Содержание к диссертации
Введение
1. Таксономический состав грибов водных экосистем 16
1.1. Место грибов в системе живых организмов 16
1.1.1. Первые представления о месте грибов в системе
1.1.2. Новейшие представления о гетерогенности группы бесхлорофильных организмов, исторически известных под общим традиционном названием «грибы»
1.1.3. Происхождение грибов, связь настоящих грибов с хоанофлагеллятами (хоанозоями) и животными
1.2. Первые исследования грибов в водоёмах 20
1.2.1. Какие грибы считают водными? 20
1.2.2. Водная микология XIX века и основные таксономиче ские работы XX века
1.3. История пресноводной микологии 24
1.4. Морская микология и её история 25
1.4.1. Какие грибы считают морскими (галофильными) Численность морских видов грибов
1.4.2. Первые исследования морских грибов и основные направления морской гидромикологии
1.4.3. Изученность морских грибов в различных регионах мира
1.5. История изучения водных грибов в России и в бывшем СССР
1.5.1. Первые российские гидромикологические исследоваия
1.5.2. Гидромикологические исследования в СССР и Российской Федерации
1.5.2.1. Пресноводные грибы 32
1.5.2.2. Морские грибы 34
1.5.2.3. Современная изученность водных грибов в России и бывших республик СССР
1.5.2.4. Основные направления развития гидромикологии на современном этапе
1.5.2.5. Водные микологи России и бывших респуб лик СССР
2 Современная таксономия грибных и грибоподобных организмов, их представленность в водных экосистемах
2.1. Царство Простейших Protoctista (=Protista)
2.1.1. Отделы акразиевых Acrasida (=Acrasiomycota), дик-тиостелиевых Dictyostelida (=Dictyosteliomyco-ta) и на- стоящих слизевиков Myxogastrida (=Myxomycota)
2.1.2. Отдел плазмодиофорид Plasmodiophorida (=PlasQ modiophoromycota)
2.1.3. Простейшие монадные организмы неясного систематического положения
2.2. Царство Микомиксин Mycomyxina
2.2.1. Отдел лабиринтул Labyrinthulida (=Labyrinthu-ft lomycota)
2.2.2. Отдел траустохитрид Thraustochytrida (=Thra-ustochytriomycota)
2.3. Царство Стаменопил Stramenopila 74
2.3.1. Отдел сапролегнид (=оомицетов) Saprolegnida (=Oomycota)
2.3.2. Отдел гифохитрид Hyphochytrida (=Hyphochyt- q riomycota)
2.4. Царство Настоящих грибов Fungi (=Mycota)
2.4.1. Отдел хитридиевых грибов Chytridiomycota 82
2.4.2. Отдел зигомицетных грибов Zygomycota
2.4.3. Отдел аскомицетных (сумчатых) грибов Ascomy- cota 91
2.4.4. Отдел базидиомицетных грибов Basidiomycota 94
2.4.5. Отдел (группа) дейтеромицетных (несовершенных) грибов Deuteromycota 95
2.5. Некоторые традиционные группы грибов и экологическая классификация грибов 99
3 Методы исследования 101
3.1. Методы отбора проб 103
3.1.1. Отбор проб воды 103
3.1.2. Отбор проб поверхностной плёнки воды и пены 109
3.1.3. Отбор проб грунта 111
3.1.4. Непосредственный сбор из водоёмов субстратов с гри- 111 бами-сапротрофами
3.1.5. Отбор проб обрастаний 113
3.1.5.1. Метод стёкол обрастаний 113
3.1.5.2. Капилярный метод (метод Перфильева-Габе) 113
3.1.6. Метод «сухих складчатых фильтров» (метод высушенных проб) 113
3.2. Методы выделения, учёта и культивирования сапротрофеых водных грибов 114
3.2.1. Прямые и косвенные методы учёта: достоинства и недостатки 115
3.2.2. Косвенные методы учёта 116
3.2.2.1. Метод приманок 116
3.2.2.2. Выделение грибов с приманок и естествен ных субстратов в культуру 126
3.2.2.3. Метод посева сапротрофных водных грибов на питательные среды 127
3.2.2.4. Метод проращивания грибов на мембранных фильтрах (метод Барсова)
3.2.2.5. Метод обнаружения растущего мицелия 130
3.2.2.6. Метод флотации 130
3.2.3. Прямые методы учёта водных сапротрофных грибов 131
3.2.3.1. Метод исследования фиксированных стёкол обрастания (метод Холодного) 131
3.2.3.2. Метод Виноградского 132
3.2.3.3. Метод окрашивания на мембранных фильтpax (метод Хансена) 132
3.2.3.4. Люминесцентный метод 133
3.2.3.5. Метод предельных разведений в модификации Гертнера (метод Гертнера) 133
3.2.3.6. Метод Фуллера-Пойттона 134
3.2.3.7. Определение численности грибов методом прямого счёта Кузнецова 134
3.3. Методы сбора, выделения и культивирования грибов-паразитов
3.4. Методы лабораторного исследования грибов 139
3.4.1. Методы первичного исследования живого материала 139
3.4.1.1. Приготовление препаратов с живым материалом 141
3.4.2. Методы культивирования грибов и сохранения гри-бов
3.4.2.1. Методы культивирования грибов 142
3.4.2.2. Методы хранения грибов 143
3.4.3. Методы исследования зооспор 144
3.4.3.1. Методы окрашивания жгутиков зооспор 144
3.4.4. Определение биомассы грибов 144
3.5. Методы исследования бактерий 147
3.5.1. Метод прямого счёта водных бактерий по Разумову 148
3.5.2. Определение общей численности и биомассы бактери-опланктона
3.5.3. Определение скорости размножения бактерий, их продукции и величины выедания бактерий зоопланктоном
3.6. Методы исследования питания рыб 152
4 Характеристика исследованных морских и пресноводных водоёмов и водотоков россии и других стран, основные группы грибов, обнаруженные в них
4.1. Моря и океаны 153
4.1.1. Моря Атлантического океана 154
4.1.1.1. Чёрное море 155
4.1.1.2. Азовское море 156
4.1.1.3. Балтийское море 157
4.1.1.4. Остальные исследованные атлантические моря
4.1.2. Моря Северного Ледовитого океана 159
4.1.2.1. Белое море 159
4.1.2.2. Гренландское море 168
4.1.2.3. Норвежское море
4.1.2.4. Баренцево море 168
4.1.2.5. Карское море 169
4.1.2.6. Море Лаптевых 169
4.1.2.7. Восточно-Сибирское море 169
4.1.2.8. Чукотское море 173
4.1.2.9. Море Бофорта 183
4.1.3. Моря Тихого океана 183
4.1.3.1. Берингово море 184
4.1.3.2. Охотское море 185
4.1.3.3. Японское море 186
4.1.3.4. Жёлтое море (Huanghau Sea) 188
4.1.3.5. Южно-Китайское мор 188
4.1.3.6. Канадское побережье Тихого океана 188
4.1.3.7. Японское побережье Тихого океана 188
4 1.4. Моря Индийского океана 189
4.1.4.1. Андаманское море 189
4.1.4.2. Лаккадивское море 190
4.1.4.3. Аравийское море 191
4.1.4.3.1 Аденский залив 192
4.1.4.4. Красное море 192
4.1.5. Основные особенности развития грибов в морях 194
4.2 Солоноватоводные водоёмы морских побережий 196
4.2.1. Супралиторальные ванны морских побережий 196
4.2.1.1. супралиторальные ванны беломорского по бережья в районе ББС МГУ
4.2.2. Устья и эстуарии рек 202
4.2.2.1. Устье реки Дунай 202
4.2.2.2. Устье реки Зеркальная (Приморский край) 203
4.2.3. Лиманы 203
4.2.3.1. Причерноморские лиманы 203
4.2.3.2. Беломорские лиманчики 204
4.3 Внутриконтинентальные солёные и солоноватоводные водоёмы 205
4.3.1. Каспий (Каспийское «море») 206
4.3.2. Арал (Аральское «море») 209
4.3.3. Озеро Балхаш (восточная солёная часть) 211
4.3.4. Озеро Иссык-Куль 212
4.3.5. Другие, более мелкие солёные озёра 214
4.3.5.1. Мёртвое море 214
4.3.5.2. Озеро Чаны 214
4.3.5.3. Озера Северного Казахстана 215
4.3.5.4. Озёра Курганской области России 216
4.3.6. Эфемерные (временные) солёные водоёмы 216
4.3.6.1. Такыры 216
4.3.6.2. Зимние соленые московские "асфальтовые" лужи 217
4.4. Водотоки естественного происхождения 218
4.4.1. Пещерные водотоки и родники 218
4.4.2. Ручьи 219
4.4.2.1. Горные ручьи 219
4.4.2.2. Лесные ручьи 220
4.4.2.3. Городские ручьи 221
4.4.3. Реки 221
4.4.3.1. Реки Европы 221
4.4.3.1.1. Река Нева 222
4.4.3.1.2. Река Северная Двина 223
4.4.3.1.3. Река Москва 224
4.4.3.1.4. Реки Мордовии 228
4.4.3.1.5. Река Неман 229
4.4.3.1.6. Реки Латвии 229
4.4.3.1.7. Река Дунай 230
4.4.3.1.8. Река Прут 231
4.4.3.2. Реки Азии 234
4.4.3.2.1. Реки Центральной Азии 234
4.4.3.2.1.1. Река Аму-Дарья 234
4.4.3.2.1.2. Река Сыр-Дарья 235
4.4.3.2.1.3. РекаВарзоб 235
4.4.3.2.2. Реки Сибири и Д.Востока 236
4.4.3.3. Основные особенности развития грибов в реках 239
4.5 Водотоки искусственного происхождения 241
4.5.1. Каналы судоходные 241
4.5.1.1. Канал Москва-Волга 241
4.5.2. Оросительные и мелиоративные каналы 241
4.5.3. Городские водотоки 242
4.5.4. Фонтаны городские 242
4.6 Пресноводные водоёмы естественного происхождения 243
4.6.1. Озёра 243
4.6.1.1. Озёра ББС МГУ 243
4.6.1.2. Подмосковные озера 251
4.6.1.3. Озёра Мордовии 251
4.6.1.4. Водоёмы дельты реки Дунай 252
4.6.1.5. Водоёмы дельты реки Аму-Дарья 253
4.6.1.6. Озеро Севан 253
4.6.1.7. Озеро Рица 254
4.6.1.8. Озеро Зоркуль 254
4.6.1.9. Озеро Байкал 256
4.6.1.10. Озеро Хубсугул 257
4.6.1.11. Озеро Ханка 258
4.6.1.12. Реликтовое озеро Заря 258
4.6.1.13. Озера на острове Врангеля 258
4.6.2. Болота пресные 259
4.6.3. Пресноводные эфемерные водоёмы 260
4.6.3.1. Эфемерные водоёмы о. Врангеля 260
4.6.3.2. Эфемерные водоёмы пустынь 260
4.6.3.3. Эфемерные летние водоёмы города Москвы 262
4.6.3.4. Снежные и ледовые лужи 263
4.6.3.5. Дуплы деревьев 264
4.7 Пресноводные водоёмы искусственного происхождения 264
4.7.1. Водохранилища 264
4.7.1.1. Подмосковные водохранилища 264
4.7.1.2. Нурекское водохранилище 265
4.7.1.3. Ангарские водохранилища 265
4.7.2. Пруды 267
4.7.2.1. Городские пруды 267
4.7.2.2. Пруды Подмосковья 268
4.7.3. Рыбоводные пруды 269
4.7.3.1. Рыбоводные пруды Украины 269
4.7.3.2. Рыбоводные пруды Узбекистана 282
4.7.3.3. Основные особенности развития грибов в рыбоводных прудах 288
4.7.4. Грибы техногенных подземных вод 289
4.7.5. Очистные водоемы 290
4.7.6. Закрытые водные экосистемы космических объектов. 291
5 Некоторые биологические особенности водных грибов, способствующие их эврибионтности и широкому географическому распространению 291
5.1. Основные способы распространения грибов по земному шару 291
5.2. Особенности строения подвижных и неподвижных спор 293
5.3. Особенности зооспорогенеза и поведения зооспор 296
5.4. Эффект дистантных взаимодействий зооспоровых грибов 298
5.5. Анабиоз при высушивании и вымерзании 299
6 Сапротрофные грибы 311
6.1. Грибы - деструкторы субстратов растительного и животного происхождения 311
6.2. Колонизация субстратов 317
6.3. Гетеротрофные спутники грибов-сапротофов 318
6.4. Грибы как продуценты биологически активных веществ 321
7 Паразитические грибы 329
7.1. Грибы-паразиты водных грибов 332
7.2. Грибные паразиты водорослей 332
7.3. Грибные паразиты прибрежно-водных цветковых растений. 356
7.4. Грибные паразиты водных животных 369
8 Количественные исследования микопланктона. Трофическая роль гетеротрофных микроорганизмов в водоёмах 382
8.1 Основная роль грибов в водоёмах 422
Выводы 423
- Первые исследования грибов в водоёмах
- Методы выделения, учёта и культивирования сапротрофеых водных грибов
- Методы исследования бактерий
- Особенности строения подвижных и неподвижных спор
Введение к работе
Колыбелью грибов и грибоподобных организмов (традиционно объединяемые с настоящими грибами общим названием «грибы») является вода, поэтому, естественно, что эти организмы являются постоянным и часто массовым компонентом водных экосистем всех типов. Особый интерес представляют облигатно водные виды, то есть те, которые не только встречаются и активно развиваются в водоёмах, но, главное, не могут размножаться вне водной среды.
Первые таксономические исследования грибов в водоёмах начались только с начала XIX века, с тех пор сотни учёных из десятков стран разносторонне изучали грибы в разнотипных морях, пресноводных водоёмах и водотоках. К настоящему времени знания о водных грибах значительно расширились, но, как и раньше, грибы являются, пожалуй, наименее изученной из крупных таксономических групп водных организмов (мы не рассматриваем в нашей работе дрожжевые грибы - традиционный объект бактериологов). Галофильные грибы исследованы слабо в морях и особенно плохо - в соленых внутриконтинентальных водоемах. О пресноводных грибах мы знаем лишь немногим больше. Грибы встречаются, развиваются и размножаются в самых различных водоёмах: галофильные - от арктических морей с температурой от -2°С до луж в Долине Смерти (Калифорния) с температурой воды до +50°С и соленостью 60 %о; пресноводные - от олиготрофных и дистрофных до гипе-рэвтрофных водоёмов и очистных сооружений. Водными грибами фактически являются и большинство почвенных зооспоровых грибов, т.к. для их развития необходима вода, а при их попадании в водоёмы они активно там функционируют. Для грибов оптимальной является вода с рН 7.5-8.0, хотя некоторые виды обитают в воде с рН 3.0 и 11.0. Морские грибы живут при высоком давлении на глубинах до 2-3 и более километров. Некоторые грибы приурочены к водам сильно загрязнённых органикой и тяжёлыми металлами.
Среди экологических групп грибных и грибоподобных организмов лучше изучены сапротрофы, которые более доступны для исследований благодаря простоте выделения из воды и сравнительной лёгкости их культивирования в лабораторных условиях. Эти организмы, наряду с самыми массовыми и наиболее полно изученными гетеротрофами - бактериями (в т.ч. и актиномицетами), а также простейшими животными, бесцветными и, в определенных условиях, фотосинтезирующими водорослями, играют важную роль в деструкции органического вещества в морских и пресноводных экосистемах. Сапротрофные грибы участвуют в биодеградации всех органических субстратов находящихся в воде, как естественного, так и антропогенного происхождения, но особенно значима их роль в деструкции лигнина, хитина и кератина. Важна роль водных грибов и как продуцентов биологически активных веществ широкого профиля (Худякова и др., 2000; Naumov et al., 2002; Kuznetsov et al., 2003).
Грибы-паразиты изучены хуже, т.к. для подробного лабораторного изучения нужно обеспечить в первую очередь жизнедеятельность организма-хозяина. Эти грибы атакуют представителей всех отделов и типов организмов, обитающих в воде, вызывая иногда их эпифитотии и эпизоотии (как, например, эпифитотия морской травы Zostera marina в Сев. Атлантике, или эпизоотии массового планктонного рачка Penilia avirostris в Чёрном море и европейских раков Astacia в Европе). Важна их роль в биоконтроле численности вредных для человека и его деятельности организмов, например, комаров и москитов (Humber, 2002).
Сами грибы являются полноценной пищей для многих гидробионтов - от Protozoa и, как показали наши данные, до рыб, но исследования трофической роли грибов в водных экосистемах, особенно морских, находятся только на начальном этапе. Подавляющее большинство водных видов грибов развиваются на живых и мёртвых органических субстратах всех типов, находящихся в водоёмах, т.е. являются бентосными и перифитонными организмами. Но многие виды грибов имеют планктонные стадии в своём развитии, в частности, зоо-споровые, которые по аналогии (и по значимости) можно сравнить с планктонными личиночными стадиями бентосных беспозвоночных животных. Тем самым планктонные стадии грибов должны играть определенную, но до нашей работы совершенно не изученную, роль в планктонных экосистемах. Следует отметить, что довольно часто зооспоры водных грибов и грибопо-добных организмов ранее описывались альгологами и гидробиологами как «бесцветные» или «голые» жгутиконосцы (Throndsen, 1969; Конопля, 1974).
До наших исследований весь комплекс планктонных грибов специально никто не изучал даже таксономически, отдельно изучали только некоторые группы, например, дрожжи или, конидии гифомицетов. Тем более не была известна реальная численность грибов в воде и их трофические взаимоотношения с водными животными. Поэтому выявление нового для планктонных сообществ компонента - микопланктона и выяснения его роли в водных экосистемах является одной из основных задач современной гидромикологии.
Среди микроорганизмов планктона наиболее массовыми являются бактерии. Взаимоотношения бактериопланктона с микопланктоном до наших исследований не были исследованы, хотя значимость таких связей очевидна, т.к. уже первые наши исследования показали, что в планктоне бактерии частично конкурируют с грибами.
Из всего вышеизложенного ясно, что грибы играют значительную де-струкционную, продукционную, паразитарную и трофическую роль в морских и пресноводных экосистемах всех типов (Sparrow, 1960; Johnson, Sparrow, 1961; Дудка, 1974, 1985; Kohlmeyer, Kohlmeyer, 1979; Артемчук, 1981), a исследование самих грибных и грибоподобных организмов, их связей с другими гидробионтами важно и актуально. Трудно правильно оценить кормо вую базу и общую биопродуктивность водоёма без количественных данных о развитии грибов. Но водная микобиота на территориях бывшего СССР ранее была мало исследована даже в таксономическом плане, особенно в морских водоемах. На данный момент не закончен даже первый этап исследования водных грибов - их инвентаризация и только начинается следующий этап - определение их реальной численности и биомассы в водных экосистемах.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы заключалась в расширении наших знаний о сапротрофных и паразитических водных грибов в малоизученных или совсем неизученных морских, солоноводных и пресноводных водоёмах и водотоках России и сопредельных стран. Центральное внимание было уделено таксономическому изучению облигатно водных низших грибов, а также исследованию количественных характеристик мико-планктона и его связей с другими компонентами планктона, в первую очередь с бактериями.
В соответствии с этим в работе были поставлены следующие конкретные задачи:
- главная задача: изучить таксономический состав облигатно водных бентосных, перифитонных, планктонных сапротрофных и паразитических грибов морских (солёных), солоноватоводных и пресноводных водоемов (в том числе и эфемерных) на территории России и сопредельных стран;
- выявить роль паразитических грибов в исследованных водоёмах;
- изучить биологические особенности некоторых групп грибов, способствующих их широкому распространению;
- разработать простую, но точную методику количественного учета планктонных сапротрофных грибов;
- используя эту методику, определить реальную численность грибных пропагул в планктоне морских и пресноводных водоемов разного типа; - сравнить развитие сапротрофных грибов в водных экосистемах с развитием наиболее исследованных и массовых водных гетеротрофных организмов — бактерий;
- изучить пространственное и временное распределение микопланкто-на и его зависимость от распределения других компонентов планктона;
- определить роль грибов в питании водных беспозвоночных и рыб;
Научная новизна работы. Впервые осуществлено широкомасштабное многолетнее (1969-2003 гг.) изучение микобиоты водоемов России и других стран. Впервые изучены облигатно водные зооспоровые грибы в следующих водоёмах: моря - Азовское, Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Берингово, Охотское и др. зарубежные; внутренние континентальные соленые и солоноватоводные водоёмы - Каспий (в т.ч. Кара-Богаз-Гол), Арал, Иссык-Куль, Сиваш, Чаны, лиманы Причерноморья, солёные озера Крыма, Сев. Кавказа, Поволжья, Сибири, Узбекистана, Казахстана, Монголии; пресные озёра - Онежское, Ладожское, Сайма, Чуд-ско-Псковское, Нарочь, Рица, Зоркуль, Телецкое, Байкал, Хубсугул, Ханка и другие более мелкие озёра, а также Балатон, все крупные озёра Швейцарии, Атабаска (Канада); водохранилища - Можайское, Нурекское, Братское; рыбоводные пруды Украины и Узбекистана; реки - Северная Двина, Даугава, Неман, Дон, Кубань, Прут, Днестр, Сыр-Дарья, Аму-Дарья, Вахш, Иртыш, Обь, Ангара, Амур, Уссури, Колыма, Анадырь и др. более мелкие; ручьи Карелии, Центральной Азии, Дальнего Востока, Бразилии; каналы (Москва-Волга, Волго-Балт), арыки Центральной Азии, подземные водотоки Кавказа и Тверской области, эфемерные водоёмы - солончаки, такыры, лужи (в т.ч. городские на тротуарах, на карнизах домов, в дуплах деревьев) и т.д., почвы из пустынь Центральной Азии (Кызылкум, Каракум, Гоби) и Аравийского полуострова (Дехна, Руб-эль-Хали).
На территории б.СССР нами выделено 538 видов облигатно водных грибов, в т.ч. 214 морских, впервые для СССР обнаружено 274 вида, из них 60 отличаются от известных. Грибов-паразитов обнаружено 254 вида, из них 84 морских. Обследованы свыше 1000 видов водорослей, на 360 видах обнаружено 156 видов грибов-паразитов, в водных цветковых растениях обнаружено 23, на животных 33 вида паразитических грибов. Впервые на новых хо-зяинах обнаружено 158 видов паразитических грибов: на водорослях обнаружено 125, в водных цветковых растениях - 14, в водных грибах - 14, в беспозвоночных - 3, на водных позвоночных - 2 вида грибов-паразитов. Впервые у пресноводных моноцентрических хитридиевых грибов и морских грибопо-добных организмов обнаружено явление анабиоза при высушивании и вымерзании. Впервые разработан прямой метод определения численности водных грибов, что позволило выявить истинную численность и биомассу грибных пропагул в планктоне морских и пресных водоёмах. Впервые исследовано пространственное распределение микопланктона и его связи с другими компонентами планктона. Впервые изучены динамика численности, скорость размножения и потенциальные продукционные возможности водных грибов. Впервые подробно исследован мико- и бактериопланктон в прудах с интенсивной поликультурой рыб-фитофагов. Впервые показано, что в прудах с поликультурой обрывки грибного мицелия и другие пропагулы становятся центрами образования агрегатов бактерий, тем самым большинство прудовых бактерий находятся в высокоагрегированном состоянии, что делает их более доступными для потребления зоопланктоном и рыбами-фильтраторами. Впервые изучена трофическая роль грибов в планктонных экосистемах, выявлено потребление грибов (а также бактерий) белым толстолобиком и другими планктофагами и детритофагами. Впервые выяснено влияние различных видов прудовых рыб на мико- и бактериопланктон, показано, что белые толстолобики стимулируют развитие грибов, бактерий и бесцветных жгутиконосцев в воде, но постоянным выеданием поддерживают численность этих гетеротрофных микроорганизмов на определенном уровне, чем обеспечивают большую скорость круговорота веществ в пруду и увеличивают стабильность прудовой экосистемы. Практическая значимость материалов диссертации вытекает из её новизны и состоит, в первую очередь, в более широком гидробиологическом подходе к пониманию роли грибов в водоёмах. Результаты исследований могут быть использованы при составлении региональных списков, определителей грибов, в комплексных экологических исследованиях, для борьбы с биообрастаниями. Знание паразитических грибов служит основой для предсказания возможных эпифитотий и эпизоотии различных массовых и хозяйственно-ценных гидробионтов. Создана коллекция водных грибов, которая применяется для дальнейших исследований. Так, свыше 1000 штаммов коллекции используется в Государственном научном центре прикладной микробиологии (ГНЦПМ) в Оболенске Московской обл., в рамках научной программы Минпромнауки РФ для получения биологически активных веществ (БАВ) широкого профиля. Деятельность по сбору водных грибов была частично увязана с существующими американскими национальными программами по анализу и сохранению биоразнообразия экосистем. В США таковыми являются программа Всевидового биологического индекса национального парка Больших Дымящихся Гор (Great Smoky Mountains) и программа, по которой в настоящее время проводятся исследования по поиску грибов в заповеднике биоразнообразия, учрежденного около города Итаки (штат Нью-Йорк) Корнельским университетом (куратор совместного проекта МНТЦ - Dr. Richard Humber).
Основные защищаемые положения. 1) Водная сапротрофная и паразитарная микобиота России и сопредельных стран по видовому разнообразию является одной из богатейших и оригинальных микобиот мира. 2) Морские лабиринтуловые и траустохитриевые грибоподобные организмы являются представителями нового царства Mycomyxina. 3) Грибы паразитируют на представителях всех групп гидробионтов, но эпифитотий и эпизоотии возникают, как правило, при стрессовых ситуациях. 4) Анабиоз при высушивании и при вымерзании, обнаруженный нами у многих видов грибов, позволяет грибам широко заселять все типы водоемов, в том числе и эфемерные, т.е. является одной из причин их космополитности. 5) Разработанный количественный метод учета микопланктона позволяет определить реальную общую численность и биомассу грибов в планктонных экосистемах разного типа, выявлять их динамику развития и пространственное распределение. 6) Численность и биомасса микопланктона сопоставима во многих случаях с аналогичными показателями фито- и бактериопланктона. 7) Определяющую роль в микопланктоне морских и пресноводных эвтрофных водоёмов играют зооспоровые стадии грибных и грибоподобных организмов. 8) Общие средние численности грибов и бактерий в водоемах, как правило, связаны между собой прямой зависимостью. 9) С повышением трофности водоемов повышается роль зооспоровых грибов как биодеструкторов и паразитов. 10) Грибы играют важную роль в питании некоторых групп беспозвоночных животных, а также рыб (мальковые стадии, детритофаги, планктофаги).
Благодарности:
В первую очередь особую благодарность выражаю всем своим научным руководителям (некоторых из них, к сожалению, уже нет с нами) - Михаилу Владимировичу Горленко, заведующему кафедрой низших растений МГУ, чл.-корр. АН СССР, профессору, д.б.н., направившего, в уже далёком 1968 году, интересы своего малоопытного студента в область водной микологии и постоянно оказывавшим мне впоследствии дружескую поддержку на кафедре и за её пределами; Нине Яковлевне Артемчук, к.б.н., м.н.с. Института океанологии АН СССР, руководителю моих курсовой и дипломной работ, её пламенный энтузиазм неофита и увлекательные научные беседы навсегда привязали меня к морской микологии; Борису Владимировичу Вери-гину, к.б.н., с.н.с. кафедры ихтиологии МГУ, одному из руководителей моей кандидатской диссертации, научившего меня писать не только диссертации, но, что труднее, и научные статьи, ихтиолог с очень широким гидробиологическим кругозором, он позволил мне, наряду с хоздоговорной работой по бактериопланктону рыбоводных прудов, проводить параллельное изучение пресноводных грибов и не возражал о изучении морских; Адель Фёдоровне Антипчук, д.б.н., с.н.с. Украинского института прудового рыбного хозяйства (г. Киев), руководителю моих работ в Киевской области, оказавшей значительную теоретическую помощь и убедившей меня, что выкинув из работы массу первичных фактических материалов (с каждой цифрой которых расставаться мне было очень тяжело), мы получаем работу более стройную и читабельную; Михаилу Викторовичу Гусеву, заведующему кафедрой физиологии растений, декану Биологического факультета МГУ, профессору, д.б.н., поддержавшего словом и делом изучение морской микологии в МГУ и направившего меня в длительные экспедиции на о. Врангеля и в Индийский океан; Татьяне Васильевне Коронелли, профессору, д.б.н., под чьим руководством на кафедре физиологии растений МГУ я постигал азы выделения и культивирования углеводородразрушающих морских грибов, и которая не препятствовала моим таксономическим увлечениям, явно не укладывавшихся в рамках традиционной тематики её научной группы; Ирине Ивановне Сидоровой, профессору, д.б.н., руководителю экологического направления на кафедре микологии и альгологии МГУ, микологу с широчайшим кругом интересов, за её постоянную поддержку, которую я чувствовал и тогда, когда я уже не работал под её руководством на кафедре микологии; Вадиму Дмитриевичу Фёдорову, заведующему кафедрой гидробиологии МГУ, заслуженному профессору МГУ, д.б.н., замечательному учёному и удивительному человеку, который давно понял, что без знания грибного компонента не будут полностью познаны водные экосистемы; без его дружеской помощи, поддержки эта работа, возможно, не была бы завершена до сих пор.
Выражаю искреннюю благодарность всем моим друзьям, коллегам, коллекторам, спонсорам, ныне здравствующим и уже ушедшим (увы!) от нас, которые помогали мне в совместной работе в лабораториях и экспедициях, оказывали консультации, помощь в работе с литературой, помогали с определением тех организмов, которых я знал плохо или вообще не знал, отбирали гидромикологические пробы в тех местах, где я не мог лично присутство вать, оказывали тем или иным образом другую помощь, которая помогла мне провести исследования, отражённые в данной работе. Я с удовольствием и признательностью вспоминаю каждого из нижеследующего списка основных моих помощников, консультантов, коллекторов, которых за 33 года моих исследований было очень много. Это: проф. К. Анагностидис (Prof. Dr. Konstantin Anagnostidis, Athens, Греция) - отбор проб из Греции и многолетние дружеские консультации; супруги: д.б.н. С.И.Андреева и проф., д.б.н. Н.И.Андреев - отбор проб из Арала и озёр Сенверного Казахстана; проф. П.П.Аргунов (Одесса) - отбор проб в Одесской обл. и Молдавии, инструментальная и математическая поддержка, многолетняя дружеская помощь; к.б.н. Л.М.Багрий-Шахматова-Зелезинская (Одесса) - консультации и дружеская помощь; д-р Дональд Барр (Dr. Donald Barr, работал в Канаде, ныне пенсионер в Англии) - регулярная помощь литературой и консультации; Николай А.Бизин (Магадан) - отбор проб из района Магадана, в Жёлтлм море и помощь в экспедиционных работах на о. Врангеля; Вернер Бокерманн (Werner CA.Bokermann, Vila Vera Ipiranga, Бразилия) - отбор проб из штата Сан-Пауло, Бразилия; д.б.н. М.А.Бондарцева (Санкт-Петербург) - ценные замечания по макросистематике грибов и грибоподобных организмов; Ширли Бромлей (Mrs. Shirley Y. Bromley, Faulconbridge, Австралия) -отбор проб из штата Новый Южный Уэльс, Австралия; д-р М.Н.Бэйли-Кочеткова (Dr. Maria Bailey-Kochetkova, Englefield Green, Великобритания) - отбор проб в Уэльсе и Ирландском море; к.б.н. Е.Г.Веденяпина (Санкт-Петербург) - совместная работа, обсуждение полученных результатов и консультации; к.б.н. В.С.Вечканов (Саранск) - помощь в организации и проведении экспедиционных работ в Мордовии; д-р Т.Вилен (Dr. Torbjorn Willen, Uppsala, Швеция) - отбор проб в Швеции, помощь литературой, альгологические консультации; А.Д.Виталь (Москва) - оказывала помощь в определении цветковых растений ББС МГУ; к.б.н. Леонид Евгеньевич Водолазский (Санкт-Петербург) - отбор проб в Ленинградской области; д.б.н. В.Б.Возжинская (Москва) - отбор проь на Дальнем Востоке, альгологические консультации; А.А.Выборнов (Москва) - отбор проб в Сибири, на Дальнем Востоке России, в Арктике, в Малайзии; М.Генри (Marcel Henry, Noumea, заморский департамент Франции Новая Каледония) - отбор проб с Новой Каледонии; М.Гонсалес (Mariano Lopez Gonzalez, Arrecife de Lanzarote, Испания) - отбор проб с о.Лансароте, Канарские о-ва; проф. Д.Грей (Prof. Dr. John S.Gray, Ranasfoss, Норвегия) - отбор проб в Норвегии, консультации; В.В.Губин (Рига) - отбор проб в Латвии; академик НАН Украины, д.б.н. И.А.Дудка - ценные консультации и дружеская помощь; к.ф.-м.н. О.Ю.Ефимов (Уфа) - отбор проб в Башкирии и на Дальнем Востоке, совместная работа в экспедиции на Сахалине; д.б.н. В.В.Ильинский (Москва) - отбор проб на Комондорских островах; К.Камерино (Cosme Miguel Camerino, Buenos Aires, Аргентина) - отбор проб из Аргентины; д-р Хильда Кантер (Dr. Hilda М. Canter-Lund, Ambleside, Англия) - консультации по определению монад и хитридиевых грибов, помощь литературой; д-р М.Каукоранта (Dr. Markku Kaukoranta, Helsinki, Финляндия) - отбор проб в Финляндии; Ф.Кобс (Francis Kobs, Bastogne, Бельгия) - отбор проб в Бельгии и Люксембурге; к.б.н. М.А.Кудряшов (Москва) - отбор проб в Калининградской области, в Крыму, на Кавказе, в Туркмении, на Дальнем Востоке России, в Эстонии, в Германии, Венгрии, помощь в совместных экспедиционных работах и в определении цветковых прибрежно-водных растений; проф. А.И.Кузнецов (Москва) - отбор проб на Черном, Каспийском и Японском морях, в Германии, Дании, Италии, Канаде, Нидерландах, Норвегии, Швеции, Японии; В.А.Кузнецов - отбор проб в Белоруссии, на Дальнем Востоке, на Кубе; К.В.Кузнецов (Гамбург, Германия) - помощь в экспедиционных работах, отбор проб в Германии и в Финском заливе; д-р Илона Ковач (Dr. Попа Kovacz, Budapest, Венгрия) -отбор проб из р. Дунай; д.х.н. Н.А.Кочетков (Москва) - консультации в области химии; д-р В.Кук (Dr. William Bridge Cooke, Cincinnati, США) -консультации и помощь литературой; М.Кук (Marylyn Cooke, Nelson, Новая Зеландия) - отбор проб из Новой Зеландии; к.б.н. В.Е.Лиховидов (Оболенск) - консультации и финансовое обеспечение экспедиционных работ; д-р Джон Лунд (Dr. John W.G. Lund, Ambleside, Англия) - консультации по определению видов планктонных водорослей, помощь литературой; Линда Маккарти (Linda J. McCarthy, Jupiter, США) - отбор проб из аравийских пустынь; к.б.н. В.А.Максимов (МГУ, каф. ихтиологии) - отбор проб на Камчатке; стажёр Ин-та океанологии АН СССР Кристина Мартинес (Crisinae Martines, Habana, Куба) - отбор проб с Кубы и совместная работа по водным грибам Мордовии; к.б.н. А.Н.Наумов (Оболенск) - помощь в совместных экспедиционных работах на Белом море; проф. П.С.Никеров (Одесса) - отбор проб в Японии; д.б.н. К.А.Никитина (Москва) - отбор проб стоков Байкальского целлюлозного комбината; д.б.н., проф. Г.Г.Новиков (Москва) - помощь в организации и проведении экспедиционных и лабораторных работ на ББС МГУ; д.б.н. С.А.Остроумов (Москва) - научные консультации; к.б.н. В.С.Перепечко (Оболенск) - помощь в совместных экспедиционных работах на Белом море; Л.К.Писларь (Быстрова) - отбор проб на Байкале и на ангарских водохранилищах; А.Н.Пономарёв (г. Со-ветск=Тильзит Калининградской области России) - отбор проб в области; Владимир Павлович Прохоров (Москва) - отбор проб, совместная работа в экспедициях; к.б.н. В.Я.Пушкарь (Москва) - совместная многолетняя работа на Украине и в Узбекистане, постоянная дружеская поддержка; Н.Раджапакса (Dr. Nataly Radjapaksa, Stade, Германия) - отбор проб в Шри-Ланке, Румынии, Молдове, Германии; К.Роуведер (Prof. Dr. K.Rohweder, Zurich, Швейцария) - спонсорская поддержка, помощь в отборе проб и организации поездки в Швейцарию); Жаклин Россе (Dr. J.Rosset, Basel, Швейцария) - отбор проб в Швейцарии и Бразилии; к.б.н. И.Рябов (Москва) - отбор проб в Монголии; к.б.н. М.А.Сабурова (Москва, Севастополь) - отбор проб на Белом и Чёрном морях; к.б.н. В.М.Смирин (Москва) -отбор проб на Чукотке, о.Аракамчечен; к.б.н., доцент К.Л.Тарасов (Москва) - помощь в многолетних совместных экспедиционных работах на Белом мо ре, постоянная дружеская поддержка, иностранные переводы; к.б.н. Т.Ю.Толпышева — постоянная дружеская помощь и консультации, отбор проб в Сибири и Таиланде; д-р Пьер Фурманье (Dr.Pierre Fourmanoir, Paris, Франция) - отбор проб с о. Новая Каледония, о-ов Уоллис и Футуна, Французской Полинезии, помощь ихтиологической литературой; проф. К.Ф.Хмелёв (Воронеж) - совместная экспедиция на Дальнем Востоке; М.А.Хомякова - отбор проб в Провиденском районе Чукотки; Барбара Цонева (Русе, Болгария) - отбор проб из р. Дунай; всем сотрудникам Биологического факультета, помогавшим тем или иным образом мне в работе.; д-р Э.Эненгл (DKFM. Emil Enengl (Wien, Австрия) - отбор проб из Австрии; а также многие и многие другие.
Первые исследования грибов в водоёмах
По принципу среды обитания грибы обычно делят на наземные, почвенные и водные. Водными грибами считают те виды у которых весь цикл развития (рост и размножение) проходит в воде. Облигатно водные грибы встречаются только в водной среде, факультативно водные грибы могут встречаться и в наземных биотопах. В эволюционном плане различают первично водные грибы, у которых все предки обитали в воде, о чём свидетельствует, например, наличие у них зооспор и вторично водные грибы, предки которых обитали на суше, а сами они уже имеют не зооспоры, а конидии. Некоторые водные грибы являются обычными обитателями почвенных биотопов, для их размножения хватает почвенно-капельной воды, при залитий почвенного покрова дождевыми осадками или при разливе рек, эти грибы переходят в водные биотопы. Можно сказать, что все почвенные зоо-споровые грибы и грибоподобные организмы при попадании в водоёмы становятся водными. Поэтому в дальнейшем мы почти не делаем различия между пресноводными и почвенными видами. Часто встречаются в водных экосистемах тривиальные высшие наземные почвенные сапротрофные грибы (в основном, из отдела Deuteromycota). Эти грибы, вероятно, поступают в море и в пресные водоемы из воздуха, так как показано (Kirk, 1983), что аналогичные грибы, встречающиеся в почве, на поверхности морской воды и на поверхности близлежащих пресных водоемов морфологически неотличимы. Многие наземные грибы попадают в воду вместе с субстратами, на которых они обычно обитают - с частицами почвы, опавшими листьями, ветками и т.д. Вносит свой вклад и человек, загрязняющий водоёмы и водотоки быто- выми и промышленными отходами, которые, как правило, содержат большое количество грибных пропагул, в том числе и болезнетворных. 1.2.2. Водная микология XIX века и основные таксономические работы XX века. Первыми водными грибами, обнаруженные человеком на бытовом уровне, являлись так называемые водные плесени - макроскопические мице-лиальные хитридиевые, сапролегниевые и литиевые виды. Они хорошо были видны на больных и мертвых рыбах, на насекомых, попавших в воду, на различных других органических остатках в воде. Научное описание первых водных грибов было сделано в самом конце XVIII - в начале XIX вв. В 1800 г. немецкий ботаник А.Рот (Roth, 1800) описал первый облигатно водный ми-целиальный сапротрофный гриб Conferva lactea, ныне известный под названием Leptomitus lacteus (Roth) Agardh 1824 (nop. Leptomitales, отдел Sapro-legnida=Oomycota). Первый научно описанный сапротрофный и паразитический сапролегниевый гриб Saprolegnia ferax (Gruith.) Thuret 1850 был описан в 1821 году под именем Conferva ferax Gruith. Achlya prolifera Nees (из того же nop. Saprolegniales) была описана двумя годами позже - в 1823 году, родовое название Achlya является старейшим среди тех, которые сохранили первоначальное наименование при описании рода водных грибов.
В первой половине XIX века и даже значительно позже многие водные грибы, в том числе и хитридиоподобные организмы, описывались некоторыми альгологами как внутриклеточные органоиды или органы размножения водорослей (Carter, 1856), а также как самостоятельные виды бесцветных водорослей. Например, в 1852 году альголог Перти описал конидии современного пресноводного гифомицета Tetracladium marchalianum de Wildeman как планктонную водоросль Phycastrum longispinum. Позже П.Рейнш (Reinsch, 1867, 1888) описал эти конидии также как водоросль, но уже под названием Cerasterias raphidioides. И лишь бельгийский миколог Е. де Вильдеман (de Wildeman, 1893), после консультации со знаменитым микологом П.Саккардо, отнес их к гифомицетным грибам. Только в 1851 г. немецкий ученый Александр Браун описал первый настоящий, из нынешнего отдела Chytridiomycota Царства Fungi, грибной род Chytridium с видом Chytridium olla в качестве самостоятельного грибного паразитического организма на оогониях и ооспорах зеленых водорослей Ое-dogonium spp. (Braun, 1851), позже он опубликовал фундаментальный труд по хитридиевым грибам (Braun, 1855). Н.Прингсгейм, являясь одним из первых исследователей водных низших грибов, относил роды и виды пор. Saprolegniales к сифоновым зелёным водорослям (Pringsheim, 1858). Позднее вслед за ним Ф.Кон и Й.Сакс предложили разместить среди водорослей вообще все известные группы грибов: хитридиевые - в группу протококковых (хлорококковых) водорослей, ооми-цеты - в ооспоровые, зигомицеты - в коньюгатные водоросли, а аскомицеты и базидиомицеты - в красные водоросли подкласса Florideae (Cohn, 1872; Sachs, 1874). А.Шенк (Schenk, 1858b) описал на зеленых зигнемовых водорослях паразитический оомицетный лагенидиевый гриб Myzocytium proliferum. В том же году Н.Прингсгейм (Pringsheim, 1858) описал, первоначально как бесцветные водоросли, новый оомицетный род Pythium с несколькими видами. В частности, в зиготах зеленой водоросли Spirogyra sp. он обнаружил паразитический организм, названный им Pythium entophytum, ныне известный как оомицет Lagenidium entophytum. Надо вообще отметить большой вклад немецких микологов на начальном периоде изучения водных грибов, особенно низших (Schenk, 1854, 1858a,b; Zopf, 1884,1885а, 1887a,b, 1890; von Minden, 1911); особое внимание уделялось изучению зооспоровых паразитов водных беспозвоночных животных, водорослей и цветковых растений (Zopf, 1888, 1894). Обширные исследования низших водных грибов Германии, Австро-Венгрии и Швейцарии провел А.Фишер (Fischer, 1892). Грибы Силезии (Schlesiens: современная за- падная Польша и северная Чехия) описаны в фундаментальной сводке Й.Шрётера (Schroeter, 1889).
Первый морской дискомицетный аскомицет Amylocarpus encephal-oides был обнаружен на погруженной в море древесине в восточной части пролива Ла-Манш на побережье Бельгии (Сштеу, 1857-1859). Следует упомянуть, что одно из первых подробных исследований хитридиевых провел Лев (Леон) Новаковский, работавший в Краковском и других университетах Австро-Венгрии (Nowakowski, 1876). Исследовал он и пробы с территории современной Украины. Достаточно подробно хитридиомицеты изучались также во Франции (Dangeard, 1885, 1886, 1889, 1895). В XX веке переломным этапом в изучении низших водных грибов стал выход монографии-определителя профессора Мичиганского университета (США) Фредерика Спарроу "Водные фикомицеты" (Sparrow, 1943), вышедшей позже вторым, расширенным изданием (Sparrow, 1960). Совместно с Т.Джонсоном он также опубликовал первую монографию по морским грибам «Грибы океанов и эстуариев» (Johnson, Sparrow, 1961). После этих публикаций значительно расширился фронт работ по зооспоровым грибам, стало публиковаться очень много статей по самым различным аспектам биологии низших грибов. В середине XX века планомерное изучение водных гифомицетов было начато английским микологом Ц.Т.Ингольдом (Ingold, 1942), который впервые обратил внимание на то, что в водотоках Великобритании, Швейцарии, Канады, Африки на гниющих опавших листьях массово развиваются своеобразные конидиальные спороношения грибов из класса Hyphomycetes, а конидии, отделившиеся от конидиеносцев, в изобилии скопляются в пене и поверхностной плёнке рек и ручьев. Следует упомянуть также фундаментальные работы по низшим грибам, которые были опубликованы чехом К.Цейпом (Cejp, 1957, 1959), американцами - Г.Фитцпатриком (Fitzpatrick, 1930), Д.Карлингом (Karling, 1945a,b, 1977, 1981), Т.Джонсоном (Johnson, 1956), поляком А.Батко (Batko, 1975), канадцем Д.Барром (Вагг, 1978, 1980), по высшим морским грибам - американскими супругами Яном и Эрикой Кольмейер (Kohlmeyer, Kohlmeyer, 1979). Классические многолетние исследования хитридиевых грибов водоемов Северной Англии (Озерный край) провела Хильда Кантер (H.M.Canter, 1946-1982) на базе биологической станции в Ambleside. Вместе со своим супругом Джоном Лундом (J.W.G.Lund), альгологом по специализации, она за 35 лет практически круглогодичных наблюдений обнаружила многочисленные (в том числе десятки новые) водные грибные и грибоподобные са-протрофные и паразитические виды в оз. Уиндермере и других более мелких.
Методы выделения, учёта и культивирования сапротрофеых водных грибов
Нами обнаружен факт широкого наличия у низших грибов анабиоза при высушивании. Выявленная нами способность наиболее массовых грибов выносить высушивание (см. 5.1), позволила разработать очень простую методику сбора водных проб. Пробы представляли собой образцы воды, грунта, растительных остатков, водорослей, беспозвоночных, в том числе водных личинок насекомых. Собранные пробы доставляли в лабораторию, где каждую водную пробу делили на две части - одну переносили на фильтровальную бумагу сложенную складками для более хорошего подсушивания, медленно подсушивали при комнатной температуре и затем сохраняли их в стерильных пакетах из крафт-бумаги для дальнейшей работы в Москве; другую часть сохраняли в прохладном месте для немедленного исследования. Для сухих почвенных проб достаточно отобрать пробу почвы сразу в бумажный пакет. Такие пакеты хранят при комнатной температуре в сухом месте. В этих условиях большинство массовых видов грибов сохраняют свою жизнеспособность до начала стационарных лабораторных исследований. Планктонные пробы большого объёма (например, до 0,5-1,5 литра для олиготрофных водоёмов) достаточно пропустить через воронку со складчатым фильтром из обычной фильтровальной бумагой. Затем этот фильтр необходимо медленно высушить в течение 20-60 минут, уложить в стерильный пакет из крафт-бумаги и хранить в сухом месте. Конечно, многие виды водных грибов погибают при хранении, но лабораторные опыты показали, что видовой состав доминирующих сапротроф-ных грибов остаётся практически неизменным в сухой пробе в течение по крайней мере 1 года. Простота методики дозволяет проводить отбор проб лицам, не являющимися микологами, что позволило значительно расширить географию исследованных водоёмов. Чрезвычайное разнообразие форм грибов обусловливает необходимость применения различных методов для их выделения. Большинство этих методов приведено в прекрасном практическом руководстве на русском языке (Литвинов, Дудка, 1975). 3.2.1. Прямые и косвенные методы учёта: достоинства и недостатки. Все существующие в настоящее время методы учёта и изучения водных грибов принято подразделять на две группы: прямые методы, позволяющие наблюдать грибы непосредственно в воде, и косвенные методы, позволяющие учитывать и выделять водные грибы после их высева на естественные субстраты или искусственные питательные среды. Каждая группа методов имеет свои достоинства и недостатки. Прямые методы позволяют наиболее полно учитывать количество грибов в водоёме, наблюдать их взаимодействие с другими организмами, но они часто не дают возможность отделить живые клетки от мёртвых, жизнеспособные от нежизнеспособных, определить видовой состав грибов, получить их чистые культуры.
Косвенные методы позволяют получать чистые культуры грибов, определять их видовую принадлежность и частоту встречаемости отдельных видов. Однако они не дают реального представления ни о количестве грибов в водоёме, ни оих действительной активности. Высев на питательныек среды не позволяет отделить колонии грибов, выросших из активного мицелия, от колоной выросших из покоящихся спор. Из обрывков одной гифы могут вырасти несколько колоний, а из большой группы спор или скопления гиф -только одна колония. Быстро растущие виды грибов могут подавлять медленно растущие. Виды, обладающие высокой антогонистической активностью, обычно ингибируют рост других грибов. На общепринятых питательных средах (сусло-агар, среда Чапека-Докса, картофельно-глюкозный агар и др.) выделяются главным образом быстрорастущие (эвритопные) виды, по- лучившие в литературе название «сахарных» за их способность расти на богатых питательных средах. Такими грибами являются виды родов Мисог, Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Fusarium и др. А, например, медленно растущие виды многих аскомицетов на этих средах не выделяются, хотя в грунтах их всегда довольно много. Поэтому косвенные методы могут привести к искожённой оценке роли тех или иных видов грибов в водоёме. Из вышеизложенного следует, что для получения наиболее достоверных данных о водных грибах необходимо использовать одновременно прямые и косвенные методы учёта разного типа. 3.2.2. Косвенные методы. 3.2.2.1. Метод приманок. Грибы развиваются на самых различных субстратах растительного и животного происхождения, погружённых в водоёмы различного типа. На основе обследования субстратов, на которых в природе развиваются сапро-трофные грибы из разных отделов, классов, порядков, семейств и родов, Так-стером в 1890 г. был предложен общий метод их сбора и учёта, известный как метод «приманок». Низшие формы грибов обладают меньшим набором ферментов, требуют для своего выделения более богатых питательных сред с обязательным присутствием витаминов и аминокислот или дрожжевого экстракта. Такие среды для выделения сапротрофов из низших грибов успешно заменяются готовым органическим веществом в виде кусочков животных или их тканей, растений, семян, целлофана и тому подобного. Выделение грибов с помощью перечисленных выше субстратов называется методом «приманок», применяемый обычно в пресноводной микологии (Ингольд, 1957; Дудка, 1961; Ra-jagopalan, 1963]. При выделении низших грибов из моря метод «приманок» применяли целый ряд исследователей (Sparrow, 1934, 1936; Hohnk, 1952b, 1953а, 1959; Gaertner, 1964b; Артемчук, 1973, 1974). Метод «приманок» заключается в том, что определённый субстрат (приманку) являющийся наиболее подходящим для развития водного гриба из той или иной систематической группы, погружают в приборе специальной конструкции на определённую глубину в водоём и выдерживают там до тех пор, пока этот субстрат не заселят грибы. Конструкция прибора обеспечивает защиту приманок от беспозвоночных и рыб. Иногда приманку погружают не непосредственно в водоём, а в пробу воды, отобранную из исследуемого водоёма и налитую в чашку Петри или другой какой-нибудь сосуд (например, кристаллизатор). Сущность данного метода приманок состоит в следующем. В стерильные чашки Петри тонким слоем наливают исследуемую пробу воды или суспензию грунта, раскладывают по 5-6 кусочков стерильной приманки, так, чтобы эти кусочки были не целиком погружены в воду. Приманкой служат семена конопли, льна, риса, мака, споры хвощей и папоротников, пыльца различных растений (лучшая - пыльца сосны), прокипяченные и обесцвеченные листья и солома злаков, кожура лука, плоды шиповника и других наземных растений, убитые теплом талломы различных водорослей, как морских, так и пресноводных, хитиновые покровы крабов и ракообразных, крылья насекомых, «яйца» муравьев, роговые частицы животных, рыбья чешуя, кусочки волос, целлофан и много других.
Разнообразие специфических приманок объясняется необычайным многообразием представителей водных сапротрофных грибов. Лучше каждый вид приманки помещать в отдельную чашку с пробой. Пыльцу, не стерилизуя, распыляют с кончика иглы по поверхности воды в чашке. Культивирование ведется при комнатной температуре на рассеянном свете или в темноте для подавления развития водорослей. Спустя 2-3 дня и 10-13 дней чашки просматривают визуально и под бинокулярной лупой. Выросшие низшие грибы переносят в другие чашки Петри со свежей приманкой и стерильной природной водой. Перед помещением в чистую чашку приманку (если она достаточно большая) с выросшими на ней колониями грибов тщательно отмывают под сильной струей стерильной природной воды, чтобы освободить от бактерий и простейших животных, приманку при этом держат пинцетом. Мицелиальные низшие грибы для дальнейшей очистки и культивирования переносят на агаровые среды. Чтобы очистить хитридиевоподобные низшие грибы один от другого или от бактерий, стараются выделить единичный спорангий, провести его на зерне пыльцы через раствор антибиотика и уже из него получить чистую одно споровую культуру гриба. Приманки должны быть разными как и для разных групп грибов, так и среди одной группы. То есть каждую пробу рассевают как миниум на 2 чашки Петри - с пыльцой для хитридиевых и с семенами цветковых растений для развития оомицетов. Оптимален рассев на 10 чашек: выделение моноцентрических хитридиевых и хитридиевоподобных грибов на - 1) пыльцу сосны, 2) фильтровальную бумагу, 3) обесцвеченные листья злаков и чешуйки лука, 4) на хитиновые субстраты, 5) на кератиновые субстраты - лучше волосы маленьких детей-блондинов; выделение мицелиальных оомицетов и хитридиомицетов на - 1) на расщепленные проваренные семена конопли, 2) на семена других высших растений, 3) на кусочки фруктов и овощей, 4) на «яйца» муравьев или кусочки белка варенного куриного яйца, 5) мёртвые насекомые.
Методы исследования бактерий
Методы исследования водных бактерий подробео изложены во многих руководствах (Prescott et al., 1950; Разумов, 1962; Mucha, Daubner, 1972). Нас интересовал в первую очередь такой универсальный для всех водоёмов показатель как общая численность бактерий. Эта численность определяется только прямыми методами учёта. Наиболее распространены следующие методы: 1) Метод Виноградского (см. 3.2.3.2.) и 2) Метод Разумова. О последнем более подробно. 3.5.1. Метод прямого счёта водных бактерий по Разумову. Предложенный ещё в 1932 году, он до сих пор является наиболее простым и точным количественном бактериологическим методом. Суть метода заключается в том, что проба воды или разведённого грунта фильтруется при помощи воронки Зейтца, установленной на колбе Бунзена, через мембранные ультрафильтры способные улавливать самые мелкие бактериальные клетки. Профильтровав определённое количество воды через фильтры, на орашенных фильтрах подсчитывают количество бактерий и других выдерживающих подсушивание и окрашивание микроорганизмов. Отобранные пробы воды либо сразу же отфильтровывали, либо фиксировали формалином (1-3 мл на 100 мл воды) и хранили в склянках с притёртой пробкой при комнатной температуре. Специальные опыты по влиянию длительности хранения проб на общую численность микроорганизмов, определяемых методом прямого счёта, показали, что пробы можно хранить при комнатной температуре до 1 месяца. В дальнейшем наблюдается распадение клеток водорослей и бактерий, гиф грибов, в отдельных случаях - повышение численности палочковидных форм бактерий. Перед фильтрацией в большинстве проб вносили 0.005 раствор NaOH или стирального порошка «Лоск» (ГДР) для отмывки бактерий, прикреплённых к водорослям, гифам и спорам грибов, частицам детрита. В случае высокой численности бактерий в воде, пробу разбавляли стерильной водой профильтрованной через мембранный фильтр №1 или 2 (0.1-1.0 мл пробы в 10-15 мл воды). Для дезагрегации и более равномерного распределения бактерий в пробе воды, большинство проб перед фильтрованием интенсивно встряхивали в течение 5 минут. Для определения агрегированности бактерий рыбоводных прудов, нефиксированные пробы воды очень осторожно переносили в лабораторию, отстоящую от прудов максимум на несколько десятков метров и отфильтровывали на фильтре Зейтца под слабым вакуумом. Предварительно подбирали такой объём воды (обычно 1 -3 мл) для фильтрации, чтобы агрегаты не накладывались друг на друга и не происходило образование искусственных агрегатов.
Параллельно просчитывали в камере Горяева микропланктон, иногда подкрашенный спиртовым раствором йода или раствором Люголя. Оба метода имеют довольно хорошую сходимость. Пробы старались отфильтровывать сразу же после отбора или, по крайней мере, в тот же день. Фильтрацию проводили на воронке Зейтца, соединённой с колбой Бунзена, к которой был присоединёе вакуумный насос, использовали отечественные мембранныефильтры №№ 1-3. Профильтровывали от 0,1 до 150 мл каждой пробы, после этого стенки обязательно тщательно обмывали стерильной водой, которую снова фильтровали. Количество повторностей в среднем 1-2, в некоторых случаях до 30. После фильтрации нефиксированных проб, фильтры накладывали на фильтровальную бумагу, смоченную 4% раствором формалина. Через 6 минут фильтры перекладывали на сухую фильтровальную бумагу и подсушивали. После фильтрации фиксированных проб, фильтры сразу же подсушивали на фильтровальной бумаге. Фильтры окрашивали карболовым эритрозином (3% эритрозина в 5%-ной карболовой воде) в течение 3-4 часов и затем отмывали их (Романенко, Кузнецов, 1974). Высушенные и окрашенные фильтры хранили в чашках Петри или бюксах. Для изготовления постоянного препарата, часть фильтра помещали на предметное стекло, на которое предварительно наносили каплю кедрового масла. Сверху на фильтр наносили ещё одну каплю масла, накрывали его покровным стеклом и препарат подсушивали. Часть таких препаратов хранится у меня с 1972 года. 3.5.2. Определение общей численности и биомассы бактерио-планктона. Подсчёт числа клеток бактерий и других микроорганизмов проводили в 10-30 полях зрения, обычно на микроскопе МБИ-1 (объектив 90-х, окуляр 10-х с сетчатым микрометром, бинокулярная насадка 1.5-х). Общая площадь просчитанных в каждом случае полей зрения равна 27-81 тыс. мкм . В среднем в одном поле зрения находилось от 10 до 300 клеток бактерий. Определённая нами ошибка подсчёта составляла менее 10% от общей численности бактерий на мембранном фильтре. Расчёт количества бактерий в 1 мл воды проводили по формуле Куз-нецова-Романенко (1963). Подсчёт клеток гетеротрофных микроорганизмов вели отдельно по пяти группам: кокковидные бактерии (кокки); палочковидные бактерии (палочки); вибрионные и спирильные формы бактерий; дрожжи и споры грибов, крупные ( 4 мкм диам.) бактерии; нитчатые формы бактерий, в том числе актиномицетов, и грибов12. Параллельно на тех же фильтрах в 20-50 полях зрения подсчитывали численность клеток водорослей (с определением водорослей, как правило, до рода). Для определения среднего объёма бактерий и грибов, из разных водоёмов в разное время измеряли по 50-200 клеток из каждой морфологической группы. Объём клеток определяли по методу подобия геометрических фигур: кокков и округлых спор - по формуле шара, дрожжей - по формулу эллип- 12 При фиксации и окрашивании во многом теряется различие между нитчатыми формами бактерий и грибов, поэтому они объединены. соида, объёмы палочек, спирилл и нитчатых форм - по формуле цилиндра и т.д. В 1972 г. в рыбоводных прудах Украины определяли размер сырых клеток, в 1973-75 гг. - размер сухих клеток на мембранных фильтрах. В последующие годы на других водоёмах определяли размер только живых клеток микроорганизмов. Наиболее подробно объёмы клеток изучены в прудах Украины {Табл. 7). Определение биомассы микроорганизмов вызывает определённые методические трудности, трудность измерения размеров живых клеток, изменение размеров измеряемых организмов при высыхании, недостаточное знание величины удельного веса микроорганизмов и содержания сухого вещества в сырой биомассе приводит к тому, что, например, расчёт биомассы бактерий носит «... несколько условный характер, в отдельных случаях возможны ошибки в 1.5-2 раза» (Романенко, Кузнецов, 1974). Эти трудности лучше исследованы на бактериях. Так, уже давно известно (Knausi, 1951), что объём сухих бактерий уменьшается по сравнению с сырыми.
Предложен поправоч- ный коэффициент равный 2.8-3.0 (Троицкий, Сорокин, 1967). Наши наблюдения над изменениями при высушивании размеров бактерий из рыбоводных прудов, а впоследствии и из морских водоёмов, показали, что никаких закономерностей в изменении размеров разнообразных клеток планктонного микробного сообщества нет: иногда крупные клетки не уменьшали свои размеры, а если уменьшали, то без какой-либо закономерности, объёмы клеток порой уменьшались даже в 5-7 раз. При сравнении биомасс принимали, что сухая биомасса составляет от сырой у бактерий 20, водорослей 15, зоопланктона и грибов 10, рыб 20%. Сырой вес дан в мг/л, сухой - в г/м3. При пересчете биомассы в калории принимали, что 1 г сухой биомассы водорослей и рыбы равен 4, бактерий и грибов - 5, зоопланктона - 4.6 ккал. 3.5.3. Определение скорости размножения бактерий, их продукции и величины выедания бактерий зоопланктоном. Скорость размножения бактерий определяли по методу М.В.Иванова (1954), продукцию рассчитывали по формуле Г.Г.Винберга (1971) и Д.З.Гак (Gak et al., 1972). Из этой же формулы определяли величину потребления бактерий фильтраторами. Г.П.Воронова и В.П.Ляхнович (1984) предложили определять удельную продукцию бактериопланктона в карповых прудах по уравнению у= 1.489х " 561, где у - Р/В-коэффициент за сутки, х - плотность бактерий, млн кл/мл. 3.6. Методы исследования питания рыб. Применяли известные методики (Методическое пособие..., 1974), а также оригинальные методики. Изучение выедания бактерий и грибов толстолобиком и влияния рыб на развитие бактерий проводили в модельных опытах: в сосуды объёмом 1 л сажали сеголетков рыб весом 5-10 г в количестве 2-5 штук. Сосуды экспонировали в лаборатории в течение 1-10 суток при температуре 20-25, после чего рыб изымали, их кишечники исследовали на содержа- ниє бактерий и грибов. Для измерения времени генерации, продукции и элиминации бактерий в сосудах с рыбой использовали методику, аналогичную известной методике определения продукции и выедания бактерий фильтраторами-беспозвоночными (Иванов, 1954). Часть воды из сосуда отбирали в небольшую склянку объемом 100 мл, которую экспонировали, в тех же условиях что и сосуд, 1 сутки. Принимали, что эта склянка аналогична "склянке с фильтрованной водой" из вышеуказанной методики, так как непосредственного влияния рыб на развитие бактерий в течение суток не было.
Особенности строения подвижных и неподвижных спор
Подвижные зооспоры имеют один (задний или передний) или два жгутика (передних, боковых или латеральных), при помощи которых зооспоры активно распространяются в воде. М. А Литвинов и И. А. Дудка (1975, стр. 3) считают "... зооспоры, обладающие подвижностью, имеют мало преимуществ по сравнению с неподвижными спорами, так как течение воды в водоемах много сильнее двигательных усилий зооспор грибов. Движение зооспор имеет лишь то биологическое значение в жизни грибов, что они способны в условиях водной среды отыскать или выбрать питательный субстрат, на который они оседают благодаря наличию положительного таксиса к последнему". По нашему мнению это утверждение верно только для водотоков с сильным течением (в которых и работала в основном И.А.Дудка), в остальных водотоках и водоёмах верна только его вторая часть. Также надо учитывать, что при любых скоростях течения у поверхности водотока, тонкие придонные слои воды остаются почти неподвижными (Starmach, 1980). Зооспоры, как и другие жгутиковые формы водных организмов (зоо-флагелляты, жгутиковые водоросли, зооспоры водорослей-макрофитов) способны совершать активные миграции в водоёмах. Если нет подходящего субстрата, зооспоры могут существовать в подвижном состоянии длительное время. В экспериментальных сосудах с бедной органикой родниковой водой и в отсутствии органических субстратов для прикрепления, при наличии магнитной мешалки на дне этих сосудов, которая не давала зооспорам садиться на дно, зооспоры пресноводных грибов могут находится в толще воды по крайней мере сутки, сохраняя свою способность образовывать новый таллом. Причём зооспоры хитридиевых дольше сохраняли свою подвижность, зооспоры сапролегниевых, как правило, инцистировались прямо в толще воды. Надо отметить, что двужгутиковые зооспоры (как пресноводных сапро- легнид, так и морских траустохитрид) обладают большей маневренностью при поиске субстрата, чем зооспоры одножгутиковые. Зооспоры с одним передним жгутиком (гифохитриды) гораздо более активны15, чем зооспоры с одним задним жгутиком, но активность свою теряют быстрее. Чемпионы -зооспоры траустохитриевых: без подходящего субстрата для развития спорангиев в искусственной морской воде без всяких следов органики обнаруживались в активном состоянии даже на третьи сутки после внесения суспензии зооспор в сосуд. Следует особо отметить, что данных о длительности сохранения двигательной активности зооспор водных грибов в известной мне литературе нет (подтверждено Dr. Donald Barr, Canada, персональное сообщение).
Самые массовые в пресных водах зооспоры принадлежат хитридие-вым грибам. Зооспоры у хитридиевых из пор. Chytridiales обычно имеют форму сферически-яйцевидную или овально-шаровидную. Обычный размер 3-5 мкм в диаметре, только немногие виды имеют маленькие споры: Rhizo-phydium chlorogonii -1.5 мкм, Rhizophydium patellarium и Rozella allomyces -2-3 мкм, Rhizophydium sphaerotheca — 2.5-3 мкм, Rhizophydium pollinis-pini -2-4 мкм. Крупные зооспоры встречаются у хитридиевых редко: продолговатые зооспоры Olpidium radicale достигают в длину 7-8 мкм, а у Polyphagus euglenae длина зооспор доходит до 13 мкм. ЛЛанге и Л.Ольсон (Lange, Olson, 1979) выделяют три размерных класса зооспор в этой группе хитридиевых - маленькие (1.5-3 мкм в диаметре), средние (3-5.5) и крупные (5.5-10 и более). На основе ультраструктуры зооспор эти же авторы разделяют исследованные ими 35 видов этого класса на несколько групп. После этой фундаментальной работы стало ясно, что морфологические характеристики хитридиевых грибов, определяющие таксономические построения, не совпадают с ультраструктуриым строением их зооспор. Зооспоры у видов порядков Blastocladiales и Monoblepharidiales более крупные: в среднем около 7-10 мкм в диаметре; у видов пор. Harpochytridia-les зооспоры среднего размера - 3.0-5.5 мкм в диаметре. Ультраструктура зооспор у видов этих порядков коррелирует с классическими таксономическими построениями у этих групп грибов (Lange, Olson, 1979). Длина жгутика у зооспор хитридиевых обычно составляет 20 мкм, только у видов с мелкими зооспорами длина меньше -13-17 мкм и менее. Двужгутиковые зооспоры сапролегнид редко бывают меньше 5 мкм в диаметре, обычно около 10 и более мкм. Казалось бы у крупных зооспор больше энергии на плавание, но наблюдаем обратную картину - очень быстрое инцистирование зооспор в отсутствии субстрата для их развития. Зооспоры гифохитрид имеют один передний, относительно небольшой, перистый жгутик. Зооспоры плавают достаточно быстро, прикрепляются (прилипаются?) к субстрату жгутиком. Зооспоры паразитических гифохитрид могут прикрепиться и к активно плавающим жгутиковым водорослям (эвгленовым, золотистым, зелёным). У прикрепившейся зооспоры жгутик исчезает, затем продуцируется ростовая трубка, которая прободает клеточную стенку хозяева или покров пыльцы. У траустохитриевых микомиксин двужгутиковые зооспоры обычно имеют размеры 3x6 мкм, хотя у некоторых (Thraustochytrium sp.4= Thrausochytrium macrosporum E.A.Kuznetsov из Белого моря - в печати) диаметр превышает 10 мкм. В плавающем состоянии обнаруживались и через двое суток после споруляции (возможно они плавают и дольше, но опыт был прекращён через 48 часов). В открытых чистых районах Индийского океана, где в воде практически нет субстратов для развития траустохитриевых, зооспоры видов, требующих наличие субстрата для своего развития, встречались постоянно и в достаточно больших количествах. За время существования зооспор в активном состоянии они могут переместиться течениями на десятки миль. Зооспоры низших грибов легко прикрепляются (прилипают) к любому субстрату, инцистируются и в таком виде могут выдерживать длительные водные и воздушные перемещения. Высшие грибы имеют особые биологические особенности, способствующие их широкому географическому распространению. Так, споры большинства видов водных высших грибов имеют своеобразную и довольно характерную форму. Они разветвлены, аскомицеты часто обладают четырьмя лучеобразными отростками, выходящими из одной точки. Этот тип спор, несомненно, имеет большое биологическое значение для выживаемости грибных организмов в водной среде, так как подобная форма спор затрудняет оседание их на дно водоема и способствует длительному нахождению в толще воды во взвешенном состоянии. Часто споры высших грибов окружены липкой слизью, что вместе с выростами позволяет цепляться за дрейфующие субстраты и мигрирующих животных.