«ИЗУЧЕНИЕ АЛЬГОФЛОРЫ ОЗЕР ГОРОДА УФЫ И ЕЕ ОКРЕСТНОСТЕЙ» - ВКР

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА ВОДОРОСЛЕЙ И ОСОБЕННОСТИ АЛЬГОФЛОРЫ ОЗЕР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 6

1.1. Строение клеток водорослей 6

1.2. Экологические группы водорослей пресноводных водоемов 9

1.2.1. Планктонные водоросли 10

1.2.2. Бентосные водоросли 12

1.3. Общая характеристика озер как экосистем 15

1.4. Особенности альгофлоры пресноводных озер 16

1.5. История изучения альгофлоры озер на территории города Уфы 20

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 31

2.1. Характеристика района исследований 31

2.2. Методика отбора проб 33

2.3. Идентификация водорослей и цианобактерий 34

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 35

ВЫВОДЫ 44

ЛИТЕРАТУРА 45

---

Введение

Озера являются уникальными водными объектами, играющими важную роль в круговороте воды и поддержании глобального экологического равновесия. Экосистемы озер включают в себя биотические (живые) растения, животных и микроорганизмы, а также абиотические (неживые) физические и химические взаимодействия (Brown, 1987).

Несмотря на длительную историю альгологических исследований в Башкирии, адьгофлора озер остается не изученной в полной мере. Особый интерес вызывает изучение озер, находящихся на территории города Уфы и в ее окрестностях, которые подвергаются антропогенной нагрузке.

Целью работы являлось изучение биоразнообразия водорослей и цианобактерий озер Мельничного, Кашкадан и Солдатского.

В ходе работы были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ литературы, посвященной изучению альгофлоры озер.

2. Выделить клональные культуры и провести идентификацию водорослей и цианобактерий с использованием световой микроскопии.

Научная новизна. Исследовано биоразнообразия наземных водорослей и цианобактерий озер Мельничного, Кашкадан и Солдатского с выделение клональных культур.

Практическая значимость и реализация результатов исследования.

Выделенные штаммы водорослей и цианобактерий внесены в Коллекцию водорослей и цианобактерий Башкортостана (BCAC) и будут использоваться для дальнейших фундаментальных и прикладных исследований.

Связь работы с научными программами. Исследования были выполнены при поддержке внутривузовского гранта БГПУ им.М.Акмуллы .

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 научные работы:

1. Гайсина Л.А., Кабиров Р.Р., Краснова В.В., Ломадзе С.В., Исмагилова Э.Ф., Гайнутдинова А.Н., Нафикова Э.Р. Создание онлайн- депозитария штаммов Коллекции водорослей и цианобактерий (ВСАС) // Дни молодежной науки. Сборник статей молодых ученых, посвященный XXV-летию аспирантуры БГПУ им. М. Акмуллы. Уфа, 2015.

2. Нафикова Э.Р., Суханова Н.В. Флора высших растений села Кугарчи. // Современные аспекты изучения экологии растений. Сборник материалов V международной молодежной дистанционной конкурс-конференция. - Уфа, 2017.

3. Туктарова Э.А., Габидуллина Г.Г., Сафиуллина Л.М., Латипова Э.И., Суханова Н.В., Нафикова Э.Р., Тайгунова Р.Р., Казакова А.И. Влияние гидрогелей разных производителей на микроводоросли, всхожесть семян Triticum abstivum на безжизненных субстратах // VIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы Южного Урала». - Оренбург, 2017. В печати.

---

Выдержка из текста работы

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА ВОДОРОСЛЕЙ И ОСОБЕННОСТИ АЛЬГОФЛОРЫ ОЗЕР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Строение клеток водорослей

Водоросли - талломные бессосудистые споровые растения характеризуются способностью фотоавтотрофному способу питания.

Клетки многих примитивных, имеющих монадную организацию водорослей, а также зооспоры и гаметы большинства водорослей голые, т.е. ограничены снаружи только цитоплазматической мембраной

(плазмолеммой). У большинства водорослей к наружи от плазмолеммы находится клеточная стенка, состоящая из аморфного, образованного гемицеллюлозами и пектиновыми веществами матрикса, в котором погружены целлюлозные микрофибриллы. Нередко в толще клеточной стенки присутствуют добавочные компоненты: кремний (педиаструм), спорополленин (сценедесмус), карбонат кальция (харовые водоросли), альгиновая кислота, фукоидин и фуцин (у бурых водорослей), хинин (эндогониум, кладофора). У диатомовых водорослей матрикс клеточной стенки пектиновый, содержит в качестве скелетного вещества кремнезем (Водоросли, 1989).

Цитоплазма у большинства водорослей расположена тонким постенным слоем, окружая большую центральную вакуоль с клеточным соком. Вакуоль отсутствует в клетках синезелёных водорослей и монадных клетках. В клетках эукариотических водорослей хорошо различимы элементы эндоплазматического ретикуллюма, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, клеточные ядра, хроматофоры.

Митохондрии обычного строения. В митохондриях некоторых бурых и красных водорослей наблюдались электронно-прозрачные участки, содержащие фибриллы ДНК. Описаны митохондриальные рибосомы более мелкие, чем цитоплазматические, расположенные как свободно, так и прикреплённые к кристам (Водоросли, 1989).

Аппарат Гольджи образован рядом блюдцевидных двойных мембран, на концах которых нередко имеются вздутия, они отшнуровываются в виде мелких пузырьков.

За исключением сине-зеленых, в клетках водорослей особенно заметны хроматофоры (хлоропласты) - носители окраски. Хроматофоры у водорослей весьма разнообразной формы: они могут быть чашевидными (большинство видов хламиномонады), в виде кольца, опоясывающего клетку (улотрикс), в виде полого цилиндра, продырявленного многочисленными отверстиями (эндогониум), одной или многих идущих по спирали лент (спирогира), одной-двух крупных париетальных пластинок (пеннатные диатомеи), звездчатый (зигонема). Хлоропласты водорослей несут зеленый пигмент хлорофилл, существующий в нескольких формах (а, b , с, d , е). Помимо него, в хлоропластах у красных, желто-зеленых, бурых и других водорослей присутствуют и такие пигменты, как фикоцианин, фикоэритрин, фикоксантин, каротин, ксантофилл и т.д. Хлоропласты являются единственным местом отложения крахмала в клетке, большая часть которого концентрируется вокруг специфических образований - пиреноидов (Водоросли, 1989).

Монадные клетки обычно имеют кирпично-красный глазок, или стигму,состоящую из ряда гранул, которые содержат пигмент астаксантин (гематохром), клетки снабжены жгутиками, которые у водорослей имеют единый план строения (Курс низших растений, 1981).

Водоросли - единственная группа растений, где представлены все известные в настоящее время типы клеточной организации: прокариотическая (синезеленые водоросли), мезокариотическая (панцирные жгутиконосцы из группы динофлагеллат), эукариотическая (водоросли остальных отделов).

Вегетативное тело водорослей представлено талломом (слоевищем), не дифференцированным на органы - корень, стебель, листья и цветы. В пределах слоевцового строения водоросли отличаются исключительным морфологическим разнообразием. Здесь представлены одноклеточные, колониальные, многоклеточные и неклеточные организмы. Их размеры варьируют в чрезвычайно широких пределах: от 1-2 (реже меньше) мкм до нескольких десятков метров (крупные морские бурые водоросли). Форма и окраска таллома очень разнообразны. Наряду с простейшими шаровидными формами, встречаются сложно расчлененные, внешне напоминающие высшие растения. Слоевища могут быть окрашены в семь основных цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый) и огромное число дополнительных цветов (например, розовый, сине-зеленый, золотистый и т. д.) (Курс низших растений, 1981).

Разнообразие внешней формы водорослей может быть сведено к нескольким основным структурам, повторяющимся в разных систематических группах, что указывает на некоторый параллелизм в эволюции их формы. Тип морфологической структуры тела водорослей является одним из важных таксономических критериев в систематике водорослей. В научной литературе различают следующие ступени морфологической дифференциации таллома водорослей:

Монадная организация характеризуется наличием двух или нескольких жгутиков (реже одного), с помощью которых водоросли активно передвигаются в водной среде. Монадная структура свойственна одноклеточным и колониальным организмам, имеющим плотную клеточную оболочку либо лишенным ее. При неблагоприятных условиях многие виды сбрасывают или втягивают жгутики, теряют подвижность и окружают себя слизью. Жгутиковую структуру имеют многие колониальные водоросли. Они представляют собой совокупность отдельных клеток, объединенных слизью в одно целое (у зеленых - Volvox и др.) (Курс низших растений, 1981).

Амебоидная организация наблюдается у некоторых лишенных твердой оболочки форм, которые развивают цитоплазматические отростки - ризоподии,передвигаются при помощи выпячивания псевдоподий или ризоподий. Амебоидная структура может быть постоянной или временной, отмечена у ряда простейших водорослей, как одноклеточных, так и колониальных. Данный тип структуры распространен не столь широко, наблюдается у представителей из отделов золотистых, динофитовых и желтозеленых водорослей.

Пальмеллоидный тип организации представлен колониальными и одноклеточными водорослями, утратившими способность к активному передвижению в вегетативном состоянии. Для данной структуры характерно наличие обильной слизи, в которую погружены одетые оболочками или голые клетки. В простейших случаях слизь бесструктурна и клетки располагаются внутри нее без определенного порядка и не имеют плазматических связей.Такие слизистые талломы имеют различные размеры очертания. Пальмеллоидная структура широко представлена у желтозеленых, зеленых, золотистых водорослей (Курс низших растений, 1981).

Коккоидная организация представлена клетками различной формы, лишенными псевдоподий и жгутиков, одиночными или объединенными в колонии разнообразного вида, но не нитчатые. Он характеризуется наличием у клеток плотной оболочки, гладкой или со всевозможными выростами, например у Tetrastrum heteracanthum из отдела зеленых водорослей. Водоросли коккоидной структуры неподвижны в вегетативном состоянии; исключение составляют диатомовые и десмидиевые водоросли, способные активно передвигаться благодаря выделению слизи протопластами их клеток.

Данная структура широко распространена почти во всех отделах эукариотических водорослей, кроме эвгленовых и рафидофитовых, встречается также и у прокариотических синезеленых водорослей. Коккоидную структуру рассматривают в эволюционном плане как исходную для возникновения многоклеточных талломов, а также сифонального и сифонокладального типов структуры (Курс низших растений, 1981).

---

Заключение

1. В результате проведенных исследований в альгофлоре озер Мельничного, Кашкадан и Солдатского было обнаружено 12 видов водорослей и цианобактерий, относящихся к 3 таксономическим группам: Cyanobacteria - 2, Chlorophyta - 1 (Chlorophyceae - 8, Trebouxiophyceae - 1), Bacillariophycea - 1.

2. Наибольшее число видов водорослей и цианобактерий было обнаружено в озере Мельнчном (9 видов). В озере Кашкадан было надйено 4 вида, в озере Солдатском - 1 вид.

3. В видовом составе альгофлоры преобладили типично пресноводные виды водорслей и цианобактерий, такие как Pseudoanabaena frigida, Desmodesmus armatus, Kirchneriella cf. dianae, Monoraphidium komarkovae, M. pusillum, Stichococcus lacustris, Ankistrodesmus sp., Desmodesmus sp., Stigeoclonium sp.

4. К числу интересных находок следует отнести вид Oculatella sp., которая является характерным представителем наземных экосистем.

5. Полученные сведения дополняют имеющиеся знания об альгофлоре озер города Уфы и ее окрестностей.

---

Список литературы

Андреева В.М. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales). Санкт-Петербург: Наука, 1998. 351 с.

Водоросли. Справочник / Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. Киев: Наукова думка, 1989. 608 с.

Виноградова К.Л. Эпифитизм водорослей, уточнение терминологии//Ботанический журнал. 1976. Т.74. №9. С.1291-1293.

Штина Э.А., Некрасова К.А. Реакция почвенных водорослей на антроплгенное воздействие окружающей среды /Проблемы антропогенного воздействия на окружающую среду. М.: Наука, 1985. С. 56-61.

Шарипова М.Ю. Влияние стоков Белорецкого металлургического комбината на состав и распределение эпифитона и фитопланктона реки Белая// Результаты научных исследований преподавателей биол. ф-та Башгосуниверситета: Тез. докл. Уфа, 1997 а. С.45-48.

Шарипова М.Ю. Состав и распределение альгоперифитона реки Белой// Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий: Материалы межд. науч. конф. Оренбург. ИПК»Газпромпечать», 2001. С.4748.

Кабиров Р.Р. Роль почвенных водорослей в поддержании устойчивости наземных экосистем // Альгология. - 1991.- Т.1.№ 1.- С. 60-68.

Суханова Н.В. Почвенные водоросли городских экосистем. Автореф. дис. канд. биол.наук. Уфа, 1996, 21 с.

Суханова Н.В., Фазлутдинова А.И., Хайбуллина Л.С. Диатомовые водоросли городских парков //Почвоведение. 2000, №7, с.840-846.

Лозин Е.В. Девонские грабенообразные прогибы в платформенной Башкирии как структуры растяжения // Тр. БашНИПИнефть. Уфа, 1987.

Хакимов М.У. Природно-климатические факторы территории г. Уфа, обуславливающие его экологическую обстановку в связи с загрязнением атмосферы выхлопами автотранспорта// Наука и образование: проблемы, идеи, инновации. 2020. № 5 (29). С.37-41.

Чиркова О.Б., Гилязова Л.Ф. Характеристика зообентоса озера Кашкадан// Экологические проблемы регионов: тезисы Всероссийской молодежной научно-практической конференции (10 декабря 2013 г., г. Уфа) / отв.ред. Б.М. Миркин. Уфа: РИЦ БашГУ, 2013. С.70-71.

Синенко С. Г. Уфа старая и новая. Уфа: Государственное республиканское издательство «Башкортостан», 2007. 272 с.

Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. 2. Teil: Oscillatoriales /SuBwasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19/2. Jena; Stutgart; Lubek. Ulm, 2005. 759 p.

Zammit G., Billi D., Albertano P. The subaerophytic cyanobacterium Oculatella subterranea (Oscillatoriales, Cyanophyceae) gen. et sp. nov.: a cytomorphological and molecular description// European Journal of Phycology. 2012. Vol. 47. P. 341-354.

Osorio-Santos K., Pietrasiak N., Bohunicka M., Miscoe L.H., Kovacik L., Martin M.P., Johansen J.R. Seven new species of Oculatella (Pseudanabaenales, Cyanobacteria): taxonomically recognizing cryptic diversification// European Journal of Phycology. 2014. Vol. 49. P. 450-470.

John D.M. Orders Chaetophorales, Klebshormidiales, Microsporales, Ulotrichales /The Freshwater Algal Flora of the British Isles. An identification guide to freshwater and terrestrial algae. Edited by John, D.M., Whitton, B.A., Brook, A.J. Cambridge: Cambridge University Press, 2002. P. 433-468.

Курс низших растений / Великанов Л.Л., Гарибова Л.В., Горбунова Н.П. и др.; Под ред. М.В. Горленко. М.: Высшая школа, 1981.

Brown A. L. Freshwater Ecology . Heinimann Educational Books, London, 1987. С. 163/

1. Гайсина Л.А., Фазлутдинова А.И., Кабиров Р.Р. Современные методы выделения и культивирования водорослей: учебное пособие. Уфа: Изд-во БГПУ, 2008 а. 152 с.

2. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. Л.: Наука, 1969. 228 с.

3. Еленкин А.А. Синезеленые водоросли СССР. М., Л.: Изд-во АН СССР. 1936-1938-1949. Вып. 1-2.

4. Зенова Г.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли: Учебное пособие. М.: Изд-во МГУ, 1990. 80 с.

5. Калинина О.Ю., Сапожников Ф.В. Результаты исследования обрастания микроводорослями пластикового мусора // Окружающая среда и энерговедение. 2019. № 4. С.46-53.

6. Костиков И.Ю., Демченко Э.Н., Березовская М.А. Коллекция культур водорослей Киевского национального университета имени Тараса Шевченко. Каталог штаммов (2008 г.) // Чорноморьский ботаничный журнал. 2009. Т.5. № 1. С. 37-79.

7. Лакин Г.Ф. Биометрия. М: Высш. шк., 1990. 352 с.

8. Мельникова В.В. О связи между распространением водорослей в почвах и растительным покровом // Докл. АН ТаджССР. 1954. Вып. 10. С. 41-50.

9. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций). Уфа: Гилем, 1998. 413 с.

10. Некрасова К.А., Бусыгина Е.А. Неравномерность пространственного распределения водорослей в почве // Почвоведение. 1979. № 10. С.83-91.

11. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. 740 с.

12. Почвы СССР / Т.В.Афанасьева, В.И. Василенко, Т.В. Терешина, Б.В. Шеремет. Отв.редактор Г.В. Добровольский М.: Мысль, 1979. 380 с.

13. Рябушко Л.И., Бондаренко А.В., Сапожников Ф.В., Калинина О.Ю., Диатомовые обрастания синтетических полимерных материалов в Карантинной бухте (Крым, Черное море). Вопросы современной альгологии. 2019 (20)№2, 87-91.

14. Сапожников Ф.В., Калинина О.Ю., Снигирева А.А., Альгобактериальные ценозы на поверхности различных видов пластика (микропластон) в прибрежной зоне эгейского моря (дистрихтБодрум, Турция). Труды VII Международной научно-практической конференции “Морские исследования и образование (MARESEDU-2019)”, 2019, 351-359.

15. Фазлутдинова А.И. Эколого-флористическая характеристика почвенных диатомовых водорослей Южного Урала. Автореф. дис канд. биол. наук. Уфа, 1999 б. 18 с.

16. Физико-географическое районирование Башкирской АССР. Ученые записки. Т. XVI. Серия географическая №1. Уфа, БГУ. 1964. 210 с.

17. Хазиев Ф.Х., Кабиров Р.Р. Количественные методы почвенно- альгологических исследований // БФАН СССР. Уфа, 1986. 172 с.

18. Хайбуллина Л.С., Суханова Н.В., Кабиров Р.Р., Соломещ А.И. Синтаксономия сообществ почвенных водорослей Южного Урала. 1. Союз Amphoro-Phormidion all. nova hoc loco // Альгология. 2004. Т. 14. №3. С. 261-276.

19. Хайбуллина Л.С., Суханова Н.В., Кабиров Р.Р., Соломещ А.И. Синтаксономия сообществ почвенных водорослей Южного Урала. Часть 3. Класс Bracteacocco-Hantzschietea cl. nova hoc loco // Альгология. 2006. Т.16. № 2. С 94-215.

20. Хайбуллина Л.С., Суханова Н.В., Кабиров Р.Р., Соломещ А.И. Синтаксономия сообществ почвенных водорослей Южного Урала. 2. Союз Klebsormidio-flaccidi-Myrmecion biatorellae all. nova hoc loco // Альгология. 2005. Т. 15. №1. С. 86-100.

21. Шакиров А.В. Физико-географическое районирование Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 617с.

22. Штина Э.А. Почвенные водоросли как пионеры зарастания техногенных субстратов и индикаторы состояния нарушенных земель // Журнал общей биологии. 1985. Т.46. № 4. С. 435-443.

23. Штина Э.А. Почвенные водоросли как экологические индикаторы // Бот. журнал. 1990. Т. 75. № 1. С. 441-452.

24. Штина Э.А. Принципы и методы использования почвенных водорослей для биоиндикации загрязнения почвы // Тр. Всесоюзного научно- исслед. ин-та сельскохоз. микробиол. Л., 1983. С. 26-32.

25. Штина Э.А., Голлербах М.М. Экология почвенных водорослей. М.: Наука, 1976.143 с.

26. Abramoff M.D., Magelhaes P.J., Ram S.J. Image processing with Image J // Biophotonics International. 2004. Vol. 11. P. 36-42.

27. Eich A., Mildenberger T., Laforsch C., Weber M. Biofilm and diatom succession on polyethylene (PE) and biodegradable plastic bags in two marine habitats: Early signs of degradation in the pelagic and benthic zone? (2015) PLoS ONE, 10 (9) , art. no. e0137201

28. Izhitskiy A.S., Zavialov P.O., Sapozhnikov P.V., Kirillin G., Grossart H.P., Kalinina O.Y., Zalota A.K., Goncharenko I.V., Kurbaniyazov A.K., Present state of the Aral Sea: diverging physical and biological characteristics of the residual basins. Scientific reports (6)23906, 10-1038, 2016.

29. Oberbeckmann S., Osborn A.M., Duhaime M.B. Microbes on a bottle: Substrate, season and geography influence community composition of microbes colonizing marine plastic debris. (2016) PLoS ONE, 11 (8), art. no. e0159289.

---