2. Бентосные

Свободноживущие бентические динофлагелляты

     Бентосные динофлагелляты – по-видимому, довольно большая и разнообразная, но до сих пор еще малоизученная, группа микроводорослей, играющая важную роль в создании и трансформации органических веществ в морских экосистемах. Все возрастающее внимание исследователей эти организмы привлекают так же и тем, что, как и планктонные представители динофитовых, некоторые виды в процессе жизнедеятельности вырабатывают биологически активные вещества, среди которых отмечены антиопухолевые, антигрибковые и антибиотические компоненты, а также различные токсины, вызывающие гибель рыбы, паралитическое и диарретическое отравление теплокровных животных и человека. В настоящее время такая способность известна более чем для 18 видов бентосных и эпифитных динофлагеллят из родов Gambierdiscus, Ostreopsis, Coolia, Prorocentrum и Amphidinium (Nakajima et al., 1981; Morton, Faust, 1997).

     Изучение бентосных перидиней было начато в 1911 г. Хердман (Herdman, 1911), спустя почти два века от начала исследования представителей планктонной группы. Он наблюдал зеленовато-коричневые пятна на песчаном пляже у о-ва Мен и установил, что окрашивание песка связано с развитием перидинеи Amphidinium operculatum. Дальнейшие исследования (Herdman, 1921, 1922, 1923, 1924) показали значительное разнообразие динофлагеллят родов Gymnodinium, Polykrikos и Phalacroma, а также разные стадии жизненного цикла Amphidinium. Позднее многие виды были переведены во вновь созданные роды, характеризующиеся наличием панциря, такие как Sinophysis, Adenoides и Thecadinium (Kofoid, Skogsberg, 1928; Balech, 1956). Последующие изучения бентосных динофлагеллят были также связаны с исследованием населения песков морских пляжей (Nie, Wang, 1944; Balech, 1956; Dragesco, 1965; Baillie, 1971; Dodge, 1982; Larsen, 1985; Dodge, Lewis, 1986 и др.). Организмы, обнаруженные в песках, стали называть псаммофильными (от греческого ‘psammos’ – песок) или в англоязычной литературе – “sand-dwelling” динофлагеллятами. С самых первых работ исследователи отмечали своеобразный видовой состав бентосных динофлагеллят и, в ряде случаев, их бόльшую численность, по сравнению с планктоном.

     Всплеск интенсивности исследований псаммофильных динофлагеллят наблюдался в конце прошлого – начале нынешнего столетия (Horiguchi, 1995; Faust et al., 1999; Quod et al., 1999; Hoppenrath, 2000a,b; Murray, Patterson, 2002; Selina, Hoppenrath, 2004; Horiguchi, Sukigara, 2005; Hoppenrath, Selina, 2006; Murray et al., 2006a,b и др.). Это было обусловлено совершенствованием методов исследования, прежде всего широким использованием возможностей электронной микроскопии. Были переописаны известные виды, большинство которых установлено в первой половине XX века с использованием световой микроскопии и снабжены только рисунками, порой весьма схематичными. Наряду с этим, применение электронной микроскопии позволило детально исследовать тонкое строение теки, в особенности таких сложных и труднодоступных зон, как поясок и борозда. Существенно изменились возможности описания пластинок эпитеки, весьма ограниченные в при использовании светового микроскопа из-за сильной её редукции у многих представителей псаммофильных динофлагеллят. Таким образом, применение электронной микроскопии позволило уточнить строение теки, выяснить таксономическую и номенклатурную путаницу для некоторых уже существующих видов, а также описать новые роды и виды псаммофильных перидиней. Интенсивные исследования показали, что бентосные динофлагелляты широко распространенны и представлены гораздо богаче, чем полагали ранее. Они могут существовать в супралиторальной, литоральной и сублиторальной зонах. Помимо песков, бентосные виды динофитовых водорослей были обнаружены на коралловых рифах, в мангровых зарослях и на плавающем детрите, где иногда доминировали в сообществе микроводорослей (Fukuyo, 1981b; Faust, 1990b, 1993c, 2004; Quod et al., 1999 и др.).

Несмотря на активное исследование в последние десятилетия бентосных динофитовых водорослей, знания их морфологии, таксономии, экологии и биологии, по сравнению с их планктонными представителями явно недостаточны. В настоящее время в морских поверхностных осадках обнаружено 158 видов из 31 рода, из них 20 родов исключительно бентосные. Здесь представлены все основные порядки свободноживущих динофлагеллят – Prorocentrales, Dinophysiales, Gymnodiniales и Peridiniales. Среди бентосных самые большие роды – Amphidinium, Prorocentrum, Gymnodinium, Amphidiniopsis и Thecadinium.

     Бентосные динофлагелляты имеют некоторые морфологические особенности, связанные со средой их обитания. Это, как правило, небольшие, одиночные организмы без каких либо значительных выростов, с разной степенью сжатости в дорсовентральном, латеральном, апикально-антапикальном или косом, относительно продольной оси, направлении, часто с редуцированной эпитекой. Некоторые виды значительную часть жизненного цикла могут находиться в виде неподвижных клеточных стадий или цист. Большинство видов гетеротрофные, но имеют бесцветные гранулы, окрашенные пищевые частицы и большие пищеварительные вакуоли. Часть видов с необычным строением теки трудно классифицировать, основываясь на существующих таксономических критериях, поэтому их таксономическое положение остается не ясным.

В Японском море, как и в остальных морях России, до недавнего времени специальные исследования бентосных динофлагеллят не проводились. Однако поскольку исследования планктона охватывали преимущественно прибрежную зону, были обнаружены и описаны такие виды из бентоса, как Amphidiniopsis kofoidii Woloshynnska, Amphidiniopsis urnaeformis Gail, Thecadinium kofoidii (Herdman) Schiller, Prorocentrum lima (Ehrenberg) Dodge ранее (Гайл, 1950; Киселев, 1950; Селина, Коновалова, 1994; Коновалова, 1998). Начатые недавно исследования бентосных динофлагеллят в прибрежных осадках северо-западной части Японского моря показали, что эта группа представлена разнообразно и обильно. Были обнаружены новые для науки виды и многие виды, и даже роды, не встречавшиеся ранее в морях России. Часть из них были описаны с использованием световой и электронной микроскопии, что позволило значительно расширить информацию о строении теки, в том числе зоны борозды, важной в систематике динофлагеллят (Selina, Hoppenrath, 2004; Hoppenrath et al., 2007; Selina, Hoppenrath, 2008). Большая часть видов в настоящее время находится в состоянии исследования и поэтому в данном издании приводится описание лишь 17 видов и одной разновидности бентосных динофлагеллят. Из них 10 видов являются новыми для морей России, один вид – новый для Японского моря, а пять видов и одна разновидность не были ранее включены во флористическую сводку по динофитовым водорослям дальневосточных морей России (Коновалова, 1998).

     Основные работы:

Balech, 1956; Dodge, 1982; Larsen, 1985; Murray, 2003.

     Материалы и методы исследования.

     Материал собран в северо-западной части Японского моря в 2001- 2007 гг., главным образом, в весенне-осенний период. При рекогносцировочных исследованиях распределения микроводорослей в зал. Петра Великого пробы песчаного грунта отбирали от зоны заплеска до глубины 7-10 м. Было установлено, что динофлагелляты обитают преимущественно в чистых промытых песках верхней сублиторали, а на заиленных песках, характерных для закрытых частей бухт и заливов и значительных глубин, разнообразие и численность организмов уменьшалось. Поэтому для определения видового состава в дальнейшем мы исследовали преимущественно пески на глубине около 1м. Для этого верхние 3-5 см песка отбирали с помощью плоского скребка с накопительной емкостью, фиксировали раствором Утермеля и затем промывали, добавляя в песок фильтрованную морскую воду и взмучивая. Полученную суспензию процеживали через газ с диаметром пор 80 и 20 мкм, получая таким образом размерную фракцию 20-80 мкм. В ряде случаев промывали не фиксированные пробы песка и исследовали живые клетки. При изучении морфологии клеток использовали те же методы, что и для планктонных динофлагеллят.

     Для сканирующей электронной микроскопии клетки отлавливали микрокапилляром и помещали в специальный держатель (Swinnex filter-holder), внутри которого располагался ядерный фильтр с диаметром пор 2 мкм. В держателе пробу концентрировали, затем дважды промывали дистиллированной водой и обезвоживали, проводя через серию этаноловых спиртов (25, 50, 75, 90 и 100 %), выдерживая по 30 минут на каждом этапе, и сушили на воздухе. Фильтр с высушенной пробой прикрепляли с помощью двойного скотча на латунный или алюминиевый столик и покрывали золотом в камере для напыления (Edwards Auto 306). Полученные таким образом столики исследовали на сканирующих электронных микроскопах LEO 430 SEM в Центре электронной микроскопии Института биологии моря им. А.В. Жирмунского или EVO-50 XVP в Геологическом институте ДВО РАН. Выражаем свою искреннюю признательность за помощь при работе на электронных микроскопах Д. Фомину и П.П. Сафронову. Несколько проб были отправлены для совместного исследования Моне Хоппенрат на Гельголандскую биологическую станцию в Германию. Некоторые из полученных ею фотографий микроводорослей были использованы в этой работе, за что мы искренне ей благодарны.

     Cистематическая часть.

    В данном разделе мы следуем классификации свободноживущих морских динофлагеллят предложенной Sournia (1986), со следующими изменениями. Мы разделяем мнения ряда авторов (Saunders, Dodge, 1984; Коновалова, 1998; Hoppenrath, 2000b; Hoppenrath et al., 2004; Yoshimatsu et al., 2004), считающих Thecadinium хотя и неоднородным, но самостоятельным родом. Последние исследования позволили значительно расширить состав этого рода и установить типовой вид (Hoppenrath, 2000b; Yoshimatsu et al., 2004; Bolch, Campbell, 2004). Род Thecadinium является типовым родом семейства Thecadiniaceae Balech, которое включает помимо него еще пять родов (Hoppenrath, 2000b). Мы придерживаемся взглядов Балеча (Balech, 1956) и других исследователей (Saunders, Dodge, 1984) и относим это семейство в порядок Peridiniales. В отличие от Sournia (1986), который включил род Amphidiniopsis в семейство Oxytoxaceae, мы, следуя Хоппенрат (Hoppenrath, 2000d), предпочли оставить его как род неясного таксономического положения в порядке Peridiniales. Недавно описанный род Cabra в соответствие с мнением авторов (Murray, Peterson, 2004) помещен в порядок Peridiniales.