ГЛАВНАЯ » КОНФЕРЕНЦИИ » САБИНИНСКИЕ ЧТЕНИЯ » VI Сабининские чтения - 2017 » Материалы Международной конференции
«Экологическая физиология водных фототрофов: распространение, запасы, химический состав и использование»
VI Сабининские чтения - 2017
» Жизненный цикл Spirogyra decimina var. juergensii (Kütz.) O.V. Petlovany
из озера Байкал

Жизненный цикл Spirogyra decimina var. juergensii (Kütz.) O.V. Petlovany
из озера Байкал

Life cycle of Spirogyra decimina var. juergensii (Kütz.) O.V. Petlovany
from Lake Baikal

 

Волкова Е.А.

Ekaterina A. Volkova

 

Лимнологический институт СО РАН (Иркутск, Россия)


 

УДК 581.526.323.2

 

Идентификация представителей рода Spirogyra основана на морфологии фертильных стадий. В работе представлено описание, сопровождаемое оригинальными микрофотографиями, полового размножения Spirogyra decimina var. juergensii, обитающей в озере Байкал, указываются особенности роста и время размножения водоросли в природной среде, а также условия прорастания из зигоспор новых нитей данного таксона.

Ключевые слова: спирогира; конъюгация; прорастание зигоспор; озеро Байкал.

 

Введение

Spirogyra Link. – нитчатые, макроскопические водоросли, широко распространенные в континентальных, преимущественно мелководных и хорошо прогреваемых пресных и чистых водоемах (Рундина, 1998). Идентификация представителей рода Spirogyra требует наличия у образцов фертильных стадий, которые в природных образцах встречаются довольно редко, по разным данным в 10–18% от общего числа проб (McCourt et al., 1986; Novis, 2004). Это зачастую приводит к необходимости стимуляции полового процесса у водорослей в лабораторных условиях. Половое размножение спирогиры, как и у остальных представителей зигнемовых, происходит посредством конъюгации, то есть слияния двух недифференцированных протопластов, выполняющих функцию гамет, с последующим развитием зиготы в зигоспору в воспринимающей клетке – женском гаметангии (оогамная конъюгация). Наиболее таксономически значимыми признаками, не подверженными изменениям у полиплоидных клонов, считаются форма конъюгации, форма и структура внешних оболочек зигоспор (Allen 1958; Novis, 2004). Все стадии развития спирогиры гаплоидны, кроме зиготы и зигоспоры (гаплотический цикл развития) (Рундина, 1998).

В озере Байкал водоросли этого рода до недавнего времени не являлись существенным компонентом альгосообществ (Ижболдина, 2007, Timoshkin et al., 2016). Сведения о разнообразии представителей рода в озере и его окрестностях были единичными и не сопровождались оригинальными рисунками или описанием фертильных образцов (Мейер, 1930; Рундина, 1998). Местонахождения 5 таксонов в озере были ограничены бухтой Ангой и Истокским сором (Мейер, Рейнгардт, 1925). Л.А. Рундина (1998) сообщила о двух видах из окрестностей озера, однако без указания их точных местонахождений. Кроме того, отсутствовали сведения об особенностях развития представителей рода Spirogyra в озере Байкал и его окрестностях.

Начиная с 2011 г., во многих районах озера Байкал регистрируются существенные изменения в структуре фитобентоса и, в частности, развитие не характерных для открытой байкальской литорали представителей рода Spirogyra (Кравцова и др., 2012; Kravtsova et al, 2014; Тимошкин и др., 2014; Timoshkin et al, 2016). В заливе Лиственничном Spirogyra совместно с Ulothrix zonata Kützing стали вытеснять эндемичные виды Draparnaldioides (Kravtsova et al, 2012). В результате аномального развития спирогиры, выбрасываемой штормами на берег, в ряде участков озера ежегодно стали аккумулироваться массивные скопления водорослей, которые, перегнивая, оказывают негативный эффект на экономическую и рекреационную значимость этих районов (Kobanova et al, 2016; Timoshkin et al, 2016).

Наиболее вероятной причиной массового развития водорослей рода Spirogyra считается повышенная биогенная нагрузка на мелководье озера в результате стока загрязненных поверхностных вод (Кравцова и др., 2012; Timoshkin et al, 2016; Куликова и др., 2017). Сравнение элементного состава водорослей, типичных для каменистой литорали озера, а также Spirogira spp. показало, что в наибольшей степени химические элементы, поступающие в прибрежную зону с загрязненным поверхностным и подземным стоком, аккумулируются представителями рода Spirogyra (Куликова и др., 2017).

Целью данной работы являлось изучение особенностей развития, а также жизненных циклов атипичных для открытой байкальской литорали видов рода Spirogyra, на примере Sdecimina var. juergensii.

 

Материалы и методы

Материалами послужили альгологические сборы в сезон открытой воды с июня по ноябрь в 2012–2017 гг. (табл. 1). На местах сбора проб измеряли температуру воды, электропроводность и рН среды (Hanna Instruments 98501 Checktemp, Вунсокет, США; Hanna Instruments 98129, Нусфала, Румыния). Смешанные культуры спирогиры до наступления конъюгации содержали в фильтрованной воде из места сбора в условиях естественного освещения при температуре 8оС. Культивировали водоросли в Экспериментальном пресноводном аквариумном комплексе байкальских гидробионтов (ПАК) ЛИН СО РАН (http://lin.irk.ru/aqua). Культуры просматривали еженедельно для выявления зрелых зигоспор. Идентификация основана на морфологии нефиксированных образцов. При определении водорослей использовали ключи, предложенные в работах следующих авторов – Kolkwitz, Krieger (1941), Transeau (1951), Randhawa (1959), Gauthier-Lievre (1965), Kadlubowska (1984), Dillard (1990), Рундиной (1998), Johnson (2011), Stancheva et al. (2013).  

Таблица 1. Станции сбора проб

 

Результаты и обсуждение

В озере Байкал фертильные нити Sdecimina var. juergensii обнаружены в составе свободноплавающих нитчатых водорослевых сообществ или среди высшей водной растительности в период с июня по сентябрь преимущественно на песчаном грунте (табл. 2). Развитие водорослей происходило в достаточно широком диапазоне параметров среды. В озере вегетация водорослей отмечена при температуре 11,4–21,0oC, электропроводности 118,2–120,0 µS cm–1 и pH среды 7,72–8,29. В реке Большой Котинке нити S. decimina var. juergensii на стадиях конъюгации обнаружены при температуре 16,0oC, электропроводности 129,7 µS cm–1 и pH среды 7.

 

Таблица 2. Условия роста и время размножения Spirogyra decimina var. juergensii
в природной среде

 

Образцы, находящиеся на момент сбора на разных стадиях конъюгации, были перенесены в жидкую основную среду Болда (Bold, 1942) и содержались в условиях естественного освещения при температуре 22оС. Прорастание нитей S. decimina var. juergensii из зигоспор наблюдали в тех же условиях через 2 месяца с момента формирования зрелых зигоспор. С помощью световой микроскопии получены микрофотографии фертильных стадий и прорастающих нитей из зигоспор данной вариации (рис. 1). Монокультура S. decimina var. juergensii была выделена с использованием основной среды Болда (рН 7−7,5) при освещенности 1000−1500 люкс (лампа дневного света) в режиме день–ночь 16:8 ч. и температуре 10°C. Ниже приводится описание данного таксона, обитающего в мелководье озера Байкал и в одном из его притоков (р. Большая Котинка).

 

Spirogyra decimina var. juergensii (Kützing) O.V. Petlovany

Синонимы: Spirogyra juergensii Kützing, Spirogyra quinna var. juergensii (Kützing) Kirchner, Spirogyra juergensii Kützing, Spirogyra decimina f. juergensii (Kützing) V.Poljansky

Вегетативные клетки 27,4–38 мкм шириной 52,0–90 (113) мкм длиной. Поперечные стенки гладкие. Хлоропласт 1, с 2–4 оборотами в клетке. Конъюгация лестничная. Конъюгационный канал образован обеими клетками, иногда с преобладанием отдающей. Отдающие клетки невздутые, 30,0−38,2 мкм шириной, 37,0–94,6 мкм длиной. Воспринимающие клетки невздутые 27,0−38,2 мкм шириной, 66,0–97,8 мкм длиной. Зигоспоры эллипсоидные или цилиндрически-эллипсоидные с закругленными вершинами, 26,0–39 мкм шириной, 57,0–74 мкм длиной. Экзоспорий гладкий, бесцветный. Мезоспорий у зрелых зигоспор желто-коричневый, гладкий, однослойный. Линия разрыва зигоспоры становится хорошо заметной за неделю до прорастания нитей. Разрыв оболочки вдоль продольной оси зигоспоры. Нити, прорастающие из зигоспор 33–36 мкм шириной, 94,0–100,0 мкм длиной.

Вариация отличается от типовой формы меньшей шириной клеток (Рундина, 1998). От других форм отличается степенью вздутости воспринимающих клеток и наличием только лестничной конъюгации (Рундина, 1998). При наличии зрелых зигоспор проявляет сходство с S. punctiformis Transeau и S. micropunctata Transeau (Transeau, 1951), однако отличается от последних отсутствием скульптурированного мезоспория.

Широко распространенная вариация. Встречена в Европе, Азии, Южной Америке, Северной Америке (Transeau, 1951; Kadlubowska, 1984; Рундина, 1998; Johnson, 2011). В Байкале впервые найдена Л.В. Рейнгардтом (Мейер, Ренйнгардт, 1925) в Истокском соре.

 

Рис. 1. Микрофотографии Spirogyra decimina var. juergensii

A – вегетативная нить, B – конъюгация и зрелые зигоспоры в воспринимающих клетках, C и D – прорастание новых нитей из созревших зигоспор, E и F – фото одной и той же зигоспоры с разным фокусом на гладкую структуру мезоспория и линию разрыва в результате прорастания нити. Шкала 30 мкм

Fig. 1. Photomicrographs of Spirogyra decimina var. juergensii

A – vegetative filament, B – scalariform conjugation and mature zygospores in recipient gametangia, C and D – germination of new filaments from ripened zygospores, E and F – photos of the same zygospores with different focus on the smooth structure of mesosporium and the line of rupture in as a result of the germination of the filament. Scale bar, 30 μm

 

Автор выражает благодарность д.б.н. Н.А. Бондаренко и д.б.н., профессору О.А. Тимошкину за помощь в организации и проведении работы. Работа выполнена в рамках Госзадания Лимнологического института СО РАН № 0345-2016-0009, а также при финансовой поддержке Grants-in-Aid for Scientific Research (KAKENHI) (№ 15H05112).

 

Список литературы

1. Ижболдина Л.А. Атлас и определитель водорослей фитобентоса и перифитона озера Байкал (мейо- и макрофиты) с краткими очерками по их экологии. – Новосибирск: Наука, 2007. – 248 с.

2. Кравцова Л.С., Ижболдина Л.А., Ханаев И.В., Помазкина Г.В., Домышева В.И., Кравченко О.С., Грачев М.А. Нарушение вертикальной зональности зеленых водорослей в открытом Лиственничном заливе озера Байкал как следствие локального антропогенного воздействия // Доклады Академии Наук. 2012. Т.447, №2. С. 227–229.

3. Куликова Н.Н., Чебыкин Е.П., Волкова Е.А., Бондаренко Н.А., Воднева Е.А., Сутурин А.Н. Определение элементного состава бентосных макроводорослей для индикации качества воды мелководной зоны залива Лиственничный (Южный Байкал) // Международный исследовательский журнал. 2017. №12 (66), Ч.2. С. 166-176.

4. Мейер К.И., Рейнгардт Л.В. К флоре водорослей озера Байкал и Забайкалья // Бюллетень МОИП. 1925. Т.33, № 3–4. С. 201–243.

5. Мейер К.И. Введение во флору водорослей озера Байкала // Бюллетень МОИП. 1930. Т.39, №3–4. С. 179–396.

6. Рундина Л.А. Зигнемовые водоросли России (Chlorophyta: Zygnematophyceae, Zygnematales). –СПб.: Наука, 1998. – 351 с.

7. Тимошкин О.А., Бондаренко Н.А., Волкова Е.А., Томберг И.В., Вишняков В.С., Мальник В.В. Массовое развитие зелёных нитчатых водорослей родов Spirogyra Link и Stigeoclonium Kutz. (Chlorophyta) в прибрежной зоне Южного Байкала // Гидробиологический журнал. 2014. №5. С. 15–26.

8. Allen M.A. The biology of a species complex in Spirogyra: PhD dissertation. – Bloomington, Indiana, 1958. – 240 pp.

9. Bold H.C. The cultivation of algae // The Botanical Review. 1942. V.8. P. 69–138.

10. Dillard G.E. Freshwater algae of the southeastern United States. Part 3. Chlorophyceae: Zygnematales: Mesotaeniaceae and Dismidiaceae (Section 1). – Berlin: Bibliotheca Phycologica, 1990. – 172 pp.

11. Gauthier-Lievre L. Zygnematacees afrikaines // Nova Hedwigia Beihefte. 1965. V.20. P. 1–210.

12. Johnson L.R. Family Zygnemataceae // D.M. John, B.A. Whitton, A.J. Brook (Eds.). The freshwater algal flora of the British Isles. An identification guide to freshwater and terrestrial algae, 2nd ed. – Cambridge: Cambridge University Press, 2011. – P. 576–607.

13. Kadlubowska J.Z. Conjugatophyceae I. Chlorophyta VIII. Zygnemales // H. Ettl, J. Gerloff, H. Heynig., D. Mollenhauer (Eds.). Süsswasserflora von Mitteleuropa. – Stuttgart: G. Fischer, 1984. – 532 pp.

14. Kobanova G.I., Takhteev V.V., Rusanovskaya O.O., Tomofeyev M.A. Lake Biakal ecosystem faces the threat of eutrophication // International Journal of Ecology. 2016. Article ID 6058082, 7 pp. – http://dx.doi.org/10.1155/2016/6058082.

15. Kolkwitz R., Krieger H. Zygnemales // L. Rabenhorst (Ed). Kryptogamen-Flora von Deutschland, Osterreich und der Schweiz. – Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft, 1941. – 499 pp.

16. Kravtsova L.S., Izhboldina L.A., Khanaev I.V., Pomazkina G.V., Rodionova E.V., Domysheva V.M., Sakirko M.V., Tomberg I.V., Kostornova T.Ya., Kravchenko O.S., Kupchinsky A.B. Nearshore benthic blooms of filamentous green algae in Lake Baikal // Journal of Great Lakes Research. 2014. 40. P. 441–448.

17. McCourt R.M., Hoshaw R.W., Wang J.-Ch. Distribution, morphological diversity and evidence for polyploidy in North-American Zygnemataceae (Chlorophyta) // Journal of Phycology. 1986. V.22. P. 307–313.

18. Novis P.M. New records of Spirogyra and Zygnema (Charophyceae, Chlorophyta) in New Zealand // Journal New Zealand Journal of Botany. 2004. V.42. P. 139–152.

19. Randhawa M.S. Zygnemaceae. – New Delhi: Indian Council of Agricultural Research, 1959. – 478 pp.

20. Stancheva R., Hall J.D., McCourt R., Sheath R.G. Identity and phylogenetic placement of Spirogyra species (Zygnematophyceae, Charophyta) from California streams and elsewhere // Journal of Phycology. 2013. V.49. P. 588–607.

21. Timoshkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M., Moore M.V., Belykh O.I., Malnik V.V., Sakirko M.V., Shirokaya A.A., Bondarenko N.A., Domysheva V.M., Fedorova G.A., Kochetkov A.I., Kuzmin A.V., Lukhnev A.G., Medvezhonkova O.V., Nepokrytykh A.V., Pasynkova E.M., Poberezhnaya A.E., Potapskaya N.V., Rozhkova N.A., Sheveleva N.G., Tikhonova I.V., Timoshkina E.M., Tomberg I.V., Volkova E.A., Zaitseva E.P., Zvereva Yu.M., Kupchinsky A.B., Bukshuk N.A. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world's greatest freshwater biodiversity in danger? // Journal of Great Lakes Research. 2016. V.42. P. 487–497. 

22. Transeau E.N. The Zygnemataceae. – Columbus: The Ohio State University, 1951. – 327 pp.

Статья поступила в редакцию 15.12.2017

 

Life cycle of Spirogyra decimina var. juergensii (Kütz.) O.V. Petlovany from Lake Baikal

Ekaterina A. Volkova

Limnological Institute SB RAS, Irkutsk, Russia

Identification of Spirogyra species is based on the morphology of the fertile specimens. This work provides characteristics of growth and the time of reproduction of Spirogyra decimina var. juergensii in Lake Baikal and describes sexual reproduction and conditions for germination of new filaments of this species isolated from the lake. 

Key words: Spirogyra; conjugation; germination of zygospores; Lake Baikal.

 

 

Об авторах

Волкова Екатерина Александровна – Volkova Ekaterina A.

ведущий инженер, Лимнологический институт СО РАН (Limnological Institute SB RAS, Irkutsk, Russia), лаборатория биологии водных беспозвоночных

cathvolkova@mail.ru

Корреспондентский адрес: 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3,  ЛИН СО РАН; тел. (3952) 42–82-18.

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

 

К другим статьям Международной конференции 
«Экологическая физиология водных фототрофов: 
распространение, запасы, химический состав и использование».
VI Сабининские чтения - 2017 

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

14 номеров журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ

Новые публикации



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Phaeophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Characeae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147