Видовая структура фитоперифитона каменных гряд прибрежья среднего Каспия

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 577.472

ВИДОВАЯ СТРУКТУРА ФИТОПЕРИФИТОНА КАМЕННЫХ ГРЯД ПРИБРЕЖЬЯ СРЕДНЕГО КАСПИЯ

© 2012 Абдурахманова А.А., Амаева Ф.Ш., Османов М.М., Алигаджиев М.М.

Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН

Исследованы видовая структура и распределение микроводорослей в фитоперифитонных сообществах дагестанского прибрежья Каспийского моря. Показано, что основу видового разнообразия и количественного развития фитоперифитонных сообществ исследуемого района составляют диатомовые микроводоросли. Структура сообществ изменяется с севера к югу в сторону увеличения видов и численности сине-зеленых микроводорослей. При этом из перифитонного сообщества выпадают пресноводные зеленые микроводоросли, а также состав пополняется видами эвгленовых.

The authors of the article researched the microalgae species structure and distribution in the phytoperiphyton communities of Dagestan coast of the Caspian Sea. They show that the Diatom Algae make the basis of the species diversity and the quantitative development of phytoperiphyton communities of the studied area. The community structure changes from North to South in the direction to increasing the species and the anount of blue-green Algae. At the same time the freshwater green microalgae are missed out of the phytoperiphyton community, and the composition are replenished with the euglena species.

Ключевые слова: Каспийское море, фитоперифитонное сообщество,

микроводоросли, видовоеразнообразие, распределение.

Keywords: the Caspian Sea, phytoperiphyton community, microalgae, species diversity, distribution.

Известно, что формирование

морского обрастания на каменной гряде начинается с голого субстрата или с сообщества перифитонных

микроорганизмов (СПМ) и развивается как первичное обрастание за счет личинок и спор бентосных сообществ, расположенных ниже по шельфу.

Особенно большую роль играет бактериальная пленка вместе с низшими водорослями в начале развития

обрастания. Взаимодействие

микроорганизмов с твердыми

поверхностями, способствующее началу биологического обрастания, освещено в одноименной монографии Д. Г. Звягинцева [3]. По мнению автора, на скорость их питания и размножения оказывают влияние различные факторы среды, среди которых особенно большое значение имеют температура,

концентрация питательных веществ и течение воды.

Для оседания личинок некоторых макрообрастателей необходимо

присутствие первичной пленки, для других это безразлично. В некоторых случаях влияние органической пленки на оседание зависело от качества субстрата. Многие авторы считают, что для оседания спор водорослей-макрофитов, личинок многих видов мшанок, балянусов, полихет вовсе не обязательно наличие СПМ [1, 7, 8, 11-15]. Но так как микроорганизмы появляются на субстратах раньше, чем личинки обрастателей, СПМ всегда является первым этапом любой сукцессии, независимо от того, какова его роль в процессе формирования

макрообрастания.

Несмотря на то, что исследования количественного развития

микроводорослей перифитона в естественной среде затруднено, интерес к ним не ослабевает. Изучение

перифитонных сообществ можно считать частью экологических исследований, так как фитоперифитон учвствует в процессе биологического самоочищения, служит чувствительным биоиндиктором

изменений окружающей среды и удобным объектом для анализа закономерностей формирования биоттопического

разнообразия [2, 5].

Считается целесообразным для изучения структуры перифитонных сообществ использовать

экспериментальные субстраты,

поскольку очищение поверхности природных субстратов трудоемко и несовершенно, к тому же отсутствуют единые методики таких исследований [5, 6, 9, 16].

Целью нашей работы было исследование видового состава и распределения фитоперифитонных

сообществ на каменных грядах и антропогенных субстратах дагестанского прибрежья Каспийского моря.

Материал и методы

В работе использован

гидробиологический материал 2005-2011 гг., собранный на естественных и искусственных субстратах (каменные гряды, технические сооружения, бетонные плиты и т. д.) в 6 районах дагестанского прибрежья Каспийского моря (7 Караман - 14 км севернее г. Махачкалы, махачкалинский городской пляж, махачкалинский морской торговый порт, пос. Манас, г.г. Избербаш и Дербент).

При помощи скребков с определенной площади поверхности исследуемых субстратов собирали доступную часть биопленки. Пробы разбавляли в 100 мл дистиллированной воды и фиксировали раствором Утермеля. Пробы

концентрировали осадочным методом согласно стандартной методике [4]. Численность и биомассу организмов определяли счетно-объемным методом и пересчитывали на единицу поверхности субстрата.

Результаты и обсуждение

В исследованных пробах перифитона были обнаружены бактерии - кокки, палочки стеры и инфузории туфельки. При предварительном рассмотрении под микроскопом в поле зрения попадались крупные нитчатые бактерии GaПioneПa-m, развитие которых носит характер массовых обрастаний (биопленки) (фото).

Фото. Колонии микроорганизмов на поверхности камней

Кроме того, в пробах были обнаружены в большом количестве грамположительные и

грамотрицательные микроорганизмы разной морфологии - виды рода Rhodococcus: микобактерии

Mycobactrium marinum, кишечные палочки Escherichiacoli, Alteromonas haloplanktis, Flavobacteriun, Pseudomonas и Vibrio (непатогенные формы).

Известно, что немаловажную часть СПМ составляют микроводоросли. Перифитон же является экотонным сообществом, на формирование которого оказывают влияние донные и планктонные альгоценозы,

следовательно, анализ видового состава обрастаний позволяет оценить струтуру фитопланктона на участках,

прилегающих к зонам обрастаний, и составить полное представление об

альгофлоре исследуемого водоема [5]. В то же время наши исследования показали, что в составе фитоперифитона на субстратах получают массовое развитие микроводоросли, которые в морской воде встречаются в единичных экземплярах либо вовсе не обнаруживаются. В этом плане нам было интересно исследовать фитоперифитон с целью выявления

редких видов и пополнения списка видового состава фитопланктона, являющегося донором для перифитонных сообществ.

Всего в пробах обрастаний, собранных на дагестанском побережье

Каспийского моря, нами обнаружено 70 видов, форм и разновидностей микроводорослей, относящихся к 48 родам. Микроводоросли перифитонных сообществ были представлены 5 отделами: Bacillariophyta (47 видов,

относящихся к 30 родам); Cyanophyta (11 видов, относящихся к 7 родам); Pyrrophyta (5 видов, относящихся к 4 родам); Chlorophyta (4 вида, относящихся к 4 родам); Euglenaphyta (3 вида, относящихся к 3 родам).

Как видно из рисунка, диатомовые (Bacillariophyta) составляли 67%

микроводорослей в перифитоне природных и искусственных субстратов и доминировали по видовому разнообразию и количественным показателям во всех исследованных районах дагестанского прибрежья. Общими для всех районов исследования видами в зонах обрастаний были микроводоросли Diatoma anceps, которые являются характерными видами-обрастателями, а также эврибионтные Synedra ulna.

67%

1 H2 Sí3 g4 в5

Рис. Частота встречаемости микроводорослей в фитоперифитонном сообществе: 1.

Cyanophyta; 2. Bacilla-riophyta; 3.

Pyrrophyta; 4. Clorophyta;

5. Euglenaphyta

Также массовыми видами

фитоперифитона были диатомовые микроводоросли Achnanthesminutissima, Diato-maelongatum,

Actinocyclusehrenbergii, Nit-

zschiaacicularis,

Thalassionemanitzchioides, Melosiramoniliformis, Fragillariacapucina и виды рода Cyclotella.

В прибрежьях г.г. Дербента и Избербаша в пробах встречались такие редкие для зоны обрастаний виды, как диатомеи Coscinodiscusradiatus Ehr., Surirella linearus Ralfs var. Skvortzowii и пирофитовая Prorocentrum scutellum Schröd. Эти виды не были представлены в обрастаниях других исследованных нами районов.

Сине-зеленые

составляли 16% от общего числа видов микроводорослей, наиболее массовыми из которых в обрастаниях всех исследованных районов прибрежья были виды рода Oscillatoria.

Пирофитовые (Pyrrophyta), как и диатомовые, были отмечены во всех исследованных районах. Наиболее распространенными являлись 2 вида рода Prorocentrum и абориген Каспия Exuviaella cordata. В южных районах (пос. Манас, г. Избербаш, г. Дербент) в

пробах были обнаружены еще 2 вида -Goniaulax polyedra и Cryptomonas ovata.

Эвгленовые

встречались только в южной части дагестанского прибрежья и были представлены всего 3 видами - Euglena acus Ehr. var acus, Trachelomonas sp., Phacus sp.

Пресноводные зеленые (Clorophyta), наоборот, в южной части дагестанского прибрежья не вегетировали, для них отмечено 4 вида - Ankistrodesmus arcuatus Korschik, Binuclearia lauterbornii (Schmidee) Pr. - Lavr., Spirogyra sp, Cosmarium meneghinii Breb.

Основу общей биомассы

микроводорослей в сообществе фитоперифитона, так же как и видового разнообразия, составляли

крупноклеточные диатомовые (в

среднем 81 мг/м2). Достаточно высокие показатели биомассы отмечены для мелкоклеточных сине-зеленых и

пирофитовых. Сине-зеленые

микроводоросли достигли наибольшего развития в перифитоне каменных гряд южных участков прибрежья. Так как зеленые и эвгленовые были представлены не во всех исследованных экотопах, они не достигали высоких показателей средней численности и биомассы.

В течение вегетационного периода от весны к осени отмечено возрастание количественных показателей

микроводорослей во всех исследованных экотопах, в основном за счет увеличения числа диатомовых.

Таким образом, наши исследования видового состава и количественного развития фитоперифитона в

дагестанском прибрежном районе Каспийского моря показали, что основу его видового разнообразия составляют диатомовые. Структура сообществ изменяется с севера к югу в сторону увеличения видов и численности синезеленых микроводорослей. При этом из фитоперифитонного сообщества

выпадают пресноводные зеленые микроводоросли,а также состав

пополняется видами эвгленовых.

Примечания

1. Брайко В. Д., Кучерова 3. С . К вопросу о формировании первичного ценоза обрастания // Сб. научн. трудов «Биоповреждения материалов и защита от них». М. : Наука, 1978. С. 115-118. 2. Глущенко Л. А. Структура фитоперифитона в оценке качества воды разнотипных водных объектов бассейна реки Енисей. Автореф. дис. канд. биологич. наук. Красноярск, 2010. 23 с. 3. Звягинцев Д. Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М. : Наука, 1973. 175 с. 4. Инструкция по сбору и обработке планктона. М. : ВНИРО, 1977. 72 с. 5. Комулайнен С. Ф. Формирование структуры фитоперифитона рек Карелии. Автореф. дис. канд. биологич. наук. СПб., 2001. 23 с. 6. Комулайнен С. Ф. Методические рекомендации по изучению фитоперифитона в малых реках. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2003. 43 с. 7. Кучерова 3. С. Динамика численности и биомассы диатомовых водорослей в ценозе обрастаний // Биология моря. 1975. Вып.35. С. 67-73. 8. Кучерова 3. С., Горбенко Ю. А. Влияние бактериальной пленки на оседание диатомовых водорослей // Тр. Севастоп. биол. станции. 1963. Т.16. С. 443-446. 9. Сысова Е. А. Структура фитоперифитонных сообществ на начальной стадии обрастания и ее связь с биотопом // Вестник Тюменского Государственного университета. 2005. №5. С. 116-124. 10. Chalain T. M. B. de, Cook P. The initial stages of biological settlement on artificial substances immersed in the sea // Proc. Electron Microscopy Soc. South. Afr. 1979. Vol. 9. P. 21-22. 11. Crisp D. J., Ryland J. S. Influence of filming and surface texture on the settlement of marine organisms // Nature. London, 1960. Vol. 185. № 4706. - 119 p. 12. Crisp D. J. The ecology of marine foulung // Ecol. and Industrial Soc. Oxford, Blackwell Sci. Pabl., 1965. P. 99-117. 13. Crisp D. J., Meadows P. S. The chemical basis of the gregarious in cirripedes. Proc. Roy. Soc., 1962. Vol. 156. P. 500-520. 14. Crisp D. J., Meadows P. S. Absorbed layers: the stimules to settlement in barnacles // Proc. Roy. Soc., 1963. Vol. 158. P. 364-387. 15. Ista L. K., Callow M. E., Finlay J. A., Coleman S. E., Nolasco A. C., Simons R. H., Callow J. A. and Gabriel P. Lopez. Effect of substratum surface chemistry and surface energy on attachment of marine bacteria and algal spores // Applied and environmental microbiology. 2004. V. 70. № 7. P. 4151-4157. 16. Lane C. M., Taffs K. H. & Corfield J. L. A comparison of diatom community structure on natural and artificial substrata // Hydrobiologia. 2003. V. 493. P. 65-79.

Статья поступила вредакцию 27.01.2012 г.