Экология морской свободноживущей нематоды Metachromadora (Chromadoropsis) vivipara (De Man 1907) в Белом море тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.08, кандидат биологических наук Краснова, Елена Дмитриевна

• Краснова, Елена Дмитриевна
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Краснова, Елена Дмитриевна

Введение.

Глава I. Обзор литературы.

Глава II. Методология работы.

Глава III. Распространение м. vivipara в Кандалакшском заливе Белого моря III. 1. Материал и методика.

111.2. Результаты.

111.3. Обсуждение.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экология морской свободноживущей нематоды Metachromadora (Chromadoropsis) vivipara (De Man 1907) в Белом море»

Актуальность работы

Свободноживущие морские нематоды — одна из руководящих групп морского мейобентоса, и, как правило, доминирующая. Большая численность (достигающая десятков миллионов на квадратный метр) и высокое разнообразие (десятки видов на каждом квадратном сантиметре дна) заставляют предполагать, что нематоды играют важную роль в функционировании морских экосистем (Piatt & Warwick, 1980; Соколова и др., 1982; Heip et al., 1985; Gee, 1989; Гальцова, 1991; Giere, 1993; Bongers, Ferris, 1999). Но, несмотря на серьезный интерес к этой группе со стороны зоологов и гидробиологов, большое количество опубликованных работ, посвященных изучению их распределения по дну Мирового океана, исследованию зависимости этого распределения от факторов Среды, а также другим аспектам биологии и экологии, на сегодняшний день морские нематоды остаются пока группой недостаточно изученной. Место нематод в трофических цепях и количественные экологические параметры, которыми может быть описана их роль в экосистемах, далеки от исчерпывающего определения.

Один из путей познания экологии таксономической группы — подробное изучение биологии конкретных видов. Из полутора миллионов видов животных, известных современной науке (Флиндт, 1992), 23 тысячи — нематоды, из них 13 тысяч — свободноживущие (Малахов, 1986). Нет ничего удивительного, что в таком насыщенном таксоне биология отдельных видов не нашла пока у исследователей должного внимания. Это — дело будущего, и настоящая работа — небольшой шаг в этом направлении.

Цель н задачи работы

Целью работы было изучение разных аспектов экологии морской нематоды Metachromadora (Chromadoropsis) vivipara (De Man 1907) Filipjev 1918 — одного из самых обычных для беломорской литорали видов, часто доминирующего в сообществе нематод беломорских средиезернистых песков (Мокиевский, 1992).

Выбор объекта был обусловлен, во-первых, его массовостью, так как именно массовые виды наилучшим образом отражают характерные особенности соответствующих экосистем, во-вторых — простотой определения этого вида. Даже при небольших увеличениях микроскопа М. vivipara хорошо отличима от других нематод сходного размера, что позволяет избавиться от трудоемкого этапа изготовления препаратов, просматривать массовые количественные пробы под бинокуляром и застраховаться от смешивания его со сходными видами.

Область нашего исследования — окрестности Беломорской биостанции МГУ, где мы выбрали два типичных для Белого моря модельных участка для того, чтобы именно на них изучить все доступные нам параметры биологии этого вида.

Задачи работы:

1. Изучить изменчивость нематоды М. vivipara, выявить признаки, характеризующие межпопуляционные различия.

2. Выявить ключевые параметры, определяющие пространственное распределение этого вида.

3. Описать демографическую структуру и жизненный цикл М. vivipara в условиях Белого моря.

4. Оценить способность М. vivipara к расселению в пространстве.

5. Определить роль этой нематоды в питании молоди рыб.

Все это должно, на наш взгляд, пролить некоторый свет на функционирование всего литорального сообщества. В ходе изучения разных аспектов биологии М. vivipara, мы неизбежно затрагивали биологические проблемы более общего плана. Выявленная изменчивость морфологических признаков заставила нас затронуть проблему внутривидовой структуры мейобентосных животных. Применительно к свободноживущим нематодам, особенно морским, структура вида до настоящего времени практически не была изучена. Облигатно бентосные животные без рассели-тельных стадий в жизненном цикле, нематоды ведут оседлый образ жизни. Из этого следует, что обмен генетической информацией между разными частями ареала маловероятен, и возможно существование сложной популяционной структуры. Изучение возможности пассивного переноса М. vivipara придонными водными массами вынудило нас заинтересоваться и другими нематодами из того же сообщества, чтобы сравнить их миграционные возможности. Поиск потенциальных хищников привел нас к изучению избирательности питания мальков камбалы нематодами разных видов. Нет сомнения, что подробное изучение биологии этого и каждого следующего вида будет содействовать решению не только этих, но и многих других фундаментальных биологических задач.

Научная повмзпа

Настоящая работа — первое многосторонне исследование биологии одного вида свободноживущих нематод, первое подробное аутэкологическое исследование беломорской свободноживущей нематоды. Впервые для науки изучен жизненный цикл беломорской мейобентосной нематоды, получены данные о возможностях расселения беломорского мейобентоса путем водных миграций. Первое исследование пищевых взаимоотношений свободноживущих беломорских нематод с рыбами.

Практическое значение

Проведенные исследования пополняют знания об одном из самых массовых компонентов мейобентоса. Полученная информация может быть использована при организации мониторинга прибрежных экосистем Белого моря в условиях усиливающегося антропогенного воздействия.

Апробация работы

Результаты работы были доложены на конференциях 2-й научно-технической конференции молодых специалистов ЦВГМО (Москва, 1982 г.), на VI и VII международных конференциях: «Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря» (Ст.-Петербург, 1995 г. и Архангельск, 1998 г.), на Первом и Втором англоязычных международных нематологических симпозиумах (Ст.-Петербург, 1995 г. и Москва, 1977 г.), Международной конференции: «Биологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях океанического перигляциала», Мурманск, 1996 г.), I, II, III, IV, и V научных конференциях Беломорской биологической станции имени Н. А. Перцова МГУ имени М.В.Ломоносова, 1996, 1997, 1998, 1999 и 2000гг.), II Международном семинаре «Рациональное использование прибрежной зоны северных морей» (Кандалакша,

1997 г.), Международной конференции «Современное состояние планктона и бентоса, проблемы сохранения биоразнообразия арктических морей» (Мурманск,

1998 г.), семинарах Беломорской биологической станции МГУ.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 статей и 13 тезисов. Объем и структура работы

Диссертация включает введение, 9 глав, выводы, список использованной литературы и 21 приложение. Объем работы — 186 машинописных страниц.

Заключение диссертации по теме «Зоология», Краснова, Елена Дмитриевна

Выводы:

1. М. vivipara из разных поселений различаются по двум комплексам признаков: а) «общие размеры тела» из взаимно скореллированных продольных измерений тела, разных его частей и вычисленных на их основе индексов. Этот комплекс отражает модификационную изменчивость; б) высота зуба, длина спикул, положение вульвы на теле самки, длина супплементарного ряда и количество супплементарных органов. Эти признаки, не зависят друг от друга.

Морфометрические различия между нематодами с разных пляжей свидетельствуют о существовании обособленных пространственных внутривидовых единиц, которые соответствуют отдельным пляжам.

2. При сходном характере грунта в месте обитания распределение беломорских М. vivipara определяется: j а) для географического распространения — прибойность и опреснение; б) для вертикального распределения в толще грунта — вертикальная температурная стратификация грунта.

3. Демографическая структура и жизненный цикл М. vivipara в условиях Белого моря подвержены сезонной динамике. а) Динамика плотности поселения имеет двухволновой характер, за время зимней волны проходит развитие одной генерации, за время летней — две. б) Продолжительность жизненного цикла в условиях Белого моря — около 4 месяцев в безледный период и 6 месяцев зимой.

4. Нематоды литорального мейобентоса, в том числе М. vivipara, способны совершать пассивные водные миграции. М. vivipara — один из самых оседлых видов донных нематод, обитающих в литоральном грунте. а) Поселения на разных, даже соседних пляжах в значительной степени изолированы друг от друга, что позволяет определить их как популяции. б) Личинки менее устойчивы к вымыванию из грунта по сравнению со взрослыми особями и могут быть пионерами при распространении в пределах пляжа.

5. Для мальков полярной камбалы нематоды мейобентоса, и в том числе М. vivipara, могут служить: а) в природных условиях нематоды — лишь резервным кормом; б) в экспериментальных условиях — существенной частью рациона.

Выборочное поедание самых крупных особей может влиять на размерную, а вместе с ней и на возрастную структуру некоторых видов нематод.

Благодарности

В заключение автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность своему первому научному руководителю — Елене Александровне Чусовой, благодаря которой, еще в студенческие годы, эта работа была начата и чей материал, собранный в 1978—79 гг. мы использовали; научному руководителю профессору Алексею Валерьевичу Чесунову, который взял на себя труд курировать эту работу вплоть до завершающего этапа, Дмитрию Анатольевичу Воронову за всестороннюю помощь в подготовке этой работы к защите, профессору Гальцовой Валентине Викторовне, предоставившей нам возможность пользоваться ее сборами 1978 г. и библиотекой оттисков, коллегам, участвовавшим в этой работе на разных этапах и помогавшим в обработке материалов: Андрею Игоревичу Азовскому, Татьяне Лазаревне Беэр, Дмитрию Николаевичу Воеводину, Дмитрию Владимировичу Добрынину, Ирине Анатольевне Молокановой, Вадиму Олеговичу Мокиевскому, Анне Николаевне Пеговой, Кириллу Валентиновичу Соколову; а также администрации и всему коллективу Беломорской биологической станции им. Н.А. Перцова.

IX.4. Заключение

1. В жизни беломорской полярной камбалы на ранних этапах онтогенеза нематоды играют очень важную роль. Существенный компонент их пищи — нематоды Е. demani, рыбы выбирают самых крупных из них длиной более 4 мм.

2. Черви длиной меньше 4 мм используются в пищу камбалами редко. Голодные мальки при отсутствии другого, более крупного корма, могут питаться нематодами средней величины. Нижний предел размеров червей, которых способны поедать камбалы — около 1,0 мм.

3. Благодаря массовости М. vivipara — второй по численности (после Е. demani) вид нематод употребляемый мальками камбалы, он составляет около 3% от количества всех съеденных рыбами нематод.

4. В природных условиях нематоды с длиной тела 1-4 мм, и в том числе М. vivipara, могут служить для мальков камбалы лишь резервным кормом.

5. В экспериментальных условиях выборочное поедание самых крупных особей может влиять на размерную, а вместе с ней и на возрастную структуру некоторых видов нематод.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Краснова, Елена Дмитриевна, 2003 год

1. Азаров В.В., 1963. Питание рыб на литорали острова Ряжкова и Лодейного в Белом море.— Труды Кандалакшского гос. заповедника, 4: 35—53.

2. Белогуров О.И., Фадеева Н.П., 1983. О значении свободноживущих нематод и некоторые перспективы их использования в хозяйствах марикультуры.— IV Всесоюзн. совещ. но науч.-тех. проблемам марикультуры, тез. докл., 1983 г.— Владивосток, 1983: 209-210.

3. Большая Советская Энциклопедия. Т. 38.— М., БСЭ, 1955: 313-315.

4. Бурковский И.В., 1992. Структурно-функциональная организация и устойчивость морских донных сообществ.— М., МГУ, 1992.— 207 стр.

5. Воеводин Д.Н., 1996. Питание молоди рыб на различных типах литорали Кандалакшского залива Белого моря. Курсовая работа.— М., МГУ: 56 стр.

6. Воеводии Д.Н., 1997. Питание молоди полярной камбалы в литоральном садке и ее воздействие на прибрежный мейобентос Белого моря. Дипломная работа.— М., МГУ: 77 стр.

7. Гагарин В.Г., 1988. Морфометрическая изменчивость свободноживущих нематод сем. Torbillidae (Nematoda, Enoplida). — Борок, ИБВВ АН СССР, 7151.

8. Гальцова В.В., 1975. О микрораспределении мейофауны на литорали даль-незеленецкой губы Баренцева моря.— Биология шельфа.— Влад.: ИБМ ДВНЦ АН СССР: 26-27.

9. Гальцова В.В., 1976. Свободноживущие морские нематоды как компонент мейобентоса губы Чупа Белого моря. — Нематоды и их роль в мейобенто-се. Исследования фауны морей, XV (XXIII).— Л., Наука: 165-270.

10. И. Гальцова В.В., 1990. Видовая структура и организация таксоцена нематод литорали Кандалакшского залива Белого моря.— Фауна, биология и систематика свободноживущих низших червей. Труды Ин-та Биол. внутр. вод им. И.Д. Папанина.— 64 (67): 67-74.

11. Гальцова В.В., 1991. Мейобентос в морских экосистемах на примере свободноживущих нематод.— Л., 1991. —239 стр.

12. Гальцова В.В., Петухов В.А., 1975. Зависимость мейобентоса от состава грунта на литорали губы Дальнезеленецкой.— Зоологический журнал, 54 (3): 452-455.

13. Гальцова В.В., Платонова Т.А., 1980. Распределение мейобентоса на илисто-песчаном пляже Дальнезеленецкой губы Баренцева моря.— Биология моря (Владивосток), 2: 15-20.

14. Диденко А.В., 1993. Пищевые взаитмоотношения доминирующих видов рыб в прибрежном сообществе пролива Великая Салма. Курсовая работа.— М., МГУ, 52 стр.

15. Диденко А.В., 1994. Особенности биологии молоди рыб литоральных сообществ пролива Великая Салма. Дипломная работа.— М., МГУ: 81 стр.

16. Животовский Л.А. 1983. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях.— В кн.: Итоги науки и техники ВИНИТИ. Серия Общая генетика. Теоретическая и популяционная генетика, 8: 76-104.

17. Жуков Е.И., 1985. Переработка донного осадка пескожилом Arenicola marina на литорали Восточного Мурмана.— Многощетинковые черви. Морфология, систематика, экология. (Исслед. фауны морей, т. 34 (42)).— Д., Зоол. ин-т: 35-39.

18. Калякина Н.М. 1980. Сезонные и возрастные особенности распределения пескожила Arenicola marina (Polychaeta) в Кислой губе Кандалакшского залива Белого моря.— В сб. "Биология Белого моря", т. 5: 77-92.

19. Кауфман З.С., 1977. Особенности половых циклов беломорских беспозвоночных как адаптация к существованию в условиях высоких широт. Морфоэко-логические и эволюционные аспекты проблемы.— Д., "Наука".— 265 стр.

20. Кузнецов В.В., 1948. Биологический цикла Lacuna vincta на Восточном Мурмане.— Труды Мурманской биологической станции, 1: 192-214.

21. Малахов В.В., 1974а. Постэмбриональное развитие свободноживущей морской нематоды Pontonema vulgare.— В сб.: Биология Белого моря, т. 4: 154-161.

22. Малахов В.В., 19746. Жизненный цикл свободноживущей нематоды Pontonema vulgare в Белом море.— Вестник Московского университета, сер. биол., 1: 10-14.

23. Малахов В.В., 1986. Нематоды: строение, развитие, система и филогения.— М„ "Наука",—216 стр.

24. H.А. Перцова. 10-11 августа 2000 г. — М., "Русский университет": 52-57.

25. Мокиевский В. О. 1992. Сообщества свободноживущих нематод на литорали Белого моря. Дисс. на соиск. ученой степени канд. биол. наук.— М., 1992: 126 стр.

26. Романовский Ю.Э., Смурое А.В., 1975. Методика исследования пространственного распределения организмов.— Журнал общей биологии, 36 (2): 227-236.

27. Смурое А.В., Романовский Ю.Э., 1976. Новое трехпараметрическое статистическое распределение и более общее выражение индекса агрегированное™ Ка, имеющего экологический смысл.— Журнал общей биологии, 37 (1): 141-149.

28. Романовский Ю.Э., 1979. О зависимости выборочной дисперсии от размера проб и пространственного размещения организмов.— Журнал общей биологии, 40 (1): 67-74.

29. Соколова М.Н., Зезина О.Н., Каменская О.Е., 1982. Мейобентос предмет и задачи исследования.— Труды Института океанологии, 117: 19-30.

30. Тимофеев-Ресовский Н.В., Яблоков А.В., Глотов Н.В., 1973. Очерк учения о популяции.— М., Наука.— 277 стр.

31. Филипьев Н.Н., 1918-21. Свободноживущие морские нематоды окрестностей Севастополя.— Труды Особой зоологической лаборатории и Севастопольской биологической станции Российской АН, т. 41, сер. 2, вып.12 : 614 стр.

32. Флиндт Р. Биология в цифрах.— М., "Мир", 1992.— 303 стр.

33. Фролов Ю.М., 1972. К фауне свободноживущих нематод Белого моря.— Комплексные исследования природы океана, 3: 254-256.

34. Чесунов А.В., Краснова Е.Д., 1985. К морфологии, изменчивости и синонимии свободноживущей нематоды Chromadoropsis vivipara (Chromadoria, Desmodorida, Spiriniidae) из Белого моря.— Зоологический журнал, LXIV (3): 347-357.

35. Чу сова Е.А., 1980. Микрораспределение разных стадий Mesochra lillieborgi Boeck и Stenchelia palustris Brady (Harpacticoidea) в верхнем горизонте литорали Кислой губы Кандалакшского залива Белого моря.— В сб.: Биология Белого моря, т. 5: 93-102.

36. Allgen C., 1928. Neue oder wenig bekannte freilebende marine Nematoden von der schwedischen Westktiste.— Zool. Anz., 77: 281-307.

37. Allgen C., 1929. Metachromadora vivipara (De Man), ein typischer Vertreter der Viviparitat bei freilebenden marinen Nematoden.— Zool. Anz., 80: 121-127.

38. Armonies W., 2000. A method for rapid abundance estimation of semiplanktonic meiofauna.— Helgolander Meeresuntersuchungen, 54 (4): 213-223.

39. Armonies W., Hartke D., 1995. Floating of mud snails Hydrobia ulvae in tidal waters of the Wadden Sea, and its implications in distribution patterns.-— Helgolander Meeresuntersuchungen, 49 (1-4): 529-538.

40. Armonies W., Reise K., 2000. Faunal diversity across a sandy shore.— Marine Ecology Progress Series, 196: 49-57.

41. Barnett P.R.O., 1968. Distribution and ecology of harpacticoid copepods of an intertidal mudflat.— Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie, 53 (2): 117-209.

42. Bell S.S., Sherman K.S., 1980. Tidal resuspension as a mechanism for meiofauna dispersal.— Marine Ecology Progress Series, 3: 245-249.

43. Blome D., 1982. Systematik der Nematoda eines Sandstrandes der Nordseeinsel Sylt.— Mikrofauna des Meeresbodens, 86: 194 стр.

44. Blome D., 1983. Okologie der Nematode eines Sandstrande: der Nordinsel Sylt.— Mikrofauna des Meeresbodens, 88: 1-76.

45. Blome D., Scheleier U., von Bernem K.N., 1999. Analysis of the small-scale spatial patterns of free-living marine nematodes from tidal flats in the East Frisian Wadden Sea.— Marine Biology, 133 (4): 717-726.

46. Bongers Т., 1983a. Bionomics and reproductive cycle of the nematode Leptoso-matum bacillatum living in the sponge Halichondria panicea.— Netherlands Journal of Sea Research, 17 (1): 39-46.

47. Bongers Т., 1983 6. Revision of the genus Leptosomatum Bastian, 1985 (Nematoda, Leptosomatidae).— Proc. biol. Soc. Wash., 96 (4): 807-855,

48. Bongers Т., 1990. The maturity index: an ecological measure of environmental disturbance based on nematode species composition.— Oecologia (Berlin), 83: 14-19.

49. Bongers Т., Alkemade R., Jeates G.W., 1991. Interpretation of disturbance-induced maturity decrease in marine nematode assemblages by means of the Maturity Index.— Marine Ecology Progress Series, 76: 135-142.

50. Bongers Т., Ferris H., 1999. Nematode community structure as a bioindicator in environmental monitoring.— Tree, vol. 14 (6), 224-228.

51. Brown D.J., Topham P.В., 1985. Morphometric variability between populations of Xiphinema diversicaudatum (Nematoda, Dorylaimoidea).— Revue de Nema-tologie, 8(1): 15—26.

52. Bouwman L.A., 1983. Systematics, ecology and feeding biology of estuarine nematodes.— Biologisch onderzoek Eems Dollard Estuarium, 3: 1-173.

53. Bregnballe F., 1961. Plaice and Hounder as consuments of the microscopic bottom fauna.— Meddr. Danm. Fisk. og Havunders, 3: 133-182.

54. Bussau C., 1990. Nematoden aus Kustendiinen.— Zool. Anz., 225 (3/4): 1616-1881.

55. Capstick C.K., 1959. The distribution of free-living nematodes in relation to salinity ion the middle and upper reaches of the River Blyth estuary.— J. Anim. Ecol., v. 28: 189-210.

56. Chandler G.T., Fleeger J.W., 1983. Meiofaunal colonization of azoic estuarine sediment in Louisiana: mechanism of dispersal.— Journal of Experimental Marine Biology, 69: 175-188.

57. Clasing E., 1980. Postembryonic Development in Species of Desmodoridae, Epsilonematidae and Draconematidae.— Zool. Anz., Jena, 204 (5/6) 337-344.

58. Coles J.W, 1965. Skippers Island Papers. Further records of free-living Nematodes from Skippers Island.— The Essex Naturalist, 31 (4): 280-284,

59. Commito J.A., Tita G., 2002. Differential dispersal rates in an intertidal meiofauna assemblage.— Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 268: 237-256.

60. Coull B.C., Bell S.S., 1979. Perspectives of marine meiofaunal ecology.— Ecol. Proc. Coast. Mar. Syst. Plenum Publ. Corpor.: 189-216.

61. Coull B.C., Palmer M.A., 1984. Field experimentation in meiofaunal ecology.— Hydrobiologia, 118: 1-19.

62. Elmgren R., 1976. Balthic benthos communities and the role of meiofauna.— Contributions of the Asko Laboratory, 14: 1-31.

63. Eskin R.A., Palmer A., 1985. Suspension of marine nematodes in a turbulent tidal creek: species patterns.— Biol. Bull., 169: 615-623.

64. Fegley S.R., 1987. Experimental variation of near-bottom current speeds and its effects on depth distribution of sand-living meiofauna.— Marine Biology, 95: 183-191.

65. Fegley S.R., 1988. A comparison of meiofaunal settlement onto the sediment surface and recolonisation of defaunated sandy sediment.— Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 123 (2): 97-113.

66. Filipjev I., Michailova E., 1924. Zahl der Entwicklungsstadien bei Enoplus communis Bast.— Zool. Anz., 59: 212-219.

67. Forster A.J., 1998. Osmotic stress tolerance and osmoregulation of intertidal and subtidal nematodes.— Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 224: 109-125.74.77,78