. Однако присутствие полосы, незаселенной тритонами, указывает на некоторое её сходство с остаточной зоной. Закарпатская зона проходит по границе между горами и равниной, что вызвано разной биотопической привязанностью видов. T.dobrogicus обитает в степях, а T.cristatus • вид лесной, и поэтому в Закарпатье он населяет только покрытые лесом горы и предгорья. Так как граница между этими биотопами, по-видимому, не менялась, по крайней мере, в течение голоцена (около 10 тыс. лет) можно предположить, что гибридная зона существовала здесь в течение всего этого времени.

На первый взгляд, несколько иначе выглядит ситуация с зоной контакта между T.carnifex и T.karelinii в Сербии и Македонии. Так, в популяциях T.karelinii, лежащих рядом с предполагаемой зоной контакта, были обнаружены аллели обоих видов. Однако отсутствие здесь гетерозигот по диагностическим локусам, а также наличие у тритонов в Турции ряда аллелей, характерных для T.carnifex, могли бы говорить о существовании здесь широкой зоны интерградации между этими видами, покрывающей всю восточную часть Балкан. Тем не менее, данные по мтДНК не подтверждают это предположение (Wallis, Arntzen, 1989). Так, у восточно-балканских T.karelinii не удалось обнаружить клинальную изменчивость, характерную для зон интерградации. Кроме того, здесь все популяции имели практически одинаковые варианты мтДНК с примерно одинаковым количеством сайтов, характерных для T.karelinii и T.carnifex. В этих популяциях также были отмечены участки митохондриального генома, характерные только для них. Это

позволяет тритонов из восточных Балкан рассматривать как самостоятельный таксон, а зону гибридизации между Т.кагеИпи и Т.сагт/ех искать в центральной Сербии и Македонии.

Подводя итог, важно отметить, что результаты, полученные при изучении гибридизации между раз ныли! формами гребенчатых тритонов, полностью подтвердили их видовой статус. Таким образом, широко распространенное мнение об их подвидовом ранге следует отклонить.

ГЛАВА 5. ЛАБОРАТОРНАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ

Данные лабораторных скрещиваний не всегда соответствуют процессам, происходящим в естественных условиях. Тем не менее, такие исследования могут дать ответы на многие важные вопросы, которые нельзя решить при изучении популяций в природе. Нами проводилась лабораторная гибридизация между Т.кагеИпи и Т.сагт/ех (1991, 1997), а также между Т.кагеИпи и T.dobrogicus (1991-1993). Было отмечено наличие предпочтения особей своего вида при выборе полового партнера. В тех случаях, когда удавалось провести спаривание особей разных видов, выживаемость гибридов практически не отличалась от нормы. Однако у бэккроссов были отмечены значительные генетические нарушения (потеря части генома), а их потомство гибло на ранних стадиях развития.

Неожиданными оказались результаты (1991, 1997) внутривидовых скрещиваний Т. ^оЬ/^кш из Паннонской низменности (Закарпатье, Сербия) и дельты Дуная. Жизнеспособность эмбрионов и личинок, полученных в результате этих скрещиваний, была очень низкой, что может говорить о наличии репродуктивной изоляции между этими популяциями.

ГЛАВА 6. СИСТЕМАТИКА

6.1. Родственные связи между видами и внутривидовые взаимоотношения. На основе электрофоретических данных были построены две дендрограммы (два набора локусов), согласно

которым T.karelinii наиболее сильно удален от других видов комплекса. Остальные три вида близки; T.carnifex образует один кластер с T.dobrogicus или T.cristatus. Согласно калибровке, разработанной при сравнении биохимических и палеонтологических данных по североамериканским безлегочным саламандрам сем. Plethodontidae (Maxson, Maxson, 1979), одна единица генетической дистанции (по Нею) эквивалентна 14 млн. лет изоляции. Исходя из этого, время дивергенции между T.cristatus и T.carnifex можно оценить в 5-6 млн. лет, между этими двумя видами и T.dobrogicus в 6-9 млн. лет, а между этими тремя видами и T.karelinii в 7-14 млн. лет. Время дивергенции между видами комплекса и T.marmoratus составляет примерно 12 млн. лет (Rafinski, Arntzen, 1987). Необходимо отметить, что последовательность делений в дендрограмме, построенной по морфологическим признакам, оказалась не схожа с ветвлением по биохимическим признакам. T.dobrogicus имел признаки, резко отличавшие его от всех других видов этого комплекса. Такое отклонение этого тритона от обычного для видов комплекса внешнего облика связано с переходом его предков от обитания в лесных биотопах к жизни в степях.

Наибольшие внутривидовые различия были отмечены у T.karelinii. Так, отличия балканских популяций от остальных были близки к межвидовому уровню. Однако детальный анализ этих различий показывает, что они были достигнуты скорее всего не в результате длительной изоляции, а в значительной степени за счет обмена генами между балканскими популяциями T.karelinii и T.carnifex. По-видимому, на начальной стадии формирования этих популяций происходил активный обмен генами между родительскими видами с образованием здесь широкой переходной зоны. Однако затем эти популяции длительное время развивались практически изолированно, о чем свидетельствует наличие у них специфических митохондриальных сайтов (Wallis, Arntzen, 1989). Число этих сайтов указывает на время дивергенции между этими и остальными популяциями тритона Карелина, вероятно, около 2-3 млн. лет. Значительные различия по морфологическим признакам найдены также между популяциями T.karelinii, живущими западнее и восточнее Сагурамского хребта в Закавказье. Однако отличия по биохимическим признакам между ними оказались не столь велики. Популяции тритона Карелина, обитающие по разные стороны Босфора и Дарданелл (Турция), обладали признаками

(мтДНК и аллозимы) как балканских, так и азиатских популяций этого вида (Wallis, Arntzen, 1989; наши данные), но при этом у них преобладали признаки последних. Также были отмечены отличия (мтДНК) между T.cristatus из придунайской равнины на юге Румынии и остальными популяциями этого вида (Wallis, Arntzen, 1989). Они позволяют говорить о времени дивергенции порядка 1.5-2 млн. лет. Такие же различия были получены при изучении аллозимов между молдавскими и остальными популяциями этого вида. Интересно отметить, что ранее эти популяции рассматривались как переходные между T.cristatus и T.dobrogicus (Fuhn, i960; Sova, 1972; Осташко, 1976; Cogalniceanu, 1991). Значительные генетические различия между популяциями T.dobrogicus нами не отмечены, но достоверные различия по морфометрическим признакам были найдены между выборками из дельты Дуная и Паннонской низменности. Кроме того, была выявлена пониженная жизнеспособность потомства, полученного от скрещиваний между представителями этих популяций.

6.2. История возникновения видов и становления их ареалов. История группы тесно связана с событиями, происходившими на территориях, прилегающих к побережьям древних морей Тетис и ГТаратетис с миоцена по голоцен. Из нижнего и среднего миоцена (20-14 млн. лет назад) Испании, Франции и Германии известны палеонтологические находки тритонов, по-видимому, предковых как для комплекса T.cristatus, так и для T.marmoratus. К концу среднего миоцена они проникли в Восточную Европу, откуда заселили Кавказ, Балканы и Карпаты, бывшие ранее островами. В начале сармата (13.7 млн. лет назад) эти территории вновь оказались обособлеными друг от друга морскими заливами и их изоляция продолжалась не менее 4 млн. лет. По-видимому, именно с этой изоляцией связан окончательный разрыв между предками T.marmoratus и комплекса T.cristatus. С другой стороны, благодаря изоляции на Кавказе, предки Т. kardinii дивергировали от остальных видов, обитавших на Балканах, Аппенинах и Карпатах. Обособлению T.dobrogicus способствовали другие обстоятельства. Скорее всего, этот вид возник в конце сармата в западной части обмелевшего и во многих местах ставшего пресным Паннонского бассейна. Процессы, происходившие здесь, совпадали с резким остепнением прибрежных территорий, что в конечном итоге и могло привести к изоляции этих популяций и образованию вида. Длительная изоляция (временами частичная) Карпат от Балкан и Альп привела

к концу миоцена (5 млн. лет назад) к дивергенции между Т. carnifex и T.cristatus. В понте после возникновения сухопутных связей предки T.karelinii проникли с Кавказа в Малую Азию и Талыш, а затем на Балканы, где вошли в контакт с популяциями Т. carnifex и образовали широкую зону интерградации. События конца плиоцена и начала плейстоцена (похолодание, появление Босфора и Дарданелл) привели к изоляции этих переходных популяций, и в дальнейшем они развивались самостоятельно. В этот же период начали дивергировать аппенинские и балканские популяции T.carnifex, а также молдавские и остальные популяции T.cristatus. Во время оледенений виды комплекса «укрывались» в своих рефугиумах. Во время последнего валдайского оледенения многочисленные рефугиумы находились на юге нынешних ареалов видов. Потепление и увлажнение климата в конце оледенения (около 12 тыс. лет назад) стимулировало расселение видов из рефугиумов; T.cristatus из небольшого рефугиума на юге Трансильвании (Румыния) смог расселиться практически по всей Европе.

6.3. Анализ предложенных названий. Изменение представлений о систематическом положении бывших подвидов T.cristatus потребовало проведения номенклатурной ревизии. В ходе работы было проанализировано 92 названия и обнаружено, что трактовки целого ряда из них, даваемые предыдущими авторами, оказались ошибочными. Новое толкование приводит к важным номенклатурным изменениям. Так, исходя из набора признаков, приведенных в описании Triton cristatus Laurenti, 1768, это название скорее всего относится к серопятнистому тритону {T.carnifex в современной систематике) и, следовательно, должно рассматриваться как младший синоним Triton carnifex Laurenti, 1768. Однако T.cristatus - одно из наиболее часто употребляемых названий в европейской и общемировой литературе (научной, научно-популярной и природоохранной). Изъятие его привело бы к нарушению принципа стабильности, т.е. одного из главных принципов Международного кодекса зоологической номенклатуры. Поэтому этот случай должен решаться на уровне Международной комиссии по зоологической номенклатуре, а не в рамках диссертации.

Кроме того, было обнаружено, что названия Triton gesneri Laurenti, 1768, Turanomolge mensbieri Nikolsky, 1918, Triton intermedins Szeliga-Mierzejewski et Ulasiewich, 1930 и Triturus cristatus danubialis var. intermedia Fuhn, 1953 должны

рассматриваться как синонимы T.cristatus, a Molge macrosoma Boulenger, 1909 - как синоним T.dobrogicus. Был выделен лектотип и уточнено типовое местонахождение Triton karelinii Strauch, 1870 и указано типовое местонахождение для Triton troussarti Peracca, 1886.

6.4. Таксономическая структура комплекса. Предложена новая таксономическая концепция комплекса, согласно которой все виды (за исключением T.cristatiis) следует рассматривать как политипические, в состав которых входит по два подвида. Так, T.c.carnifex населяет Италию, Австрию, юго-восток Германии и запад бывшей Югославии, a T.amacedonicus - западную часть Балкан. T.ddobrogicus обитает только в низовьях реки Дунай, а T.d.macrosomus - заселяет речные долины Паннонской и Венской низменностей. Тритон Карелина распадается на T.k.karelinii, населяющий северный Иран, Крым, Кавказ, Турцию, и новый подвид Т. karelinii arntzeni из восточных Балкан. Для всех видов и подвидов составлены списки синонимов.

6.5. Ключ для определения личинок и взрослых особей. Предложен ключ для определения видов комплекса T.cristatus для территории России и сопредельных стран.

ГЛАВА 7. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ОХРАННЫЙ СТАТУС

Для трех видов комплекса на территории бывшего СССР составлены карты, включающие около 500 находок. Т.сЫаШ имеет практически сплошной ареал, границы которого совпадают на севере с зоной южной тайги, а на юге с зоной лесостепей; лишь изредка по долинам крупных рек он проникает в степную зону. На востоке заходит за Урал и встречается в западных районах Курганской области. Максимальной численности этот вид достигает в зоне широколиственных и смешанных лесов. Дунайский тритон имеет очень ограниченный ареал в пределах нескольких пограничных районов на Украине и в Молдавии; везде крайне немногочисленен. Тритон Карелина спорадически распространен в горных районах на юго-западе Крыма и на Кавказе. Его ареал состоит го нескольких

изолированных участков, не выходящих за пределы распространения широколиственных (в основном, буковых) лесов.

Хотя Т.сгШаШ охраняется Бернской конвенцией и недавно (1996 г.) был внесен в Красную книгу МСОП, на территории России он достаточно широко распространен и в некоторых местах может быть многочислен. Поэтому лишь его краевые популяции заслуживают внимания с точки зрения охраны вида. Т.с1оЪго%\с№, также внесенный в Красную книгу МСОП, действительно, нуждается в охране, и ситуация с ним уже близка к критической. Так, вид крайне редок в Молдавии, а на Украине он, хотя и менее редок, но достаточно уязвим; в других странах положение также не обнадеживающее. Без принятия действенных мер (включение в Красные книги Молдавии и Украины, создание специальных заповедных участков) этот вид может исчезнуть. Схожая ситуация сложилась с Т.кагеНпп в Крыму, где осталось очень немного водоемов, в которых этот тритон может размножаться; лишь ненамного лучше картина на Северном Кавказе. Исходя из этого было бы целесообразным включение этого вида в Красные книги России и Украины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этом разделе кратко изложено содержание данной работы.

ВЫВОДЫ

1. У видов комплекса Т.сгШаШ выявлены половой диморфизм, возрастная и географическая изменчивость в пропорциях тела. Наиболее важными для диагностики видов являются индекс Вольтерсторффа (РаЯлЕ) и относительная ширина головы (ЬЯЛс). Обнаружены межвидовые различия по форме тела, окраске, рисунку и структуре кожи.

2. Впервые выявлены межвидовые различия на личиночной стадии (число боковых бороздок, окраска).

3. Обнаружены значительные межвидовые отличия по электрофоретической подвижности белков и размеру генома.

4. Выявлены и изучены зоны контакта парапатрических ареалов в Закарпатье, Молдавии и Одесской области, а также в Сербии. Их генетическая структура показывает наличие здесь

узких зон гибридизации (около 10 км), совмещающих признаки клинальной и остаточной зон.

5. При лабораторных скрещиваниях видов было обнаружено предпочтение особей своего вида при выборе полового партнера, а также значительные генетические нарушения у межвидовых гибридов и их высокая смертность.

6. Предложена схема родственных связей между видами комплекса, согласно которой Т. cristatus, T.carnifex и, по-видимому, T.dobrogicus наиболее близки друг к другу, a T.karelimi более удален от них.

7. Предложена гипотеза формирования видов комплекса, согласно которой основную роль в видообразовании играла изоляция предковых популяций на Кавказе, Балканах и Карпатах на протяжении позднего миоцена (14-5.2 млн. лет назад).

8. В результате проведенной номенклатурной ревизии всех ранее предложенных названий обнаружена ошибочная трактовка ряда важных номинальных таксонов. Название Triton cristatus Laurenti, 1768 оказалось синонимом T.carnifex Laurenti, 1768, а не гребенчатого тритона, как общепринято. Для последнего вида валидным, по-видимому, можно было бы считать Triton gesneri Laurenti, 1768. Предложены новые списки синонимов, выделен лектотип T.karelimi и уточнены типовые местонахождения ряда таксонов.

9. Предложена новая таксономическая концепция комплекса,

согласно которой виды комплекса (кроме Т. cristatus) следует рассматривать как политипические, имеющие в своем составе по два подвида; выделен новый подвид T.karelinii.

10. Впервые составлены точные списки находок видов на территории бывшего СССР (около 500); выявлена структура ареалов и факторы, влияющие на распространение. Рекомендовано внести T.dobrogicus в Красные книги Молдавии и Украины, a T.karelimi в Красные книги России и Украины.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Litvinchuk S., Sokolova T.M., Borkin L.J. Biochemical differentiation of the crested newt (Triturus cristatus group) in the territory of the former USSR.// Abh. Ber. Naturk., Magdeburg. Bd.17. 1994 :67-74.

Litvinchuk S.N., Borkin L.J. First record of the Danube newt, Triturus dobrogicus, in Moldavia.// Russian J. Herpetol., Moscow. Vol.2, N.2. 1995 :176-177.

Borkin L.J., Litvinchuk S.N., Rosanov J.M., Khalturin M.D. The species contact zones in amphibians of the Ukrainian Transcarpathians.// 8 O.G.M. Soc. Europ. Herpetol., Bonn. 1995 :40.

Borkin L.J., Litvinchuk S.N., Rosanov J.M. Spontaneous triploidy in the crested newt, Triturus cristatus (Salamandridae). // Russian J. Herpetol., Moscow. Vol.3, N.2.1996 -.152-156.

Borkin L.J., Litvinchuk S.N., Rosanov J.M. Amphibians and reptiles of Moldavia: additions and corrections, with a list of species.// Russian J. Herpetol., Moscow. Vol.4, N.l. 1997 :50-62.

Litvinchuk S.N., Rosanov J.M., Borkin L.J. A contact zone between the newts Triturus cristatus and Triturus dobrogicus in the Ukrainian Transcarpathians: distribution and genome size variation.// Bohme W., Bischoff W., Ziegler T. (eds). Herpetologia Bonnensis. 1997 :229-235.

Litvinchuk S.N., Borkin L.J., Rosanov J.M., Timofeev B.I. Genome size variation in the Salamandridae.// Z.Rocek, S.Hart (eds.), Herpetology'97. Abstracts of the Third World Congress of Herpetology, 2-10 August 1997, Prague. 1997 : 128-129.