Географы и биологи Тюмени, Иркутска и Барнаула изучили распределение таксономической структуры и видового богатства чешуйчатых хризофитов в низовьях Оби – крупной реки Западной Сибири – в конце половодья.
Река Обь / © Getty images
Обь – одна из крупнейших рек России; ее водосборная площадь – одна из самых больших в мире. Она протекает через Западную Сибирь, образуясь в горах Алтая при слиянии рек Бии и Катуни. Питание реки осуществляется преимущественно за счет осадков, более 50 процентов из которых составляют снеговые и 20-25 процентов – дождевые и грунтовые воды. Обь обеспечивает более 30 процентов стока в Карское море, оказывая влияние на круговорот вод в нем, а по некоторым оценкам, и во всем Северном Ледовитом океане.
Чешуйчатые хризофиты – одна из древнейших групп организмов, анализ генетических наблюдений предсказывает, что их возраст может быть близок к 330 млн лет.
Чешуйчатые хризофиты считаются эвпланктическими организмами, населяющими преимущественно пресноводные пруды и озера. В целом они считаются индикаторами чистых холодных вод, хотя имеют различные экологические и трофические предпочтения.
Статья «Малые организмы в большой реке: чем обеспечивается высокое разнообразие чешуйчатых хризофитов реки Оби?» специалистов Института наук о Земле Тюменского госуниверситета, Лимнологического института Сибирского отделения РАН (Иркутск), Института водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН (Барнаул) вышла в журнале Water.
На территории Ямало-Ненецкого автономного округа ученые изучили три речных створа в низовьях Оби. Существуют две гипотезы о распространении кремнечешуйчатых простейших: абиотическая (перенос воды и ветра) и биотическая, то есть распространение на шерсти животных и перьях водоплавающих птиц. Циркумполярное расселение чешуйчатых хризофитов в северном полушарии могло происходить на границе верхнего плейстоцена–голоцена через сеть подпрудных озер и ручьев.
Сегодня реки также могут играть важную роль в расселении чешуйчатых хризофитов. Водотоки северного полушария, впадающие в Северный Ледовитый океан, способны переносить бореальные виды в бедра арктических широт, а глобальное потепление создает подходящие условия для акклиматизации хризофитов.
Крупные равнинные реки подвержены сезонным изменениям уровня воды. Весенние паводки затопляют прилегающие территории и образуют новые экотопы. Например, мелководные заливы, которые пересыхают в конце лета, когда уровень воды падает.
Для подтверждения гипотезы о различном видовом составе чешуйчатых хризофитов в первичных руслах и недолговечных заливах ученые исследовали пробы, собранные в низовьях Оби в период половодья.
Выявлено высокое видовое богатство и показана чувствительность организмов, имеющих разные трофические предпочтения, к различным абиотическим факторам, таким как мутность и скорость речного стока. Ученые считают половодье одним из механизмов, способствующих обогащению видового разнообразия и расселению через речной сток в контексте гипотезы вездесущности.
Методы сканирующей и трансмиссионной микроскопии позволили определить высокое таксономическое богатство этих организмов, всего 67 видов. Виды были распределены по станциям неравномерно, при этом максимальное число видов (54) встречается в мелком заливе без течения, с минимальной мутностью и небольшим количеством диатомей.
Видовое разнообразие в основном течении было представлено в основном повсеместно распространенными и космополитными видами. Падение уровня воды обычно совпадает с окончанием вегетации многих чешуйчатых хризофитов и образованием стоматоцист. Стоматоцисты разных видов могут перемещаться вниз по течению, а затем прорастать, когда в подходящее время они находят подходящие условия.
Низинные реки имеют подходящие условия для формирования большого разнообразия чешуйчатых хризофитов. Морфометрические особенности русла реки, такие как извилистость, обширная пойма и ее низинность, способствуют видовому богатству чешуйчатых хризофитов, большая часть которых вегетирует во время половодья.
Низкое разнообразие чешуйчатых хризофитов в основном русле и высокое их разнообразие у берегов в заливах и заводях, где течение почти отсутствует или очень медленное, свидетельствуют о различной чувствительности к гидрологическим и гидрохимическим условиям.
Распределение чешуйчатых хризофитов с разными трофическими предпочтениями подчиняется некоторым закономерностям. Космополитичные и вездесущие представители автотрофных родов, такие как Synura и Mallomonas, способны заселять поверхностный слой основного русла.
Мутность и высокая скорость потока, наблюдаемые во время паводка, не подавляют их рост, но могут ограничивать его Основная часть миксотрофных (род Spiniferomonas ) и гетеротрофных (род Paraphysomonas) представителей чешуйчатых хризофитов не переносят течения и высокой мутности воды. В период межени и обводнения мелководных заливов летом хризофиты, в том числе их стоматоцисты, при создании благоприятных условий могут переноситься в основное русло и вегетировать, перемещаясь вниз по течению.
Сочетание таких факторов, как смена гидрологических стадий, разные трофические предпочтения, толерантность к течению и способность образовывать стоматоцисты, может играть первостепенную роль в формировании высокого биоразнообразия и расселения чешуйчатых хризофитов течением. Что подтверждает гипотезу вездесущности («все есть везде»). Исследование выполнено при поддержке Правительства Ямало-Ненецкого автономного округа.
