ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2010, том 89, № 4, с. 387-397
УДК 593.16
ФАУНА И МОРФОЛОГИЯ ГЕТЕРОТРОФНЫХ ЖГУТИКОНОСЦЕВ И СОЛНЕЧНИКОВ ПОЗДНЕПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ИСКОПАЕМЫХ НОР СУСЛИКОВ (КОЛЫМСКАЯ НИЗМЕННОСТЬ)
© 2010 г. А. В. Шатилович1, А. П. Мыльников2, Д. В. Ступин1
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино Московской обл. 142292, Россия 2Институт биологии внутренних вод РАН, Борок Ярославской обл. 152742, Россия
e-mail: nastya.shat@rambler.ru Поступила в редакцию 29.01.2008 г.
Рассмотрены фауна и морфология гетеротрофных жгутиконосцев, выделенных из ископаемых позднеплейстоценовых нор грызунов Колымской низменности. Возраст нор, согласно радиоуглеродному анализу, составлял от 28 до 32 тыс. лет. Пробы исследовали с использованием методов световой и электронной микроскопии. Обнаружены 32 вида и формы флагеллят из 12 таксономических групп и один вид солнечника. Приведены описания видов на основе рисунков и фотографий живого материала, а также с фиксированных и тотальных препаратов. Обсуждается сходство исследованной фауны с видовым составом гетеротрофных жгутиконосцев почв и пресных вод.
Гетеротрофные жгутиконосцы широко представлены во всех экологических группах гидро-бионтов и встречаются практически во всех типах водоемов и почв (Starmach, 1985; V0rs, 1992; Жуков, 1993; Arndt et al., 2000). Фауна почвенных гетеротрофных жгутиконосцев весьма разнообразна и вместе с тем мало изучена (Foissner, 1991; Ekelund, Patterson, 1997). Способность к образованию криптобиотических стадий, или цист покоя, особенно хорошо развитая у почвенных жгутиконосцев, позволяет им выживать в самых неблагоприятных условиях обитания и расселяться на значительные территории (Clegg, 2001). Описаны случаи сохранения цистами простейших жизнеспособности после длительного (десятки лет) криптобиоза в сухих почвенных образцах (Goodey, 1914; Лозина-Лозинский, 1972; Moon-van der Staay et al., 2006). Из образцов гренландского льда были выделены цисты инфузории Colpoda steinii и амебы Vahlkampfia sp., сохранившие способность к эксцистированию после нескольких столетий криоконсервации (Marquardt et al., 1966).
Многочисленные исследования последних лет показали возможность длительного сохранения жизнеспособных про- и эукариотных анаэробных и аэробных организмов в условиях постоянных отрицательных температур многолетнемерзлых отложений, возраст которых составляет от нескольких тысяч до 2—3 миллионов лет (Shi et al., 1997; Gilichinsky, 2002; Vishnivetskaya et al., 2003). В 30-х гг. прошлого века об обнаружении жизнеспособных цист амеб и инфузорий в мерзлых толщах Забайкалья сообщал Каптерев (1936, 1938),
но его находки были, скорее, приурочены к подошве слоя сезонного оттаивания.
Наши исследования впервые показали, что цисты простейших в условиях вечной мерзлоты (при стабильно низких температурах, отсутствии света, доступной воды и кислорода) могут оставаться жизнеспособными в течение десятков тысяч лет. Так, из многолетнемерзлых отложениий, погребенных в них почв и нор ископаемых грызунов были выделены инфузории, голые амебы и гетеротрофные жгутиконосцы (Шатилович и др., 2005).
Настоящая работа посвящена изучению видового разнообразия и морфологии гетеротрофных флагеллят, выделенных из материала поздне-плейстоценовых ископаемых нор грызунов Колымской низменности, с использованием методов световой и электронной микроскопии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В обнажениях Станчиковский яр на р. Малый Анюй (приток р. Колымы) и Дуванный яр на р. Колыма исследовали ископаемые норы грызунов (Губин и др., 2003; Занина, 2005). Норы залегают на глубинах от 15 до 40 м от современной дневной поверхности. Содержащие их отложения датируются поздним плейстоценом. Возраст самих нор, согласно радиоуглеродному анализу, составляет от 28 до 32 тыс. лет.
Образцы материала ископаемых нор — находящиеся в кормовых камерах остатки травянистой растительности, семена высших растений, помет грызунов, шерсть крупных животных с примесью пылеватого грунта — отбирали из мерзлых стенок
обнажений с соблюдением условий стерильности. Поверхность стенки зачищали от оплывающего материала до слоя, не затронутого оттаиванием, затем в мерзлой породе вырубали нишу глубиной 30—40 см, из которой отбирали образец. Мерзлый образец снаружи обрабатывали 95% этиловым спиртом, помещали в стерильный пакет и хранили в замороженном состоянии. В лаборатории образцы хранили в морозильных камерах при температуре —20°С (Шатилович и др., 2005).
Для выявления жизнеспособных флагеллят использовали метод накопительного культивирования (Foissner, 1992; Жуков, 1993). В качестве минеральной среды для культивирования жгутиконосцев использовали жидкие и агаризованные среды Прескотта и Пратта с добавлением бактерий Pseudomonas fluorescens в качестве пищевого объекта (Page, 1988). Из накопительной культуры получали клональные культуры жгутиконосцев. Морфологическое исследование выделенных жгутиконосцев проводили в культурах и на тотальных препаратах.
Для наблюдений использовали микроскопы MI-35 (OPTON) и Axiostar (Zeiss). Микрофотографии делали цифровой камерой Sony, используя фазовый контраст, план-апохроматические объективы 40х, 100х с масляной иммерсией. Микроскопы были оборудованы аналоговой видеокамерой AVT HORN MC-1009/S. Для более четкой идентификации обнаруженных жгутиконосцев проводили запись видеофильма с использованием видеомагнитофона Panasonic NV-HS 850 с последующим сохранением фрагментов видеофильма в виде файлов формата AVI. Отснятые видеофильмы находятся в лаборатории микробиологии Института биологии внутренних вод РАН.
Для приготовления тотальных препаратов суспензию, содержащую жгутиконосцев, наносили в виде капель на поверхность медных сеточек, покрытых пленкой формвара. Капли фиксировали парами водного раствора четырехоксида осмия. Препараты высушивали на воздухе при комнатной температуре и напыляли окисью вольфрама (нить толщиной 0.3 мм) под углом 30—45°, что соответствует методике Меструпа и Томсена (Moestrup, Thomsen, 1980). В результате при исследовании препаратов с помощью просвечивающего (трансмиссионного) микроскопа JEM-100C контрастность изображения мелких клеточных структур (чешуек, мастигонем жгутиков) усиливалась.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В результате обработки проб обнаружено 32 вида и форм гетеротрофных жгутиконосцев из 12 групп ранга отряда или семейства, а также один вид солнечника. Данные по 7 станциям оказались сходными и суммированы.
Ниже приведены описания найденных видов жгутиконосцев, сделанные на основании прижизненных наблюдений. Некоторые виды были выделены в клональные культуры. Тотальные препараты получены для 5 видов. Использована макросистема по: Adl et al., 2005.
Amoebozoa (Lühe 1913) emend. Cavalier-Smith 1998
Eumycetozoa Zopf 1884, emend. Olive 1975
[not Mycetozoa de Bary 1873]
Hyperamoeba flagellata Alexeieff 1923 (рис. 1, 1)
Амебоидная клетка плоская. Движущаяся форма имеет длину 15—20 мкм, ширину 4—8 мкм. Единственный передний жгутик длиной 7—13 мкм берет свое начало рядом с ядром, находящимся на переднем конце. Клетка может принимать шарообразную форму диаметром 12 мкм. Широкие ло-пастевидные псевдоподии образуются в любом месте клетки, на заднем конце тела псевдоподии более тонкие. Крупная сократительная вакуоль расположена рядом с ядром. Цисты округлые (Жуков, 1993).
Spongomonadida (Hibberd 1983) emend. Karpov 1990
Phalansterium solitarium Sandon 1924 (рис. 1, 2)
Клетки 6—9 мкм длиной образуют колонии до 50 мкм в диаметре. Единственный жгутик в 2— 4 раза длиннее тела клетки. Проксимальную часть жгутика окружает цитоплазматический воротничок. Сократительная вакуоль лежит в заднем конце клетки.
Spongomonadidae Karpov 1990
Spongomonas uvella Stein 1878 (рис. 1, 3)
Клетки овальной формы 5—7 мкм длины и 3.5—5 мкм ширины, 2 примерно равных жгутика длиннее тела в 2—3 раза. Ядро и 1—2 сократительные вакуоли в задней части клетки. Клетки полностью погружены в студнеобразную массу колонии. Колонии подушковидной или пузырьковидной формы, прикрепленные или плавающие. В пробах отмечены колонии из 8—16 клеток.
Opistoconta Cavalier-Smith 1987, emend. Cavalier-Smith et Chao 1995, emend. Adl et al. 2005
Choanomonada Kent 1880 Monosigidae Zhukov et Karpov 1985
Codonosiga botrytis Kent 1880 (рис. 1, 4; 2, 1; 3, 1)
Клетки собраны в группы на вершине общего стебелька, соединяясь с ним короткими (вто-
Рис. 1. Морфология гетеротрофных жгутиконосцев (рисунок): 1 — Hyperamoeba flagellata; 2 — Phalansterium solitarium; 3 — Spongomonas uvella; 4 — Codonosiga botrytis; 5 — Desmarella moniliformis; 6 — Monosiga ovata; 7 — Salpingoeca globulosa; 8 — Cercomonas angustus; 9 — Cercomonas crassicauda; 10 — Cercomonasgranulifera; 11 — Cercomonas 8р. 1; 12 — Cercomo-nas 8р. 2; 13 — Cercomonas 8р. 3; 14 — Cercomonas sp. 4; 15 — Heteromita minima; 16 — Heteromita aff. globosa; 17 — Allantion tachyploon; 18 — Protaspis aff. gemmifera; 19 — Protaspis simplex; 20 — Goniomonas truncata; 21, 22 — Spumella elongata; 23 — Spumella sp. 1; 24 — Spumella sp. 2; 25 — Spumella sp. 3; 26 — Colponema edaphicum; 27 — Reclinomonas aff. americana; 28 — Anisonema ovale; 29 — Bodo curvifilis; 30 — Bodo designis; 31 — В. repens; 32 — B. minimus; 33 — Apusomonasproboscidea. Масштаб (мкм): 1-12, 14, 16-20, 23, 26, 28, 30, 31, 33 - 10; 13, 15, 21, 22, 24, 25, 27, 29, 32 - 5.
ричными) стебельками, или цитоплазматиче-скими выростами. Общий стебелек своим основанием прикрепляется к субстрату. Число клеток в зависимости от возраста колонии меняется от 1 до 16. Одиночная клетка чаще всего овальной формы, длиной 8—12 мкм. Воротничок
хорошо развит и равен длине клетки, жгутик в 2—2.5 раза длиннее тела клетки. В основании клетки располагаются 1—2 сократительные вакуоли. От поверхности клетки отходят тонкие нити. Жизненный цикл включает сферические цисты покоя.
Рис. 2. Морфология гетеротрофных жгутиконосцев (высушенные препараты): 1 — Codonosiga botrytis; 2 — Heteromita aff. globosa; 3 — Spumella elongata; 4 — Reclinomonas aff. americana; 5, 6 — Choanocystisperpusilla. Масштаб (мкм): 1—5 — 10; 6 —
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.