Автореферат: Экологические особенности цилиофауны малых рек окрестностей города Хабаровска

Из проб реки Черная было выявлено 33 вида инфузорий, составляющие 60% от общего видового разнообразия цилиофауны. Анализируя сведения по частоте встречаемости цилиат в водотоке, определили комплекс доминирующих представителей, включающий Oxytricha pellionella, Metopus es, Paramecium caudatum, Uronema marinum. Показатель встречаемости у инфузорий этой категории колеблется от 62% до 70%.

В пробах р. Березовая обнаружено 25 видов инфузорий, что соответствует 47% от всей выявленной фауны цилиат. По частоте встречаемости доминируют Paramecium caudatum (70%) и Vorticella convallaria (66,6%).

Анализ данных по фаунистическому сходству цилиат малых рек окрестностей г. Хабаровска представлен в таблице 1.

Таблица 1 Коэффициент видового сходства цилиофауны по Серенсену, %

Примечание: К - река Красная, Ч - река Черная, Б - река Березовая

Сравнивая между собой сведения о схожести видовых составов инфузорий малых рек за 2010-2012 года, отмечаем увеличение коэффициента сходства, что, по нашему мнению, свидетельствует о получении новых данных о фаунистическом сходстве цилиат. Необходимо отметить, что показатели подобия высоки (от 30% и выше). Это указывает, согласно методике расчета индексов видовой корреляции и сопряженности, на схожесть условий местообитания цилиофауны (Чернов, 1975).

В данной главе также приводятся описания морфологических особенностей цилиат, выделенных из малых рек окрестностей г. Хабаровска.

Глава 5. Экология ресничных инфузорий малых рек окрестностей г. Хабаровска

Важной характеристикой сообщества инфузорий является его размерный состав. Используя принятую методику (Быкова, 2005), выделили несколько размерных классов цилиат: < 40 мкм; 40-100 мкм; 100-200 мкм; >200 мкм (рис. 2).

Рис. 2. Размерные спектры цилиат малых рек окрестностей г. Хабаровска

Первый размерный класс был представлен беднее всего - 3 вида, или 5,5%, от общего состава цилиофауны исследуемых водоемов (Aspidisca costata, Podophrya fallax, Vorticella microstoma). Второй класс - от 40 до 100 мкм, составляет более половины (53%) инфузорий малых рек окрестностей г. Хабаровска. Виды крупных размерных диапазонов (100-200 мкм и более 200 мкм) составляют треть от всей выявленной цилиофауны.

Благодаря такому широкому размерному диапазону видов инфузорий, создаются предпосылки для наиболее полного освоения ресурсов. Главную роль в биологической продукции сообщества играют виды со средними размерами. Мелкие цилиата, несмотря на относительно высокие плотность и темп размножения, не могут дать серьезного прироста биомассы, а крупные особи слишком малочисленны и медленно размножаются (Оболкина, 2003).

Трофическая структура цилиофауны малых рек окрестностей г. Хабаровска представлен на рис. 3. Большинство цилиат исследованных водотоков относятся к бактерио-детритофагам, основную часть рациона которых составляют бактерии и детрит.

Рис. 3. Трофическая структура цилиофауны малых рек окрестностей Хабаровска

Сообщество бактериофагов широко распространено в пресноводных экосистемах различного ранга, где активно разлагается органическое вещество и развивается микрофлора. На долю этой трофической группы инфузорий приходится 64% от всей выявленной цилиофауны. Число видов хищников (рода Tokophrya, Litonotus, Coleps, Didinium, Podophrya и т.д.) составляет 18% от всего видового разнообразия цилиат (табл. 2).

Таблица 2 Видовой состав, трофические, экологические и сапробные группировки цилиат малых рек окрестностей г. Хабаровска

Примечание:

Тип питания: А - альгофаги, Б - Д - бактерио-детритофаги, Г - гистофаги, Н - неселективные всеядные, Ф - фототрофы (миксотрофы), Х - хищники (по: Pratt, Caerns, 1985; Быкова, 2005).

Категории сапробности с использованием работ - Чорик, 1968; Алекперов, 1996; Быкова, 2005; Sladecek, 1968, 1969, 1972,1973.

Экологические группы: Пл - планктонные; Пр - Перифитонные; Б- бентосные; Эпб - эпибионты (по: Жариков, 1996; Быкова, 2005).

Было установлено, что трофическая структура сообществ инфузорий исследованных водотоков в летний период относительно проста: доминируют потребители бактерий. Тем не менее, она значительно усложняется в периоды максимального развития цилиофауны, когда возрастают кормовые ресурсы и расширяется их состав, в частности, увеличивается число видов - хищников и альгофагов.

Из литературных источников известно, что у сообществ пресноводных цилиат естественных экосистем за вегетационный период может наблюдаться несколько периодов максимальной численности видов. Например, в прудах и озерах - один (Щербаков, 1963), два (Чорик, 1968; Мажекайте, 1972) и даже три (Лаврентьев, Маслевцов, 1988).

В ходе исследований было установлено, что у сообществ инфузорий малых рек окрестностей г. Хабаровска регистрируется один период максимального видового богатства цилиофауны, который приходится на осенний сезон. По-видимому, это связано с дополнительным поступлением органических веществ в водотоки. Летний период характеризуется постоянством и однородностью численного состава видов инфузорий и представлен обычными и редкими видами цилиат (рис. 4).

Рис. 4. Сезонная динамика инфузорий малых рек окрестностей г. Хабаровска

Для рек Красная, Черная и Березовая были выявлены доминантные комплексы инфузорий по сезонам года, к числу которых относятся следующие виды цилиат: Colpidium campylym, C. colpoda, Oxytricha pellionella, Metopus es, Paramecium caudatum, Spirostomum teres, Uronema marinum. Доля структурообразующих представителей в общей массе цилиофауны исследованных водотоков составила 12,7%.

Используя литературные данные по индикационному значению пресноводных видов инфузорий (Чорик, 1968; Алекперов, 1996; Быкова, 2005; Sladecek, 1968, 1969, 1972, 1973), установили категорию сапробности выявленных цилиат (табл. 2), и определили степень загрязнения обследованных малых рек (рис. 5). Развиваясь в большом количестве в мезо- и полисапробных водотоках, инфузории участвуют в процессах самоочищения (Трибун, 2011).

Рис. 5. Сапробные комплексы инфузорий исследуемых водотоков (до данным 2011 года): а - р. Красная, б - река Черная, в - река Березовая

В результате анализа структуры сапробных комплексов инфузорий для малых рек окрестностей г. Хабаровска было установлено, что исследованные водотоки относятся к категории мезосапробные. Следует отметить, что в реках Черная и Березовая было зарегистрировано 29 б-мезосапробных видов цилиат, что составляет 52,7% от всей выявленной цилиофауны. Данный факт свидетельствует об интенсивном антропогенном воздействии на малые реки.

В ходе исследования вторичной сукцессии выявлено 28 видов инфузорий, относящихся к двум подтипам и семи классам, из которых самыми многочисленными являлись представители класса Oligohymenophorea (13 видов или 46,5% от всей выявленной цилиофауны) и Spirotrichea (6 видов или 21,5%). Инфузории рода Vorticella были представлены 5 видами, из родов Oxytricha и Colpidium было зарегистрировано по 2 представителя.

Изучая вторичную сукцессию, установили, во-первых, что максимальная численность видов цилиат отмечалась в первые сутки проведения эксперимента в каждом биоценозе. В последующие дни численность видов была ниже первоначальной, за исключением цилиофауны реки Красная, в которой на 24-е сутки количество видов восстанавливалось, но видовой состав инфузорий отличался от первоначального разнообразия. Во-вторых, основные сукцессионные преобразования видовой структуры носят волнообразный характер (реки Красная и Березовая), что согласуется с литературными данными (Комарова, 2011).

Таким образом, в малых реках окрестностей г. Хабаровска преобладают инфузории средних размеров (40-100 мкм), с доминированием бактерио-детритофагов в трофической структуре. Выявлена закономерность в сезонной динамике цилиат, характеризующаяся наличием одного периода максимальной численности видов, приходящегося на осенний сезон. Полученные данные по категориям сапробности исследованных водотоков позволили отнести малые реки окрестностей г. Хабаровска к категории мезосапробных.

Глава 6. Экологическая пластичность пресноводных инфузорий в условиях антропогенного воздействия

Богатое видовое разнообразие инфузорий, широкий диапазон количественных и структурных характеристик, обусловлены специфическими факторами, сложившимися в исследуемых экосистемах. Во-первых, суровые климатические условия (сильные перепады температур в течение года, обильные муссонные осадки, практически полное промерзание водотоков в зимний период). Во-вторых, серьезное антропогенное давление на биотический компонент малых рек со стороны предприятий и коммунально-бытовых хозяйств. Перечисленные лимитирующие факторы являются определяющими при формировании адаптаций у пресноводной цилиофауны к абиотическому воздействию.

В ходе изучения воздействия некоторых абиотических факторов среды на цилиат (температура, дополнительная аэрация, соленость воды), в процессе вторичной сукцессии, зарегистрирован 31 вид инфузорий, относящийся к двум подтипам и восьми классам. Самые многочисленные классы - Oligohymenophorea (11 представителей или 35,4% от общей численности) и Spirotrichea (6 видов или 19,3% от всей обнаруженной цилиофауны). инфузория хабаровск цилиофауна антропогенный

Максимальное число видов инфузорий регистрировалось при + 25 ⁰С в

р. Красная (10 видов), + 28 ⁰С в р. Черная - (13 видов). При дальнейшем повышении (понижении) температуры видовое разнообразие цилиофауны снижалось. Были выявлены экологические группы инфузорий по отношению к температурному фактору. Большинство видов цилиат являются эвритермными. Кроме того, был зафиксирован термофильный вид - Hemiophrys procera (от +25 до +31 ⁰С) и стенотермный - Chilodonella cucullus (от +22 до +25⁰С).

Диапазон толерантности к температурному фактору у инфузорий малых рек окрестностей г. Хабаровска представлен на рис. 6.

Рис. 6. Число видов инфузорий при изменении температуры в модельных средах

Оптимальными температурами для роста и развития сообществ пресноводных инфузорий, является диапазон от +19 до +25 ⁰С (+28 ⁰С).

При анализе сведений по видовому составу инфузорий, содержащихся в культуральной среде с использованием дополнительной аэрации, было установлено, что наибольшая численность видов цилиат регистрировалась в первые сутки аэрации. В дальнейшем, насыщение кислородом модельной культуральной среды влечет за собой бурное развитие различных гидробионтов (коловраток, нематод, малощетинковых червей), что в свою очередь ужесточало межвидовую конкурентную борьбу в биоценозе. Этим фактом можно объяснить резкое снижение видового разнообразия цилиофауны.

При воздействии растворов разных концентраций морской соли (1, 3 и 5%) был отмечен ряд морфофизиологических изменений у некоторых видов цилиат (табл. 3). Так, было установлено, что особи, находящиеся в соленом растворе, имеют меньшие размеры, движение их более хаотичное, прерывистое. Частота сокращения сократительной вакуоли увеличилась по сравнению с инфузориями из контрольных образцов.

Таблица 3 Морфофизиологические показатели инфузорий в контрольном и соленом растворах (3%)