Биология и экология эндопаразитических эвгленовых
реклама
На правах рукописи МОНТИНА Ирина Михайловна БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ ЭНДОПАРАЗИТИЧЕСКИХ ЭВГЛЕНОВЫХ ЖГУТИКОНОСЦЕВ ИЗ ВОДОЕМОВ ГОРОДА ОМСКА 03.00.08 – зоология 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Омск – 2009 Работа выполнена на кафедре зоологии и физиологии ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет» Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Лихачев Сергей Федорович; доктор биологических наук, профессор Воробьева Тамара Георгиевна Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Мкртчан Офелия Завеновна; кандидат биологических наук, доцент Горбунов Петр Станиславович Ведущая организация: ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет» Защита диссертации состоится « 31 » марта 2009 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет. Автореферат разослан « 26 » 02 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент Т. Ю. Колпакова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Эвгленовые жгутиконосцы отряда Parastasiida Likhaschev, 1998 (Euglenozoa, Euglenoidea) впервые были обнаружены Штейном в 1848 г. в рачках семейства Cyclopidae (Stein, 1848). Эти эвглениды были отнесены к роду Astasia. В 1972 г. польский паразитолог В. Михайлов в результате многолетнего изучения этой группы простейших выделил их в отдельный род Parastasia (Michajlow, 1972). Но род составляли виды, чрезвычайно отличающиеся друг от друга по ряду морфофизиологических особенностей. В результате электронно-микроскопических и молекулярно-биологических исследований из состава рода Parastasia был выделен род Sophiensia (Лихачев, 1998). Но до настоящего времени эта группа бесцветных эвгленовых жгутиконосцев изучена недостаточно. Слабым местом в исследовании этой группы является изучение морфофункциональных особенностей видов парастазиид на всех стадиях жизненного цикла. Недостаточно изучен круг хозяев этих паразитов. Требует внимания вопрос о характере взаимоотношений в паразитохозяйной системе «парастазииды – циклопиды». Мало данных, касающихся экологических особенностей парастазиид, их адаптированности к паразитическому образу жизни. Таким образом, исследования эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida важны в теоретическом и практическом планах. Целью работы явилось изучение фауны, биологии и экологии эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida водоемов Омска. Из данной цели вытекают следующие задачи: 1. С применением светооптических, морфометрических и цитохимических методик изучить морфологию найденных эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida в водоемах города Омска для видового определения, составления дифференциальных диагнозов и атласа видов; 2. Выявить круг животных–хозяев паразитических эвгленид в обследованных водоемах и приуроченность парастазиид к определенным видам хозяев; 3. Провести эколого-ценотический анализ: выявить особенности встречаемости парастазиид и их хозяев в водоемах и пробах, изучить особенности распределения видов эвгленовых жгутиконосцев в разнотипных водоемах, приуроченность их к местообитаниям и типам водоемов; 4. Выявить особенности жизненных циклов паразитических эвгленовых жгутиконосцев и изучить сезонные изменения их численности и видового разнообразия. Изучить их морфофизиологические адаптации к жизни в рачках-хозяевах. Научная новизна исследования. В пресных водоемах города Омска обнаружено 10 видов эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida, относящихся к 2 родам: Parastasia и Sophiensia. Впервые в обследованных водоемах города Омска обнаружены четыре вида парастазиид, ранее не из- вестных для водоемов города Омска: P. mobilis, P. fennica ssp. minor, S. ucrainica и S. sibirica. Подробно изучены жизненные циклы обнаруженных видов. У вида P. vermicularis выявлена новая форма инвазионных жгутиковых клеток. С применением морфометрических и цитохимических методик подробно изучена морфология всех найденных видов, выявлены видоспецифические признаки и проведено определение видов, на основании этих данных составлены дифференциальные диагнозы и атлас эндопаразитических эвгленид обследованных водоемов с микрофотографиями. Показано, что хозяевами парастазиид в водоемах Омска являются пресноводные рачки сем. Cyclopidae, относящиеся к 13 видам из 6 родов. Для водоемов Омска впервые в качестве хозяев парастазиид отмечены: Eucyclops macruroides, Acanthocyclops gigas, A. vernalis, Macrocyclops albidus и Microcyclops planus. Показано, что указанные в литературе в качестве хозяев парастазиид различные гидробионты (инфузории, турбеллярии, нематоды, гастротрихи, коловратки, аннелиды и т. д.) не являются специфичными хозяевами паразитических эвгленид и используют парастазиид только в качестве пищевых объектов. Впервые изучены сезонная динамика видового разнообразия и численности отдельных видов парастазиид. Показано, что сезонная динамика может быть связана с сезонной динамикой численности рачков–хозяев. Выявлены основные морфофизиологические адаптации парастазиид на всех стадиях жизненных циклов. Основные положения, выносимые на защиту. 1. В фауне эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев из водоемов города Омска отмечено 10 видов, относящихся к 2 родам, среди них можно выделить два комплекса видов: планктонный и бентосный, а распределение и частота встречаемости их в водоемах различны, и зависят от распространения и численности хозяев-рачков семейства Cyclopidae. 2. Выбор парастазиидами рачков сем. Cyclopidae в качестве хозяев обусловлен эвритопностью и широким распространением циклопид, их полицикличностью и высокой численностью в вегетационный сезон. 3. Каждая стадия жизненных циклов всех видов парастазиид представляет комплекс морфофизиологических и поведенческих адаптаций. Теоретическое и практическое значение определяется тем, что фаунистические, морфологические и экологические исследования позволили: провести оценку видового состава эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida в водоемах города Омска; выявить особенности распределения видов в разнотипных водоемах, характер сезонной динамики численности и видового разнообразия, определить специфичных хозяев. Данные автора о жизненных циклах и характере взаимоотношений в системе «паразит – хозяин» позволяют выявить наиболее существенные морфофизиологические адаптации парастазиид. Кроме того, эти организмы, как и большинство водных паразитов, наиболее чувствительны к загрязнениям воды, что позволяет использовать их в качестве организмов-индикаторов сапробности и оценить качество воды в водоемах. Эти данные вносят вклад в теорию и практику зоологии, протозоологии, паразитологии, экологии и био- индикации. Материалы работы могут быть использованы для преподавания курсов зоологии беспозвоночных, протистологии, экологии, цитологии и эволюционного учения, для выполнения студентами курсовых и выпускных квалификационных работ. Апробация работы. Материалы диссертации и отчеты о работе были представлены на ряде научно-практических конференций кафедры зоологии ОмГПУ; на 1-ой международной научно-практической конференции «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, ЧГПУ, 2006); на межвузовской научно-практической конференции «Экологические проблемы Зауралья» (Ишим, ИГПИ, 2007); на международной научно-практической конференции «Культура и образование как фактор развития региона» (Ишим, ИГПИ, 2008); на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения д. б. н., профессора Е.В. Сапожниковой «Биология: теория, практика, эксперимент» (Саранск, МГУ, 2008); на региональной научнопрактической конференции «Проблемы экологии и экологического образования Уральского федерального округа» (Челябинск, ЧГПУ, 2008); на конференции студентов и аспирантов (Ишим, ИГПИ, 2008); на 10-ой международной научно-практической конференции «Живые объекты в условиях антропогенного пресса» (Белгород, БГУ, 2008); на IV Всероссийском съезде Паразитологического общества при РАН «Паразитология в XXI веке – проблемы, методы, решения» (Санкт-Петербург, ЗИН РАН, 2008); на расширенном заседании кафедры зоологии и физиологии ОмГПУ (декабрь, 2008 г.). Структура и объем. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы (248 названий, из них 128 отечественных и 120 иностранных) и приложения. В диссертации имеется 9 таблиц и 40 рисунков. ГЛАВА 1. Обзор литературы В настоящее время по литературным данным известно свыше 145 видов эндопаразитических эвгленид, относящихся к 12 родам. Эндопаразитические эвгленовые жгутиконосцы отряда Parastasiida Likhaschev, 1998 принадлежат к классу Euglenoidea, типу Euglenozoa (Michajlow, 1964a, 1964b, 1964c, 1964d, 1965a, 1965b, 1965c, 1966, 1967a, 1967b, 1967c, 1972, 1978; Wita, 1991; Лихачев, 1994, 1998, 2000). В. Михайлов описал 10 видов паразитических астазий из рачков водоемов разных регионов мира. Из них к роду Parastasia он отнес 9 видов, и лишь вид A. ovorum оставил в составе рода Astasia благодаря сходству с A. mobilis Alexeieff, 1912 (Michajlow, 1972, 1978). В настоящее время разными авторами описано 30 видов эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев из пищеварительного тракта, полости тела, яйцевых мешков и яиц пресноводных рачков семейства Cyclopidae (Michajlow, 1972; Палиенко, 1980, 1982а, 1982б; Wita, 1991; Лихачев, 1994, 1999). По данным разных авторов, парастазииды обнаружены у рачков из водоемов России, Украины, Польши, Норвегии, Финляндии, Франции, Швейцарии, Венгрии, Болгарии, Египта, Нигерии, Вьетнама и Бразилии (Marcus, 1945, Fize, 1970; Michajlow, 1978; Wita, 1978, 1984, 1991; Палиенко, 1980, 1982; Лихачев, 1987, 1989, 1994, 1999). ГЛАВА 2. Материал и методика В основу работы положены оригинальные материалы, собранные нами в водоемах города Омска (Чередовое, Озерки, Птичья Гавань, Парк Победы, Моховое южное, Моховое северное, Парк Культуры 30-летия ВЛКСМ, Старозагородной рощи, временных водоемов левобережной поймы реки Иртыш). В период с 2003 по 2007 гг. с применением стандартных методов сбора протистологических и гидробиологических проб (Гусева, 1956; Жадин, 1956; Жуков, 1993; Лихачев, 1997) было собрано 250 проб. Определение видов проводилось по описаниям, содержащимся в литературе (Michajlow, 1972; Wita, 1991; Лихачев, 1994). Рачки-хозяева семейства Cyclopida эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев собирались с помощью сети Апштейна и определялись по описаниям в литературе (Рылов, 1922, 1948; Монченко, 1974). Общая морфология клетки изучалась с помощью цитохимических методик (Роскин, Левинсон 1957; Пирс, 1968; Кононский, 1976; Иванов и др., 1981). Микросъемка осуществлялась с помощью цифрового фотоаппарата Panasonic Lumix. Подсчет численности проводился методом «калиброванной капли» (Николюк, 1963; Липеровская, 1973). Исследование жизненного цикла проводилось с применением метода микроаквариумов (Michajlow, 1972; Лихачев, 1992). Для сравнения видовых составов парастазиид из разных водоемов были использованы коэффициент Жаккара-Малышева (Kj-m) и индекс общности фаун Чекановского-Соренсена (Ics). Полная оценка степени близости морфологии, структур фаун обследованных территорий и жизненных циклов проведена с помощью обобщенного показателя степени сходства и биометрической методики последовательного сравнения с помощью коэффициента Кендэла (Kendall, 1948; Шмидт, 1974, 1980; Лихачев, 1997, 1998). Сравнительно-морфологический анализ проведен с применением алгоритма Polymorphis parsimony v.3.51c. Математическая обработка данных проведена с применением методов математической статистики (Лакин, 1980) и статистической компьютерной программы «Statan» (Гашев, 2001). ГЛАВА 3. Морфофизиологические особенности, видовой состав и встречаемость парастазиид из водоемов Омска На основании оригинальных морфологических и цитохимических исследований нами дана морфофизиологическая характеристика 10 видов эндопаразитических эвгленид, относящихся к 2 родам: Parastasia и Sophiensia. Род Parastasia включает следующие виды: P. fennica, P. fennica ssp, minor, P. similis, P. coelomae, P. mobilis, P. vermicularis. К роду Sophiensia относят: S. caudata, S. mirabilis, S. sibirica, S. ucrainica. Было показано, что по морфологическим признакам обнаруженные нами формы эндопаразитических эвгленид соответствуют описаниям видов, содержащимся в литературе (Michajlow, 1972, 1978; Wita, 1991; Лихачев, 1994). Отличия касаются особенностей биологии и экологии отдельных видов, а также течения их жизненных циклов. Жизненный цикл парастазиид проходит без смены хозяев (гомоксенный путь) и состоит из трех стадий (табл. 1). 1. Трофической, проходящей в организме хозяина и заключающейся в росте трофозоита и накоплении парамилона, длится он 80–90 % от всей продолжительности цикла. 2. Репродуктивной, проходящей в воде и заключающейся в процессе палинтомических делений. Процесс палинтомических делений длится у изученных видов неодинаково, но не превышает 24–48 часов и напрямую зависит от числа генераций. 3. Инвазионной, заключающейся в образовании инвазионных жгутиковых клеток и в заражении нового хозяина. Среди видов парастазиид, обитающих в водоемах Омска, выделяются две группы: 1 – процесс палинтомических делений занимает не более 24 часов. К данной группе относится 4 вида; 2 – процесс палинтомических делений занимает более 24 часов. К данной группе относится 6 видов. Образование множества дочерних клеток, а затем и инвазионных особей, носит адаптивных характер, т. к. большое число инвазионных клеток позволяет обеспечить высокий уровень экстенсивности и интенсивности инвазии хозяев, что позволяет поддерживать достаточный уровень численности популяций парастазиид. Таблица 1 Особенности репродуктивной фазы парастазиид из водоемов Омска Вид Жгутик у трофозо ита P. fennica P. fennica ssp. minor P. similis P. coelomae P. mobilis P. vermicularis нет нет S. caudata S. mirabilis S. sibirica S. ucrainica есть есть есть есть нет нет нет нет Тип деления Циста Число Продолжи- Число размно генераци тельность конечных жения й делений дочерних в час. клеток Род Parastasia палинтомия есть 4–7 24–48 64–128 палинтомия есть 3–4 24 8–16 палинтомия нет палинтомия нет палинтомия есть палинтомия есть Род Sophiensia палинтомия нет палинтомия нет палинтомия нет палинтомия нет 5–6 3–5 5–6 2–3 24–36 24 24–36 12–24 32–64 8–32 32–64 4–8 4–5 4–5 2–3 4–5 24 24 12 24 32 32 4–8 32 Анализ встречаемости паразитических эвгленид в обследованных водоемах Частота встречаемости видов в обследованных водоемах варьирует: вид P. fennica – 56 %, т. к. особи вида обнаружены в 5 из 9 обследованных водоемов, а вид S. caudata, он обнаружен в 44 % водоемов. Виды P. fennica ssp. minor, P. similis, P. vermicularis, S. mirabilis обнаружены в 22 % водоемов, а особи видов P. coelomae, P. mobilis, S. sibirica и S. ucrainica отмечены только для 11 % водоемов, т. е. каждый обнаружен в одном водоеме. Таким образом, общая частота встречаемости отдельных видов парастазиид в водоемах города Омска невелика, если сравнивать ее с частотой встречаемости свободноживущих эвгленид в этих же водоемах (например, Peranema trichophorum встречается во всех обследованных нами водоемах), то она просто незначительна. Видовой состав парастазиид отдельных водоемов различен. В озере Чередовое было обнаружено 4 вида: P. fennica, P. fennica ssp. minor, S. caudata, S. mirabilis, или 40 % от общего видового состава парастазиид. В озерах Птичьей Гавани и парка Победы было обнаружено по 3 вида парастазиид (2 из рода Parastasia и 1 из рода Sophiensia), но для озера Птичьей Гавани отмечены P. fennica, P. coelomae и S. caudata, а в озере парка Победы обнаружены P. fennica ssp. minor, P. vermicularis и S. sibirica. Следует отметить, что вид P. coelomae обнаружен только в озере Птичьей Гавани, а S. sibirica только в озере парка Победы. Для озера Моховое северное отмечены P. fennica и S. mirabilis; для водоема Озерки – P. fennica и S. caudata; в озере парка «30-летия ВЛКСМ» отмечены только виды рода Parastasia: P. similis и P. mobilis, причем последний отмечен только для этого озера. В озере Моховое южное обнаружены: P. fennica и S. caudata, а во временных водоемах левобережной поймы Иртыша P. similis и P. vermicularis. Видов софиензий в этом водоеме не обнаружено. Единственным видом из паразитических эвгленид, отмеченным только для водоема Старозагородной рощи, является S. ucrainica. При сравнении видовых составов парастазиид в парах по коэффициенту Жаккара – Малышева (Kj-m= -1) определяется большая степень различий. Но в парах «Птичья Гавань – Озерки» и «Птичья Гавань – Моховое южное» наблюдается низкое, но сходство видовых составов (Kj-m= 0,3). В парах «Моховое северное – Чередовое», «Озерки – Чередовое» и «Моховое южное – Чередовое» нет ни сходства, ни различия ( Kj-m= 0). И только в паре «Озерки – Моховое южное» наблюдается полное сходство видовых составов (Kj-m= 1). Такие же результаты получены при анализе общности фаун по индексу Чекановского – Соренсена. Полная общность характерна в паре «Озерки – Моховое южное», т. е. Ics = 100 %. Высокая общность отмечена для пары «Птичья Гавань – Озерки»: Ics = 80,0 %. Для ряда сравниваемых пар характерна общность выше 50 %: «Моховое северное – Чередовое», «Озерки – Чередовое» и «Моховое южное – Чередовое». Но большинство сравниваемых пар не имеют общности фаун парастазиид, т. к. Ics = 0. ГЛАВА 4. Эколого-биологические особенности парастазиид и характер взаимоотношений в системе «паразит-хозяин» 4.1. Хозяева парастазиид в водоемах города Омска Значительное число паразитических эвгленид (30 видов) найдены у пресноводных рачков семейства Cyclopidae. Большинство из них локализуются в пищеварительном тракте рачков-хозяев (27 видов – 90,0 %). Два вида парастазиид паразитируют в яйцевых мешках и полости тела циклопов (6,7 %), и только один обитает исключительно в полости тела рачков (3,3 %). По нашим данным, в обследованных водоемах города Омска для парастазиид специфичными хозяевами являются только рачки семейства Cyclopidae. 4.1.1. Предполагаемые животные-хозяева парастазиид У обследованных гидробионтов, предполагаемых хозяев парастазиид, три вида инфузорий рода Stentor, один вид турбеллярий рода Tianaria, один вид нематод рода Rhabditis, один вид гастротрих Chaetonotus, два вида коловраток родов Epiphanes и Euchlanis, три вида аннелид родов Chaetogaster и Stylaria, два вида кладоцер рода Daphnia, два вида копепод рода Diaptomus. Обследованы эндоплазма (у инфузорий), пищеварительный тракт (у всех животных), полость тела и яйца (у кладоцер и копепод), яйцевые мешки (у копепод), т. е. именно те органы и части тела, в которых ранее по данным литературы были обнаружены парастазииды. У обследованных нами простейших и животных из природных проб парастазииды не были обнаружены. Лишь в кишечнике бентосной коловратки вида Euchlanis dilatata был обнаружен неподвижный трофозоит парастазиид. И в одном случае, при обследовании копепод вида Diaptomus similis, в кишечнике рачка был найден неподвижный трофозоит вида Parastasia fennica. Особи указанных видов обследовались из проб озер Чередовое и Птичья Гавань, где обнаружено максимальное число видов парастазиид. Таким образом, большинство обследованных нами простейших и водных животных не являются специфичными хозяевами парастазиид и лишь используют этих эвгленид в качестве пищевых объектов. 4.1.2. Видовой состав циклопид и их биолого-экологические особенности В водоемах Омска специфичными хозяевами парастазиид являются 13 видов рачков семейства Cyclopidae, относящиеся к 6 родам: Eucyclops, Acanthocyclops, Macrocyclops, Microcyclops, Cyclops и Mesocyclops. По локализации в водоемах, все обнаруженные нами виды можно разделить на две группы: планктонные и бентосные формы. Большинство рачков-хозяев являются полицикличными, так как они размножаются несколько раз в году и встречаются в водоеме практически в течение всего года, а значит, имеют несколько максимумов численности. Вероятно, что динамика численности рачков-хозяев по сезонам года оказывает влияние на уровень интенсивности и экстенсивности заражения их парастазиидами. В озере Чередовое максимальная зараженность рачка Mesocyclops leuckarti эвгленидами вида P. mirabilis отмечена только в июне и начале осени, в период максимума численности данного вида рачка. В другие месяцы года данный вид парастазиид заражал преимущественно более многочисленного рачка Е. serrulatus. А в июне и начале осени рачок Е. serrulatus был малочисленен, и в водоемах встречались преимущественно науплиусы и копеподитные особи. Виды семейства Cyclopidae имеют разное распространение и встречаемость в обследованных водоемах. Число видов рачков варьирует от 4 (озеро Моховое южное) до 12 (озеро Чередовое). Среднее число видов 6,7±1,2, а средняя встречаемость всех видов рачков 74,4 %. По числу видов лидируют роды Acanthocyclops – 4 вида (30,8 %) от общего числа видов, Eucyclops – 3 вида (23,1 %). Роды Macrocyclops и Cyclops представлены 2 видами каждый, или соответственно 15,4 %. Для родов Mesocyclops и Microcyclops отмечено по одному виду, или 7,7 %. Встречаемость разных видов в водоемах варьирует в пределах от 22,2 до 100 %. Во всех обследованных водоемах зарегистрирован вид Eucyclops serrulatus. Ему незначительно уступают Mesocyclops leuсkarti и Macrocyclops fuscus – 88,9 %. Средние показатели встречаемости в водоемах отмечены для видов Acanthocyclops viridis – 66,7 % и Cyclops strenuus – 55,6 %. Наименьшие показатели встречаемости 22,2 % отмечены для Acanthocyclops gigas, A. vernalis и Microcyclops planus. При сравнении видовых составов рачков семейства Cyclopidae из обследованных водоемов по коэффициенту сходства Жаккара-Малышева (Kjm) и индексу общности фаун Чекановского-Соренсена (Ics) было выявлено, что сходство видовых составов по Kj-m в некоторых парах варьирует от 0,08 до 0,3, а по Ics от 70,0 до 80,0 %. В большинстве пар отмечены отличия, которые также варьируют: Kj-m от -0,08 до -0,8, а Ics от 22,2 до 61,5 %. Полного различия также не отмечено. Кроме того, в некоторых парах нет ни различия, ни сходства, так как Kj-m = 0, а Ics = 66,7%. Сходство определяют широко распространенные виды рачков: Eucyclops serrulatus, Macrocyclops leuckarti, Acanthocyclops viridis и Macrocyclops fuscus, а различия – редко встречающиеся виды: Eucyclops macruroides, Acanthocyclops gigas, A. vernalis и Microcyclops planus. 4.1.3. Приуроченность парастазиид к рачкам-хозяевам Для разных видов рачков из обследованных водоемов характерны разные виды парастазиид (табл. 2). Для рачков рода Acanthocyclops видовое разнообразие парастазиид равно 2,3 ± 0,3, т. е. 1,3 ± 0,6 для парастазий и 1,0 ± 0,5 – для софиензий. А в родах: Macrocyclops – среднее значение равно 2,0 ± 0,4 только для парастазий и Cyclops – 1,5 ± 0,5 только для софиензий. Таблица 2 Встречаемость парастазиид в рачках-хозяевах из водоемов Омска Роды и виды рачков-хозяев парастазиид Eucyclops serrulatus Роды и виды парастазиид Род Parastasia Род Sophiensia P. fennica, P. fennica ssp. minor, S. mirabilis, S. sibirica, P. mobilis, P. vermicularis S. ucrainica E. macrurus P. fennica, P. vermicularis S. mirabilis, S. sibirica, S. ucrainica E. macruroides P. fennica Mesocyclops leuckarti S. caudata, S. sibirica, S. ucrainica P. fennica, P. similis, P. S. mirabilis Acanthocyclops viridis coelomae, P. vermicularis A. gigas P. fennica S. mirabilis A. vernalis P. fennica A. bicuspidatus S. mirabilis, S. ucrainica Macrocyclops fuscus P. fennica, P. vermicularis M. albidus P. fennica ssp. minor, P. similis, P. coelomae Microcyclops planus S. caudata Cyclops vicinus S. sibirica C. strenuus S. caudata, S. sibirica Число видов рачков8 видов рачков 9 видов рачков хозяев для каждого рода парастазиид Хозяевами для парастазий являются 8 видов рачков, относящихся к 3 родам циклопид. Средний показатель видового разнообразия составляет 1,8 ± 0,2 на один вид хозяина. Причем рачки родов Mesocyclops, Microcyclops и Cyclops не заражены видами рода Parastasia. Только виды рода Macrocyclops являются специфичными хозяевами парастазий. Для софиензий отмечено 9 видов рачков-хозяев (табл. 2). Средний показатель видового разнообразия паразитов равен 1,9 ± 0,2 вида паразита на один вид рачка. Для софиензий универсальность хозяев выше, чем для парастазий, т. к. софиензии обнаружены у представителей большинства родов циклопид, кроме рода Macrocyclops. Рачки родов Mesocyclops, Microcyclops и Cyclops являются специфичными хозяевами только софиензий. Все рачки-хозяева обитают в эвтрофных водоемах с большим содержанием органики, что хорошо видно на примере водоемов Омска. Они предпочитают непроточные или слабопроточные водоемы, держатся обычно в прибрежной части на хорошо прогреваемых местах, а зимой либо у дна, либо в наилке. В летние месяцы 2003–2004 гг. были проведены обследования на зараженность парастазиями рачков из проточных водоемов Омска (реки Иртыш и Омь). При низкой численности циклопов ни один из них не был заражен парастазиидами. В слабопроточных частях рек в это же время в затоне судоремонтного завода на реке Иртыш наблюдалось заражение рачков Eucyclops serrulatus и Acanthocyclops viridis парастазиидами вида P. fennica. Большинство зараженных циклопид – обитатели хорошо прогреваемых мелководий. В планктонных пробах, взятых в толще воды на глубине 1 м от поверхности, в удалении 50 м от берега в озере Чередовое, были обнаружены рачки-хозяева парастазиид Acanthocyclops viridis и Mesocyclops leuckarti, которые не были инвазированы эвгленидами. В пробах, взятых в прибрежной части этого же водоема, у особей этих же видов рачков были обнаружены особи двух видов софиензий. Особую роль при заражении играет возраст рачков-хозяев. Науплиусы разных видов рачков заражаются редко. Инвазия науплиусов вида Eucyclops serrulatus трофозоитами вида Parastasia fennica в озере Птичья Гавань была отмечена в начале июня и составила 3–5 % науплиусов. В условиях лабораторного эксперимента, науплиусы, охотно поедая инвазионные жгутиковые клетки P. fennica, заражались ими. 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 5 0 Численность зараженных рачков, особ/мл Численность рачков, особ/мл 4.2. Сезонные явления в жизненных циклах парастазиид Исследования экстенсивности и интенсивности инвазии рачка Е. serrulatus жгутиконосцем Р. fennica из водоемов Омска показали, что заражение этого рачка также варьирует по сезонам года (рис. 1). 0 5 6 7 8 9 10 Рис. 1. Численность E. serrulatus и интенсивность инвазии P. fennica. (по оси абсцисс – месяцы) Максимумы интенсивности и экстенсивности инвазии в 2003–2004 гг. наблюдаются в июле – 44 %, экстенсивность и интенсивность – 8 особей паразита на одного рачка. В августе и сентябре экстенсивность и интенсивность заражения снижаются, соответственно до 10–25 % и 3–5 особей паразитов на одного рачка. В октябре-ноябре тенденция снижения заражения продолжается: экстенсивность составила 1–3 %, при интенсивности 1–2 особи парастазий. В декабре-марте 2003 года заражения рачков парастазиями в природе не встречено. Начиная с апреля по июнь, заражение 90 10 80 9 70 8 7 60 6 50 5 40 4 30 3 20 2 10 1 0 Число зараженных рачков в 1мл Число рачков в 1 мл растет: экстенсивность от 1 до 17 %, а интенсивность от 1 до 3 особей паразитов на одного рачка. В 2004 и 2005 гг. динамика экстенсивности не изменилась по сравнению с предыдущими годами, но в период с декабря по март в водоемах были обнаружены рачки, зараженные парастазиями. Экстенсивность инвазии в этот период варьировала от 1 до 2 %, а интенсивность не поднималась выше 1 особи парастазий на одного рачка. 0 5 6 7 8 9 10 Рис. 2. Численность рачка Mesocyclops leuckarti и экстенсивность инвазии софиензиями (озеро Чередовое, 2006 г.). (по оси абсцисс – месяцы) Экстенсивность и интенсивность инвазии рачков М. leuckarti из водоемов Омска также изменяется закономерно по сезонам года. Максимумы интенсивности инвазии наблюдаются в периоды максимумов численности рачка (рис. 2). В сентябре экстенсивность довольно велика и достигает около 80 %, в октябре она снижается до 5–12 %. Начиная с ноября до конца марта заражений в природных условиях не обнаружено. Численность рачка в это время невелика и достигает около 2–5 % от численности всех видов рачков, найденных в пробах. Начиная, с апреля по июнь численность рачков М. leuckarti в водоемах резко повышается от 12 % в апреле до 40 % в июне. Увеличение экстенсивности инвазии от 5 до 36 % закономерно. Летний максимум экстенсивности наблюдается в июне. В июле резко сокращается численность рачка, а за этим сокращением следует падение экстенсивности инвазии до 5 %. В начале августа вновь начинает расти численность рачков-хозяев и в сентябре она достигает своего максимума – 45 %. Экстенсивность инвазии также возрастает от августа к сентябрю и достигает 37 %, что является осенним максимумом экстенсивности заражения. Следует отметить, что у S. mirabilis происходит смена видов рачков-хозяев по сезонам года. В периоды летнего и осеннего максимумов численности парастазий в качестве хозяина доминирует рачок М. leuckarti. В остальные сезоны года основным хозяином является рачок Е. serrulatus. Рачок Е. serrulatus теряет значение как основного хозяина только в периоды падения своей численности (конец весны – начало лета и конец лета – начало осени). В водоемах Омска хозяевами S. caudata являются рачки Mesocyclops leuckarti, Microcyclops planus и Cyclops strenuus. Заражение этих видов неодинаково и варьирует по сезонам года. При этом рачки М. leuckarti являются хозяевами S. caudata почти в течение всего года, исключая период с середины зимы (январь) до середины весны (апрель). Начиная с апрелямая в природе встречаются рачки, зараженные S. caudata. Экстенсивность инвазии в эти месяцы в разные годы исследования варьировала от 2 до 3 %. Интенсивность инвазии при этом составила – 1 особь парастазии на одного рачка. Начиная с конца мая экстенсивность и интенсивность инвазии растут. В июне экстенсивность заражения достигает в разные годы от 4 до 10 %, а интенсивность инвазии изменяется от 1 до 2 паразитов в организме одного рачка. В июле заражение растет. Экстенсивность инвазии варьирует от 6 до 15 %. В это время в организмах рачков-хозяев встречается от 1 до 2 паразитов. В августе экстенсивность инвазии достигла 8 %. Интенсивность инвазии в этот период в разные годы сохраняет тенденцию небольшого роста: в рачках-хозяевах встречается до 4,5 паразитов. В сентябре наблюдается тенденция снижения числа зараженных рачков. Экстенсивность инвазии снижается до 6 %. Интенсивность продолжает расти и достигает своего максимума – 5,5 паразита на одного рачка. С октября по декабрь экстенсивность заражения резко снижается и достигает своего минимума (1–2 %), в это же время наблюдается и снижение уровня интенсивности – 1 паразит на одного рачка. При изучении вида P. fennica из рачков водоемов Омска были исследованы сезонные изменения жизненного цикла, т. е. изменение морфологии, процессов жизнедеятельности и течения циклов по сезонам года. Изменение численности рачков вида Е. serrulatus по сезонам года ведет к изменению экстенсивности инвазии. Зимой и ранней весной, когда температура воды колеблется в пределах 2–5°С, и численность Е. serrulatus изменяется от 3 до 4 %, падает экстенсивность инвазии от 15 до 4 %. В это время мала и интенсивность инвазии, 1–2 паразита на одного рачка. В кишечниках рачков встречаются не готовые к делению трофозоиты парастазий. В результате действия низких температур молодые особи парастазиид малоподвижны, медленно идет процесс накопления парамилона. В условиях микроаквариума трофозоиты P. fennica активно передвигались, но понижение температуры воды с 20°С до 4–5°С резко замедляло их движение. В природных условиях при такой же температуре трофозоиты, находящиеся в пищеварительных трактах рачков, накапливают запасные вещества, т. е. продолжается трофическая фаза годичного цикла. Зимой и ранней весной в водоемах при низкой температуре воды деления парастазий не происходит, что является следствием малых размеров трофозоитов и незначительных запасов парамилона. 4.3. Жизненный цикл парастазиид как система адаптаций 4.3.1. Адаптации на трофической стадии цикла На трофической стадии жизненного цикла у трофозоитов нет прикрепительных образований, а также у них отсутствует свободный жгутик. Поэтому активные метаболические сокращения тела трофозоита является единственным средством, помогающим удержаться в пищеварительном тракте хозяина. При выходе в воду двигательная активность особей уменьшается и трофозоит вытягивается. Одним из приспособлений парастазий, способствующим защите от действия пищеварительных соков хозяев, является плотная, тонко исчерченная пелликула. Защитным образованием служит также гликокаликс, имеющийся на поверхности пелликулы. Например, у жгутиконосца P. fennica образующаяся слизистая оболочка предотвращает переваривание трофозоитов в организмах хозяев-циклопов. При обитании в организме хозяина трофозоиты способны накапливать значительные запасы парамилона, необходимого для последующего деления. 4.3.2. Адаптации на репродуктивной стадии цикла Попав в воду, трофозоит через некоторое время прекращает активно двигаться, тем самым сохраняя значительные запасы парамилона. После прекращения движений трофозоиты начинают округляться и образуют цисту размножения. Например, у P. fennica это преобразование занимает от 10–15 минут до 2–3 часов, с образованием цисты, которая выполняет защитную функцию. Защита делящегося трофозоита является адаптацией парастазиид, направленной на успешное протекание палинтомических делений и сохранение дочерних клеток. При помощи слизистой оболочки цисты делящаяся особь прикрепляется к субстрату. В результате палинтомических делений образуется от 16 до 128 дочерних особей. По завершении процесса деления все дочерние клетки либо начинают расходиться, либо сохраняют целостность репродуктивной «колонии», которая распадается по мере образования жгутиковых клеток. Эта поведенческая реакция направлена на более широкое расселение парастазиид. 4.3.3. Адаптации жгутиковых зооспор Жгутиковая особь обладает разными адаптациями и поведенческими реакциями, направленными на заражение рачка-хозяина – это: привлекающее движение жгутика; хемотаксис, потеря жгутика, который в пищеварительном тракте хозяина не выполняет локомоторной функции; повторное образование свободных жгутиков у молодых трофозоитов при случайном выходе из хозяина в воду; превращения молодых незрелых трофозоитов в жгутиковые клетки (так, в индивидуальных культурах, около 3 ± 0,1 % трофозоитов, выйдя из рачков A. viridis и Е. serrulatus, повторно образовывали свободный жгутик и прикрепительную ножку). Имея многообразные адаптации, парастазииды довольно хорошо приспособлены к жизни в организме рачков, и они оказывают влияние на жизнедеятельность хозяев. На трофической стадии жизненного цикла трофозоиты парастазиид питаются за счет хозяина. Видимым проявлением питания трофозоитов за счет хозяина является состояние зараженных рачков в осенний период. Готовящийся к зиме и не зараженный парастазиидами рачок имеет значительные накопления жира, которые располагаются в полости тела в виде желтых и ярко-оранжевых капель. У зараженных рачков в этот период года либо жировых капель нет, либо их незначительное количество. Такой рачок не готов к переживанию зимних условий. Особенно недостаток включений жира заметен у осенних рачков, имеющих высокий уровень интенсивности инвазии (более 20 эвгленид в кишечнике 1 рачка). Существенный вред парастазииды наносят рачкам-хозяевам, поселяясь в яйцевых мешках, а также в полости тела. Особенно большой вред наносит паразитирование вида P. coelomae в полости тела рачков и его размножение в организме хозяина. Мы наблюдали интенсивную инвазию Eucyclops serrulatus этим видом парастазий и гибель рачков с выходом парастазий в воду. ВЫВОДЫ 1. В водоемах города Омска обнаружено 10 видов эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев, относящимся к 2 родам отряда Parastasiida: род Parastasia – 6 видов и род Sophiensia – 4 вида. По особенностям морфологии все виды соответствуют описаниям в литературе. 2. Анализ морфологических признаков трофозоитов 10 видов отряда Parastasiida показывает тесную связь паразитических софиензий со свободноживущими астазиями – τ = 1 (р = 0,01) и отсутствие таковой в паре парастазии – астазии (τ = -0,8). Но сравнение морфологических признаков парастазий и софиензий указывает на средний характер сходства – τ = 0,5. 3. Встречаемость отдельных видов парастазиид в водоемах города Омска невелика, что зависит от многих факторов: типа водоема и загрязнения его вод, от встречаемости и численности специфичных животныххозяев. Широко распространенными в разных водоемах (эвритопными) и пробах являются: Parastasia fennica и Sophiensia caudata. Сравнение видовых составов парастазиид обследованных водоемов по коэффициенту Жаккара-Малышева и индексу Чекановского-Соренсена в большинстве сравниваемых пар показывает разную степень различия. 4. Единственными хозяевами парастазиид в обследованных водоемах являются рачки сем. Cyclopidae (Copepoda), относящиеся к 13 видам из 6 родов. Специфичным хозяином для видов рода Parastasia является рачок Eucyclops serrulatus, а для видов рода Sophiensia – Mesocyclops leukarti. Изученные нами и указанные в литературе в качестве хозяев парастазиид гидробионты (инфузории, турбеллярии, нематоды, коловратки, аннелиды, даптомусы, кладоцеры) таковыми не являются, а лишь используют парастазиид в качестве пищи. 5. Специфичность циклопид как универсальных хозяев парастазиид связана с их локализацией в водоеме (планктон, бентос), широким распространением, полицикличностью (реже дицикличностью), высокой численностью, характером питания и жизненным циклом. 6. Особенности морфологии и жизненных циклов позволяют предположить, что виды рода Sophiensia являются факультативными паразитами, а виды рода Parastasia – облигатными паразитами. Основные положения и результаты диссертационного исследования отражены в следующих публикациях: Публикации в научных журналах, и изданиях, рекомендованных ВАК РФ: 1. Монтина, И. М. Видовой состав эндопаразитических жгутиконосцев отряда Parastasiida (Euglenoidae) из рачков (Cyclopidae) водоемов южной части Западной Сибири [Текст] / Т. Г. Воробьева, И. М Монтина // Вестник Тюменского государственного университета. 2008. – № 3. – С. 98–103. Другие публикации: 2. Монтина, И. М., Лихачев С. Ф. Особенности биологии эндопаразитических жгутиконосцев отряда Parastasiida [Текст] / И. М. Монтина, С. Ф. Лихачев // Экологический мониторинг и биоразнообразие. Ишим, 2006. – С. 101–108. 3. Монтина, И. М. Влияние факторов среды на жизненный цикл Parastasiа fennica (Euglenoidae, Parastasiida) [Текст] / Т. Г. Воробьева, И. М. Монтина // Экологический мониторинг и биоразнообразие. Ишим, 2006. – С. 108–111. 4. Монтина, И. М. Экологические особенности парастазиид [Текст] / С. Ф. Лихачев, И. М. Монтина // Материалы 1 международной научнопрактич. конференции «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальн. факторам среды», Челябинск: ЧГПУ, 2006. – С. 207–209. 5. Монтина, И. М. Видовой состав отряда Parastasiida Likhasсhev в водоемах Омской области [Текст] / С. Ф. Лихачев, И. М. Монтина // Межвузовская научно-практическая конференция «Экологические проблемы Зауралья», Ишим, 2007. – С. 84–88. 6. Монтина, И. М. Адаптации в жизненном цикле эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев [Текст] / С. Ф. Лихачев, И. М. Монтина // Международная научно-практическая конференция «Культура и образование как фактор развития региона». Ишим, 2008. № 2. – С. 131–137. 7. Монтина, И. М. Адаптации паразитических эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida [Текст] / С. Ф. Лихачев, И. М. Монтина // Меж- дународная научно-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения д. б. н., профессора Е. В. Сапожниковой «Биология: Теория, практика, эксперимент». Саранск 2008. – Т. 2. – С. 212–213. 8. Монтина, И. М. Влияние температурного фактора на жизнедеятельность эндопаразитических жгутиконосцев [Текст] / И. М. Монтина // Проблемы экологии и экологического образования Уральского федерального округа: региональная научно-практическая конференция. Челябинск, 2008. – С. 155–157. 9. Монтина, И. М. Биологические и экологические особенности эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida [Текст] / И. М. Монтина // Студенты вузов – школе. Ишим: Изд-во ИГПИ им. П. П. Ершова, 2008. – С. 18–20. 10. Монтина, И. М. Адаптации паразитических эвгленовых жгутиконосцев отряда Parastasiida [Текст] / С.Ф. Лихачев, И.М. Монтина // Живые объекты в условиях антропогенного пресса: материалы 10 международной научно-практической конференции. Белгород: ИПЦ «ПОЛИТЕРРА», 2008. – С. 118. 11. Монтина, И. М. Сезонные явления в жизненном цикле Parastasia fennica (Euglenoidae, Parastasiida) [Текст] / С. Ф. Лихачев, И. М. Монтина // Материалы IV Всероссийского съезда Паразитологического общества при Российской академии наук: Паразитология в XXI веке – проблемы, методы, решения. СПб.: Лемма, 2008. Т. 2. – С. 147–148. 12. Монтина, И. М. Влияние температурного фактора на жизнедеятельность эндопаразитических эвгленовых жгутиконосцев [Текст] / И. М. Монтина // Проблемы экологии и экологического образования Уральского федерального округа: материалы региональной научно-практической конференции. Челябинск: изд-во ЧГПУ, 2008. – С. 155–157.
