научная статья по теме ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ГЕТЕРОТРОФНОГО ПИТАНИЯ ВОДОРОСЛЕЙ (НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ШТАММОВ ИЗ ПЕЩЕРЫ “ПРОПАЩАЯ ЯМА”) Охрана окружающей среды. Экология человека

Текст научной статьи на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ГЕТЕРОТРОФНОГО ПИТАНИЯ ВОДОРОСЛЕЙ (НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ШТАММОВ ИЗ ПЕЩЕРЫ “ПРОПАЩАЯ ЯМА”)»

ЭКОЛОГИЯ, 2015, № 5, с. 392-393

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ =

УДК 574.24

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ГЕТЕРОТРОФНОГО ПИТАНИЯ ВОДОРОСЛЕЙ (НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ШТАММОВ ИЗ ПЕЩЕРЫ "ПРОПАЩАЯ ЯМА") © 2015 г. Ш. Р. Абдуллин, В. Б. Багмет

Башкирский государственный университет 450076 Уфа, ул. З. Валиди, 32 e-mail: abdullinshrbsu@mail.ru Поступила в редакцию 10.01.2014 г.

Ключевые слова: Nitzschiapalea, Mychonastes homosphaera, тип питания, автотрофия, гетеротрофия.

DOI: 10.7868/S0367059715050030

Н.С. Тухман с соавт. (Tuchman et al., 2006) было выявлено, что многие диатомовые водоросли, в том числе и Nitzschia palea, в условиях слабого освещения способны усваивать органические вещества: ацетат, лактат, этанол, насыщенные жирные кислоты, глицерин, аминокислоты, а также глюкозу. Некоторые виды зеленых водорослей из рода Mychonastes также способны к росту в темноте при использовании глюкозы в качестве единственного источника энергии и углерода (Yrntao et al., 2008).

Цель данной работы — экспериментальная оценка возможности штаммов диатомовой водоросли Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm. и зеленой водоросли Mychonastes homosphaera (Skuja) Kalina et Punc., выделенных из пещеры "Пропащая яма" (Южный Урал), использовать экзогенные сахара (глюкозу) в качестве источника энергии на свету и в темноте, а также проведение сравнительного анализа скорости их роста при разных условиях освещенности.

Пещера "Пропащая яма" расположена в Бур-зянском районе Республики Башкортостан (Южный Урал) в 4.9 км к юго-западу от д. Киекбаево в верхней части левого склона долины р. Белой. Полость относится к карстовым, является одной из крупных пещер Урала (Гареев, 2004).

Штамм Nitzschia palea был выделен из ци-анобактериально-водорослевого ценоза (ЦВЦ) донных отложений озера из пещеры, а штамм Mychonastes homosphaera — из ЦВЦ стены недалеко от входного колодца на дне пещеры. Предварительно, перед началом эксперимента, штаммы были очищены от грибов и бактерий с помощью антибиотика нистатина (Сиренко и др., 1975). Опытным путем была подобрана наиболее эффективная концентрация антибиотика: для Nitzschia palea — 20—25 мкг/мл, для Mychonastes homosphaera — 80 мкг/мл. Штаммы культивировали на

среде Громова № 6 (Громов, 1965), диатомовую водоросль — с добавлением силиката натрия, в опытный вариант дополнительно добавили 1%-ный раствор глюкозы. Опыт был проведен в 4 вариантах:

1) на свету в контроле, минеральная среда (СК);

2) на свету с глюкозой (СГ); 3) в темноте в контроле, минеральная среда (ТК); 4) в темноте с глюкозой (ТГ).

Подсчет клеток осуществляли при помощи камеры Горяева в течение 10 дней культивирования. Полученные данные были обработаны с помощью пакета программ Statistica 8.0 и Microsoft Office Excelle 2007.

Nitzschiapalea. Установлено, что в начале опыта на свету в контроле (СК) наблюдается активное увеличение числа клеток Nitzschia palea, однако после 8-го дня размножение замедляется. Возможно, это связанно с уменьшением концентрации минеральных веществ в среде. Различия в численности клеток между контролем на свету (СК) и опытом в темноте (ТГ) (р < 0.014), а также с контролем в темноте (ТК) (р < 0.007) на протяжении всего опыта были достоверными, а различия с опытной средой на свету (СГ) стали достоверными с 3-го дня (р = 0.000) (рис. 1).

В СГ размножение идет крайне медленно, но сокращения численности клеток не наблюдается (см. рис. 1). Различия в численности клеток между СГ и ТГ стали достоверными лишь на 8-й день (р = 0.000). В ТК скорость размножения клеток самая низкая. На 8-й день численность клеток резко падает. Различия в численности клеток между ТК и СГ в первый день были достоверными (p < 0.036), однако с 3-го по 6-й день стали недостоверными (p > 0.05). В последующие дни различия стали вновь более явными и достоверными (р < 0.037). В ТГ численность клеток почти сравнима с СГ и значительно выше, чем в ТК. Различия в числен-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ГЕТЕРОТРОФНОГО ПИТАНИЯ 393

2 3 4 5 6 7 Дни опыта

9 10

Рис. 1. Динамика изменений числа клеток Nitzschia palea (Kütz.) W Sm. при разных условиях культивирования. N — число клеток х107; СК — свет, контроль; СГ — свет, глюкоза; ТК — темнота, контроль; ТГ — темнота, глюкоза.

234567 Дни опыта

9 10

Рис. 2. Динамика изменений числа клеток Mychonas-tes homosphaera (8кщ'а) КаИпа е! Рипс. при разных условиях культивирования. Обозначения те же, что и на рис. 1.

ности клеток между ТГ и ТК не были достоверны лишь в первый день (р = 0.885), в остальные дни эти различия стали достоверными (р < 0.016).

Mychonastes homosphaera. За весь период проведения опыта в СК наблюдается активное увеличение числа клеток Mychonastes homosphaera (ежедневно почти в 2 раза). Различия в численности клеток между СК и ТК на протяжения всего опыта были достоверными (р < 0.001). Различия с СГ стали достоверными с 6-го дня (р = 0.000), а между СК и ТГ - на 4-й день (р < 0.001) (рис. 2).

В ТК скорость размножения клеток Mychonas-tes homosphaera самая низкая. Различия в численности клеток между ТК и СГ были достоверными на протяжении всего опыта (ф < 0.001). В ТГ численность клеток выше, чем в ТК, причем различия были достоверными на протяжения всего опыта (р < 0.001). Различия в численности клеток Mychonastes homosphaera между СГ и ТГ стали достоверными на 4-й день (р < 0.001).

Скорость потребления глюкозы, как правило, зависит от уровня освещенности. У некоторых

видов свет инактивирует транспортную систему, обеспечивающую поступление глюкозы в клетки (Neilson, Lewin, 1974). У Nitzschia palea, как и у Mychonastes homosphaera, в органической среде на свету размножение идет медленно, но сокращения численности клеток не наблюдается. Возможно, у водорослей на свету также происходит инактивация транспортной системы.

Гетеротрофная утилизация органических субстратов у водорослей является важной составляющей стратегии выживания, если уровень освещенности слишком низок для фотосинтеза или освещенность вообще отсутствует. Поэтому есть все основания говорить о том, что изученные нами штаммы водорослей в условиях темноты питаются гетеротрофно.

Известно (Абдуллин, 2012), что Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm. широко распространена в сообществе Nitzschia palea-Navicula subminuscula, а Mychonastes homosphaera (Skuja) Kalina et Punc. — в Mychonastes homosphaera из темновой части ряда пещер России и стран СНГ. Подтверждение способности этих видов к гетеротрофному питанию в условиях темноты доказывает, что они находятся в пещерах не в покоящихся стадиях, а вегетируют.

Таким образом, изученные штаммы водорослей Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm. и Mychonastes homosphaera (Skuja) Kalina et Punc. являются миксо-трофами, что способствует адаптации к обитанию в темновых зонах пещер.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Абдуллин Ш.Р. Цианобактериально-водорослевые ценозы пещер России и некоторых стран СНГ // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 1(4). С. 942944.

Гареев Э.З. Геологические памятники природы Республики Башкортостан. Уфа: Изд-во Тау. 2004. 218 с.

Громов Б.В. Коллекция культур водорослей Биологического института Ленинградского университета // Труды Петергоф. биол. ин-та ЛГУ. Л., 1965. Т. 19. С. 125-139.

Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев: Наукова думка, 1975. 248 с.

Neilson A.H., Lewin R.A. The uptake and utilization of organic carbon by algae; an essay in comparative biochemistry // Phycologia. 1974. V. 13. P. 227-264.

Tuchman N.C., Schollett M.A., Rier S.T., Geddes P. Differential heterotrophic utilization of organic compounds by diatoms and bacteria under light and dark conditions // Hydrobiologia. 2006. V. 561. P. 167-177.

Yantao Li, Junchao Huang, Gerhard Sandmann, Feng Chen. Glucose sensing and the mitochondrial alternative pathway are involved in the regulation of astaxanthin biosynthesis in the dark-grown Chlorella zofingiensis (Chlorophyceae) // Planta. 2008. V. 228. Is. 5. P. 735-743.

1

8

1

8

ЭКОЛОГИЯ № 5 2015

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