Экология, физиология и продуктивность зостеры морской Zostera marina L. на Белом море

• Автор: Стародубцева, Анастасия Андреевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Оглавление

Введение

Г лава 1. Литературный обзор

1.1. История изучения Zostera marina на Белом море

1.2. Распространение Zostera marina в морях Мирового океана и в Белом море

1.3. Продуктивность Zostera marina в различных морях Мирового океана

1.4. Продуктивность Zostera marina на Белом море

1.5. Приспособления Zostera marina к условиям произрастания

1.5.1. Приспособления Zostera marina к механическому воздействию приливно-отливной волны

1.5.2. Приспособления Zostera marina к условиям освещенности

1.5.3. Приспособления Zostera marina к условиям солености
1.5.4. Приспособления Zostera marina к температурным условиям
1.6. Биологическая роль и практическое использование Zostera marina
1.6.1 Экосистемная роль Zostera marina
1.6.2. Практическое использование Zostera marina
Глава 2. Район и места исследования. Объект исследования. Материалы и методы
2.1. Район исследования
2.1.1. Общая характеристика Белого моря
2.1.2. Структура приливно-отливной зоны и ее особенности на Белом море
2.1.3. Краткая характеристика экспериментальных точек исследования Zostera marina
2.2. Объект исследования. Систематико-географическая характеристика вида
2.3. Методики исследования и методы обработки данных
2.3.1. Сбор растительного материала
2.3.2. Определение биологической продуктивности (биомассы)
2.3.3. Определение морфометрических показателей
2.3.4. Определение осмотического потенциала клеток листа
2.3.5. Определение содержания пигментов
2.3.6. Определение интенсивности фотосинтеза
2.3.7. Методы математической обработки данных
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Продуктивность (биомасса) Zostera marina
3.1.1. Кандалакшский берег Кандалакшского залива
3.1.2. Кутовые острова Кандалакшского залива
3.1.3 Карельский берег Кандалакшского залива
3.1.4. Поморский берег Онежского залива
3.1.5. Обсуждение
3.2. Морфометрические исследования Zoster a marina
3.2.1. Кандалакшский берег Кандалакшского залива
3.2.2. Кутовые острова Кандалакшского залива
3.2.4. Поморский берег Онежского залива
3.2.5. Обсуждение
3.3. Осмотический потенциал клеток листьев Zostera marina как показатель адаптации растений к условиям солености
3.3.1. Осмотический потенциал растений Zostera marina в условиях различной солености
3.3.2. Изменение осмотического потенциала клеток листа Zostera marina в зависимости от глубины произрастания
3.3.3. Динамика осмотического потенциала в зависимости от приливно-отливной волны
3.3.4. Обсуждение
3.4. Исследования пигментного аппарат и интенсивности фотосинтеза Zostera marina
3.4.1. Содержание пигментов и их соотношения в листьях Zostera marina в разных точках исследования
3.4.2. Влияние градиента глубины произрастания на содержание и соотношения разных групп пигментов
3.4.3. Исследования интенсивности фотосинтеза Zostera marina на разной глубине произрастания
3.4.4. Содержание и соотношения групп пигментов различных частях растения Zostera marina
3.4.5. Исследование интенсивности фотосинтеза в разных частях растения Zostera marina
3.4.5. Обсуждение
Заключение
Выводы
Список источников
Приложение

Введение
“Stretched on her mossy couch, in trackless deeps, Queen of the coral groves, Zoster a sleeps;
The silvery sea-weed matted round her bed,
And distant surges murmuring o’er her head.”
E. Darwin The Loves of the Plants: A Poem’ (1791)
Zostera marina L. - зостера морская, взморник морской, относится к экологической группе морских трав. Морские травы - покрытосеменные растения, произрастающие в морской среде. Термин издавна использовался рыбаками, охотниками и фермерами, прибрежных районов некоторых стран Европы. В научной литературе этот термин, вероятно, впервые был использован Ашерсоном в 1871 г. В настоящее время экологическая группа морских трав объединяет представителей семейств Zosteracaea, Cimodoceaceae, Posidoniaceae, Hidrocharitaceae, Ruppiaceae, Zannichelliaceae (Цвелев, Жизнь растений, 1982; Larkum et al., 2006).
Интерес ученых к морским травам, в частности к зостере морской, в последнее время сильно возрос (The World Atlas of Seagrasses, 2003; European seagrasses..., 2004; Larkum et al., 2006). По данным сайта Australian New Crops Web Site число публикаций за год о зостере морской с 1966 по 2006 гг. увеличилось примерно в 17 раз (Listing of Interesting ..., 2008).
В 30-х годах 20 века в северной части Атлантического океана наблюдалась массовая гибель зостеры (Renn, 1936; Кузнецов, Матвеева, 1963). Зостера сохранилась только в местах с низкой соленостью воды. Исчезновение зостеры привело к вымиранию морского моллюска Lottia alveus Conrad, это единственное постплейстоценовое вымирание морских беспозвоночных. L. alveus питался исключительно эпителиальными клетками зостеры и не был приспособлен к условиям пониженной солености. После восстановления популяции зостеры моллюск не был обнаружен (Pickerell, 2007). Восстановление зарослей зостеры в Атлантическом океане произошло только в 50-х годах (Кузнецов, Матвеева, 1963). В литературе обсуждаются различные

совместимые метаболиты начинают выполнять осмопротекторную функцию, что приводит к увеличению активности ферментов и функциональной активности клетки в целом (Dawes, 1998).
Повреждающее воздействие соли на клетки заключается в следующем: первое — потеря ионного гомеостаза, приток натрия снижает потенциал клеточной мембраны, что приводит к поглощению ионов хлора и соответственно изменяет электрохимический градиент; второе - нарушение работы ферментов; третье - снижения темпов роста и развития, четвертое -снижение фотосинтетической активности и увеличение образования активных форм кислорода (Touchette, 2007). В отличие от ионов натрия, который может отрицательно влиять на обмен веществ, ионы калия, как более физиологичные, имеют важное значение для поддержания осмотического равновесия и являются кофактором ферментов.
В морской воде соотношение ионов натрия и калия составляет около 30, а в клетках зостеры морской по разным данным - от 0,80 до 1,05 (Van Diggelen, 1987; Hogarth, 2007), такое низкое соотношение ионов натрия и калия характерно для всех однодольных галофитов. Соотношение натрия и калия в эпидермальных клетках (0,87) ниже, чем в других частях листа (Hogarth, 2007). Это указывает на активное исключение ионов натрия из листьев и импорт ионов калия. В этом процессе принимают участие АТФазы плазматической мембраны эпидермальных клеток, они ограничивают проникновение ионов натрия в цитоплазму (Larkum et al., 2006). В отличие от пресноводных или наземных однодольных у зостеры работа этих ферментов не ингибируется NaCl (Hogarth, 2007). Морские травы имеют наименьшую концентрацию ионов натрия по сравнению с наземными растениями и морскими водорослями. Морские водоросли имеют высокую концентрацию, как натрия, так и калия, и соотношение натрия к калию составляет примерно 1,25. Это говорит о том, что у них калий является главным осмолитом. У наземных галофитов высокое содержание натрия и низкое калия, йх соотношение 18,7, что предполагает органические вещества в качестве основных осмолитов (Touchette, 2007).