Видовой состав и структура сообществ сфагнобионтных раковинных амеб в болотных экосистемах Мордовского государственного природного заповедника

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВИДОВОЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ СФАГНОБИОНТНЫХ РАКОВИННЫХ АМЕБ В БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ МОРДОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА
Е.А. Малышева1, А.Н. Цыганов2, К.В. Бабешко2, Е.Ю. Новенко3, Ю.А. Мазей2
пензенская государственный технологический университет 2Пензенский государственный университет 3Московский государственный университет e-mail: elenamalysheva@list. ru, yurimazei@mail. ru
В работе приводятся результаты исследования видового состава и структуры сообществ раковинных амеб в заболоченных экосистемах, расположенных на территории Мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича в июле 2013 г. Обнаружено 59 видов и инфравидовых таксонов раковинных амеб. Основным фактором дифференциации видовой структуры сообществ раковинных амеб являются гидрологический и трофический статус болот. Показано, что частичное выгорание переходного болота может влиять на структуру сообщества раковинных амеб через повышение трофности среды, в то время как полное выгорание приводит к формированию сообществ эврибионтных видов.
Ключевые слова: раковинные амебы, сфагновое болото, Мордовский государственный заповедник.
Территория Мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича (МГПЗ) характеризуется весьма высокой степенью заболоченности, достигающей 10% (Гришуткин, 2013). Болотные экосистемы играют важную роль в биосфере как регуляторы гидрологического режима, центры биоразнообразия и как резервуары для связывания атмосферного диоксида углерода. Важным, но малоизученным компонентом болотных экосистем являются одноклеточные эукариотические организмы, или протисты. Одним из представителей протистов являются раковинные амебы — гетеротрофные организмы, характеризующиеся наличием внешнего скелетного образования, раковинки (Мазей, Цыганов 2006). Раковинные амебы распространенны практически повсеместно и населяют почвы, водоемы и болота. Они играют важную роль в детритных пищевых цепях, как промежуточное звено между бактериями и беспозвоночными. Несмотря на важную экологическую роль раковинных амеб, данные по видовому составу и распространению сфагнобионтных раковинных амеб в болотах заповедника отсутствуют. Вместе с тем эти организмы достаточно хорошо изучены в сфагновых болотах на территории Пензенской области (Мазей, Бубнова, 2007, 2008- Мазей, Цыганов, 2007- Мазей и др., 2007- Цыганов, Мазей, 2007- Mazei, Tsyganov, 2007). Целью настоящей работы явилось ис-
следование видового состава и структуры сообществ сфагнобионтных раковинных амеб в заболоченных экосистемах, расположенных на территории Мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича.
Материал для исследования был собран в ходе полевых работ в заповеднике, проводившихся с 15 по 16 июля 2013 г. В работу были включены 13 болотных экосистем, расположенных в районе кордона Павловский и п. Пушта (табл. 1). В исследование были включены три болота (Горелое П1, П2 и Ч1), которые полностью (П1 и П2) или частично (Ч1) выгорели в результате пожаров, вызванных засухой 2010 года, а также ненарушенные пожарами экосистемы. В болотах с выраженным микрорельефом, включая частично сгоревшее болото, образцы сфагнума для исследования отбирали таким образом, чтобы по возможности охватить все разнообразие мест обитания, т. е. кочки, ровные участи, понижения. Образцы сфагнума объемом ~ 20 см извлекали при помощи ножа и разделяли на две части: живые (зеленые) и разлагающиеся (очес). В полностью выгоревших болотах для исследования отбирали донные отложения у берега. Образцы помещали в пластиковые пакеты с застежкой и хранили до обработки в лаборатории. Всего был отобран 41 образец. Во время отбора проб замеряли глубину залегания болотных вод.
Таблица 1. Список исследованных биотопов и их характеристика
Название (сокращение) Координаты Уровень болотных вод, см
N E Понижения Кочки
Низинное 1 (Низ1) 54. 78 794 43. 43 655 0 15
Низинное 2 (Низ2) 54. 78 047 43. 44 073 0 —
Низинное 3 (Низ3) 54. 77 634 43. 43 356 7 —
Низинное 4 (Низ4) 54. 73 494 43. 16 053 20 —
Переходное 1 (Пер1) 54. 77 722 43. 44 663 10 45
Переходное 2 (Пер2) 54. 77 668 43. 43 943 12 23
Переходное 3 (Пер 3) 54. 77 436 43. 40 774 13 35
Переходное 4 (Пер4) 54. 76 678 43. 46 460 12 53
Переходное 5 (Пер5) 54. 77 578 43. 43 332 10 18
Верховое 1 (Верх1) 54. 77 578 43. 43 332 9 17
Горелое Ч1(ГорЧ1) 54. 78 751 43. 22 162 12 20
Горелое П1 (ГорП1) 54. 76 884 43. 18 677 — -
Г орелое П2 (Г орП2) 54. 78 609 43. 21 885 — -
Примечание: прочерк — данные недоступны по причине отсутствия конкретного варианта биотопа в данной болотной экосистеме.
Приготовление образцов для микроскопирования проводили согласно модифицированной методике основанной на фильтровании и концентрировании водных суспензий (Мазей, Ембулаева, 2009). Образец сфагну-
ма заливали водой и интенсивно встряхивали для извлечения раковинных амеб. Полученную суспензию фильтровали через сито с размером ячеек
1 мм для удаления крупных частиц, которые могут маскировать раковинных амёб при микроскопировании. Фильтрат отстаивали для осаждения раковинок. Супернатант сливали, а осадок с небольшим количеством надосадочной жидкости оставляли для дальнейшего осаждения. Затем надосадочную жидкость аккуратно отбирали пипеткой, чтобы довести объем осадка до 10 мл. Для идентификации и подсчета численности раковинных амёб полученную суспензию помещали в чашку Петри, в которой подсчитывали не менее 150 особей (включая живые клетки и пустые раковинки).
Всего в ходе исследования было обнаружено 59 видов и инфравидо-вых таксонов раковинных амеб (табл. 2). Количество видов, обнаруженных в одном образце, изменялось от 7 до 28 (среднее количество видов в образце 14). Наиболее обильными видами были Hyalosphenia papilio (15% от общей численности обнаруженных раковинных амеб), Phryganella acropo-dia (10%), Arcellarotunda (9%), Assullina muscorum (7%), Arcella arenaria sphagnicola (6%) и Hyalosphenia elegans (6%). Два вида из вышеперечисленных (Assullina muscorum и Phryganella acropodia) характеризовались высокой встречаемостью и были обнаружены в более чем 85% образцов. Высокая встречаемость (более 80% образцов) также была характерна для Euglypha compressa и Euglypha laevis. Восемь видов были обнаружены лишь в одном образце.
Количество видов в пределах одной болотной экосистемы изменялось от 16 до 40. Наибольшее видовое богатство было отмечено в верховых болотах с хорошо развитой и дифференцированной сфагновой сплавиной. Наименьшее видовое богатство обнаружено в донных отложениях выгоревших болот. Плотность раковинных амеб в пробах изменялась от
2 до 45 тыс. особей / г абсолютно сухого субстрата (среднее значение 13 тыс. особей / г). Видовое разнообразие (индекс Шеннона) и выравнен-ность распределения видов (индекс Пиелоу) изменялись в пределах от 0. 99 до 2. 69 и от 0. 45 до 0. 89, соответственно. В целом, видовой состав и характеристики сообществ сфагнобионтных раковинных амеб на территории МГПЗ типичны для региона исследования (см. для сравнения Бобров и др. 2002- Мазей, Бубнова, 2007, 2008- Мазей, Цыганов, 2007- Мазей и др., 2007- Цыганов, Мазей, 2007- Mazei, Tsyganov, 2007).
Для анализа изменений в видовой структуре сообществ раковинных амеб в зависимости от биотопа был проведен анализ главных компонент (рис. 1). Наибольшие различия в структуре сообществ раковинных амеб наблюдаются между пробами из верхового болота (левая часть диаграммы) с одной стороны и низинными и горевшими болотами с другой стороны
(правая часть диаграммы). По структуре сообществ раковинных амеб переходные болота занимают промежуточное положение. Частично выгоревшее переходное болото по структуре сообщества раковинных амеб тяготеет к низовым болотам. Для верховых болот характерно присутствие представителей родов Archerella и Nebela. В низовых болотах преобладают представители родов Arcella, Difflugia, Euglypha. Подобные изменения в структуре сообществ можно объяснить увеличением трофности в ряду верховые — переходные — низинные болота (Opravilova, Hajek, 2006). Из рис. 1 также видно, что сообщества раковинных амеб в полностью выгоревших болотах значительно отличаются от сообществ в нормально функционирующих болотных экосистемах. Эти отличия, прежде всего, связаны с преобладанием эврибионтных видов (Trinema lineare, Centropyxis aeroph-ila, Corythion spp.), что может свидетельствовать об активных процессах колонизации.
LO
О
О
о
2
1_ о
I
un
Eug. com
Phr. arc
Arc. ars
Eug: sym Ass. mus Eug. str Phr. hem Arc. arc UlM" ,
Пер1 Cen. orbD? f. peib?| Det H& quot-3* ^9-lae
Dif PVHva Dai?
Eug. coij Пер2
Neb. tin Ass. sem Dif. gjo
Euo. stg Пер4и"оА пиз2
Neb. gri bua.0:. T
… нУае|е…, Eug. rot Trm Pen…
Neb. boh Hel. sv]
Л. я Пер5 i Cen. cas Низ1
Arh. fla Trm. com Tra. den Arc. rot
iPIa. pen Arc-9?b
Neb. mil
Neb. col
Hel. sph Hyasub
Bepxl Arc. are Neb. par
Cor. dub Arc. dif
Arc. dis
i Pia. cal Arh. jol ITrm. enh
Cor. orb i
Are. ros
ГорП2
Tri. acm Гор
— Tri. acr
I Trm. lin
i Cen. aer — Cen. acu
I------------1----------1------------1-------------i----------1------------l
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1. 0
ГК1
Рис 1. Результаты анализа главных компонент. Обозначения болотных экосистем и аббревиатуры видов см. табл. 1, 2, соответственно
Таблица 2. Список обнаруженных видов раковинных амеб с указанием относительного обилия (жирным шрифтом выделены значения выше 5%, пустая ячейка обозначает отсутствие вида, 0 — относительное обилие ниже 1%).
Виды Н 5 w Н 5 u? Ы Н 5 w Н 5 u? Я re •a h- Я re •a N& gt- Я re •a Ui Я re •a Я re •a '-л В re •a * h- Г o •a h- Г o •a Я h- Г o •a Я к"
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Arcella arenaria 0
Arcella arenaria compressa 0 0 1
Arcella arenaria sphagnicola 5 6 15 5 0 12 12 3 0 2 24 1
Arcella catinus 5 7 6 0 1 0
Arcella discoides 1 1 1 1 0 0 3
Arcella discoides foveosa 0 1 1
Arcella gibbosa 21 9 12 1 0 0 6 3
Arcella rotundata 8 35 11 8 3 13 21 9 1 3 12 15 35
Archerela flavum 0 1 0 4 0 0 0 11 0
Archerela jolli 0 0 0 1
Assulina muscorum 9 1 5 11 4 5 9 16 6 5 12 1 1
Assulina seminulum 1 0 0 4 1 1 1
Bulinularia indica 0
Centropyxis acule-ata 0 0 6 3
Centropyxis aero-phyla 1 0 0 1 1
Centropyxis cassis 0
Centropyxis orbicularis 0
Corythion dubium 7 1 1 1 0 2 1 17 7 3 8 5 5
Corythion orbicularis 0 1 1 1 0 1
Difflugia bicornis 4
Difflugia globularis 9 0
Difflugia globulosa 3 14 3 4
Difflugia penardi 1 1
Difflugia pyriformis 2 0 0
Euglypha compressa 6 5 4 1 6 2 3 3 5 2 11
Euglypha compressa glabra 3 1 1 0 0 4 1 4 2
Euglypha cristata 0 3 8
Euglypha laevis 5 3 19 1 1 6 1 4 5 2 6 7
Euglypha rotunda 0 2 1 0 1 0 0 0 1
Euglypha strigosa 2 3 3 1 1 0 0
Euglypha strigosa glabra 0 1 1 0 0
Окончание табл. 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Euglypha simplex 1 0 1
Euglypha tubercula-ta 0
Heleopera petricola 0 0
Heleopera sphagni 0 0 14
Hyalosphenia ele-gans 6 11 12 3 13 8 1
Hyalosphenia papil-io 0 2 47 36 12 20 6 24 13 1
Hyalosphenia sub-flava 0
Leusquereusia modesta 0
Nebela bohemica 0 0 6 1 0 1 2 0 1
Nebela collaris 0 1
Nebela dentistoma 0
Nebela griseola 0 2 3 0 5
Nebela militaris 1 0 2 8 2
Nebela parvula 0
Nebela tincta 1 2 4 0 2 1
Phryganella acropodia 3 9 22 8 9 29 6 15 2 7 7 1 2
Phryganella hemi-sphaerica 3
Plagiopyxis declivis 1 0
Plagiopyxis callida 4 0 2 1 8 10
Plagiopyxis penardi 1 0 1 1 0 2 3
Sphenoderia lenta 1 0
Tracheleuglypha dentata 1 1
Trigonopyxis arcula 2 1 1 0 2 0 14
Trigonopyxis arcula minor 0 1
Trinema complana-tum 9 1 0 1 0
Trinema enchelys 1 8
Trinema lineare 7 1 1 4 1 0 0 4 17 1 1 26 34
Trinema penardi 2 0 0
Количество видов 25 17 16 18 29 24 19 30 26 40 22 16 16
Сфагнобионтные раковинные амебы формируют богатые и разнообразные сообщества в болотных экосистемах Мордовского государственного природного заповедника. Наибольшим видовым богатством раковинных амеб характеризуются верховые болота с развитой дифференциацией сфагновой сплавины. Основные различия в видовой структуре сообществ раковинных амеб связаны с гидрологическим и трофическим статусом бо-
лота. Видовая структура сообществ раковинных амеб чувствительна к повышению трофности болот в результате выгорания. Полностью выгоревшие болота активно колонизируются эврибионтными видами раковинных амеб.
В организации и проведении экспедиции неоценимую помощь оказали сотрудники заповедника (особенно А. Б. Ручин и О.Г. Гришуткин), а также сотрудники кафедры зоологии и экологии Пензенского государственного университета В. Ю. Ильин и Т. Г. Стойко. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты №№ 12−04−33 118, 13−400 542, 12−04−97 064) и гранта Президента Р Ф (МД-4435. 2014. 4).
Список литературы
Бобров А. А., Чармен Д., Уорнер Б. Экология раковинных амеб олиготрофных болот (особенности экологии политипических и полиморфных видов) // Известия РАН. Серия биологическая. 2002. № 6. С. 738−751.
Гришуткин О. Г. Закономерности распределения болот в зависимости от абсолютных отметок рельефа на территории Мордовского государственного природного заповедника // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П. Г. Смидовича. 2013. Вып. 11. С. 259−263.
Мазей Ю. А., Бубнова О. А. Видовой состав и структура сообщества раковинных амеб в сфагновом болоте на начальном этапе его становления // Известия РАН. Серия Биологическая. 2007. № 6. С. 738−747.
Мазей Ю. А., Бубнова О. А. Структура сообщества раковинных амеб в Наскаф-тымском моховом болоте (Среднее Поволжье, Россия) // Поволжский экологический журнал. 2008. № 1. С. 39−47.
Мазей Ю. А., Ембулаева Е. А. Изменение сообществ почвообитающих раковинных амеб вдоль лесостепного градиента в Среднем Поволжье // Аридные экосистемы. 2009. Т. 15. № 37. С. 13−23.
Мазей Ю. А., Цыганов А. Н. Пресноводные раковинные амебы. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. 300 с.
Мазей Ю. А., Цыганов А. Н. Изменения видовой структуры сообщества раковинных амеб вдоль средовых градиентов в сфагновом болоте, восстанавливающемся после выработки торфа // Поволжский экологический журнал. 2007. № 1. С. 24−33.
Мазей Ю. А., Цыганов А. Н., Бубнова О. А. Видовой состав, распределение и структура сообщества раковинных амеб мохового болота в Среднем Поволжье // Зоологический журнал. 2007. Т. 86. Вып. 10. С. 1155−1167.
Цыганов А. Н., Мазей Ю. А. Видовой состав и структура сообщества раковинных амеб заболоченного озера в Среднем Поволжье // Успехи современной биологии. 2007. Т. 127. № 4. C. 405−415.
Mazei Yu.A., Tsyganov A.N. Species composition, spatial distribution and seasonal dynamics of testate amoebae community in sphagnum bog (Middle Volga region, Russia) // Protistology. 2007. Vol. 5. P. 156−206.
Opravilova V., Hajek M. The variation of testacean assemblages (Rhizopoda) along the complete base-richness gradient in fens: A case study from the Western Carpathians // Acta Protozoologica. 2006. Т. 45. № 2. С. 191−204.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой