Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 9
1.1. Таксономическая история разновидностей вида Aulacoseira praegranulata из отложений пра-Ханки . 9
1.2. Состояние изученности панцирей клеток A granulata 12
1.3. Состояние изученности панцирей клеток A. ambigna 15
1.4. Состояние изученности панцирей клеток A. subarctica 17
1.5. Состояние изученности панцирей вегетативных клеток A. islandica 22
1.6. Современное состояние изученности спор Aulacoseira из современного фитопланктона и осадков разного возраста
1.7. Современное состояние изученности видов рода Aulacoseira из р. Обь 34
1.8. Современное состояние изученности видов рода Aulacoseira из водоемов Дальнего Востока (оз. Ханка, р. Амур, оз. Курильское) 35
1.9. Изучение внутривидовой вариабельности диатомовых водорослей с применением молекулярно-биологических методов 36
ГЛАВА 2. Материалы и методы 41
2.1. Материалы 41
2.2. Методы подготовки диатомовых водорослей для электронной микроскопии 42
2.3. Молекулярно-биологические методы 42
2.4. Методы биологической статистики 42
ГЛАВА 3. Изучение типовых материалов 46
3.1. A. praegranulata 46
3.2. A. granulata 50
3.3. A. subarctica 53
3.4. A. islandica 56
ГЛАВА 4. Морфологическая вариабельность панцирей видов aulacoseira из различных мест обитания по морфометрическим данным 60
4.1. A. granulata из фитопланктона оз. Ханка (Приморский край), р. Обь, оз. Шакша (Читинская область), озера-сора Арангатуй (оз.Байкал)
4.2. A. ambigua из оз. Байкал, оз. Ханка, Богатинского водохранилища (Приморский край) и р. Обь 64
4.3. A. subarctica из плейстоценовых отложений подводного Академического хребта (оз. Байкал), современного фитопланктона Посольского сора Байкала и р, Обь "'
4.4. A. islandica из современного фитопланктона и осадков разного возраста и места локализации (плиоценовые отложения Прикамья, плиоценовые, плейстоценовые отложения оз. Байкал, современный фитопланктон Чивыркуйского залива Байкала и оз. Ханка) 70
ГЛАВА 5. Тонкое строение панцирей видов aulacoseira из фитопланктона р. Обь 73
ГЛАВА 6. Виды рода aulacoseira из водоемов дальнего востока (оз. Ханка, р. Амур, оз. Курильское) 87
ГЛАВА 7. Сравнение тонкого строения панцирей спорообразующей и неспоро-образующей a. islandica из разных водоемов "
ГЛАВА 8. Споры aulacoseira из современного фитопланктона и осадков разного возраста
ГЛАВА 9. Эволюция вида a. islandica на основе морфологических и молекулярно-биологических данных 124
9.1. Кладистический анализ морфологических признаков .. 124
9.2. Анализ последовательностей хлоропластного гена Rubisco 128
9.3. Возможные пути эволюции вида A. islandica 130
Выводы 133
Литература 135
- Таксономическая история разновидностей вида Aulacoseira praegranulata из отложений пра-Ханки .
- Изучение внутривидовой вариабельности диатомовых водорослей с применением молекулярно-биологических методов
- A. ambigua из оз. Байкал, оз. Ханка, Богатинского водохранилища (Приморский край) и р. Обь
- Кладистический анализ морфологических признаков
Введение к работе
Актуальность темы. Род Aulacoseira Thw. является одним из самых распространенных среди центрических диатомей. Ранее, многие представители рода Aulacoseira относились к роду Melosira, но в связи с ревизией систематического положения часть пресноводных видов рода Melosira были переведены в род Aulacoseira (Simonsen, 1979). Из 60 видов этого рода наиболее часто встречаются и являются доминирующими во многих водоемах виды: A. islandica (О. Mull.) Sim., A, granulata (Ehr.) Sim., A. subarctica (О. Mull.) Sim. и A. ambigua (Grun.) Sim. Для видов рода Aulacoseira признаки строения створок, описанные в данной работе (высота загиба створки, ее диаметр, число рядов ареол в 10 мкм и число ареол в 10 мкм ряда), считаются таксономически значимыми и включаются во все диагнозы видов рода (Диатомовые водоросли ..., 1992, Round et al, 1990).
На важность изучения ультраструктуры створок для разработки новой филогенетической классификации центрических диатомовых водорослей обращали внимание многие авторы (Ross, Sims, 1973; Simonsen, 1979; Глезер, 1981; Николаев, 1984; Round, Crawford, 1984).
Знание о пределах морфологической вариабельности исследуемых видов и изучение их типовых материалов с точки зрения современного представления об ультраструктуре панцирей позволит расширять и уточнять диагнозы, а также избежать таксономических ошибок, которые могут возникать при определении видов.
Вопрос о таксономической принадлежности спорообразующих представителей к виду A. islandica обсуждался многими авторами (Genkal, Popovskaya, 1991; Edlund et al, 1996; Le Cohu, 1996; Siver, Kling, 1997). Изучение типового материала, данные морфометрии и подробное исследование тонкого строения панцирей вегетативных клеток и покоящихся спор представителей вида A. islandica из разных мест обитания, сравнение с
6 ископаемыми близкородственными видами, а также молекулярно-биологические данные позволят представить, каким образом происходила эволюция этого вида.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы было исследование внутривидовой морфологической вариабельности видов рода Aulacoseira из различных мест обитания и отложений разного возраста.
Были поставлены следующие задачи:
Изучить разновидности миоценового вида A. praegranulata из типового материал А.П. Жузе и сравнить их с соответствующими современными видами.
Изучить типовые материалы для широко распространенных современных видов A. islandica, A. granulate и A. subarctica.
Определить пределы вариабельности морфометрических признаков видов A. granulata, A. ambigua, A. subarctica и A. islandica из разных мест обитания.
Изучить строение спор Aulacoseira из проб современного фитопланктона оз.
Байкал и оз. Ханка, р. Амур и осадков разного возраста.
5. На основании морфологических и молекулярно-филогенетических данных
представить схему эволюции вида A. islandica.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые с помощью современных методов микроскопии описаны типовые материалы одних из самых древних представителей рода - разновидностей A. praegranula (Jouse) Sim., и широко распространенных современных видов A. granulata, A. subarctica и A. islandica. Приведенные описания тонкого строения створок панцирей и данные об их морфологической вариабельности важны при построения палеоклиматических реконструкций на основе диатомового анализа. Уточнение диагнозов современных видов имеет практическое значение в проведении мониторинга за состоянием водных экосистем. Полученные данные об эволюции отдельных признаков тонкого строения
панцирей и преложенная схема эволюции имеют теоретическое значение, так как дополняют и расширяют современные представления об эволюции диатомовых водорослей.
Основные защищаемые положения:
1. Вариабельность морфологических признаков характеризует
древность, а сходство отдельных элементов тонкого строения - родственность
таксонов рода Aulacoseira.
Отдельные признаки строения панцирей от миоценовых видов рода к современным эволюционируют независимо.
Ископаемые и современные виды рода Aulacoseira имеют разную степень морфологической изменчивости как по размерам панцирей и плотности ареол, так и по элементам тонкого строения.
4. На распространение и эволюцию вида A. islandica существенное
влияние оказало последнее оледенение плейстоцена.
Личный вклад соискателя. В основу диссертации положены работы, выполненные автором в Лимнологическом институте СО РАН начиная с 1997 г. Все приведенные в работе данные, включая микрофотографии, получены автором лично.
Апробация результатов диссертации. Результаты работ доложены: на
конференции «Студент и научно-технический прогресс (Иркутск, 1998);
Всероссийском научно-практическом Молодежном симпозиуме «Экология
Байкала и Прибайкалья», (Иркутск, 1998); на Ш-ей (2000), IV-ой (2005)
Верещагинских Байкальских конференциях (Иркутск); на Ш-ем
Международном симпозиуме «Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History» (SIAL-III) (Иркутск, 2002); на Международном симпозиуме «Живые клетки диатомей» (Иркутск, 2004); на 1-ой Школе молодых палеонтологов (Москва, 2004); на ГХ-ой Школе диатомологов России и стран СНГ (Борок, 2005).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 16 научных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 146 стр., состоит из введения, 9 глав, выводов, списка литературы (144 источника, из них 67 на иностранных языках), содержит 13 текстовых таблиц, проиллюстрирована 23 рисунками и 27 таблицами с 317 микрофотографиями.
Благодарности
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.б.н. Е.В. Лихошвай за постановку темы и помощь в работе над диссертацией, академику М.А. Грачеву за содействие при организации экспедиций и моральную поддержку, Т.А. Щербаковой за помощь в построение филогенетического древа, к.б.н. Н.А. Бондаренко за ценные замечания и профессиональное редактирование рукописи, д.б.н. Г.И. Поповской, к.б.н. С.С. Воробьевой, с.н.с А.Е. Кузьминой за предоставленные пробы из оз. Байкал и полезные консультации, М.М. Масленниковой за помощь в освоении некоторых компьютерных программ и изготовлении микрофотографий, команде НИС «Титов» за помощь при отборе проб в экспедициях по оз. Байкал, к.б.н. А.И. Таничеву за отбор проб фитопланктона в бассейне р. Обь, к.б.н. Д.Н. Юрьеву за отбор проб из р. Амур, Т.В. Никулиной за отбор проб из оз. Ханка, Ruth Neilsen за предоставленные пробы типовых материалов для видов A. islandica и A. subarctica и весь коллектив отдела Ультраструктуры клетки за моральную поддержку.
Таксономическая история разновидностей вида Aulacoseira praegranulata из отложений пра-Ханки .
При анализе диатомей из миоценовых отложений озера пра-Ханка были описаны три новых вида Melosira praedistans Jouse, М. praeislandica Jouse и M. praegranulata Jouse, включая разновидность М. praegranulata var. angustissima Jouse (Жузе, 1952). Согласно ее описанию, М. praeislandica -толстостенные формы с грубой структурой из ареол, которые образуют прямые ряды; М. praedistans - короткоцилиндрические толстостенные формы с прямой или косой штриховкой; М. praegranulata - высокоцилиндрические тонкостенные формы с прямой или слабокосой структурой из более мелких ареол (рис. 1).
Изогнутые представители видов M. praeislandica и М. praegranulata были выделены автором в форму curvata. При описании видов А.П. Жузе отмечает: «Древняя Melosira является, по-видимому, родоначальницей трех современных видов: Melosira distans (Ehr.) Kiitz., M. hlandica O. Mull, и M. granulata (Ehr.) Ralfs, Возможно, все Melosira принадлежат к различным формам одного вида. Об этом свидетельствуют очень незначительные различия между отдельными формами и нечеткость границ между ними». Последнее приводило в сомнение многих исследователей, которые, так или иначе пересматривали статус описанных А.П. Жузе видов. В 1979 году в результате перенесения большого количества видов из рода Melosira в род Aulacoseira (Simonsen, 1979) в нем оказались только A. praegranulata (Jouse) Sim. с формой curvata и A. praeislandica (Jouse) Sim. В 1981 году Д.Н. Темнискова и Д.Г. Воденичаров, изучив диатомей из нижне-плиоценовых отложений Юго-Западной Болгарии, пришли к заключению, что между видами Aulacoseira praeislandica и Melosira praedistans нет различий как по биометрическим признакам, так и по ультраструктуре (Temniskova, Vodenicharov, 1981). Авторы сделали вывод, что эти виды принадлежат не только к одному роду, но и к одному виду, предложили свести в синоним вид М. praedistans с видом A. praeislandica и расширить диагноз последнего. Затем, в 1992 году, эти таксоны были объединены в один вид A. praegranulata (Давыдова, Моисеева в: Диатомовые ..., 1992, с. 83-85) с разновидностями: var. praegranulata, var. praeangustissima (Jouse) Moisseeva, var. praeislandica (Jouse) Moisseeva - все три разновидности с прямыми и изогнутыми формами. В этой новой комбинации вид М. praedistans был синонимизирован с М. praeislandica и сведен до разновидности A. praegranulata var. praeislandica. Авторы отмечают, что «...разновидности часто связаны переходными формами, но случаи нахождения их изолированно друг от друга и в массовом количестве в отдельных горизонтах миоценовых отложений позволяет сохранить их таксономическую значимость». Однако, в конце описания каждой разновидности (Давыдова, Моисеева в: Диатомовые ..., 1992, с. 84, 85) указано, что она встречается вместе с предыдущей. В таблице 1 приведены основные морфометрические характеристики этих видов. Видно, что таксоны А.П. Жузе разделены друг от друга, в основном, по высоте створок. Их размеры не перекрываются и варьируют в узких пределах (6-7 мкм для М. praedistans, 12-14 мкм для М. praeislandica и т.д.), а в комбинации Моисеевой пределы варьирования этих признаков значительно шире, что, вероятно, связано с большим охватом проанализированного материала.
В современной литературе чаще других используется название A. praeislandica (Jouse) Simonsen. Этот вид указан для неогеновых отложений разных мест локализации, в том числе Северной Америки (Khursevich, VanLandingham, 1993), Тихого океана (Jouse, Mukhina, 1975), Японского моря (Tsoy, 1990), Белоруссии (Khursevich, 1982). В перечисленных работах было приведено несколько фотографий, полученных с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), которые не давали полного представления о строении створок вида. Соответствие данных находок типовому материалу не было показано.
Вид A. granulata первоначально был описан C.G. Еренбергом (Ehrenberg, 1843) как Gallionella granulata Ehrenberg, затем переведен в род Melosira (Ralfs in Pritchard, 1861), а впоследствии в род Aulacoseira (Simonsen, 1979). При описании вида автором были сделаны рисунки, в последующих работах подробно с помощью СЭМ типовой материал не был изучен.
Часто диатомологи при изучении фитопланктона или осадков, отмечают, что размеры кремнистых панцирей варьируют в различных образцах. Например, при изучении фитопланктона озер Финляндии показано, что один и тот же таксон в одних озерах мельче, в других крупнее (Turkia, Lepisto, 1999). Авторы измерили морфологические параметры панцирей A. granulata и A. granulata var. angustissima (табл. 2) и обратили внимание на то, что уменьшение размеров панциря A. granulata наблюдается в озерах с повышенной концентрацией общего фосфора, а удлинение в озерах с повышенной концентрацией нитратов азота. Например, A. granulata встречается в озерах, где средняя концентрация общего фосфора равна 11-78 Hg Г1, a A. granulata var. angustissima привержена к мезо- и эвтрофным озерам со средней концентрацией 21-78 її gl"1. Кроме того, в озерах с повышенной концентрацией общего фосфора средний диаметр A. granulata var. angustissima равен 5,7 мкм, тогда как в других озерах 2,3-3,6 (Turkia, Lepisto, 1999).
Изучение внутривидовой вариабельности диатомовых водорослей с применением молекулярно-биологических методов
Общепринято, что морфологические различия между таксонами происходят от генетических различий, которые первоначально существовали внутри видов (Purugganam, 1998). Понимание эволюционной динамики и различий между видами, следовательно, требует анализа внутривидовой вариабельности. Исследование различий внутри видов и между видами может дать неоценимую функциональную информацию. Эта информация может быть получена путем систематического сопоставления различий в признаках и генах между видами с известной эволюционной историей и положением на филогенетическом древе. Время появления признака в эволюции и фенотип» который при этом возник для выполнения конкретной роли в жизнедеятельности представителей данного вида, могут быть прямо увязаны с генетическими отличиями данного вида от видов, ему предшествовавших. Внутривидовая изменчивость имеет собственную ценность, давая тот интервал генетической изменчивости, внутри которого сохраняются видовые признаки.
На сегодняшний день существует несколько подходов для изучения диатомовых водорослей с применением молекулярно-биологических методов. Это - аллоферментный анализ, RAPD-анализ (PCR - анализ генетического разнообразия природных популяций) и анализ нуклеотидных последовательностей. Последний основан на сравнении нуклеотидных последовательностей гомологичных генов, определенных для сравниваемых видов. При этом предполагается, что чем больше времени прошло с момента дивергенции видов, тем больше мутационных различий накопилось между двумя последовательностями.
Для выявления различий между нуклеотидным последовательностями сравниваемых видов (или популяций), а также для разрешения вопросов филогении водорослей, наиболее часто используют последовательности ядерного гена, кодирующего малую субъединицу рибосомной РНК и хлоропластного гена Rubisco (rbcL),
Вероятно, молекулы рРНК представляют более точную летопись эволюционных изменений, чем фенотипический анализ. Такие свойства рРНК как присутствие во всех организмах, универсальность и консервативность функции, достаточная длина для обеспечения потенциального количества информативных сайтов сделали эту последовательность удобным маркером для установления генетических дистанций и филогенетических отношенийтаксонов практически любого уровня. Это наличие вариабельных и консервативных участков по длине молекулы, невысокая скорость эволюции (давно дивергировашие по времени виды имеют уникальные рРНК, тогда квк недавно разошедшиеся - практически идентичны).
Изучение диатомовых водорослей с применением молекулярно-биологических методов началось с 1988 г., когда была прочитана нуклеотидная последовательность гена 18S рРНК морской диатомеи Skeletonema costatum (Grev.) CI. (Medlin etaL, 1988).
В одной из последующих работ Л, Медлил приведен пример исследования морфологической и генетической вариабельности 18S рРНК на внутри- и межвидовом уровне диатомовых водорослей (Medlm et al., 1991). У четырех географических изолятов космополитной диатомовой водоросли Skeletonema costatum в полноразмерном гене малой субъединицы рРНК было выявлено 11 вариабельных позиций. Два изолята (А и Б) оказались идентичными, а остальные клоны различались между собой по 11 и 4 заменам. Таким образом, морфологические различия между клонами, такие как строение опорных выростов, структура и локализация двугубых выростов, а также экологические требования (приуроченность к более солоноватым водам) были закреплены генетическими, что позволило авторам выделить изоляты А и Б в новый вид Я pseudocostatum.
Аналогичная ситуация наблюдается в работах (Murphi, Gillard, 1976; Hasle, Syvertsen, 1996), где исследование клонов Thalassiosira pseudonana, выделенных по изоферментной гетерогенности привело к выделению двух дополнительных видов Т, oceanica и 71 guillardi,
S. costatum и Т. pseudonana - интересные примеры, так как импульс для таксономической ревизии вызван физиологическими и генетическими данными, только после привлечен обновленный анализ морфологии (Mann, 1999), И хотя так подробно изучено немного таксонов диатомеи, Mann (1999) считает, что существует немало признаков того, что комплексы видов S. costatum - Т. pseudonana не исключение, и генетический анализ других планктонных диатомовых поможет открыть ранее не определенные виды,
Молекулярно-биологические исследования видов рода Aulacoseira впервые были проведены на примере нуклеотидных последовательностей гена 18S рРНК видов A. ambigua и A. distant (Medlin et aL, 1993)» Дальнейшие исследования представителей родр, Aulacoseira проводились на пробах из озера Байкал (Щербакова и др., 1998). Анализ сравнения нуклеотидных последовательностей участка гена 18S рРНК видов A. baicalemis и A. skvortzowii, имеющих перекрывающиеся диагностически важные признаки показал, что они являются близкородственными, дивергенция которых произошла 5,2-3,4 млн л. н. (Sherbakova et aL, 2002).
Кроме ядерного генома, для разрешения вопросов систематики и филогении диатомовых водорослей с помощью методов молекулярной биологии используют последовательности хлоропластного гена Rubisco, кодирующего фермент рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилазы. Небольшие размеры этого гена и невысокие (относительно ядерного генома) скорости молекулярной эволюции позволяют использовать его для исследования ранних этапов эволюции (Clegg, 1993; Clegg et aL, 1994),
Исследование видов рода Aulacoseira по гену Rubisco проведено на индивидуальных клетках A skvortzowii (Sherbakova et aL, 2000), что расширяет применение молекулярпо-биологических методов.
Недавно методами генной инженерии расшифровали аминокислотные последовательности пяти близкородственных белков (SIT, silicic acid transporters), осуществляющих трансмембранный перенос кремниевой кислоты у морской пеннатной диатомеи Cylindrotheca fusiformis (Hildebrand et aL, 1997,1998).
A. ambigua из оз. Байкал, оз. Ханка, Богатинского водохранилища (Приморский край) и р. Обь
Как видно из обзора литературы, диатомовая флора реки Обь имеет древнее происхождение и вызывает несомненный интерес в плане изучения детального строения панцирей с помощью СЭМ и сравнения их с современными видами из других водоемов, В настоящее время с помощью СЭМ описан только один представитель рода Aulacoseira из реки Обь Л. ambigua f. curvata (Skabitsch.) Genkal, но диагноз его очень краткий (Генкал, Семенова? 1989, с. 46).
Род Aulacoseira в летнем фитопланктоне Нижней Оби и Обской губы был представлен следующими таксонами; A. granulata, A, granulata var. angustissima, A. ambigua, A. ambigua f. curvata, A. subarctica, A. islandica.
С помощью СЭМ изучены элементы их тонкого строения (рис. 21-26) (Усольцева, Лихошвай, 2005с), Створки видов Aulacoseira из фитопланктона Нижней Оби морфологически не отличались от створок этих же видов в Обской губе. Ниже приводится их описание.
Melosita granulata Ehrenberg Панцири цилиндрические, прямые, изогнутых нет (рис. 21). Лицевая часть разделительной створки плоская (рис, 21, Б). Высота загиба створки 8-14,5 мкм, диаметр 5,5-15 мкм. Соотношение высота/диаметр составляет 0,7-4,3. Число рядов ареол в 10 мкм загиба створки составляло 10-14? ареол в 10 мкм ряда - 6-14. Ареолы на загибе створки крупные, округло-квадратные располагаются на соединительных створках слегка наклонными направо рядами (рис. 21, А), на разделительных - прямыми рядами (рис. 21, Б-Е). Велум - сеть с поддерживающими структурами в виде ребер. Соединительные шипы треугольные, слегка выемчатые (рис. 21, А, К), разделительные остроконечные не равной длины (рис. 21, Б-Е, 3). Соотношение рядов ареол к шипам составляет у соединительных створок 1:1, у разделительных Поверхность загиба створки покрыта гранулами (рис. 21, К). Кольцевидная диафрагма мелкая (рис. 21, И, М-О). Двугубые выросты в виде изогнутой трубки (рис. 21, Л). На соединительных створках 2 двугубых выроста располагаются на одном уровне вблизи кольцевидной диафрагмы (рис. 21, И), либо один из них смещен на загиб (рис. 21, М). На разделительных створках можно наблюдать 1 -2 двугубых выроста3 расположенные вблизи лицевой части створки (рис. 21, О, П), либо один вырост находится у лицевой части створки, другой вблизи кольцевидной диафрагмы (рис. 21, Н). Наружное отверстие двугубого выроста мелкое, круглое, не связано с ареолой (рис. 21, А, В-Е), открывается на соединительных створках в районе первой-третьей ареолы ряда (рис, 21, А), на разделительных створках - у основания коротких разделительных шипов (рис. 21, Д, Е), между шипами (рис. 21, В, Г) или в пазах разделительных шипов (рис. 21, В). Var. angusiissima (О. Mull.) Sim. Высота загиба створки 11-20 мкм, диаметр 2-5 мкм. Соотношение высота/диаметр составляет 4-5,5. На загибе створки число рядов ареол в 10 мкм составляло 15-20, ареол в 10 мкм ряда 15-20. Ареолы более мелкие, располагаются плотнее (рис. 21, Ж, 3). Велум типа роты.
Панцири цилиндрические, прямые (рис. 22, А, Б). Лицевая часть соединительных створок плоская, без ареол (рис. 22, В, Г). Высота загиба створки 6-17 мкм? диаметр 3-13 мкм, 12-20 ряда ареол в 10 мкм загиба створки и 12-20 ареолы в 10 мкм ряда. На загибе створки ареолы округло-квадратные, более крупные у шипов, располагаются наклонными направо рядами (рис. 22, Е). Соединительные шипы выемчатые (рис. 22, Д, Е), разделительные остроконечные (рис. 22, Ж), Соотношение рядов ареол к шипам составляет у соединительных и разделительных створок 1:1, Кольцевидная диафрагма мелкая или средней глубины, внутри полая (рис. 22, З, Л-П). 2-3 сидячих двугубых выроста обычно располагаются диаметрально противоположно (рис. 18, К), на равном расстоянии друг от друга (рис, 22, М), редко рядом друг с другом (рис. 22, Г). Наружное отверстие двугубого выроста крупное овальное, замещает первую ареолу ряда (рис. 22, Ж, К, М).
Панцири цилиндрические, изогнутые по центральной оси (рис- 22, Л, Б, И, К). Высота загиба створки 8-11 мкм, диаметр 4-5,5 мкм. 16-24 ряда ареол в 10 мкм загиба створки и 18-25 ареол в 10 мкм ряда. По другим признакам строения створок изогнутые формы от прямых не отличаются (рис. 22, Л, Н).
Панцири A. subarctica цилиндрические, прямые с короткими или длинными створками разного диаметра (рис, 23 А). На загибе некоторых створок видна ступенька (рис. 23, Б). Лицевая часть створки плоская с беспорядочно расположенными ареолами по всей поверхности (рис. 23, В) или только по периферии (рис. 23, Г, Д). Высота загиба створок 2,5-10 мкм, диаметр 5-10 мкм. Количество рядов ареол на 10 мкм загиба створки 11-24, ареол в 10 мкм ряда 10-26. Ареолы круглые, располагаются на загибе створки наклонными направо рядами. Соединительные и разделительные шипы одинаковой формы - остроконечные (рис. 23, Б). Соотношение рядов ареол к шипам составляет 2:1 (рис, 23» Б» Л), иногда 3:1 (рис. 23, М), при этом 1 или 2 ряда ареол заходят на шип. С увеличением высоты загиба створки кольцевидная диафрагма изменяется от глубокой (рис. 23, Н) до мелкой (рис, 23, Е). 1-2 двугубых выроста в виде прямой или изогнутой трубки лежат на кольцевидной диафрагме или вблизи нее (рис. 24, А-К). На разных створках в одной колонии форма двугубых выростов может варьировать (рис. 24, И, К). Несмотря на то, что на внутренней стороне створки щель двугубого выроста может быть удалена от кольцевидной диафрагмы, каналы двугубых выростов направлены таким образом, что их наружные отверстия открываются на месте первой ареолы ряда (рис. 24, Е, Ж, К, Л). Наружное отверстие двугубого выроста щелевидное, превосходит по размеру ареолы, но меньше чем у Л. ambigua.
Кладистический анализ морфологических признаков
Вероятно, споры в нижне-плиоценовых отложениях Байкала представляли несколько близкородственных видов. Об этом свидетельствуют результаты кластерного анализа (рнс 42, А) и данные электронной микроскопии (рис. 43). В то же время в верхне-плиоценовых отложениях Прикамья такого разнообразия не наблюдалось, все представители формировали один кластер (рис. 42, Б) и имели сходную морфологию. Также однообразны были споры плейстоцена, голоцена озера Байкал и споры современного фитопланктона Байкала, его заливов и озера Ханка. Но кластеры этих представителей в координатах: плотность ареол в 100 мкм2 и высота/диаметр створки имели разные очертания и положение, то есть друг от друга отличались.
В Байкале плейстоценовые споры унаследовали черты кластера (1) из нижнего плиоцена и, вероятно, от них затем произошли потомки Чивыркуйского залива. Современный облик спор открытого Байкала {A. skvortzowii) сформировался в голоцене, вероятнее всего, из потомков кластера (2) (рис. 42). За 5 млн лет с начала плиоцена комплексы диатомовых водорослей менялись в Байкале несколько раз, одни виды вымирали, другие исчезали из пелагиали на десятки тысяч лет., затем вновь занимали доминирующие позиции, но уже с другими сопутствующими видами (Bradbury et al, 1994; Likhoshway, 1999; Grachev et al9 1998). Современный комплекс диатомсй пелагиали Байкала сформировался в голоцене (Безрукова и др., 1991), данные настоящего исследования также этому свидетельствуют. В то же время источник современного биоразнообразия байкальских диатомовых водорослей покоится в верхне-миоценовых - ранне-плиоценовых донных отложениях Байкала, котловина которого начала формироваться 25-27 млн лет назад (Мац, 1995). Озеро пра-Ханка уже существовало в миоцене (Никольская, 1952).
А. П. Жузе (1952: стр, 232), изучив ископаемый комплекс диатомей озера Ханка, отмечала, что «Melosira пра-Ханка представлена исключительно вегетативными клетками, тогда как в современных илах преобладают споры». Проанализировав ее пробы, мы подтверждаем, что в миоценовых отложениях озера Ханка споры A. islandica не встречаются, следовательно, они появились позднее миоцена. В плиоценовых комплексах Приморья в районе с, Голенки А. И. Моисеева (1971) отмечает наличие спор для М. praeislandica f. praeislandica. Однако, по нашему мнению, на ее рисунке (рис. 3, б) приведена прорастающая ауксоспора. На рис, 47 приведено географическое распределение ископаемых и современных спор Aulacoseira, а также A. islandica, не образующая покоящиеся споры. Достоверной находкой самых древних спор, на наш взгляд, следует считать A. bellicosa из миоценовых отложений Франции (Hcribaud, 1903) (рис- 47, А). Спорообразующие виды комплекса. bellicosa- A, islandica имели широкое географическое распространение в плиоцене - плейстоцене (рис. 47, Б, В). В результате влияния последнего глобального оледенения плейстоцена в Северном полушарии произошло образование Панарктического ледового щита, приведшего к исчезновению многих водоемов. Активное таяние ледников привело к образованию подпрудных озер огромных размеров, простирающихся с запада на восток (Гросвальд, 1983). Эти события приводили к исчезновению одних видов диатомей вместе с водоемами, которые они населяли» и к более широкому расселению видов из других. На этом фоне происходила эволюция спорообразующих видов рода Aulacoseira в Северном полушарии. Отсутствие сплошного оледенения озера Байкал и Ханки в плейстоцене способствовало сохранению в них реликтов (Usoltseva, Likhoshway, 2002; Лихошвай и др., 2004).
Согласно литературным данным, ни в Европе, ни Северной Америке, хорошо изученных в альгологическом отношении, споры A. islandica в современных водоемах не обнаружены. Эти факты позволяют предполагать, что этот вид в прошлом обладал способностью образовывать покоящиеся споры, но со временем её утратил в европейской части материка и сохранил лишь в азиатских водоемах, таких как оз. Байкал, оз. Ханка (Скабичевский, 1953) и р. Амур, либо от спорообразующего вида отделился современный вид A. islandica который спор не образует, а имеет другой более "продвинутый" адаптивный признак - зимние более толстостенные панцири (Stoermer et aL9 1981). Последующая географическая изоляция вида в этих двух озерах привела к накоплению морфологических изменений, в частности, количества и характера расположения двугубых выростов.
