Хризофитовые (Chrysophyceae, Synurophyceae) водоемов Севера России

• Автор: Волошко, Людмила Николаевна
• Шифр специальности: 03.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 373 с. : ил.

Содержание

Общая характеристика работы

Глава I. Обзор исследований по хризофитовым Севера России

Глава II. Общая характеристика района исследований

Г лава III. Материал и методы исследований

Глава IV. Морфология и биология хризофитовых

4.1. Морфология и биология хризофитовых по данным световой и электронной микроскопии

4.2. Кремниевые структуры и их значение в таксономии хризофитовых

4.3. Размножение и жизненный цикл хризофитовых

4.3.1. Бесполое и половое размножение

4.3.2. Морфология стоматоцист и идентификационные системы
4.3.3 Разнообразие стоматоцист в водоемах Севера
Глава V. Обзор классификаций и основные направления эволюции хризофитовых
5.1. Исторический обзор систем Chrysophyta
5.2. Филогенетические связи хризофитовых
5.3. Основные направления эволюции хризофитовых
5.4. Современная таксономическая система хризофитовых
5.5. Происхождение хризофитовых
Глава VI. Общий очерк флоры хризофитовых Севера России
6.1. Таксономическое разнообразие
6.2. Флора хризофитовых различных регионов Севера России
6.3. Сравнение флоры хризофитовых севера Европы, Азии и Северной Америки
6.4. Географический анализ флоры хризофитовых
Глава VII. Экология хризофитовых
7.1. Условия обитания
7.2. Цветение воды
7.3. Экологические индикаторы
7.3.1. Индикаторы сапробности
7.3.2. Тест-объекты
Г лава VIII. Систематическая часть
Основные выводы
Список цитированной литературы
Приложение

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Золотистые водоросли представляют собой широко распространенную группу преимущественно пресноводных флагеллат, крайне разнообразных по морфологии, которые составляют значительную часть биомассы фитопланктона в водоемах со средней и низкой продуктивностью (Chrysophyte algae, 1995). Хризофитовые сыграли значительную роль в эволюции биосферы и поныне остаются важнейшей группой микроводорослей; достаточно упомянуть их роль в глобальной первичной продукции и в синтезе кислорода. Они играют особо важную роль в потоке углерода через олиготрофные пресноводные пищевые цепи.
Актуальность темы определяется несколькими аспектами: хризофитовые являются частью исследований по общей проблеме биоразнообразия; флора заявленного региона страны остается не изученной или изученной слабо и требует пересмотра на основе современных таксономических ревизий; растет интерес к золотистым водорослям пресных водоемов и в связи с решением природоохранных и прикладных задач.
Идентификация золотистых водорослей все еще очень трудна, вследствие ограниченности таксономически значимых признаков на уровне световой микроскопии (СМ). Поэтому изучение видового состава различных таксономических групп хризофитовых требует комплексного подхода — с использованием традиционных и новейших методов световой и электронной микроскопии (ЭМ). С начала активного использования ЭМ была описана тонкая структура кремниевых чешуек и щетинок панциря многих видов золотистых водорослей. Кремниевые структуры имеют свыше 300 видов (из 1200 видов) золотистых водорослей из сем. Paraphysomonadaceae (кл. Chrysophyceae) и все виды, принадлежащие кл. Synurophyceae (Kristiansen, 2005). Однако современные монографические разработки по этой систематической группе практически отсутствуют в России. Последние монографии, посвященные золотистым водорослям, в нашей стране были опубликованы еще в СССР в 1950-60-х гг. (Матвиенко, 1954, 1965). Они основаны исключительно на данных СМ и давно устарели. За этот период расширился спектр критериев, используемых в таксономии хризофитовых, описаны сотни новых видов. За рубежом последний определитель по золотистым водорослям опубликован К. Starmach в 1985 г. Автор в этом издании следовал достаточно устаревшей! системе Bourrelly (1957, 1965). Относительно недавно вышли монографии, посвященные роду Mallomonas (Siver, 1991; Kristiansen, 2002) и классу Synurophyceae (Kristiansen, 2007). Сведения по всем прочим таксономическим группам разбросаны но отдельным статьям. С начала 70-х гг. XX века таксономические и флористические исследования хризофитовых

проводятся па всех континентах, особенно полно они изучены в северном полушарии — в Канаде и США (Siver, 1991; 1999 и др.), в Фенноскандии (Kristiansen, 1991 и др.; Cronberg, Kristiansen, 1986; Hallfors, Hallfors, 1988; Eloranta, 1995 a, b) и Центральной Европе (Peterfi ct al., 1998; Barreto, 2005; Kalina et al., 2000; Nemcova el al., 2010). В России достаточно успешными были пионерские ЭМ работы 1970-1980-х гг. И.В. Балонова и Г.В. Кузьмина на севере России, где были идентифицированы 58 видов золотистых с чешуйчатым панцирем, в том числе описаны 4 новых вида. Однако эти данные требовали таксономической ревизии. Большинство же флористических публикаций со списками видов, включающими золотистые водоросли, выполняются на уровне традиционной СМ. Этими методами могут быть достоверно идентифицированы только представители сем. Dinobryaceae. Что касается хризофитовых в водоемах Арктики, то еще недавно существовало устойчивое мнение об их отсутствии в условиях Крайнего Севера (Siver, 2003). По упомянутым причинам созрела необходимость изучения, инвентаризации и ревизии видового состава хризофитовых севера России, а также оценки их роли в пресноводных экосистемах.
Современные методы позволяют обстоятельно изучить объект в различных аспектах: морфологию и ультраструктуру клетки, включая панцирь, экологию и географию, биохимию, а также проследить эволюцию отдельных родов и их филогенетические связи. Особое место занимает изучение морфологических особенностей с помощью микроскопа Leica DMRXA, оснащенного фазово-контрастной и дифференциошю-ннтерференцношюй контрастной оптикой (ДИК), трансмиссионного (ТЭМ) и сканирующего (СЭМ) электронных микроскопов, которые широко вошли в практику альгологических исследований в последние десятилетия. При изучении роли хризофитовых как индикаторов условий окружающей среды был использован метод живых культур.
Цель и задачи исследовании. Настоящее исследование направлено на изучение, регионально-флористическую ревизию и на этой основе оценку биологического разнообразия золотистых в экосистеме северных широт России. Выполнить монографическое описание хризофитовых (Chrysophyta s. sir.) на основании обобщения результатов 15-летних исследований автора, полученных с применением современных методов и с широким привлечением имеющихся сведений в отечественной и зарубежной литературе. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Провести критический анализ современных классификаций и воззрений на таксономию и филогению хризофитовых.
2. Детально изучить морфологию панциря клеток золотистых водорослей и таксономически важных стадий жизненных циклов — стоматоцист с использованием

Табл. 3.2. Штаммы Ochromonas, использованные в экспериментах.
Штаммы ! Стерилизатор ! Место и год выделения ; I [итателытая среда
Ochromonas ovalis CALU 944 Громов Б.В. ! Речка Семча, Карелия, РФ, ! 1987 г. № 1 (Громов, ! Титова, 1983)
Ochromonas globosa CALU 945 ■ Громов Б.В. ! Речка Семча, Карелия, РФ, , 1987 г. - и -
Ochromonas sp. CALU 1013 1 Громов Б.В. : Из водной системы речки : Семчи, Карелия, РФ, 1987 г.
Ochromonas sp. CALU 1014 : Громов Б.В. ; Речка Семча, Карелия, РФ, ' 1987 г.
Ochromonas sp. CALU 1015 ! Громов Б.В. ; Речка Семча, Карелия, РФ. ! 1987 г.
Ochromonas sp. CALU 1016 Громов Б.В. ■ Речка Семча, Карелия, РФ, 1987 г.
Ochromonas sp. CALU 1626 Гаврилова О.В. , Выделен, как контаминант : штамма CALU 1624, 1995 г.
Табл.3.3. Состав среды № 1 (мг л"1 дистиллированной воды).
Состав среды №
Химические соединения Вес или объем ;
; KN03 100.
■' К2НР04 66.7 "
I MgSO.t 71ЬО Г з~з~з~~
і Микроэлементы 1.0 мл
3.4. Состав использованных микроэлементов и средах №
дистиллированной воды).
Химические соединения Вес
: ZnS04 7Н20 ; 0.022 ;
, MnS04 1.
CuS04 5H20 0.
NaB03 • 4Н20 2.
. (М14)бМ07О24-4Н2О 1.
! FeS04-7H20 9.
: СаС12 1.
Co(N03)2-H20 0.
, ЕДТА (трилон В) 10.
В долгосрочных экспериментах клетки активно растущих культур инокулировали в пробирки со средой и ионами тяжелых металлов различной концентрации и наблюдали в течении 7 сут. При проведении краткосрочных экспериментов использовались камеры (планшеты) для проведения иммунологических реакций. В лунки камеры, которые уже содержали 0.1 мл среды с соот ветствующей концентрацией металла или контрольную (без