Спирогира на байкале реферат

Обновлено: 30.06.2024

Байкал тяжело болен. Всего за несколько лет его прибрежные воды захватила нитчатая водоросль спирогира. Ученые доказывают, что небывалый успех чужеродной тины напрямую связан с деятельностью человека.

Артём Чернов, Front.Photo:

Мы уже раз пытались убить Байкал: в 70-е годы прошлого века озеру, природному национальному сокровищу России, грозило гибельное загрязнение из-за строительства целлюлозно-бумажного комбината. Усилиями общественности беду удалось отвести. В настоящее время байкальский ЦБК официально считается закрытым, хотя его труба и сегодня продолжает что-то сбрасывать в озеро (см. фото ниже). Похоже, в наши дни деятельность человека снова ставит "самое чистое озеро мира" под смертельный удар: уже три года в водах Байкала стремительно вымирают знаменитые губки, главный фильтр байкальской воды. От берегов "жемчужины Сибири" начинают ощутимо вонять, причем сильнее всего - в местах строительства прибрежных туристических объектов. Там катастрофически растет масса водоросли спирогира, которой прежде в Байкале почти не было.

Как выглядит сейчас ситуация в водах озера и над его поверхностью, вы можете увидеть благодаря великолепной съемке фотографа Виктора Лягушкина. Публикация с любезного разрешения автора.

Часто его называют самым чистым озером в мире. В этом объекте всемирного наследия живет более 3 700 различных видов, более половины из них проживают только там и нигде больше.
(— les.media

Богдана Ващенко, журналист:

Подводный Байкал впечатляет: гигантские скалы, поросшие кустами ветвистых эндемичных губок - это не выглядит, как земной мир, это скорее мир фантастический, инопланетный, как в фильме Аватар.

Подводные скалы Байкала у мыса Соболев. Зеленые образования на камнях - знаменитая байкальская губка, естественный фильтр байкальской воды.

Причина умолчания, возможно, в том, что это достаточно стыдно признать: болотная водоросль развивается на отходах человеческой жизнедеятельности, это побочный эффект бурного развития туристического бизнеса на берегах озера.

В 2010-2011 годах исследователи – группа водолазов Лимнологического института – обнаружили на донном участке вдоль береговой линии (протяжённостью около 4 км) в больших количествах нитчатую водоросль спирогиру, буквально усеявшую байкальское дно.

Местные жители из деревни Максимиха отмечают, что проявлять себя явление начало лет 5 назад. Как раз тогда достоинство песчаного берега оценили предприниматели, которые очень скоро застроили это местечко базами отдыха – появилось около 10–15 новых туристических объектов.

Листвянка. Туристические объекты продолжают возводиться там, где их строительство строго запрещено - в 500-метровой зоне у кромки воды. (2015)

Листвянка. Туристические объекты продолжают возводиться там, где их строительство строго запрещено - в 500-метровой зоне у кромки воды. (2015).

Листвянка. Туристические объекты продолжают возводиться там, где их строительство строго запрещено - в 500-метровой зоне у кромки воды. (2016)

Мало кто об этом знает, но уже третий год подряд на многих популярных туристических пляжах Байкала запрещают купаться из-за превышения содержания кишечной палочки в воде.

Каждого туриста нужно обстирать, а сточные воды со всем ассортиментом моющих средств здесь сливаются прямо в Байкал. Туда же идут помои и фекалии, а для водорослей это настоящий рай нитратных и фосфатных удобрений.

Мало кто об этом знает, но уже третий год подряд на многих популярных туристических пляжах Байкала запрещают купаться из-за превышения содержания кишечной палочки в воде. Происходит это в основном, в августе, когда наплыв отдыхающих особенно велик.

Турбазы на побережье Байкала в районе Ольхона.

На сегодняшний день лишь 13 % прибрежных вод Байкала свободны от зарастания болотной тиной. Причина бедствия установлена давно, но до сих пор не сделано ничего для устранения. Нет оценки допустимой туристической нагрузки на озеро, и турбазы продолжают возводиться там, где их строительство строго запрещено - в 500-метровой зоне у кромки воды.

Что касается происходящего под водой, то проблема в том, что ученые не могут пока точно оценить в цифрах, какие виды и насколько пострадали. Задач у ученых на Байкале добавилось, а средств - увы. Есть ли от спирогиры масштабный вред? Нужно подтвердить этот тезис конкретными цифрами.

Байкальский Лимнологический институт финансируется неплохо по сравнению со многими другими научными учреждениями, но явно недостаточно, чтобы ученые могли развернуто ответить на этот вопрос. Ресурса исследователей хватает, чтобы мониторить, где и в каком объеме прибрежная зона зарастает спирогирой, но нет возможности посчитать точный ущерб для тысяч видов моллюсков и рыб.

Губка - это своеобразное общежитие, где уживаются различные бактерии, рачки, улитки и рыбы. На фото один из таких жителей: эулимногаммарус (Eulimnogammarus cruentus), который входит в сообщество ветвистых губок Lubomirskia baikalensis. Эндемик озера.

Один из самых известных обитателей озера Байкал, гигантский акантогаммарус, достигает более 10 см в длину.

Амфиподы — отряд высших раков. На Байкале живут более 45% всех пресноводных видов амфипод, почти все они являются эндемиками. Размеры тела у этих бокоплавов варьируют от 1,5 мм у карликовых видов до 12 см у гигантских.

Икра ручейника (Trichoptera).

Амфиподы — отряд высших раков. На Байкале живут более 45% всех пресноводных видов амфипод, почти все они являются эндемиками.

Кроме бытовых стоков города, поступали в озеро также воды после мытья вагонов и локомотивов РЖД: промышленные стоки незаконно были подключены к муниципальной трубе, предназначенной для отходов жизнедеятельности населения.

До 50% донной прибрежной части озера сейчас занята спирогирой. Там, где расположена труба стоков Северобайкальска, спирогира даже превышает по объёму биомассу, свойственную естественным макрофитам.

. Выяснилось, что под угрозой оказался байкальский бычок-желтокрылка. Августовское нерестовое стадо практически не смогло отложить икру, так как тонкие нити спирогиры, распространившиеся на дне, просто не позволили бычкам занять их гнездовые площадки.

Байкальская вода имеет особый состав: она содержит очень мало органики и много кислорода, - даже больше, чем в человеческой крови. Чужеродные Байкалу нитчатые болотные водоросли, разрастаясь, прекращают циркуляцию воды в придонном слое, кислород в нем быстро “выдышивается”, и место становится непригодным для жизни коренных байкальских видов флоры и фауны.

Скопления спирогиры на дне прибрежной зоны Байкала (Большие Коты, 2016)

Скопления спирогиры в районе Листвянки (2015).

Байкал заселен неравномерно: всего 2% площади озера содержат 90% видов, которые населяют Байкал. Это Култук (Южный угол), Ольхонские ворота, Баргузин и Ушканьи острова. По суммарной площади это как Москва-река в пределах Москвы. И все эти ключевые для состояния Байкала места уже несколько лет зарастают густой тиной.

Возможно, что такая большая и сложная система, как Байкал, была бы в состоянии защитить себя сама, но случилась ещё одна беда: эндемические байкальские губки - естественные фильтры озера - начали массово погибать. А ведь именно они определяют чистоту байкальской воды.

Камень на переднем плане покрыт зелеными корками и ветвистыми кустами - это и есть "байкальские губки”. Район Больших Котов (2016).

Слева: здоровая байкальская губка. Справа: губка, пораженная болезнью. Видны характерные "волосатые" коричневые наросты-шапки.

Многие ученые считают, что именно губки определяют видовой состав Байкала, прежде всего благодаря им он настолько необычен. И это губки не позволяли спирогире так разрастаться прежде, но теперь, когда они болеют, тина наконец-то может взять своё.

Пораженная болезнью байкальская губка.

Пораженная болезнью умирающая байкальская губка.

Профессор Дмитрий Юрьевич Щербаков, руководитель лаборатории генной систематики Лимнологического Института, работающий на Байкале с 1989 года, в чьей лаборатории и выделили ДНК спирогиры:

Профессор Дмитрий Юрьевич Щербаков, руководитель лаборатории генной систематики Лимнологического Института с пробами спирогиры в руках. Большие Коты (2015).

Слева направо: Игорь Ханаев, Богдана Ващенко, капитан корабля “Мерлин” и водолаз экспедиции Игорь Парфеевец во время экспедиции National Geographic (2015).

Пробирка со пробами спирогиры в мобильной лаборатории на исследовательском судне "Академик Титов" (2016).

- Из 29 очистных сооружений на Байкале кое-как работают два, всё остальное только делает вид что чистит. Некоторые из них разрушены целиком, некоторые спроектированы так, что работать не могут, - поясняет академик РАН, бывший директор Лимнологического института Михаил Грачёв.

- Если резко построят изолированные септики, мы резко перестанем сбрасывать в Байкал нечистоты, нужно минимум 60 лет, чтобы система вернулась в первоначальное состояние, - поясняет учёный, исследователь побережья Байкала и сотрудник Лимнологического института Григорий Тимошкин.

. С нашим озером происходят изменения такого масштаба, которые никогда не наблюдались за сто лет научных исследований.
До 50 процентов побережья озера Байкал занято спирогирой.

Массовая гибель губок наблюдается по всему периметру озера. Отмечено, что водоросль развивается сильнее там, где больше всего туристов.

По старой Кругобайкальской железной дороге, прямо над берегом озера, вместо ветхого состава из трех вагончиков теперь регулярно ходят современные дизельные поезда (2016).

Часто его называют самым чистым озером в мире. В этом объекте всемирного наследия живет более 3 700 различных видов, более половины из них проживают только там и нигде больше.
(The New York Times, ноябрь 2016).

. Причина гибели губок неизвестна, хотя Тимошкин с коллегами подозревает, что их заболевания вызывают болезнетворные микроорганизмы из сточных вод.

. В самом старом, самом глубоком и самом обширном озере мира содержится 20% общемировых запасов пресной воды. Часто его называют самым чистым озером в мире.

Байкал обладает особой ценностью: в этом объекте всемирного наследия живет более 3 700 различных видов, причем более половины из них проживают только там и нигде больше.

Ученые призывают немедленно запретить использование синтетических моющих средств и просят помощи у федеральных властей, чтобы модернизировать систему канализации в населенных пунктах вокруг озера. Но такие меры, скорее всего, будут приняты не скоро.

Российское Министерство природных ресурсов и экологии пока еще не признало официально, что озеро Байкал в опасности. в октябре российские и китайские туристические фирмы заявили о своем намерении вложить 11 миллиардов долларов в строительство новых отелей, туристических центров и инфраструктуры вокруг озера.

Богдана Ващенко, журналист:

Пока российские власти не спешат действовать и надеются, что все “само пройдет”, у простых жителей Прибайкалья появились самостоятельные инициативы по спасению озера. Наш опрос 2016 года показал, что многие раздумывают о возможности перейти на бесфосфатные моющие средства, и единственное, что их останавливает - это цена. Вероятно, если какая-то торговая сеть предложит безопасную для озера бытовую химию по более низкой цене или же поддержит покупателей системой бонусов, то многие откажутся от вредных для экологии порошков.

Местные фермеры уже давно собирают выброшенные на берег водоросли и вывозят в лес, тем самым освобождая озеро от избытка нитратов и фосфатов и предотвращая вторичное загрязнение. А местная экологическая организация “Школа Экологического Предпринимательства” объявила конкурс “Нет спирогире на Байкале” на лучшее бизнес-предложение по разрешению проблемы.

От Front.Photo:
Команда автора этой съемки Виктора Лягушкина в экспедиции в Грузии по независящим от них причинам лишилась части оборудования для подводной съемки и сейчас проводит краудфандинг, чтобы восстановить потерю перед летними экспедициями. Участникам краудфандинга предлагаются фотокниги и выставочные отпечатки, а также - учебные курсы подводных съемок от одной из самых профессиональных команд России и даже одно место в исследовательской экспедиции вокруг Байкала в августе 2017 года.

С 2011 года тема заражения акватории спирогирой активно обсуждается в средствах массовой информации. На берегах Байкала и на его дне замечено огромное количество этой водоросли. Ученые бьют тревогу, поскольку причину появления нитчатки в несвойственной для нее среде пока не удается найти.

Что такое спирогира?

Спирогира – разновидность нитчатых харофитовых водорослей из семейства зигнемовых. Представляет собой неветвящуюся нить, состоящую из одного ряда цилиндрических клеток величиной до 0,01 мм. Каждая клетка спирогиры находится в целлюлозной стенке, покрытой слизью. Водоросль легко распознать по спирально закрученным хлоропластам.

Открытие этого вида нитчатки произошло почти два столетия назад. Спирогира является одной из самых распространенных водорослей и встречается в пресных (реже в солоноватых) водах по всему миру. Она образует большие ватообразные скопления, которые плавают на поверхности воды, стелются по дну или смешиваются с тиной в озерах, болотах, прудах, ручьях и т.п.

Как размножается спирогира?

Спирогира размножается двумя способами:

Вегетативным (бесполым) – происходит фрагментация таллома с образованием молодых нитей спирогиры.
Конъюгацией (половым) – содержимое клеток одной нити переходит в клетки другой, впоследтвии образуется зигота.

Чем она опасна для экологии Байкала?

1. Вытесняет байкальских эндемиков.

Из-за большого количества цветущей нитчатки на дне озера (спирогира обнаружена даже на глубине в 40 метров), вытесняются некоторые виды микроорганизмов. Например, коренные обитатели Байкала – брюхоногие моллюски. После появления в озере спирогиры их число значительно уменьшилось. Она уничтожает байкальских губок-эндемиков, благодаря которым вода в озере остается кристально чистой. Также она занимает места нерестилищ бычка желтокрылки, которым питается байкальский омуль.

2.Отравляет воду

В некоторых районах берега Байкала покрыты толстым слоем сгнившей спирогиры. Это существенно сказывается на качестве воды – она становится непригодной для употребления людьми и животными. Чтобы очистить пляж от водоросли, требуется немало усилий. Приходится копать почти на 30 сантиметров в глубину. Рыбалка также становится практически невозможной. Густая тина заполоняет лодки и сети.

На сегодняшней день изучением байкальской спирогиры активно занимаются ученые из Лимнологического института СО РАН. Пока исследователи не пришли к единому мнению, представляет ли спирогира реальную угрозу для озера или же перечисленные последствия являются результатом совокупности многих факторов. Но уже сейчас неблагоприятные последствия распространения водоросли очевидны.

Какова причина распространения нитчатой водоросли?

Одни полагают, что причиной размножения спирогиры стали благоприятные для нее теплые погодные условия, которыми характеризовался один из сезонов на Байкале. Однако с наступлением холодов количество нитчатки ничуть не уменьшилось. Ледяная вода не стала препятствием для образования густой зеленой пелены на озере.

Другие связывают заполонение воды спирогирой с резким ухудшением экологической обстановки в районе Байкала. Очистные сооружения, установленные в окрестностях, давно устарели и не справляются со своей задачей. Оборудование нуждается в срочной модернизации.

Кроме того, из года в год проблемы с экологией усугубляют незаконные свалки и нелегальные застройки. Туристическая инфраструктура и частный сектор тоже оказывают неблагоприятное влияние на и без того ухудшающуюся обстановку.

Что делать?

Как помочь самому чистому озеру на планете не превратиться в грязное болото?

Для этого нужно провести целый ряд масштабных действий внутри байкальского бассейна:

• Полностью ликвидировать сток отходов в озеро. Необходимо соорудить так называемый водный кластер, который будет собирать отбросы с организованных причалов и судов. Через него будут проходить канализационные стоки, все пищевые отходы и сухой мусор.

• Создать систему экологически безопасных современных очистных сооружений. А также полностью запретить на территории Байкала применение всевозможных моющих средств, в составе которых содержатся фосфаты. Синтетические вещества губительно влияют не только на состояние окружающей среды, но и на здоровье человека.

Научная работа по экологии была написана ученицей 8 класса и представлена на школьную конференцию "Байкальская радуга".

Вложение	Размер
Спирогира	39.26 КБ

Предварительный просмотр:

Спирогира - угроза Байкала

Выполнила: Жердева Ксения

ученица 8 А класса

Введение …………………………………………………………………………………………………………………..

Цели и задачи работы ………………………………………………………………………………………………2

Основная часть ………………………………………………………………………………………………………….3-4
Заключение ……………………………………………………………………………………………………………….5
Литература …………………………………………………………………………………………………………………6

Изучить свойства, значение и влияние водоросли спирогиры на состояние воды и живой мир озера Байкал.

Через СМИ изучить назревшую экологическую обстановку на Байкале.
Изучить биологические особенности сине-зеленой водоросли обитающей в озере Байкал.
Выяснить гражданскую позицию учащихся и своё решающее слово в пользу чистого Байкала.

Мы с классом ходили в сельскую библиотеку на классный час. Там нам рассказали о современной экологической обстановке на Байкале и о водоросли спирогире. Меня заинтересовала эта тема и я задумалась, а знают ли наши ребята о проблемах на Байкале. После этого классного часа я провела анкету среди учащихся по вопросам:

1. Знаете ли вы, что грозит Байкалу?

2. Если знаете, напишите что грозит Байкалу.

3. Можете ли вы предотвратить эту угрозу?

4. Ваши предложения.

Выяснилось, что большинство учащихся не знают об опасности грозящей Байкалу.

После этого мне захотелось узнать больше об этой водоросли и как с ней пытаются бороться, а также рассказать другим. Я наткнулась на исследования О.А. Тимошкина и разную информацию.

Сине-зеленые водоросли спирогиры находятся на особом контроле Росприроднадзора, поскольку угрожают экологии Байкала. Специалисты Лимнологического института начали замечать, что в последние годы во многих районах Байкала происходит интенсивное зарастание дна, а в некоторых – серьезные структурные изменения фитобентоса, в частности замена видов-доминантов, в том числе эндемиков, зелеными нитчатыми водорослями, ранее в таких масштабах в озере не регистрируемы. Как правило, значительную долю в составе макрофитобентоса Байкала составляют представители рода спирогира ( Spirogyra Link). И вот что говорит Тимошкин: « . до 2010 года нами проводились исследования в районе поселка Листвянка, и все было нормально: растут так называемые рогатковидные губки, разные водоросли, видно, что вода светлая и чистая.

Данный вид водорослей очень хорошо адаптируется к различной среде, а потому нередко он составляет сложности при уходе за аквариумом или водоемами. Прорастая и заполняя довольно большое количество водного пространства плотной массой нитей, она нередко препятствует росту других водорослей, которые могут являться кормом и домом для различных рыб . Особенно опасна данная водоросль для мальков, которые могут запутаться в ее нитях и погибнуть. С другой стороны, спирогира является отличным вариантом субстрата для нереста в открытых водоемах. Плотное расположение нитей очень хорошо защищает икру от взрослых хищников. В открытых водоемах нередко разрастание этого вида водорослей спровоцировано загрязнениями минеральными удобрениями, например, аммиачной селитрой.

Исследователи начали искать причины разрастания спирогиры: Первая – ЖКХ. Очистные сооружения вокруг Байкала устарели и не справляются с нагрузкой.
Вторая проблема загрязнения озера – эра маловодья, о которой уже не первый год говорят экологи и гидрологи.
Третья беда, о которой говорят экологи, оказалась родом из Китая. По словам экспертов, в Поднебесной работает множество угольных станций и мусоросжигательных заводов. Химические выбросы от них с легкостью долетают до Байкала. В результате данные экологического мониторинга регулярно фиксируют в воздухе над озером и в воде высокий уровень опасной химии.

А также нашли пути их решения: 1.В ближайшее время очистные сооружения необходимо модернизировать, а также построить системы инженерной защиты и убрать незаконные свалки. 2. Поддерживать естественный уровень и ждать, когда матушке-природе надоест капризничать. 3. С китайцами планируют проводить серию переговоров. 4. Наконец, на территории Байкальской природной территории планируется полностью запретить использование любых моющих средств, в составе которых есть фосфаты. Ну а лихой стихийный туризм с возлияниями и рыбалкой будет заменен на эко- и эко-этнотуризм с особыми маршрутами, не наносящими вреда природе. Но, так как пути решения проблемы займут очень много времени, я решила найти более быстрое уничтожение спирогиры:

Методики борьбы со спирогирой

Несмотря на некоторые преимущества, этот вид водорослей доставляет немало хлопот, ведь разрастаясь в больших количествах, спирогира провоцирует возникновение в воде процессов гниения. Именно поэтому постоянно разрабатываются и применяются различные методики снижения ее роста и полного удаления из водоема.

На практике существует три основных способа борьбы с нитчатыми водорослями:

Чистка . Она осуществляется вручную или при помощи механических приспособлений. Это достаточно простой, но кропотливый способ, поскольку уборку нитей спирогиры нужно выполнять каждые три-четыре дня. При этом, в силу размеров отдельных водорослей, удаляется только крупная часть, а мелкие нити остаются и провоцируют дальнейшее разрастание.

Формирование экосреды . Данный способ подходит для открытых водоемов. Он предполагает уменьшение освещения за счет высадки деревьев или кустарников, дающих большую тень, например, бамбука , что снизит интенсивность размножения водорослей. Также можно заселить водоем соответствующим видом рыб, которые питаются спирогирой. К последним относится белый амур. Конечно, при этом важно учесть необходимые условия обитания других жителей водоема.

Химическая обработка . Применение подобных препаратов наиболее эффективный, но впрочем, не самый лучший способ с точки зрения экологии, поскольку применяемые химикаты могут нанести вред другим водорослям и рыбам. Подобный способ рекомендуется для очистки декоративных стоячих водоемов в городской среде ( прудах, фонтанах).

Екатерина Александровна Волкова — аспирант лаборатории биологии водных беспозвоночных Лимнологического института СО РАН (Иркутск). Автор и соавтор 6 научных работ.

В последние годы во многих районах Байкала происходит интенсивное зарастание дна, а в некоторых — серьезные структурные изменения фитобентоса, в частности замена видов-доминантов, в том числе эндемиков, зелеными нитчатыми водорослями, ранее в таких масштабах в озере не регистрируемых. Кроме того, практически по всему периметру озера на глубинах 0–1 м выявлено увеличение биомассы нативных, т. е. характерных для Байкала видов водорослей (Timoshkin et al., 2016). Как правило, значительную долю в составе макрофитобентоса Байкала теперь составляют представители рода спирогира (Spirogyra Link).

Ученым приходилось и прежде наблюдать водоросли рода спирогира в Байкале и его окрестностях, но никогда за столетнюю историю изучения фитобентоса озера развитие этих водорослей не имело массового характера и было приурочено только к мелководным, хорошо прогреваемым бухтам (Ижболдина, 2007). На данный момент известно, что значительное развитие этих водорослей часто происходит в местах повышенной концентрации биогенных элементов, обусловленной главным образом сбросом недостаточно очищенных сточных вод (Кравцова и др., 2012, Тимошкин и др., 2014). Результатом такого развития являются гниющие массы водорослей, аккумулирующиеся на берегу в некоторых районах озера (например, г. Северобайкальск) в течение всего периода открытой воды (Тимошкин и др., 2014).

Сотрудники лаборатории биологии водных беспозвоночных А. В. Непокрытых и А. Лухнев оценивают ширину водорослевых матов на берегу Байкала напротив пос. Заречное (р-н г. Северобайкальска)

Следует особо отметить, что выбрасываемые на берег водоросли — это нормальное явление в целом. Так завершается вегетационный сезон многих представителей донной флоры озера. Их можно сравнить с фильтром, отработавшим свое, который Байкал регулярно меняет. Например, в последние годы, несмотря на развитие спирогиры, другие нитчатки (нитчатые водоросли) живут и отмирают в положенный им срок. В июне — июле вдоль открытого берега можно видеть скопления улотрикса, а в августе — эндемичных драпарнальдиоидес. Никто их не вытесняет, просто заканчивается пик их вегетации, т. е. роста. На формирование свободноплавающих скоплений талломов макроводорослей в прибрежной части озера в разное время обращали внимание такие исследователи, как В. Ч. Дорогостайский, К. И. Мейер, А. П. Скабичевский.

Однако чрезмерное количество водорослей может быть опасным. А точнее, продукты гниения массивных водорослевых матов, будь то выброшенных на берег или свободноплавающих, могут делать воду непригодной для использования человеком и животными.

В заливе Лиственничном водорослевые маты спирогиры и улотрикса приводят к существенным нарушениям условий среды для нереста августовской популяции желтокрылки (Cottocomephorus grewingkii, Dybowski) (Ханаев и др., 2016).

Для существования байкальских гидробионтов чрезмерное развитие водорослей, по мнению некоторых исследователей, также может создавать серьезные проблемы.

Еще в первых работах, посвященных донной флоре Байкала, была отмечена ее оригинальность и наличие специфической зональности в распределении видов. В прибрежной зоне озера выделено пять растительных поясов, занимающих глубины от 0 до 60–116 м и характеризующихся определенными видами водорослей (Ижболдина, 2007).

Первый растительный пояс Байкала, или пояс Ulothrix zonata, занимающий глубины 0–1,5 м. Фото А. Тимошкина

Спирогира, развивающаяся на каменистом мелководье. Байкал, бух. Большое Голоустное, глубина 0,5 м, октябрь 2014 г. Фото О. Тимошкина

Почему спирогира?

Фрагмент таллома кладофоры гломераты, покрытый диатомовыми водорослями рода кокконеис (Cocconeis sp. Ehrenb). Световая микроскопия. На врезке: общий вид таллома кладофоры гломераты (Cladophora glomerata L. Kütz)

Застукать спирогиру со спирогирой

Фрагмент нити спирогиры (вверху) и фрагмент нити кладофоры гломераты (внизу). Световая микроскопия

Проблемы идентификации спирогиры связаны еще и с тем, что определение вида проводится по особенностям стадий полового размножения, или конъюгации, когда содержимое клеток одной нити переходит в клетки другой. Без количественных и качественных характеристик этого процесса, без описания сформировавшихся в его результате зигоспор даже примерно нельзя сказать, какой вид находится перед нами на предметном стекле под микроскопом, а значит, и там, откуда был взят образец. При этом такие стадии у спирогиры, по разным данным, встречаются лишь в 10–18% образцов, а у байкальской спирогиры, по данным автора — лишь в 9%.

Конъюгация спирогиры: переход содержимого из клеток одной нити в клетки другой и формирование зигоспор (продукт полового размножения этих водорослей)

С развитием методов молекулярной биологии появилась возможность определять виды живых организмов на основе совпадения нуклеотидных последовательностей молекулярных маркеров неизвестного вида с уже имеющимися в базах данных последовательностями известных видов. На данный момент таксономически признанными являются 516 морфологических видов спирогиры (согласно AlgaeBase по состоянию на апрель 2016 г.), однако лишь для 36 из них известны последовательности каких-либо генетических маркеров и только для восьмиядерного гена 18S рДНК (согласно базе данных NCBI по состоянию на апрель 2016 г.).

Анализ последовательностей 18S pДНК, полученных при работе с отдельными вегетативными нитями водорослей из залива Лиственничный, показал, что в массе водорослей присутствуют, как минимум, три вида спирогиры, пока не идентифицированные (Романова и др., 2013).

Главным образом именно из-за трудностей видового определения спирогиры сложно сказать, является ли тот или иной вид данного рода вселенцем, который беспрепятственно распространился по всему Байкалу в последние годы. Спирогира, которая сегодня массово развивается во многих районах Байкала, могла быть там и вчера, но не в таком количестве, а ее фертильные стадии просто не встречались исследователям ранее. Так, недавно по морфологическим признакам была определена Spirogyra fluviatilis Helse, или спирогира речная (Тимошкин, 2014), которая развивается на каменистой литорали в некоторых заливах Байкала. Ранее этот вид в озере не регистрировали, но это не означает, что эта водоросль была занесена недавно. Спирогира речная широко распространена во всем мире и встречается во многих пресноводных водоемах, реках и озерах. В окрестностях Байкала многие исследователи находили стерильные талломы спирогиры (см. Ижболдина, 2007), вполне возможно, относящиеся и к этому виду.

Спирогира среди камней р. Большая Котинка, впадающей в бухту Большие Коты, и в ручье Жилище (внизу). В центре — камень со дна озера, с глубины одного метра, (около пос. Большое Голоустное), покрытый нитчатыми водорослями, в основном спирогирой, талломы которых достигают 50 см в длину

Выяснение видового богатства спирогиры в Байкале является на сегодняшний день одной из самых актуальных задач. Во-первых, данные о биоразнообразии вообще и отдельных групп организмов в частности, используются в методах экологического биомониторинга водных экосистем. А точная видовая идентификация и понимание регионального разнообразия является основой биологического контроля и оценки состояния окружающей среды. При этом, сведения о видовом составе спирогиры в Байкале, которыми мы располагаем сегодня, получены более 80 лет назад, ограничены двумя локальными участками (Мейер, 1930) и буквально единичны для окрестностей озера (Ижболдина, 2007). Во-вторых, Байкал — это кладезь уникального биологического разнообразия. Многие виды нигде, кроме как в Байкале, не встречаются! Не исключено, что и спирогира представлена в Байкале многими видами, идентифицировать которые разными методами — задача ближайшего времени.

Работы, которые посвящены фундаментальным и практическим проблемам байкальской спирогиры, ведутся в настоящее время в Лимнологическом институте СО РАН.

Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю д. б. н., проф. О. А. Тимошкину, а также д. б. н. Н. А. Бондаренко за их чуткое напутствие в моем научном поиске.

Юлия Захарова

Руководитель группы культивирования отдела ультраструктуры клетки Лимнологического института СО РАН, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Юлия Захарова:

Наша группа культивирования диатомовых водорослей в этом году получила задание выделить монокультуру — Spirogyra, чтобы получить возможно более полную информацию о росте и развитии спирогиры в различных лабораторных условиях. Раньше мы культивировали диатомовые водоросли в мини-инкубаторах, сконструированных сотрудниками нашего института (Safonova et al., 2007), но для спирогиры была изготовлена новая модель. Мы поместили одиночные нити спирогиры, состоящие из 6–8 клеток, в отдельные лунки пластиковых планшетов. Сначала в качестве среды культивирования использовали стерильную байкальскую воду, но количество клеток в колониях не увеличивалось — спирогира жила, но не росла. Активный рост водоросли нам удалось наблюдать в богатой минеральной среде Болда (Brown et al., 1964). Через два месяца культивирования при естественном освещении при температуре 20–22°С и постоянном перемешивании, режим которого контролировался компьютером, спирогира начала размножаться.

Спирогира, как все уже знают, обитает в прибрежной зоне, где достаточно света, и вода хорошо перемешивается благодаря волновому движению. Если просто выловить нити этой водоросли и поместить их во флакон для культивирования, она расти и размножаться не будет. Для этого нужен культиватор, который обеспечивал бы аккуратное и стабильное перемешивание воды под управлением компьютера, задающего режим этого перемешивания, и в который бы помещались планшеты для единовременного получения большого количества точек эксперимента. Такой культиватор М. А. Грачев придумал давно, а теперь молодые сотрудники лаборатории гидрофизики (Константин Кучер и Илья Асламов) его изготовили, в силу срочной необходимости — за пару недель. К сожалению, идею и конструкцию культиватора здесь описать не можем, так как изобретатели собираются его патентовать. Спирогире созданные условия понравились, она в них растет и даже размножается. Один небольшой шаг на пути выяснения причины массового развития этой водоросли в прибрежной зоне озера Байкал сделан. Можно идти дальше.

Конъюгация спирогиры в лабораторных условиях — процесс полового размножения водорослей: клетки двух нитей соединяются между собой боковыми выростами, образуя канал, по которому протопласт одной клетки перетекает в другую и сливается с ее содержимым. Клетка, в которой произошло слияние, закругляется, отделяется от нити и, покрываясь толстой оболочкой, превращается в зигоспору. Световая микроскопия

Литература:
1. Brown R. M., Bold H. C. Phycological studies. 5. Comparative studies of the algal genera Tetracystis and Chlorococcum // Univ. Texas Publ. 1964. № 6417. P. 1–213.
2. Safonova T. А., Aslamov I. A., Basharina Т. N., et al. Cultivation and automatic counting of diatom algae cells in multi-well plastic plates // Diatom Res. 2007. V. 22 (1). P. 189–195.

Читайте также: