Интернет: новые возможности и перспективы – людям!

Всероссийский Фестиваль интернет-проектов

«Новая Реальность»
 
 
 
 
 
 
 

График проведения Фестиваля

25 ноября 2008
Москва
Церемония вручения Премии Рунета 2008
23 декабря 2008
Москва
Итоги 2008 года
1-4 апреля 2009
Москва
Российский интернет-форум

Дафнии заселяют альпийские озера, ставшие более продуктивными

Что определяет расширение круга местообитаний, в которых начинает встречаться тот или иной вид организмов? Изменение условий, ставших более пригодными для данного вида, или же генетические изменения самих организмов? На примере ветвистоусого рачка Daphnia galeata, который стал обитать в озерах северных предгорий Альп, удалось экспериментально показать, что основная причина его появления на новом месте — повышение продуктивности данных озер и улучшение кормовой базы. Однако некоторую роль, по-видимому, всё же сыграл естественный отбор в популяциях самих дафний.

Расселение видов в новые районы и освоение ими новых местообитаний в последнее время происходит особенно часто, и во многих случаях оказывается прямо или косвенно связанным с усилением хозяйственной деятельности человека. Так, в послевоенной Европе использование всё большего количества минеральных удобрений привело к тому, что многие озера изменили свой статус, превратившись из олиготрофных (бедных элементами минерального питания, характеризующихся низкой продукцией и биомассой фитопланктона) в эвтрофные (богатые элементами минерального питания, характеризующиеся высокой продукцией и биомассой фитопланктона). Вслед за изменением «трофности» озера (см. Trophic state index), а оно выражается прежде всего в возрастании продукции фитопланктона, нередко меняется и видовой состав его потребителей — зоопланктона. Известно, что есть виды планктонных ракообразных, способные хоть и медленно, но расти и размножаться при малом количестве пищи, а есть виды, растущие и размножающиеся только при высокой концентрации пищи.

Пример вида, освоившего новые места обитания, — планктонный ветвистоусый рачок Daphnia galeata, который стал встречаться в озерах, расположенных в северных предгорьях Альп, хотя раньше обитал только в озерах, расположенных с южной стороны Альп, более теплых, а главное — более продуктивных. Что позволило D. galeata проникнуть в новые для этого вида озера: изменившиеся условия обитания (более высокая продукция фитопланктона) или же появление новых генотипов, занимающих несколько другую экологическую нишу? Ответить на эти вопросы в ходе экспериментального исследования попытались недавно Пит Спаак (Piet Spaak) из Федерального института наук о воде (Eawag, Dübendorf, Швейцария) и двое его коллег из США. В качестве точки отсчёта они использовали данные о другом, близком, виде дафний — Daphnia longispina, который и ранее обитал в более олиготрофных озерах данного региона.
 

Daphnia longispina — вид, свойственный более олиготрофным озерам. Изображение с сайта www.photomacrography.net

Для начала авторы обследовали ряд озер, в которых были обнаружены D. galeata или D. longispina: 7 озер с северной стороны Альп и 8 — с южной (см. карту-схему). Почти во всех «южных» озерах встречается D. galeata и только в некоторых — D. longispina. В «северных» озерах наоборот: широко распространена D. longispina, но в некоторых есть и D. galeata. Выделив клоны D. galeata из 4 «северных» озер, в которые этот вид проник относительно недавно, и из 4 «южных», где он обитал и раньше, исследователи выращивали их в контролируемых лабораторных условиях, используя в качестве корма мелкие планктонные водоросли Scenedesmus obliquus, культивируемые в хемостате. Параллельно, для сравнения, в лаборатории культивировали и другой вид — D. longispina, причем также были взяты по 4 клона из «северных» и «южных» озер. После того как в лаборатории получили по крайней по четыре поколения каждого из клонов обоих видов, исследователи приступили к непосредственной оценке возможности рачков выживать и размножаться при разных уровнях обеспеченности пищей и температуре.
 

Расположение обследованных озер в Альпах. На круговых диаграммах показано относительное обилие D. galeata (черным цветом), D. longispina (серым цветом) и других видов дафний (точки на белом фоне). Квадраты вокруг диаграмм показывают озера, из которых были взяты рачки для получения культуры: сплошными тонкими линиями — D. galeata; линиями из точек — D. longispina. Изображение из обсуждаемой статьи в Proc. R. Soc. B.

Представителей всех клонов обоих видов стали выращивать при двух разных концентрациях корма (того же Scenedesmus): одна соответствовала «олиготрофным» условиям, то есть малому количеству пищи (концентрация водорослей, оцененная в углероде, составляла 0,3 мг C/л), другая — «эвтрофным» условиям, большому количеству пищи (концентрация водорослей — 0,9 мг C/л). Все эксперименты осуществляли при двух разных температурах (16°C и 22°C) и все возможные варианты в четырех повторностях (в результате всего было поставлено 256 опытов). Для характеристики ответа каждой популяции (точнее — определенного клона D. galeata или D. longispina, происходящего из «северных» или «южных» озер) использовали такие показатели, как величина кладки (среднее число яиц, отложенных самкой в выводковую сумку), размер тела рачка при достижении половозрелости и скорость роста молодых особей.

Результаты экспериментов подтвердили ожидания авторов. Клоны D. galeata, происходящие как от «северных», так и «южных» популяций, могли дорасти до половозрелости и поддерживать достаточный уровень плодовитости только в тех вариантах опыта, где имитировались «эвтрофные» условия. По всей видимости, проникновение D. galeata в озера, расположенные к северу от Альп, стало возможным только тогда, когда изменился их трофический статус, после того как в них повысилась продукция фитопланктона. При этом клоны D. galeata, происходящие из «северных» озер, показывали более быстрый рост молоди и больший размер кладки по сравнению с видами, происходящими из «южных» озер. То есть элемент генетической составляющей присутствовал, а в популяциях D. galeata, заселяющих новые местообитания, шел естественный отбор.

Любопытно, что вид, используемый для сравнения, D. longispina, способный расти и размножаться при низкой концентрации корма (олиготрофные условия), будучи помещен в условия обилия пищи, также демонстрировал увеличение всех показателей (плодовитости, размера тела и скорости роста молоди). Эксперименты показали, что D. longispina не уступает в этих условиях D. galeata. Отмечаемые же иногда случаи исчезновения D. longispina из озер, ставших продуктивными, видимо, не могут трактоваться как вытеснение вследствие конкуренции с D. galeata.

Источник: Piet Spaak, Jennifer Fox, Nelson G. Hairston, Jr. Modes and mechanisms of a Daphnia invasion // Proc. R. Soc. B. 2012. Published ahead of print April 18, 2012.

См. также:
Размножаться лучше на сытый желудок — популярный синопсис к статье: Л. В. Полищук, Я. Файферберг. «Динамика массы тела дафний в свете теории жизненных стратегий: анализ с использованием метода вкладов» // «Журнал общей биологии». Том 67, номер 1, 2006. С. 23–36.

Источник: http://elementy.ru/

 

Организаторы:

Информационные партнеры:

Обратная связь © 2010 - РА "Позитив". При использовании материалов ссылка на www.novreal.ru обязательна.