Справка: Сергеева, Светлана Григорьевна. Эколого-генетические аспекты структурированности популяции азовской тарани Rutilus rutilus heckeli (Nordman) : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.16 Ростов-на-Дону, 2000 159 c. : 61 01-3/284-6
Объем: 159 стр.
Информация: Ростов-на-Дону, 2000
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Характеристика условий экосистемы Азовского бассейна как среды обитания тарани
12 Биологические и экологические особенности азовской тарани Rutilus rutilus heckeli (Nordman)
13 Современные представления о подразделенности популяций разных видов рыб и экологические предпосылки их образования
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Структура исследования и материалы
22 Электрофорез белковых ферментативных и неферментативных систем:
221 Подготовка образцов для электрофореза
222 Электрофорез образцов
23 Методы гистохимического окрашивания образцов
24 Методы популяционно-генетических исследований
25 Изучение метрических признаков тарани
26 Методы исследования физиологического состояния рыб
27 Дискриминантный анализ
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
31 Биохимический полиморфизм белковых систем азовской тарани
32 Анализ популяционной структуры азовской тарани
33 Влияние экологических и антропогенных изменений в бассейне Азовского моря на межгодовые колебания частот аллелей и фенотипов
34Оценка физиологического состояния популяции азовской тарани
35 Дискриминантный анализ данных по физиологическому состоянию популяции тарани
36 Изменчивость популяции азовской тарани по комплексу фенотипических признаков
37 Влияние экологических факторов на подразделенность популяции азовской тарани
ВЫВОДЫ
Введение:
Актуальность исследования. По современным представлениям популяция — это структурная часть биоценозов, составляющих биосферу, и одновременно — единица эволюционного процесса. Она же и объект хозяйственной деятельности человека.
Стратегия рыбного хозяйства основывается на эксплуатации больших скоплений рыб, которые экономически выгодно облавливать. Тем самым нарушается научная основа промысла, так как облов ведется без учета популяционной структуры вида. В этом случае происходит разрушение популяционной системы по частям за счет перелова одних и недолова других субпопуляций, нарушается адаптивная генетическая структура вида (Алтухов, 1983; Поддубный, Малинин, 1983).
Пространственно-временная разобщенность разнокачественных внутрипопуляционных группировок особей выступает важным фактором повышенной устойчивости локальных стад и требует особого внимания к сохранению оптимальной в данных условиях структуры местных популяций (Поддубный, Халько, 1990). Подразделенность многих природных популяций рыб на элементарные единицы очевидна уже из геногеографиче-ских наблюдений. С помощью метода электрофореза белков, позволяющего изучать отдельные генные локусы, исследования морфо-биологических характеристик, изучения физиолого-биохимических особенностей организмов, использования массового мечения и других методов показано наличие подразделенности популяций многих промысловых видов рыб (Алтухов, 1995; Алтухов, Бланк, 1999; Глубоковский, Животовский, 1986; 1989; Иванков, 1993; Касьянов, 1985; Кузьмина, 1990; Кузьмина, Голованова, 1990; Лукьяненко, 1990; Поддубный, 1980; Поддубный, Малинин, 1988; Поддубный, Халько, 1990; Салменкова, Малинина, 1976; Салменко-ва, Омельченко, Алтухов, 1992; Сергеева, Борякина 1996; Дехта, Сергеева,
1998; Савваитова, Кузищин, Максимов, 1997; Ashbaush et. al., 1994; Beacham, 1985; Grant et. al., 1987; Misra, Carscadden, 1987; Torrisen, 1987).
Ареал обитания азовской тарани обширен: она встречается в прибрежной зоне восточной и северо-восточной частей Азовского моря, основная часть скоплений в настоящее время распределяется в Таганрогском заливе, включая Ейский лиман и дельту реки Дон, в Ахтарском морском районе с Бейсугским и Ахтарским лиманами, в Ачуевском и Темрюкском морских районах (Воловик, 1998; Агапов, 1998).
Популяция азовской тарани уже несколько десятилетий находится в угнетенном состоянии (Цуникова и др., 1996; 1997). Влияние экологических изменений, связанных с гидростроительством и антропогенным загрязнением, интенсивный перелов старшевозрастных групп, как официальным ловом, так и браконьерским, в несколько раз превышающим первый, снижение масштабов воспроизводства приводят к резким колебаниям эффективной численности популяции, что неизбежно сказывается на ее системной организации.
В ситуации затянувшейся депрессии и нестабильности численности популяции принципиально ставится вопрос о нарушении сложной популя-ционной структуры азовской тарани. Ее промысел ведется в основном на местах массовых скоплений, без учета подразделенности вида на репро-дуктивно-изолированные субпопуляции.
Очевидно, что изучение структуры азовской тарани с применением различных методологических подходов и определение условий и мест ее воспроизводства будет способствовать углублению знаний о состоянии природных популяций, их ответа на изменения экологической обстановки, но оно также важно и с прикладных позиций. Ранее комплексное изучение этого вида в Азовском бассейне не проводилось. Особенности географии ареала, экологии района и практика рыболовства предопределили деление азовской популяции на две большие группировки: кубанскую и донскую. Однако для сохранения численности относительно небольших локальных групп и способности их к воспроизводству необходимо знать реальную структуру популяции, физиологические особенности группировок, обитающих в разных экологических условиях.
Цель и задачи исследования. Основная цель нашей работы состояла в изучении структурной организации и физиологических особенностей обмена веществ популяции азовской тарани Ruliliis rutiliis heckeli (Nordman) в связи с изменением условий обитания в разных регионах Азовского бассейна.
При этом необходимо было решить следующие задачи:
• изучить белковый полиморфизм ферментативных и неферментативных белков тарани;
• определить уровень генетической изменчивости по частотам аллелей и фенотипов исследованных белковых систем тарани из разных мест обитания;
• оценить физиологическое состояние производителей на основании фи-зиолого-биохимических показателей и связь их с экологическими факторами;
• определить степень популяционной изменчивости по комплексу физио-лого-биохимических показателей;
• провести изучение фенотипической изменчивости по комплексу мор-фометрических показателей, выяснить картину изменчивости по попу-ляционно-морфологическим данным;
• дать рекомендации по использованию данных о структуре популяции азовской тарани в практике рыболовства.
Научная новизна и теоретическая значимость. Исследование подразделенное™ азовской тарани на локальные стада, приуроченные к разным местам нереста, и ее пространственно-временной динамики позволило впервые получить данные о состоянии популяции в изменяющихся условиях Азовского бассейна. Новизной отличается применение комплексного методологического подхода к изучению данной проблемы с использованием современных разноплановых генетических, физиологических и статистических методов.
Впервые получены достоверные различия по частотам аллелей и фенотипов, уровню гетерозиготности, а также по физиолого-биохимическим и морфологическим параметрам между четырьмя выборками тарани.
С использованием индексов генетического подобия и построения на их основе дендрограмм получены новые данные по пространственному распределению изучаемых выборок тарани, совпадающие с их географическим расположением.
Дискриминантный анализ выборок по морфометрическим признакам позволил получить картину, совпадающую с характером различий по генетическим маркерам для рыб из разных районов обитания.
С помощью дискриминантного анализа выяснено, что физиолого-биохимические показатели обладают не только индивидуальной, но и по-пуляционной спецификой, позволяющей выделить несколько экологически обусловленных группировок тарани.
Показано влияние факторов, связанных с резкими изменениями экологической ситуации, четко прослеживающееся по отсутствию устойчивого равновесия частот аллелей исследуемых локусов в разные годы. Такие серьезные тенденции сдвига генных частот определяются, по всей вероятности, резкими колебаниями численности и изменениями условий на нерестилищах.
Практическая значимость. Важнейшим практическим итогом проведенной работы является выявление генетической структуры популяции и, следовательно, определение реальной подразделенности вида на дискретные единицы воспроизводства, что, в свою очередь, позволяет разделить общую величину сырьевых запасов вида на запасы, приуроченные к отдельным участкам ареала, равномерно распределить промысловые нагрузки на локальные стада, не нарушая их экологии, способности этих стад к восстановлению.
Физиологическое состояние нерестовой части популяции на разных этапах жизненного цикла учитывается при составлении ихтиологических прогнозов, а также при оценке эффективности воспроизводства тарани в районах Азовского бассейна с разными экологическими условиями.
Положения, выносимые на защиту. 1. Исследуемые выборки тарани отличаются между собой по частотам аллелей и фенотипов пяти белковых локусов. С использованием индексов генетического подобия, рассчитанных по частотам аллелей, и построения на их основе дендрограмм получены данные по пространственному распределению этих выборок, совпадающие с их географическим расположением.
2. Отсутствие устойчивого равновесия частот аллелей исследуемых белковых локусов во временном аспекте определяется резкими колебаниями эффективной численности популяции и изменениями экологической ситуации в бассейне.
3. Физиолого-биохимические показатели обладают не только индивидуальной, но и популяционной спецификой, позволяющей выделить четыре экологически обусловленные группы тарани.
4. Дискриминантный анализ выборок тарани их четырех локальных стад по морфометрическим показателям позволил получить картину про
4. Дискриминантный анализ выборок тарани их четырех локальных стад по морфометрическим показателям позволил получить картину пространственного распределения, совпадающую с характером различий по генетическим маркерам.
5. Азовская тарань имеет сложную популяционную организацию, ее структурные элементы различаются не только по экологии мест обитания, но и по функциональному состоянию, экстерьерным показателям и уровню пространственной и временной изменчивости аллельных частот. В результате пространственной изоляции в связи с осолонением моря в семидесятые годы усилилась степень дивергенции между локальными стадами тарани.
Апробация работы. Основные материалы и положения работы докладывались на Всесоюзной конференции «Современное состояние и перспективы рационального использования и охраны рыбного хозяйства в бассейне Азовского моря» (Ростов-на-Дону, 1987); на X Всесоюзном совещании по эволюционной физиологии памяти Л.А.Орбели ( Ленинград, 1990); на Всесоюзной научной конференции молодых ученых и специалистов (Ростов-на-Дону, 1990); на Втором симпозиуме по экологической биохимии рыб (Ростов Великий, 1990); на Всероссийской конференции по промысловой океанологии (Калининград, 1999); на II съезде Вавилов-ского общества генетиков и селекционеров (Санкт-Петербург, 2000).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, одна работа в печати. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 159 стр., состоит из введения, трех глав, включающих обзор литературы, результаты исследований и их обсуждение, и выводов, содержит 19 рисунков, 24 таблицы, список литературы из 202 ссылок на отечественные и зарубежные источники.
