Исследование трофической активности дафний из лабораторной и природной популяций (Ольгин пруд, збс)

Investigation of the trophic activity of Daphnia from laboratory and natural populations

Авторы:

Д. Ю. Басс, Н. С, Бизяев, П. Д Циркунов., А. Б. Шикалов

D. Yu. Bass, N.S Bizyaev., P. D. Tcirkunov, A. B. Shikalov

Научные руководители:

О.В. Воробьева, Д.М. Гершкович, Е.Ф. Исакова

O.V. Vorobeva, D.M Gershkovich., E.F. Isakova

Аннотация

Исследована суточная динамика трофической активности пресноводных ракообразных семейства Daphniidae в зависимости от возраста, степени адаптации к лабораторным условиям и условий кормления.

Studied the daily dynamics of the trophic activity of freshwater crustacean Daphniiadae depending on the age, the degree of adaptation to laboratory conditions and feeding conditions.

Введение

Метод исследования трофической активности ракообразных-фильтраторов основан на изменении концентрации корма в исследуемой пробе, которую можно измерять как методом прямого счета, например, в камере Горяева, так и приборными методами - по оптической плотности и флуоресценции. С помощью метода регистрации флуоресценции хлорофилла а микроводорослей был исследован суточный цикл трофической активности у молодых и взрослых особей пресноводных ракообразных семейства Daphniidae.

Цель и задачи

Изучить суточную динамику трофической активности представителей семейства Daphniidae, в зависимости от возраста, степени адаптации к лабораторным условиям, и условий кормления.

Обзор литературы

Ветвистоусые ракообразные (Cladocera) - одна из основных групп пресноводного зоопланктона. Для них характерно чередование партеногенетического и полового размножения. В летнее время популяции состоят в основном из самок, откладывающих диплоидные партеногенетические яйца. При наступлении неблагоприятных условий (изменение температуры, превышение плотности популяции, недостаток пищи) в популяции появляются самцы и самки, производящие гаплоидные яйца. После оплодотворения диплоидные «зимние» яйца откладываются в эфиппиум и в таком виде пережидают холодное время года (Практическая гидробиология, 2007).

Представители сем. Daphniidae, использованные в работе - фильтраторы, их питание неразрывно связано с дыханием, так как грудные ножки выполняют функции как питания, так и дыхания. Пелагические кладоцеры могут потреблять микроскопические водоросли, бактерии или детрит. Наиболее успешно они растут и размножаются, питаясь водорослями (Жмур, 2007).

Скорость фильтрации, или трофическая активность (ТА) определяется различными факторами и зависит от возраста, размеров рачков, от концентрации пищи и температуры (Smirnov, 2014). Для D. magna фильтрационная активность варьирует от 0,3 до 1,8 мл/ч на особь (Gulati, 1978 цит. по Smirnov, 2014), или, по данным (Matorin et al., 2009), 6 – 7 мл/ч на особь. Для D. pulex уровень фильтрации у рачков длиной 0,7 – 1,8 мм 0,9 – 5,15 мл/24 ч на особь. При этом известна и суточная вариабельность указанного показателя – так, у дафний длиной 2 мм уровень фильтрации возрастает с 5 мл/24 ч на особь днём до 20 мл/24 ч на особь ночью (Haney, 1985, цит. по Smirnov, 2014).

Высокий разброс наблюдаемых результатов можно объяснить влиянием среды, условий эксперимента и особенностями тестируемой культуры. Однако Knoechel и Holtby (1986, цит. по Smirnov, 2014) вывели уравнение, позволяющее оценить зависимость уровня фильтрации от длины рачка:

,

где F – это уровень фильтрации в мл/день на особь, а L – длина тела в мм. Уравнение согласуется с экспериментальными данными для таких родов, как Bosmina, Ceriodaphnia, Chydorus, Daphnia.

Исследования циркадного ритма показали, что уровень потребления у Daphnia выше и менее вариабелен ночью, чем днём (Haney, 1985, цит. по Smirnov, 2014).

В целом данные о суточных ритмах в потреблении пищи противоречивы. Например, показано, что около 85% суточной фильтрации происходит в часы сумерек и рассвета; наименьший уровень фильтрации наблюдается на глубине в дневное время, уменьшается также около полуночи и снова увеличивается к утру (Hancy and Hall, 1975, цит. по Smirnov, 2014). Другие авторы утверждают, что уровень фильтрации у дафний выше ночью (Starkweather, 1975; Steiner and Kaptrzak, 2000, цит. по Smirnov, 2014).

Трофическая активность ракообразных может быть оценена c использованием метода регистрации быстрой флуоресценции хлорофилла а микроводорослей, который основан на способности молекулы хлорофилла не только поглощать свет, но и испускать его в более длинноволновой области (флуоресцировать). При поглощении света, молекулы хлорофилла переходят в возбужденное состояние. Для хлорофилла существует два наиболее вероятных синглетных возбужденных уровней - более высокий S₂^* (при поглощении квантов синего света) и более низкий S₁^* (при поглощении красного света), что и определяет наличие в спектре поглощения хлорофилла двух главных пиков (синего и красного максимумов). Одним из путей дезактивации возбуждения, состоящем в переходе из состояния S₁^* состояния в основное (наряду с тепловой диссипацией и использованием на процессы фотосинтеза) является испускание квантов красного света, называемый флуоресценцией (Маторин и др., 2010).

Метод регистрации быстрой флуоресценции, использованный в работе, позволяет оценить интенсивность флуоресценции, испускаемой клетками водорослей, служившими в качестве кормовой базы. На основании полученных данных можно определить количество клеток микроводорослей, поглощенных Daphnia, и рассчитать их трофическую активность.