научная статья по теме ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОСНОВНЫХ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТВОРКИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА NAVICULA (BACILLARIOPHYTA) Биология

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОСНОВНЫХ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТВОРКИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА NAVICULA (BACILLARIOPHYTA)»

БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 2, с. 20-25

УДК 582.26:581.4

БИОЛОГИЯ, МОРФОЛОГИЯ, СИСТЕМАТИКА ГИДРОБИОНТОВ

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОСНОВНЫХ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТВОРКИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РОДА Navícula (Bacillariophyta)

© 2007 г. С. И. Генкал*, М. С. Куликовский*, А. С. Стенина**

*Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузскийр-н, e-mail: genkal@ibiw.yaroslavl.ru **Институт биологии, Коми научный центр УрО РАН, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28 Поступила в редакцию 12.04.2004 г.

Изучение 10 популяций 8 видов диатомовых водорослей рода Navícula с помощью методов трансмиссионной электронной микроскопии позволило оценить изменчивость основных диагностических признаков (длину и ширину створки, число штрихов и ареол в 10 мкм) (Cv - 2.5.. .10%) и их таксономическую ценность. Показано, что размерные признаки более лабильны, чем элементы ультраструктуры. Выявлены закономерности изменчивости признаков (с увеличением длины створки ее ширина растет, уменьшаются число штрихов и ареол в 10 мкм), которые наблюдаются и у других представителей пеннатных и центрических диатомей и связаны с процессами деления и метаболизма у водорослей.

ВВЕДЕНИЕ

Изучение изменчивости диатомей, ее направленность и границы чрезвычайно важны для систематики отдела [14]. Диагностические признаки у представителей Bacillariophyta, отличающиеся степенью их постоянства, имеют неодинаковую ценность [20]. Особенности и закономерности расположения структур и форма клеток связаны с жизнедеятельностью организма, их изучение важно при рассмотрении функциональных особенностей и жизненных форм и стратегий водорослей [15, 16, 18, 19, 21]. Вопросы сезонной, многолетней, межпопуляционной изменчивости центрических диатомовых водорослей, а также результаты исследований закономерностей вариабельности основных структурных элементов их створок рассматриваются во многих работах [3-8]. Для пеннатных диатомей эти аспекты изучены в меньшей степени. Наиболее полный обзор связей между морфологическими признаками представлен для рода Cymbella [34]. Анализ изменчивости представителей рода Navícula на популяционном уровне ограничен в основном диапазонами вариабельности признаков (минимальное - максимальное значение) [28, 33, 37].

Цель работы - изучение изменчивости основных структурных элементов створки пеннатных диатомовых водорослей рода Navícula.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом послужили створки диатомовых водорослей из бентосных проб. Пробы обрабатывали по общепринятой методике [2]. Всего иссле-

довано 10 популяций восьми видов Navícula: N. sub-minuscula Manguin, N. atomus var. permítís (Hustedt) Lange-Bertalot (№ 1), N. molestiformis Hustedt -р. Воркута ниже впадения загрязненных ручьев, г. Воркута, Республика Коми; N. atomus var. permitís (Hustedt) Lange-Bertalot (№ 2), N. cryptocephala Kützing - р. Безымянка в окрестностях г. Воркута, Республика Коми; N. atomus var. permitis (Hustedt) Lange-Bertalot (№ 3) - стоки в окрестностях г. Эрде-нет, Монголия1; N. cocconeiformis Gregory - термокарстовое озеро в бассейне р. Морею, Ненецкий АО; N. bacilloides Hustedt - временный водоем на дне оврага в окрестностях пос. Рамзай, Пензенская обл.; N. pelliculosa (Brebisson) Hilse - р. Ночка, северо-восток Пензенской обл.; N. minuscula Grunow - ручей в районе шахты "Заполярная", окрестности г. Воркута, Республика Коми.

Из каждой популяции изучали выборку объемом >20 створок, отснятых в трансмиссионном электронном микроскопе (Н-300). Замеры и подсчеты основных структурных элементов (длину и ширину створки, число штрихов и ареол в 10 мкм) проводили на негативах. Для оценки изменчивости использовали коэффициент вариации [20]. Полученные данные обработаны с использованием стандартных пакетов статистических программ Microsoft Excel 2003 и Table Curve 2D.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследованные популяции рода Navicula - мелкоклеточные виды, по размерным признакам (дли-

1 Выражаем искреннюю благодарность В.Г. Девяткину за предоставленный материал.

не и ширине створки) незначительно отличаются от описаний (ср. табл. 1 и [35]). Коэффициенты вариации (Cv) длины и ширины створок изменялись в пределах 3.0-9.1% и 4.5-14% соответственно. Величины Cv для длины были меньше или равны коэффициенту вариации для ширины створки, за исключением N. cryptocephala (табл. 1). С возрастанием длины происходит и увеличение ширины створки (рис. 1). Отношения длины створки к ее ширине в исследованных выборках имеют близкие значения (табл. 2). На графике с координатами длина/ширина и длина створки исследованные виды, кроме мелкоклеточных, образуют отдельные совокупности (рис. 2).

Диапазоны изменчивости плотности ареол в исследованных выборках имеют близкие значения, за исключением N. pelliculosa, которая отличается от остальных исследованных видов и разновидностей б0льшим числом штрихов и ареол в 10 мкм (табл. 1). За исключением N. subminuscula и N. ato-mus var. permitís (№ 1), значения Cv числа штрихов

Таблица 1. Изменчивость диагностических признаков в исследованных выборках видов и разновидностей рода Navícula

Таксон Длина, мкм Ширина, мкм

Пределы M ± m Cv, % Пределы M ± m Cv, %

N. subminuscula 8-9.8 8.9 ± 0.08 4.8 3.7-4.6 4.1 ± 0.05 6.1

N. atomus var. permitis № 1** 6.2-8.5 7.7 ± 0.11 7.3 2.8-4.0 3.3 ± 0.06 9.4

N. atomus var. permitis № 2 7.3-8.5 7.7 ± 0.05 3.2 2.2 3.9 3.08 ± 0.06 9.1

N. atomus var. permitis № 3* 7-9.3 7.7 ± 0.09 7.6 2.9-4.0 3.4 ± 0.04 7.8

N. cocconeiformis* 12.6-15.4 14.2 ± 0.13 4.5 6 7.7 7.1 ± 0.07 4.5

N. minuscula** 11.4-12.9 11.9 ± 0.07 3.0 3.3-4.6 4.1 ± 0.05 6.6

N. bacilloides** 22.7-25.5 24.4 ± 0.13 2.9 8.2 -12 9.1 ± 0.12 7.3

N. cryptocephala* 17.5-25.2 21.2 ± 0.4 9.1 4.5 5.9 5.3 ± 0.07 6.0

N. pelliculosa* 8-11.4 9.9 ± 0.1 9.0 3.7-6.4 4.9 ± 0.1 14.0

N. molestiformis** 13-15.6 14.5 ± 0.08 3.3 4.2 5.2 4.8 ± 0.04 4.6

Таксон Штрихи, число в 10 мкм Ареолы, число в 10 мкм Объем

Пределы M ± m Cv, % Пределы M ± : m Cv, % выборки

N. subminuscula 16-22 18.4 ± 0.33 9.2 35-42 40.7 ± 0.53 6.8 27

N. atomus var. permitis № 1** 26-40 30.8 ± 0.6 10.0 49 -60 56.1 ± 0.8 7.3 24

N. atomus var. permitis № 2 28-32 30.0 ± 0.26 4.3 50-60 56.3 ± 0.81 7.2 25

N. atomus var. permitis № 3* 26-34 30.1 ± 0.3 6.6 56-70 57.3 ± 0.64 7.3 42

N. cocconeiformis* 22-27 24.8 ± 0.28 5.7 30-40 33.8 ± 0.59 8.8 25

N. minuscula** 30-36 32.9 ± 0.28 4.3 56-63 60.4 ± 0.61 5.1 25

N. bacilloides** 17-24 20.9 ± 0.24 6.4 42 -60 58.3 ± 0.69 6.6 31

N. cryptocephala* 15-17 15.9 ± 0.17 4.9 36-42 38.8 ± 0.45 5.5 23

N. pelliculosa* 50-55 53.2 ± 0.5 4.5 80-100 92.7 ± 1.0 5.1 24

N. molestiformis** 23-28 25.4 ± 0.21 2.5 45 -50 48.4 ± 0.41 4.9 34

Примечание. M- среднее арифметическое значение, m - ошибка средней.

* Отличаются от описания по размерным признакам. ** Отличаются от описания по числу штрихов и/или ареол в 10 мкм.

следованных выборках рода Navícula.

меньше, чем таковые для числа ареол в 10 мкм (табл. 1). Для N. molestiformis отмечены самые минимальные значения Cv как для числа штрихов в 10 мкм, так и для числа ареол в 10 мкм. С возраста-

1

д<х жк

5 15 25 мкм

о1 +2 ±3 ±4 о5 96*7 *8*9 *10

Рис. 2. Зависимость отношения длина/ширина (ось ординат) створки от длины (мкм) створки в исследованных выборках рода Navícula: 1 - N. bacílloídes, 2 -N. submínuscula, 3 - N. molestíformís, 4 - N. cryptocephala,

5 - N. mínuscula, 6 - N. pellículosa, 7 - N. cocconeíformís, 5 - N. atomus 1, 9 - N. atomus 2, 10 - N. atomus 3.

30

25

У = 46.77 - 2.17x r2 = 0.41 F = 27.8

7

мкм

Рис. 3. Зависимость числа штрихов в 10 мкм (ось ординат) от длины створки (мкм) в исследованной выборке Navícula atomus var. permítís № 3.

4000 -

2000 -

10 20 мкм

O142A3a4O5#6ci7"SX9X10

Рис. 4. Зависимость плотности ареол (ось ординат) от длины створки (мкм) в исследованных выборках рода Navícula. Обозначения, как на рис. 2.

нием длины створки уменьшается число штрихов и, следовательно, ареол в 10 мкм, что отчетливо проявляется в отдельных изученных выборках (рис. 3). В координатах плотность ареол - длина створки в распределении исследованных выборок наблюдается хорошая обособленность между ними (рис. 4).

Рассматривая изменчивость признаков в исследованных популяциях на основе величины Су в порядке его убывания, можно наблюдать самые разные варианты (табл. 1). Усреднение Су показывает, что полученные значения незначительно отличаются друг от друга, располагаясь в следующем порядке: ширина створки, число ареол в 10 мкм, число штрихов в 10 мкм, длина створки (табл. 3).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Большая изменчивость длины створки по сравнению с ее шириной, выявленная для некоторых изученных видов, согласуется с данными, которые

3

Таблица 2. Отношение длины к ширине створок в исследованных выборках таксонов рода Navícula

Таксон Пределы M ± m Cv, %

N. submínuscula 2-2.5 2.2 ± 0.03 6.5

N. atomus var. permítís № 1 2.03-2.8 2.35 ± 0.04 8.2

N. atomus var. permítís № 2 2.18-3.4 2.5 ± 0.05 9.2

N. atomus var. permítís № 3 1.97-2.7 2.3 ± 0.03 8.4

N. cocconeíformís 1.6-2.6 2.01 ± 0.03 8

N. mínuscula 2.7-3.6 2.9 ± 0.05 7.9

N. bacílloídes 2.1-3.01 2.7 ± 0.03 6.6

N. cryptocephala 3.5-4.5 4 ± 0.05 6.4

N. pellículosa 1.8-2.4 2.01 ± 0.04 9

N. molestíformís 2.7-3.5 3.05 ± 0.03 6.1

имеются по N. genustriata [28], представителям рода Nitzschia [22] и бесшовным пеннатным диатоме-ям Asterionella ralfsii [9] и Diatoma tenue [30]. Увеличение ширины створки при возрастании ее длины (рис. 1) показано и для других представителей родов Navicula и Nitzschia [22, 28, 33]. Значения отношения длины створки к ее ширине у исследованных видов и разновидностей (табл. 2) отличаются от таковых для популяций N. genustriata, в которых они варьируют в значительно большей степени -от 2.1 до 5.0 [28].

Перекрывание выборок исследованных мелкоклеточных видов в координатах длина/ширина -длина створки (рис. 2), связанное с однотипностью размерных характеристик N. atomus var. permitis, N. pelliculosa

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.

Показать целиком