Слайд 1 - институт морских биологических исследований имени а.

УДК 581.526.323:579+504.064.3
ББК 28.082.28.591
Р84
ISBN 978-5-9907290-2-5
Руководство по изучению морского микрофитобентоса и его применению для
контроля качества среды / Е.Л. Неврова, А.А. Снигирева, А.Н. Петров, Г.В.
Ковалева ; ред. А.В. Гаевская. – Севастополь - Симферополь : Н.Оріанда, 2015.
– 176 с. : 19 илл., 4 табл., 5 прил.
Руководство по изучению морского микрофитобентоса содержит методические рекомендации
по отбору, обработке и различным видам анализа бентосных микроводорослей Черного моря.
Предложено использовать индикационные возможности микрофитов при оценке воздействия
экологических стрессоров на показатели количественного развития, распределения и
таксономическую структуру таксоценов. Обсуждено применение различных формализованных
методов, в том числе индекса таксономической отличительности (TaxDI), для оценки
биоразнообразия и состояния среды с помощью основных компонентов сообществ
микрофитобентоса. Приложения содержат перечень публикаций, используемых при
идентификации видов, аппроксимацию к геометрическим фигурам и поправочные
коэффициенты для диатомовых, формулы расчета объема и площади поверхности
одноклеточных водорослей, список видов микрофитобентоса северо-западной части Черного
моря (Cyanobacteria, Ochrophyta, Dinophyta, Cryptophyta, Haptophyta, Bigyra, Euglenozoa,
Protozoa Incertae Sedis, Chlorophyta), список видов микрофитобентоса северо-западной части
Чёрного моря (Bacillariophyta).
Для специалистов в области мониторинга и охраны окружающей среды, экологов, ботаников,
гидробиологов, преподавателей и студентов высших учебных заведений.
Печатается по постановлению Ученого совета ФГБУН ИМБИ им. А.О. Ковалевского РАН,
протокол № 6 от 29.09.2015 года.
Рецензенты: академик НАНУ д.б.н., проф. В.Н. Егоров, д.б.н. С.В. Кренева
Научный редактор: д.б.н., проф. А.В. Гаевская
© Неврова Е.Л., Снигирева А.А., Петров А.Н., Ковалева Г.В., текст, иллюстрации, 2015
© ФГБУН ИМБИ им. А.О. Ковалевского РАН, 2015
© Н.Оріанда, 2015
Guidelines from quality control of the Black Sea. Microphytobenthos / E.L.
Nevrova, A.A. Snigireva, A.N. Petrov, G.V. Kovaleva ; Ed. A.V. Gaevskaya.
Sevastopol – Simferopol : N. Orianda, 2015. – 176 p. : 19 ill., 4 tabl., 5 annex.
A Guideline from quality control of the marine microphytobenthos consists of
methodical recommendations for sampling, treatment, laboratory processing and
different kinds of analysis of the Black Sea benthic microalgae. It is recommended to
apply the indication capabilities of microphytes for assessment the environmental
stressors impact upon quantitative indices, distribution pattern and taxonomic
structure of taxocenes. Application of different structural indices and non-parametric
methods including taxonomic distinctness indices (TaxDI) for assessment of
biodiversity features and condition of main components of microphytobenthic
assemblages in different environment had discussed. The Annexes are comprised of
the list of references using for taxonomical identification of species, algorithms for
approximation the shape of cells by geometric figures, formulas and correction
factors for calculation of volume and surface area of unicellular microalgae and,
besides the check-list of microphytobenthos (Cyanobacteria, Ochrophyta, Dinophyta,
Cryptophyta, Haptophyta, Bigyra, Euglenozoa, Protozoa Incertae Sedis, Chlorophyta),
and updated list of benthic diatoms (Bacillariophyta) from north-western part of the
Black Sea.
The Guidelines is designated for hydrobiologists, ecologists, botanists, experts in
ecological monitoring and wild-life conservation, and for university lecturers and
students of biological specialties.
Планирование пробоотбора в масштабе полигона
При проектировании схемы мониторинга для достаточной выборки и необходимо
запланировать не менее трех разрезов на каждом полигоне. Учитывая, что на каждой
станции необходимо отбирать не менее 2 проб, в пределах исследуемого полигона следует
запланировать не менее 10 станций (20 проб). Увеличение числа проб повышает
статистическую достоверность результатов исследований, но также увеличивает
трудоемкость обработки микрофитобентоса. Поэтому важно определить оптимальное
соотношение между минимальным числом проб и получением наибольшей информации о
видовом богатстве сообщества микрофитобентоса на полигоне. От надежности этих
результатов зависят выводы об особенностях структуры таксоцена в разных экологических
условиях. Оценка ожидаемого видового богатства проводится на основе расчета
прогностических алгоритмов (эстиматоров) [Colwell, Coddington, 1994; Walther, Morand, 1998;
Foggo et al., 2003].
Выполненная ранее [Петров, Неврова, 2012 а; Petrov, Nevrova, 2014] прогностическая оценка
ожидаемого уровня видового богатства донных диатомовых на полигоне показала, что при
анализе любой одной станции (из 10) может быть выявлено 35% общего числа видов на
полигоне, любых двух станций – около 50% видов (рис. 1). Для обнаружения 80% видового
богатства диатомовых на полигоне следует проанализировать не менее 5 – 6 станций.
Рис. 1. Доля выявленных видов на
полигоне из 10 станций в зависимости от
разного
числа
(от
1
до
10)
рассмотренных станций (по методу
рандомизации
при
1000-кратных
перестановках).
Планирование пробоотбора в масштабе региона.
По результатам прогностической оценки ожидаемого уровня видового богатства донных
диатомовых, выполненной в масштабе региона (объединены данные по 8 полигонам
Крыма, на которых выполнено 93 станции) на основе четырех эстиматоров (Jack-knife-1 и
2, Chao-2 и Karakassis-S∞) рассчитана зависимость между усилиями пробоотбора и
получением наиболее полной информации о видовом богатстве таксоцена [Петров,
Неврова, 2012 б; Petrov, Nevrova, 2013 а, б]. Установлено, что для выявления около 50%
всех видов Bacillariophyta, реально встреченных в регионе юго-западного Крыма на
песчано-илистых грунтах в диапазоне глубин 5–45 м, требуется рассмотреть не менее 10
проб, для выявления 67% следует проанализировать не менее 20 проб, а 80% видов –
около 40 (при допущении равной вероятности встречи в пробе любого вида) (рис. 2).
Рис. 2. Доля выявленных видов
в
зависимости
от
числа
станций. Параметры уравнения
рассчитаны для всего ряда
станций (от 1 до 93)
Морфометрию клеток диатомовых удобно осуществлять по микрофотографиям,
выполненным на СМ, СЭМ и ТЭМ, с помощью программы ImageJ (v1.4.3.67) (рис. 5). Для
определения диатомовых необходимо оценить следующие характеристики: форму
панциря, его размеры – длину (рис. 5 а) и ширину (рис. 5 в), а также количество штрихов
или ареол в 10 мкм (рис. 5 с). В окне программы ImageJ необходимо откалибровать шкалу
(10 мкм) в соответствии с использованным типом камеры микроскопа (рис. 5 с).
Рис. 5. Наиболее важные морфометрические характеристики для определения
диатомовых, измеряемые в программе ImageJ: A – длина; B – ширина створки, C –
количество штрихов в 10 мкм.
Рис. 6. Доминирующие виды
донных диатомовых Черного
моря:
1
–
Pleurosigma
elongatum, 2 – Fallacia forcipata;
3 – Nitzschia compressa; 4 –
Thalassionema nitzschioides; 5 –
Diploneis smithii; 6 – D. bombus;
7 – Tabularia tabulata; 8 – F.
subforcipata, 9 – Dimeregramma
minor, 10 – N. acuminata, 11 –
Caloneis
liber,
12
–
Campylodiscus thuretii, 13 –
Paralia sulcata, 14 – Amphora
marina,
15
–
Halamphora
coffeaeformis, 16 – N. sigma,17 –
A. crassa, 18 – A. graeffeana, 19 –
A. acuta, 20 – A. proteus, 21 –
Cocconeis scutellum, 22 –
Navicula parapontica, 23 –
Grammatophora marina, 24 –
Licmophora
abbreviata.
Размерная шкала 10 мкм.
Для мониторинга предлагается использовать следующие структурнофункциональные показатели сообществ микрофитобентоса:
Структурные показатели:
Общая численность и численность доминирующих видов; Общая биомасса и
биомасса доминирующих видов; Видовое богатство; Таксономическая структура;
Индексы видового разнообразия; Таксономическое разнообразие и индексы его
оценки; Размерная структура и морфометрическое разнообразие; Доминантные и
субдоминантные виды; Индикаторные и дискриминаторные виды; Виды,
способные к интенсивному «цветению»; Потенциально опасные виды; Редкие
виды и виды-вселенцы.
Функциональные показатели:
Первичная продукция; Функциональные группы – r/K стратеги и C–S–R
функциональные группы; Морфофункциональные индексы;
Автотрофы/гетеротрофы; Жизненный цикл;
Сезонная динамика; Сукцессия сообществ.
Описание методических подходов, алгоритмов и полученных ранее с их помощью
результатов, приведенное в данном методическом руководстве, призвано
сориентировать пользователя и обеспечить наиболее эффективное решение
задач, поставленных в рамках программы биологического мониторинга с
применением микроводорослей. Выбор наиболее подходящего метода и
биообъекта остается за пользователем и определяется конкретной задачей в
рамках планируемых мероприятий по оценке состояния морских акваторий в
условиях воздействия на биоту всего комплекса естественных и антропогенных
стрессоров.