Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ALGAE OF ORDER DESMIDIALES FROM PONDS OF PERM KRAI

Martynenko N.A. 1 Boronnikova S.V. 1
1 Perm State University
Specific composition of desmids was studiedinthe 10 different in chemical composition ponds of Perm krai.One hundred and thirteen strains of desmids (order Desmidiales, division Streptophyta) were established. These strains belonged to 35 specific and intraspecific taxa.They are genera of family Desmidiaceae: Staurastrum (10 taxa), Euastrum (5), Сosmarim (3), Xanthidium (2), Micrasterias (2) and Desmidium (1). Ten species and intraspecific taxa belonged to genus Closterium of family Closteriaceae. Two genus (Micrasterias and Xanthidium) and 30 specific and intraspecific taxa were met at first time for the algaeflora of Perm krai. Advance list of species composition of order Desmidiales includes 68 species and intraspecific taxa from the 9 genera and 3 families. We found information about confinement to habitat of 21 taxa, 4 of the mare benthic forms, 9 of them are planktonic forms and 8 of them are plankto-benthic forms. Sixteen found taxa are indicators of saprobity. Seven of the mareoligosaprobic, five of them – β-mesosaprobic and three of them – α-mesosaprobic. Twenty-four found taxa are indicators of salinity. Fifteen of the mare indifferentist and nine of them are halophobic. Information about relation to рН known about 8 taxa of desmids: 6 of them are indifferentist and 2 of them are acidophilic. Twenty-four of found taxa are cosmopolitan.
cultures of algae
species diversity
order desmidiales
ecological and geographical characteristics of species

К десмидиевым водорослям относятся организмы, имеющие коккоидные, реже трихомные талломы, особенностью строения которых является наличие двух полуклеток, соединённых перешейком. Это полифилетическая группа, относящаяся к классу Zygnematophyceae, отделу Streptophyta. По последним филогенетическим исследованиям она является предковой для высших растений [5]. Главными особенностями класса Zygnematophyceae являются уникальный тип полового размножения (конъюгация) и полное отсутствие подвижных стадий в онтогенезе. Данная особенность, а также огромное разнообразие скульптуры и очертаний клетки сделало десмидиевые водоросли привлекательными, популярным объектом исследований. Их представители обитают по всему земному шару и населяют различные пресноводные водоемы различного типа трофности и гидрохимического состава. Из-за широкого распространения и огромного количества видов, обитающих в разных условиях и обладающих высоким разнообразием мест обитания и занимаемых ими ниш, десмидиевые водоросли служат надежными биологическими индикаторами качества воды. В Европе их используют для оценки необходимости и типа охраны природных территорий, а также определения климакса экосистем [10].

Альгофлора в бассейне реки Камы на территории Пермского края изучена в основном в крупных водоёмах и водотоках, прежде всего в главной водной артерии Прикамья реке Кама и её крупных притоках Е.В. Шляпиной (1927), В.М. Рыловым (1932), Э. А. Штиной (1941) и А.О. Таусон (1947). Изучению автотрофного звена среднекамских водохранилищ, появившихся после строительства в 1954 году Камской ГРЭС, посвящена серия работ С. Н. Уломского (1959), Э. А. Штины (1968), С. И. Головачёвой с соавторами (1975; 1983), Г.В. Кузьмина и А.Г. Охапкина (1977), С.А. Третьяковой с соавторами (1981–1989), Н.Г. Тарасовой и Т.Н. Бурковой (2009–2011; 2013), П.Г. Беляевой (2007, 2011-2013) и Н.А. Мартыненко (2013, 2015). С целью выяснения структуры и функционирования фитоперифитонных сообществ изучены реки Сылва и Чусовая П. Г. Беляевой с соавторами (2001–2007; 2014). Исследован трофический статус Камского водохранилища и роль и функционирования ецианопрокариот Камского и Воткинского водохранилищ П.Г. Беляевой (2011; 2014). Видовой состав центрических диатомовых водорослей был уточнён Н.Г. Тарасовой (2005) и С.И. Генкалом с соавторами (2010; 2011). В связи с внедрением новых методов идентификации систематика и таксономия водорослей подвергается серьёзной ревизии. В связи с этим с 2014 года нами ведётся работа по изучению видового состава порядка Desmidiales водоёмов Пермского края. Одним из таких методов является изучение водорослей в культуре.

Целью данной работы являлось определение видового разнообразия водорослей порядка Desmidiales 10 водоемов Пермского края с использованием метода разведения водорослей в культуре.

Материал и методы исследования

Отбор проб проводился с поверхностного слоя воды и выжимок из мха в октябре 2014 и в мае, июне и сентябре 2015 года в 10 водоёмах (табл. 1).

Таблица 1

Исследованные водоёмы Пермского края

Водоём

Координаты (°с.ш.; °в.д.)

Экологическая ниша

Р. Кама

60.3875°; 55.6616°

Планктон, перифитон

Болото около дер. Чепец

60.4552°; 55.6372°

Планктон, эпифитон

р. Южная Кельтма

60.4722°; 55.6352°

Бентос

Пруд на р. Вильва

60.4688°; 56.0594°

Планктон, эпифитон, перифитон

Оз. Бигичевское

60.5975°; 56.5419°

Планктон, эпифитон

Болото около г. Соликамск

59.6912°; 56.8140°

Планктон, эпифитон

Болото в пойме р. Усолки

59.6500°; 56.7494°

Планктон, эпифитон

Камское водохранилище около г. Орёл

59.3597°; 56.5633°

Планктон, эпифитон

Болото около дер. Шабуничи

58.1374°; 55.6823°

Планктон, эпифитон

Нытвенский пруд

57.9515°; 55.2812°

Планктон, перифитон

 

Отобранные в водоемах водоросли были выделены в культуру. Этот метод позволяет накопить биомассу, необходимую для выделения необходимого количества ДНК, нужного для дальнейших молекулярно-генетических исследований. Экстракция клеток из пробы осуществляли на инвертированном микроскопе ZeissAxioVertA1. Пипеткой выделяли из пробы отдельные клетки, промывали в чашках Петри со стерилизованной водой и помещали в лунку (300 мкл) планшета для иммуноферментного анализа. После трех недель роста альгологически чистые культуры переносили в чашки Петри диаметром 60 мм. Для выращивания водорослей использовали среду WC с буфером TRIS. Для роста клеток культуры помещали в климатическую камеру при температуре +20-22 °C и искусственном освещении с циклом 14 часов освещения и 10 часов темноты. Для сдерживания роста температуру в камере снижали до +7-12 °C при прежнем световом режиме. Фотографирование проводилось на микроскопах Olympus IX-71 и ZeissAxioScope A1.

Виды определяли с использованием следующих источников [6; 7; 10], а также серии определителей десмидиевой флоры Северной Америки «A Sinopsis of North American Desmids».

Систематическое положение таксонов приведено по вышеуказанным определителям и сводкам с некоторыми уточнениями [5]. Для описания экологических и географических характеристик видов использован справочник «Водоросли-индикаторы в оценке качества окружающей среды» [1].

Результаты и их обсуждение

В результате проделанных нами работ получено 113 штаммов десмидиевых водорослей (порядок Desmidiales, отдел Streptophyta), относящихся к 35 видовым и внутривидовым таксонам (рис. 1).

Рис.1.Распределение идентифицированных штаммов десмидиевых водорослей по родам

Список идентифицированных нами видовых и внутривидовых таксонов представлен ниже (табл. 2).

Таблица 2

Список идентифицированных нами видовых и внутривидовых таксонов порядка Desmidiales водоёмов Пермского края

 

Таксон видового и ниже видового ранга

Жизненная форма

Сапроб-ность

Галоб-

ность

Отношение к рН

Распрост-ранение

Сем. Closteriaceae

1

Closteriumacutum var. linea (Perty) West & West

2

Cl. acutum Bréb.

β, 2.5

3

Cl. attenuatum Ralfs

4

Cl. cornu Ehr.

o

5

Cl. cynthiaDeNotaris

6

Cl. jenneri Ralfs

7

Cl. kuetzingii Bréb.

P

o, 1.0

ind

k

8

Cl. lanceolatum Kütz.

9

Cl. tumidulum Gay

10

Cl. venus Kütz.

β, 2.0

Сем. Desmidiaceae

11

C. raciborskii Lag.

12

C. regulare Schmidle

13

C. simplicius (West &G.S.West) Grönblad

14

Desmidium swartziiAg.

o, 1.0

ind

k

15

Euastrumansatum Ehr.

16

E. bidentatum Näg.

P-B

hb

k

Продолжение таблицы 2

17

E. binale f. gutwinskiiSchmidle

18

E. binale Ehr.

19

E. insulare (Wittrock) Roy

P

hb

k

20

E. oblongum Ralfs

o, 1.0

21

E. pectinatum Ralfs

22

Micrasteriasrotata Ralfs

23

M. truncata Bréb.

o, 1.0

24

Staurastrumalternans Bréb.

25

S. botrophilum Wolle

26

S. hexacerum Wittrock

27

S. hirsutum Ehr.

28

S. laevispinumBisset

29

S. monticulosumRalfs

30

S. punctulatumRalfs

P-B

o, 1.0

ind

k

31

S. striolatum (Nag.) Archer

32

S. turgescens DeNotaris

33

S. vestitum Ralfs

P

hb

k

34

Xanthidiumantilopaeum Kütz.

P

ind

k

35

X. armatumBréb.

Приложение: P – планктонная форма, Р-В – планкто-бентосная форма, В – бентосная форма; о – олигосапроб, β - и α- – бета- и альфа-мезосапроб; ind – индифферент, hb – галофоб; acf – ацидофил, ind – индифферент, k – космополит.

А. О. Таусон идентифицировала в р. Каме до её зарегулирования 28 внутриродовых таксонов [8]. С. А. Третьякова с соавторами в Воткинсоком водохранилище определяла 8 внутриродовых таксонов [9]. П. Г. Беляева с соавторами находила 7, 18 и 4 таксона внутри родового ранга в Камском водохранилище [2], в р. Сылве [3] и р. Чусовой [4], соответственно (рис. 2).

Рис. 2. Виды порядка Desmidiales водоёмов Пермского края (по литературным данным)

Список видов, идентифицированных вышеуказанными авторами, представлен в таблице 3.

Таблица 3

Видовой состав водорослей порядка Desmidiales водоёмов Пермского края по данным литературы

 

Таксон видового и ниже видового ранга

Жизненная форма

Сапроб-

ность

Галоб-

ность

Отношение к рН

Распространение

Сем. Closteriaceae

1

Closteriumacerosum (Shrank) Ehr.

B

α, 2.8

ind

ind

k

2

Cl. aciculare (Tuffen) W. West.

3

Cl. ehrenbergii Meneg.

P-B

β, 1.8

hb

ind

k

4

Cl. gracile Bréb.

P-B

hb

k

5

Cl. lunula (O. Müll.) Nitzsch

o, 1.1

6

Cl. leibleinii Kütz.

α, 2.7

7

Cl. moniliferum (Bory) Ehr.

B

β, 2.15

ind

k

8

Cl. parvulumNag.

P-B

β, 2.2

ind

k

9

Cl. peracerosum Gay

10

Closteriumsp.

Сем. Desmidiaceae

11

CosmariumangulosumBreb.

12

C. binum Nord.

13

C. bioculatum Bréb.

P

hb

k

14

C. botrytisMeneg.

P

α, 2.8

ind

ind

k

15

C. granatumBréb.

P

ind

ind

k

16

C. impressulum Elfving

P-B

hb

ind

k

17

C. margaritiferumMeneg.

ind

k

18

C. phaseolus Bréb.

B

ind

k

19

C. protractum (Näg.) De Bary

20

C.punctulatum Bréb.

P-B

 

hb

acf

k

21

C. pygmaeum Archer

22

Cosmariumsp.

23

C. subspeciosum Nordst.

24

C. turpinii Bréb.

ind

ind

k

25

C. undulatum Corda

P-B

ind

acf

k

26

Desmidiumsp.

         

27

Docidiumbaculum Bréb.

28

S. brebissonii Archer

29

S. brevispinum (Bréb.) Ralfs

30

S. dejectum var. inflatum West

31

S. gracileRalfs

P

β, 1.5

ind

k

32

S. paradoxumMeyen

P

ind

k

Сем. Gonatozygaceae

33

Gonatozygonmonotaenium DeBary

B

hb

k

Предварительный список, учитывая литературные данные, включает 68 видов и разновидности из 9 родов и 3 семейств. Впервые для альгофлоры Пермского края отмечено 2 рода (Micrasterias и Xanthidium) и 30 таксонов видового и внутривидового ранга. Информация о приуроченности к местообитанию известна у 21 из определенных таксонов, из которых четыре относятся к бентосным формам, девять – к планктонным, а восемь – к планкто-бентосным. Индикаторами сапробности являются шестнадцать видовых и внутривидовых таксонов идентифицированных десмидиевых водорослей, из которых 7 являются олигосапробами, 5 – β-мезосапробами и 3 – α-мезосапробами. По отношению к галобности видами-показателями являются 24 определенных таксона, из которых 15 индифференты, а 9 – галофобы. Данные об отношении к рН имеются у 8 таксонов десмидиевых водорослей: 6 из них индифференты, а 2 являются ацидофилами. Двадцать четыре идентифицированных таксона имеют космополитный характер распространения.

Заключение

Получено 113 штаммов десмидиевых водорослей из водоёмов Пермского края, из них идентифицировано 33 видовых и внутривидовых таксона. Впервые для альгофлоры Пермского края отмечено 2 рода (Micrasterias и Xanthidium) и 30 таксонов видового и внутривидового ранга. Предварительный список, учитывая литературные данные, включает 68 видов и разновидности из 9 родов и 3 семейств – Closteriaceae, Gonatozygaceaeи Desmidiaceae. Представлены эколого-географические характеристики данных видов. По приуроченности к местообитанию 11 % являются планктонными формами, 9 % – планкто-бентосными формами, 5 % – бентосными формами. По отношению к сапробности 10 % являются олигосапробами, 7 % – β-мезосапробами, 5 % – α-мезосапробами. По отношению к галобности 18 % найденных таксонов – индифференты, 11 % – галофобы. По отношению к рН 8 % идентифицированных таксонов – индифференты, а 3 % – ацидофилы. Космополитами являются 35 % найденных таксонов.