Биоразнообразие гетеротрофных протистов соленых водоемов Приэльтонья

УДК 593.16: 591.524.1

биоразнообразие гетеротрофных протистов соленых

ВОДОЕМОВ ПРИЭЛЬТОНЬЯ А.О. Плотников, Е.А. Селиванова

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения РАН,

Оренбург, Россия

Изучен видовой состав и таксономическая структура гетеротрофных протистов в семи реках района Приэльтонья и озере Эльтон. Обнаружено 77 видов гетеротрофных и миксотрофных протистов. С максимальной частотой в пробах встречались гетеротрофные протисты Spumella sp., Paraphysomonas sp., Cafetería roenbergensis, Percolomonas cosmopolitus, Nuclearia sp., лобозные амебы. Наиболее разнообразно в изученных водоемах были представлены таксоны Stramenopiles и Alveolata.

Species diversity and taxonomic structure of heterotrophic protists was studied in seven Salt-Iletsk Rivers of the area near Elton and Elton Lake. There were 77 species of heterotrophic and mixotrophic protists. Species of heterotrophic protists Spumella sp., Paraphysomonas sp., Cafetería roenbergensis, Percolomonas cosmopolitus, Nuclearia sp., lobosea amoebae were the most frequently observed. The taxa Stramenopiles и Alveolata had the highest diversity.

Водоемы с повышенным уровнем минерализации широко распространены, особенно в условиях засушливого климата степных зон, и будучи высокопродуктивными экосистемами, являются важным источником вещества и энергии для окружающих биоценозов [5, 6]. Несмотря на высокий научный интерес к подобным экосистемам, биота соленых рек остается слабо изученной, по сравнению со стоячими водоемами. Вместе с тем, учитывая наличие градиента и непостоянство уровня солености, изучение соленых рек представляет значительный интерес для оценки видового разнообразия, особенностей экологии галофильных и галобионтных таксонов, в том числе редких и имеющих ограниченное распространение видов [9]. В настоящее время активно ведутся комплексные исследования экологического состояния высокоминерализованных рек Приэльтонья [1, 2, 10]. Однако данные о составе и таксономической структуре гетеротрофных протистов отсутствуют. В связи с этим, целью данной работы явилось изучение состава и таксономической структуры гетеротрофных протистов соленых рек бассейна оз. Эльтон в условиях градиента минерализации воды.

С 2011 по 2013 гг. в летнее время были исследованы семь рек района Приэльтонья (Волгоградская область, Россия): Хара, Ланцуг, Большая Сморогда, Малая Сморогда, Солянка, Чернавка и Карантинка, а также озеро Эльтон. Согласно Венецианской классификации оз. Эльтон, соленость в котором близка к уровню насыщения (315 г/л), и р. Малая Сморогда (90 г/л) являются гипергалинными, р. Карантинка (11 г/л) - мезогалинной, р. Солянка (25-29 г/л) - полигалинной. Реки Большая Сморогда (6-19 г/л), Ланцуг (5-24 г/л), Хара (11-20 г/л) по солености на уровне истока и среднего течения соответствуют мезогалинным водоемам, а в устьевых участках - полигалинным. Р. Чернавка имеет соленость 22-42 г/л и относится к поли- или гипергалинным водоемам в зависимости от сезона. Для изучения протистов были отобраны образцы воды и донных отложений. Образцы воды помещались в чашки Петри и инкубировались в термостате при 25°С, в качестве подкормки использовали непатогенный штамм бактерий Pseudomonas fluorescens. Микроскопическое исследование производилось в день отбора проб, ежедневно в течение первой недели, а в последующем - раз в неделю в течение 1 месяца. Для светомикроскопического наблюдения использовали микроскоп Axiostar Plus (Carl Zeiss) с фазово-контрастными объективами 100*. Протистов рассматривали под увеличением в чашке Петри с объективом водной иммерсии, а также в препарате «раздавленная капля» с объективом масляной иммерсии. В статье использована современная классификация эукариот [4].

Всего в реках Приэльтонья и озере Эльтон в 2011-2013 гг. обнаружено 77 видов гетеротрофных и миксотрофных протистов. Изученные протисты относятся к 7 основным систематическим группам. По частоте встречаемости лидируют жгутиконосцы Stramenopiles, а также инфузории и колподеллидные жгутиконосцы, относящиеся к таксономической группе А1уеоЫа (рисунок 1). Реже обнаруживаются представители Excavata и Amoebozoa, самыми редкими оказались представители Opisthokonta и Rhizaria. Часть протистов имеют неопределенное систематическое положение (ТпсеГле sedis Eukaryota).

Рисунок1.Встречаемость(%)гетеротрофныхпротистовразныхтаксономических групп в соленых водоемах Приэльтонья.

Наиболее распространенными во всех изученных водоемах оказались гетеротрофные протисты Spumella sp., Paraphysomonas sp., Cafetería roenbergensis, Percolomonas cosmopolitus, Nuclearia sp., лобозные амебы.

Наибольшее видовое богатство протистов отмечено в р. Большая Сморогда с минерализацией 6-19 г/л, где регистрировалось до 19 видов в одной пробе. Всего за время исследования здесь обнаружено 50 видов (рисунок 2). Высоким видовым богатством протистопланктона отличались реки Хара, Ланцуг, Чернавка и Солянка. В реках Карантинка и Малая Сморогда видовое богатство было незначительным (17 и 12 видов, соответственно). В оз. Эльтон присутствовали 4 вида гетеротрофных жгутиконосцев.

60 -,-

lililí..

20

10

Большая Сморогда

Хара

Ланцуг Чернавка Солянка Карантинка Малая

Сморогда

Эльтон

Рисунок 2. Видовое богатство гетеротрофных протистов в соленых водоемах Приэльтонья.

Анализ таксономической структуры протистов в разных водоемах (таблица 1) демонстрирует тенденцию снижения видового разнообразия во всех таксономических группах по мере повышения минерализации воды. Отмечено, что представители Excavata, А^еоШа и Opisthokonta встречаются во всех водоемах Приэльтонья. Следует отметить что во всех водоемах часто встречались галофильные и галотолерантные виды класса Heterolobosea. Постоянное присутствие этой группы зоофлагеллат в гипергалинных местообитаниях неоднократно отмечено в литературе [7, 8].

Таблица 1

Таксономическая структура гетеротрофных протистов оз. Эльтон и рек Приэльтонья

о" SAR

Водоемы (минерализация, г/л) m <£ л ь-1 Ö О N о -с su О S ^ Opisthokonta Cavalier-Smith 198 emend. Adl et al. 2005 Stramenopiles Patterson 1989, emend. Adl et al. 2005 91 9 £ mi S -r ie ТЗ ava C ta lat o e £ ^ Rhizaria Cavalier-Smith 2002 Excavata Cavalier-Smith 2002, emend. Simpson 2003 Incertae sedis Eukaryota

р. Большая Сморогда (6-19) 5 7 11 11 3 8 6

р. Хара (11-20) 5 6 6 12 3 7 6

р. Ланцуг (5-24) 3 2 7 12 6 4 5

р. Чернавка (22-42) 3 4 9 10 1 7 6

р. Солянка (25-29) 3 6 4 10 1 8 2

р. Карантинка (11) 2 2 4 6 0 2 1

р. Малая Сморогда (90) 1 3 1 4 0 3 0

оз. Эльтон (315) 0 1 0 1 0 2 0

Таким образом, в результате проведенного исследования впервые установлено биологическое разнообразие протистов в лентических водоемах с градиентом минерализации. Такие водоемы уникальны и кроме России встречаются только в Испании и в Австралии [9]. При сравнении видового богатства протистов в водоемах Приэльтонья с солеными Соль-Илецкими озерами [3] установлено примерно одинаковое количество видов - 77 и 74, соответственно. Однако, богатство жгутиконосцев и амебофлагеллят в водоемах Приэльтонья существенно меньше, чем в Соль-Илецких озерах - 48 против 74, что связано с большим разнообразием амеб и инфузорий в изученных соленых реках. Также как и в озерах, в соленых реках часто встречались Cafeteria roenbergensis, Spumella sp., Paraphysomonas sp., кроме того высокая встречаемость была характерна для гетеролобозных жгутиконосцев Percolomonas cosmopolitus и гетеролобозных амеб. В гипергалинных водоемах - оз. Эльтон и р. Малая Сморогда отмечены гетеролобозные амебофлагелляты рода Pharyngomonas, которые также обитают в оз. Развал, оз. Тузлучное (Соль-Илецк), соленых озерах Австралии и США [3, 7].

Работа была частично поддержана грантами РФФИ №№ 13-04-00740-а, 13-04-10119-к, 14-04-01796-а, 14-04-97069-р-поволжье-а и Программой фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития» проект № 12-П-4-1039.

Список литературы

1. Лазарева В.И., Гусаков В.А., Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В. Зоопланктон соленых рек аридной зоны юга России (бассейн оз. Эльтон) // Зоологический журнал. 2013. Т. 92. N° 8. С. 882-892.

2. Номоконова В.И., Зинченко Т.Д., Попченко Т.В. Трофическое состояние соленых рек бассейна озера Эльтон // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 3(1). C. 476-483.

3. Плотников А.О., Селиванова Е.А., Немцева Н.В.Видовой состав гетеротрофных жгутиконосцев соленых Соль-Илецких озер // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 548-557.

4. Adl S.M., Simpson A.G.B, Lane C.E., Lukes C.J., Bass D., Bowser S.S., Brown M.W., Burki F., Dunthorn M., Hampl V., Heiss A., Hoppenrath M., Lara E., Gall L.L., Lynn D.H., Mcmanus H., Mitchell E.D., Mozley-Stanridge S.E., Parfrey L.W., Pawlowski J., Rueckert S., Shadwick L., Schoch C.L., Smirnov A., Spiegel F.W. The Revised Classification of Eukaryotes // Journal of Eukaryotic Microbiology. 2012. V. 59. № 5. P. 429-493.

5. Ballinger A., Lake P.S. Energy and nutrient fluxes from rivers and streams into terrestrial food webs // Marine and Freshwater Research. 2006. V. 57. P. 15-28.

6. Gratton C., Vander Zanden M.J. Flux of aquatic insect productivity to land: comparison of lentic and lotic ecosystems // Ecology. 2009. V. 90 P. 2689-2699.

7. Harding T., Brown M.W., Plotnikov A., Selivanova E., Park J.S., Gunderson J.H., Baumgartner M., Silberman J.D., Roger A.J., Simpson A.G.B. Amoeba Stages in the Deepest Branching Heteroloboseans, Including Pharyngomonas: Evolutionary and Systematic Implications // Protist. 2013. V. 164. № 2. Р. 272286.

8. Hauer G., Rogerson A. Heterotropic protozoa from hypersaline enviroments // Adaptation to Life at High Salt Concentration in Archaea, Bacteria, and Eukarya / Eds. Gunde-Cimerman N., Oren A., Plemenitas A.: Springer, 2005. P. 519-540.

9. Williams W.D. Salinization of rivers and streams: an important environment hazard // Ambio. 1987. V. 16. P. 180-185.

10. Zinchenko T.D., Gladyshev M.I., Makhutova O.N., Sushchik N.N., Kalachova G.S., Golovatyuk L.V. Saline rivers provide arid landscapes with a considerable amount of biochemically valuable production of chironomid (Diptera) larvae // Hydrobiologia. 2014. V. 722. № 1. P. 115-128.