Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. История изучения и обзор современных исследований биологии зеленых лягушек 11
1.1 История изучения зеленых лягушек 11
1.2 История изучения зеленых лягушек на северо-востоке ареалов.
1.3 Современная систематика и данные по происхождению зеленых лягушек . 25
1.4 Особенности биотопической приуроченности и поведение зеленых лягушек.
1.5 Значение морфологических исследований в современной биологии 30
1.6 Морфологические особенности зеленых лягушек. 32
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований 34
ГЛАВА 3. Распространение, биотопическая приуроченность и популяционные системы зеленых лягушек на северо востоке их ареалов 42
3.1 Видовой состав зеленых лягушек на северо-востоке Волжского
бассейна. 42
3.2 Цитометрические исследования. 44
3.3 Характер продуцируемых гамет родительскими видами и съедобной лягушкой 46
3.4 Особенности распространения видов зеленых лягушек на северо-востоке ареалов . 48
3.5 Типы популяционных систем зеленых лягушек и особенности их распространения 55
ГЛАВА 4. Молекулярно-генетическая характеристика зеленых лягушек 61
4.1 Распространение «восточной» и «западной» форм озерной лягушки 61
4.2 Распространение гаплотипов мтДНК и аллелей яДНК у P. esculentus и их встречаемость в разных популяционных системах 64
4.3 Сопоставление типа яДНК и характера продуцируемых гамет. 68
4.4 Размер генома особей разных генотипов. 69
ГЛАВА 5. Морфологическая характеристика зеленых лягушек с северо-востока ареалов 71
5.1 Изменение морфометрических признаков после фиксации и точность измерений. 71
5.2 Морфологические различия между видами зеленых лягушек.
5.2.1 Морфометрическая характеристика фиксированных экземпляров, определенных с помощью достоверных методов идентификации 78
5.2.2 Морфометрическая характеристика живых особей, определенных по морфологическим признакам .
5.3 Возрастная изменчивость индексов у зеленых лягушек. 91
5.4 Межпопуляционная изменчивость зеленых лягушек на северо-востоке ареалов.
5.4.1 Межпопуляционная изменчивость по размеру и массе тела озерной лягушки из черты города Йошкар-Олы. 95
5.4.2 Межпопуляционная изменчивость озерной и прудовой лягушек по морфометрическим признакам.
5.5 Фенетическая характеристика зеленых лягушек из исследуемых популяционных систем. 103
5.6 Морфологические аномалии в популяционных системах зеленых лягушек. 116
Заключение 121
Выводы 125
Литература
- Современная систематика и данные по происхождению зеленых лягушек
- Особенности распространения видов зеленых лягушек на северо-востоке ареалов
- Распространение гаплотипов мтДНК и аллелей яДНК у P. esculentus и их встречаемость в разных популяционных системах
- Морфометрическая характеристика живых особей, определенных по морфологическим признакам
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время активно обсуждаются вопросы
гибридогенного (сетчатого) видообразования у животных, а также тесно
сопряженные с ними проблемы клонального размножения и их роль в эволюции
отдельных групп живых организмов (Боркин, Даревский, 1980; Гребельный, 2008;
Боркин, Литвинчук, 2013). Особый интерес представляют позвоночные животные,
включающие таксоны, воспроизводящиеся посредством партеногенеза,
гиногенеза, гибридогенеза, триплоидного гибридогенеза и уникального для эукариот клептогенеза (Гребельный, 2008; Vrijenhoeck et al., 1989; Stck et al., 2002; Bogart et al., 2007; Lamatsch, Stck, 2008; Vorburger et al., 2008; Avise, 2008; Bi et al., 2009).
В числе клональных позвоночных зеленые лягушки Pelophylax esculentus-комплекса занимают особое положение. Данный комплекс включает три вида зеленых лягушек – озерную, P. ridibundus (Pallas, 1771), прудовую, P. lessonae (Camerano, 1882), и съедобную лягушку, P. esculentus (Linnaeus, 1758), произошедшую в результате гибридизации первых двух видов. P. esculentus характеризуются полуклональным размножением, при котором один из родительских геномов элиминируется перед мейозом, а другой удваивается и передается в гаметы без рекомбинации (Tunner, 1974). При этом для воспроизводства P. esculentus обитают с одним из родительских видов, образуя смешанные популяционные системы (Uzzell et al., 1975; 1977; Pltner, 2005). В данных системах гибридные P. esculentus могут быть представлены как двумя, так и только одним полом, а также могут быть представлены полиплоидами (Berger et al., 1992; Pltner, 2005).
На северо-востоке ареала в настоящее время не найдена массовая полиплоидия у съедобной лягушки (Боркин и др., 2003; Ручин и др., 2005; Замалетдинов и др., 2005; Borkin et al., 2002), наблюдающаяся, например, в центральной части ареала (Gnther, 1990; Pltner, 2005). В Волжском бассейне зеленые лягушки зачастую обитают в популяционных системах R-E-L-типа, в которых участвуют все три таксона (Борисовский и др., 2001; Замалетдинов и др., 2005; Ручин и др., 2005; Лада, 2012; Borkin et al., 2002) и на данной территории наблюдается почти полное отсутствие систем R-E-типа (Боркин и др., 2003). Также характерен «волжский парадокс»: уменьшение локалитетов, где встречаются полуклональные гибриды, и снижение численного соотношения гибридов в смешанных популяционных системах (Боркин и др., 2003; Лада, 2012).
Озерная лягушка, P. ridibundus, в Волжском бассейне представлена двумя генетически дифференцированными формами – «западной» и «восточной» (Литвинчук и др., 2008; Ермаков и др., 2012; Закс и др., 2013). «Западная» форма схожа с P. ridibundus из Центральной Европы, тогда как «восточная» - с анатолийской P. cf. bedriagae (Pltner et al., 2012; Ермаков и др., 2014; Иванов и др., 2015). Распространение данных форм в настоящее время почти не изучено, также как и ранее не обсуждался вопрос об участии «восточной» формы в образовании P. esculentus.
Все три вида комплекса проявляют относительно высокое морфологическое сходство и значения морфометрических индексов зачастую перекрываются (Pagano, Joly, 1998; Schmeller, 2004). В связи с этим на протяжении многих лет одной из важных задач было выявление морфологических различий между зелеными лягушками по внешним признакам для корректного видового определения музейных экземпляров и особей в полевых условиях (Терентьев, 1922; Таращук, 1985; 1989; Борисовский и др., 2000; Berger, 1968; Pagano, Joly, 1998). Так как по некоторым морфометрическим признакам зеленых лягушек ранее предполагалась географическая изменчивость (Александровская, 1981; Некрасова, Морозов-Леонов, 2001; Некрасова, 2002; Лада, 2012), то для идентификации видов необходимо уметь различать их на протяжении всей довольно широкой зоны симпатрии.
Все эти факты делают территорию северо-востока ареалов уникальной в сравнении с другими территориями и важной для изучения биологии данного комплекса видов.
Цель: Изучить особенности распространения популяционных систем и морфологической изменчивости зеленых лягушек гибридогенного Pelophylax esculentus-комплекса с северо-востока их ареалов.
Задачи исследования:
1) Провести анализ распространения и биотопического распределения
представителей Pelophylax esculentus-комплекса на северо-востоке ареалов.
2) Определить типы популяционных систем, образуемых видами комплекса, и
выявить их распространение на исследуемой территории.
3) Охарактеризовать особенности гаметогенеза родительских видов и гибридов на
северо-востоке их ареалов.
4) Выяснить особенности распространения аллелей «восточной» и «западной»
форм озерной лягушки и установить роль данных форм в образовании P.
esculentus.
5) Выявить внутри- и межпопуляционные различия по морфологическим
(морфометрическим и фенетическим) признакам у исследуемых видов зеленых
лягушек.
6) Определить наиболее диагностические признаки морфологии видов зеленых
лягушек на северо-востоке их ареалов.
Научная новизна. Доказано наличие в Республике Марий Эл съедобной лягушки Pelophylax esculentus (Linnaeus, 1758) с помощью молекулярно-генетических, биохимических и цитофотометрических методов исследований (проточная ДНК-цитометрия, мультиплекс ПЦР анализ, электрофорез белковых маркеров). По данным анализа маркеров мт- и яДНК достоверно определено обитание «восточной» и «западной» форм озерной лягушки на северо-востоке ареала. Впервые для Поволжья выявлен характер продуцируемых гибридами гамет. Выявлено соответствие между типом яДНК P. esculentus и типом продуцируемых гибридами гамет. Получены новые данные по распространению и ландшафтному распределению видов комплекса и типов популяционных систем на северо-востоке их ареалов. Изучены особенности проявления меж- и
внутрипопуляционной изменчивости зеленых лягушек, а также выявлены наиболее значимые признаки морфологии для диагностики видов на северо-востоке их ареалов.
Теоретическое и практическое значение. Материалы, изложенные в диссертации, могут быть использованы для объяснения процессов гибридного гаметогенеза, полуклонального размножения и межвидовой гибридизации амфибий, а также при разработке концепции гибридогенного видообразования. Полученные результаты могут быть использованы при чтении курсов «Зоологии позвоночных» и «Батрахологии и герпетологии». Данные диссертационного исследования могут быть использованы при промышленном разведении наиболее ценных в хозяйственном отношении видов (озерная и съедобная лягушки).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе две статьи в отечественных журналах из перечня рекомендованных ВАК.
Декларация личного участия автора. Большая часть материала была собрана непосредственно диссертантом. Отловлено более 1000 экземпляров зеленых лягушек. Проведены исследования характера распространения, структуры популяционных систем, морфологических признаков, создан каталог фотографий для 712 половозрелых особей. Создана база данных (включающая сведения по типу популяционной системы, году сбора, координатам, авторам и публикации) по 722 локалитетам трех видов зеленых лягушек с северо-востока ареала.
Апробация работы. Материалы исследований были представлены на XV Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий» с элементами научной школы (Новосибирск, 2010); IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, 2010); научно-практической конференции МарГУ «Актуальные проблемы биологии, экологии и химии» (Йошкар-Ола, 2012), Международной школы-конференции «Аномалии и патологии амфибий и рептилий: методология, эволюционное значение и возможность оценки здоровья среды» (Екатеринбург, 2013); I Международной молодежной конференции «Современная герпетология: проблемы и пути их решения» (Санкт-Петербург, 2013); V Международной научной конференции «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, 2013); итоговой научной конференции К(П)фу за 2014 год (Казань, 2015); VI Всероссийской научной конференции с международным участием «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» (Йошкар-Ола, 2015); XXVI чтения памяти профессора В.А. Попова (Казань, 2015); межрегиональной конференции «Роль естественнонаучных коллекций в музейной и образовательной деятельности», посвященной 140-летию со дня рождения А.А. Першакова (Йошкар-Ола, 2015); VI съезде герпетологического общества им. А.М. Никольского (Пущино, 2015).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста (без приложений и списка литературы), содержит 24
Современная систематика и данные по происхождению зеленых лягушек
История изучения зеленых лягушек. У некоторых авторов античности можно найти описание лягушек, а иногда с той или иной степенью уверенности можно предположить, что речь идет именно о группе зеленых лягушек. Аристотель (384 – 322 гг. до н. э.), живший в Древней Греции, пишет об образе жизни лягушек (греч. ), описывая его в следующих строках (Аристотель, 1996: книга I, строка 6): «из водных животных одни морские, другие речные, третьи озерные, четвертые болотные, как лягушка и тритон». Он отмечает и другие особенности биологии лягушек: «самцы квакают, когда призывают самок к спариванию» (Аристотель, 1996: книга IV, строка 105), также он знает о том, что самки лягушек больше самцов (Аристотель, 1996: книга IV, строка 124) и о том, что икра лягушек находится в «связном» виде, т.е. в виде комков (Аристотель, 1996: книга VI, строка 84). Отмечалось, что превращение головастика в лягушку Аристотелю было известно (Heusinger, 1822: 264 - 265), однако автором не приведены доказательства (Литвинчук, Боркин, 2009). Метаморфоз у лягушек был известен и до Аристотеля, о чем можно узнать из следующего отрывка из поэмы Овидия «Метаморфозы»: «Тина из скрытых семян производит зеленых лягушек. Их производит без лап; для плаванья годные ноги вскоре дает; чтоб они к прыжкам были длинным способны, задние лапы у них крупней, чем передние лапы…» (Овидий, 1994: с. 332, по: Литвинчук, Боркин, 2009). Аристотель отмечает еще один примечательный факт: он пишет, что «в Кирене раньше не было квакающих лягушек» (Аристотель, 1996: книга VIII, глава 158). Кирена (греч. ) – это название центра исторической области Киренаика в Ливии. На территории Ливии в области античной Киренаики обитают два вида земноводных: сахарская лягушка (Pelophylax saharicus (Boulenger, 1913)) и жаба Буланже (Bufo boulengeri (Lataste, 1879)) из Bufo viridis-комплекса. Из текста «Истории животных» можно предположить, что Ари-11 стотель различал жаб и лягушек. Таким образом, данные строки Аристотеля, по всей видимости, относятся именно к сахарской лягушке (одно время относимой к озерной в качестве подвида).
В период Средневековья швейцарский ученый-энциклопедист Конрад Геснер (Konrad Gesner, 1516 – 1565) упоминает о лягушках в работе «Historia Animalium», один из томов которой – «Liber II, De Quadrupedis oviparis» (Gesner, 1554) – посвящен преимущественно амфибиям и рептилиям. О том, что К. Геснер говорит именно о зеленых лягушках можно судить по приведенной им иллюстрации (Gesner, 1554: с. 58). К. Геснер пишет о пяти «породах» лягушек, из которых в настоящее время только две являются лягушками (остальные – квакша, жаба и жерлянка). Он также указывает, что лягушки зимуют на дне водоемов и отмечает, что хвостатый «зародыш» лягушки постепенно превращается во взрослое животное (Терентьев, 1950). Из исследователей Средневековья можно также отметить анатома Гийома Ронделэ (Rondelet Guillaume, 1507 – 1566), который в 1554 – 1555 гг. публикует некоторые сведения по анатомии лягушки. Полный скелет лягушки описан и изображен в 1572 году голландским анатомом и врачом Волхером Койтером (Volcher Coiter или Koyter, 1534 – 1576), интересовавшимся также механизмами дыхания. Ян Сваммердам (Jan Swammerdam, 1637 – 1680) исследовал метаморфоз лягушки, дал рисунки ее половых органов, провел вскрытие головастиков и некоторые опыты с мышцами. По-видимому, он первым описал наружное оплодотворение и брачные мозоли у самцов лягушек. Также в 1738 году Яном Сваммердамом описаны губные зубы головастиков. В качестве таксономического признака они использованы ван Бамбеке (Van Bambeke) позже, в 1863 году (Терентьев, 1950).
В 1758 году выходит в свет книга немецкого натуралиста А.И. Рёзель ван Розенхофа (August Johann Rsel von Rosenhof, 1705 – 1759) «Historia naturalis ranarum nostratium» (Rsel von Rosenhof, 1758), в которой приводится описание внешнего вида и образа жизни зеленых лягушек. Труд сопровождался цветными иллюстрациями, выполненными самим автором (Rsel von Rosenhof, 1758: табл. 13, 14). Зеленые лягушки в его трудах выступают под названием Ranae viridis aquaticae (водная зеленая лягушка). Название Rana viridis, по всей видимости, введенное впервые Швенкфельдом в 1603 году (Терентьев, 1962), в последующем достаточно прочно закрепится в литературе и будет использоваться среди специалистов (Eichwald, 1830; Кесслер, 1850; Северцов, 1856; Варпаховский, 1888). Вероятно, с этим же примечательным фактом связано и возникновение русского названия «зеленые лягушки».
Основоположник систематики Карл Линней (Carl Linnaeus, 1707 – 1778) в 1758 году (Linnaeus, 1758) выделяет единственный вид зеленых лягушек и присваивает ему название «Rana esculenta» (Linnaeus, 1758: с. 212) вместо Ranae viridis aquaticae предложенного ранее А.И. Рёзель ван Розенхофом и противоречащего бинарной номенклатуре.
Следует упомянуть также и о графе Й.Н. фон Лауренти (Josephus Nicolaus von Laurenti, 1735 – 1805), который в 1768 году опубликовал свой известный труд «Specimen Medicum, Exhibens Synopsin Reptilium Emendatam cum Experimentis circa Venena et Antidota Reptilium Austriacorum» (Laurenti, 1768; Лауренти, 2000). В нем он приводит следующее описание съедобной лягушки: «Зеленая с черными пятнами лягушка, имеющая удлиненную морду и продольную желтоватую линию на спине. Обитает в прудах. Питается всем, что движется» (Лауренти, 2000). Й. Н. фон Лауренти относил лягушек к отряду Salientia («прыгающие») выделенного им класса Reptilia.
Особенности распространения видов зеленых лягушек на северо-востоке ареалов
В 70-х годах прошлого столетия было выявлено, что изучение морфологических (в т.ч. и фенетических) особенностей популяций живых организмов позволяет маркировать генетическую структуру популяций и успешно изучать микроэволюционные процессы, протекающие в них, без привлечения молекулярно-генетических методов (Яблоков, 1966; 1980; Тимофеев-Ресовский, Яблоков, 1973; Яблоков, Ларина, 1985).
В последнее время сформировалась новая ветвь молекулярно-генетических исследований – изучение эпигенетических механизмов регуляции генома (Яблонка, Лэмб, 2003; Эпигенетика …, 2010; Ванюшин, 2013) и упомянутые фенетические исследования обрели «второе дыхание», так как эпигенетические процессы оказались хорошим базисом для феногенетиче-ских исследований (Васильев, 1992; Васильев и др., 2000; Васильев, 2005; Корона, Васильев, 2007; Васильев и др., 2007).
Особо хотелось бы выделить направление, связанное с оценкой состояния особей в популяциях по уровню флуктуирующей асимметрии билате-30 ральных признаков (Захаров, 1987; Van Valen, 1962; Palmer, Strobeck, 1986). В этой связи кажутся интересными исследования по уровню флуктуирующей асимметрии у гибридов амфибий, отмечающие схожий уровень флуктуирующей асимметрии у гибридов и родительских видов, в том числе и зеленых лягушек (Чубинишвили, 1997; Некрасова, 2001; Lamb et al., 1990; Chubi-nishvili, 1997; 2001), однако, у ряда других объектов, наоборот, наблюдается его увеличение (у рептилий – Soule, 1967; у рыб – Graham, Felley, 1985; Leary et al., 1985). Проведенные по иной методике исследования флуктуирующей асимметрии у зеленых лягушек также показали различия между одним из родительских видов и гибридом (Крышталь, Матасова, 2010).
С другой стороны, морфологическая характеристика объектов исследования всегда важна при анализе результатов молекулярно-генетического анализа и иногда тесно сопряжена с ним (например, Akin et al., 2010). Интеграция морфологического и молекулярно-генетического методов при изучении популяций позволяет ответить на ряд важных вопросов – о соотношении наблюдаемой фенотипической изменчивости и генома, а также степени влияния на данную систему окружающей среды. Такие исследования в природе на наш взгляд в определенной мере отражают схожие исследования в лаборатории, объединяемые в настоящее время под названием Evo-Devo (сокращенно от «Evolution and Development», Hall, 2000), в которых также сочетается молекулярно-генетическое исследование объекта с изучением феноти-пического проявления отельных генов и их комплексов (а также надгеном-ных взаимодействий) под контролируемым действием условий эксперимента (Gilbert et al., 1996; Hall, 2000; Gilbert, 2003).
Также активно разрабатывается концепция морфологического разнообразия (Павлинов, 2008; Gould, 1989), представляющая собой изучение целостной картины «морфопространства» видового разнообразия, включающей не только межвидовые различия, но и разные формы внутригрупповой изменчивости – половую, возрастную, сезонную и др. (Павлинов, 2008). При этом важно также соотношение индивидуальной и групповой изменчивости: их доли в общем разнообразии, размерность, направленность и т. д. (Шварц, 1963; Павлинов и др., 2009; McGhee, 1991).
Предтечею большинства этих направлений (фенетики популяций, исследованиям феномена флуктуирующей асимметрии, исследованиям по изучению морфологического разнообразия, а также феногенетики) стали работы С.С. Шварца, названные впоследствии А.В. Яблоковым «популяционной морфологией» (см. обзор: Васильев, 2005) и актуальные до сих пор. Разработанный им метод морфофизиологических индикаторов оказывается весьма мощным тестом для оценки состояния особей (гомеостаза развития) в природных популяциях (Шварц, 1963; 1980; Шварц и др., 1968).
Морфологические особенности зеленых лягушек. Родительские виды, как правило, хорошо различимы, но границы внешнеморфологических признаков стираются из-за наличия гибридов (Борисовский и др., 2000). При этом диплоидные гибриды проявляют меньшую схожесть с родительскими видами, чем триплоидные (Pltner et al., 1994), что в значительной степени облегчает идентификацию съедобной лягушки в Волжском бассейне, где триплоиды P. esculentus в настоящее время не обнаружены (Боркин и др., 2003).
Обычно для диагностики видов используется следующий ряд индексов. Это индекс Таращука, индекс Хеммера, индексы D.p./C.int.l., T./C.int.l., L./C.int.l., L./T., F./T. (Терентьев, 1922; Терентьев, Чернов, 1949; Банников и др., 1977; Таращук, 1989; Борисовский и др., 2000; Некрасова и др., 2001; Ру-чин и др., 2005; Lada et al., 1995 и др.). В приложении A приводятся средние значения и пределы изменчивости индексов D.p./C.int.l., T./C.int.l. и Tar для всех трех видов зеленых лягушек из разных участков их ареалов.
Для использования индексов в целях диагностики необходимо располагать данными о наличии или отсутствии по ним полового диморфизма. По всем анализируемым индексам у озерной и съедобной лягушек из Венгрии половой диморфизм не найден (Gubanyi, Korsos, 1992). У прудовой лягушки различия между самцами и самками найдены по индексам L./F., L./T. и L./C.int., при этом у самок значения оказывались статистически значимо больше (Gubanyi, Korsos, 1992). Для прудовой лягушки из Ивановской области (Okulova et al., 1997) половой диморфизм отмечен по индексам L./F., L./T., L./C.s., L./D.p. и F./T. У P. lessonae на северной границе ее ареала половой диморфизм не был выявлен по индексам L./C.int., D.p./C.int. и T./C.int. (Бор-кин, Тихенко, 1979; Berger, 1966). У озерной лягушки отмечено отсутствие полового диморфизма по индексу F./T. (Александровская, 1981) и L./C.int., D.p./C.int. и T./C.int. (Терентьев, 1943), но отмечается половой диморфизм по индексу L./T. (Терентьев, 1943; Berger, 1966).
Мультипликативный индекс С.В. Таращука, используемый для разделения видов, демонстрирует заметное перекрывание крайних значений между озерной и съедобной лягушками, например, для Харьковской области на Украине (Коршунов, 2010). По индексу С.В. Таращука также наблюдается половой диморфизм (Некрасова, Морозов-Леонов, 2001). Известны всего три работы, в которых приведены средние значения данного индекса, и лишь в одной работе они разделены по полу (Коршунов, 2010).
Распространение гаплотипов мтДНК и аллелей яДНК у P. esculentus и их встречаемость в разных популяционных системах
Для корректной оценки исследуемых признаков морфологии необходимо располагать данными по точности инструментальных измерений, однако, такие исследования проводились герпетологами сравнительно редко (Те-рентьев, 1936; Lee, 1982; Hayek et al., 2001; Рыжевич, Новицкий, 2003), чем, например, при изучении морфометрических признаков у рыб (Lee, 1982; Мина и др., 2005).
Точность измерений может быть оценена по характеру распределения полученных результатов: чем ближе наблюдаемое распределение к нормальному, тем более качественно проводятся измерения. В нашем случае полученные в результате многократных измерений значения параметров преимущественно распределены нормально (табл. 16).
Характер распределения значений измерений (n = 12) по исследуемым параметрам у всех видов зеленых лягушек, оцененный с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Из таблицы 16 можно видеть, что снижается точность измерения длины голени при измерении ее на живых особях. Также следует отметить, что особи измеряются по всем индексам не безупречно точно, однако, данное обстоятельство возможно связано с небольшой выборкой, используемой для анализа (так как для использования критерия Колмогорова-Смирнова необходимо не менее 30 – 50 повторностей).
Морфологические различия между видами зеленых лягушек. Родительские виды, как правило, хорошо различимы и границы морфологических признаков стираются в основном из-за наличия гибридов (Борисовский и др., 2000). При этом диплоидные гибриды проявляют меньшую схожесть с родительскими видами, чем триплоидные (Pltner et al., 1994), что в значительной степени облегчает определение съедобной лягушки в Волжском бассейне, где триплоиды P. esculentus в настоящее время не обнаружены (Боркин и др., 2003; Замалетдинов и др., 2005).
Как можно видеть из таблиц 17 – 19, значения индексов у съедобной лягушки почти во всех случаях занимают промежуточное положение между родительскими видами, на что указывалось ранее (Борисовский и др., 2001; Ручин и др., 2005; Gubanyi, Korsos, 1992; Lada et al., 1995).
Средние значения индексов у самок всех видов зачастую больше, чем у самцов (таблицы 17 – 19), однако это относится не ко всем индексам (таблицу 19). Наблюдается уменьшение у самок прудовой лягушки в сравнении с самцами значений диагностических индексов (T./C.int.l., D.p./C.int.l., Tar, Hem). Половой диморфизм найден у озерной лягушки не найден (табл. 17). Для прудовой лягушки половой диморфизм найден по шести индексам (L./F., L./T., L./C.s., T./C.int.l., Hem, Tar, табл. 19). Различия между самками и самцами у съедобной лягушки выражены по индексам L./C.int.l., Tar, T./C.int.l. (возможно, из-за малой выборки самок, n = 13; таблица 18).
В связи с тем, что у съедобной лягушки используется малое число особей в выборке для большей достоверности результатов мы провели не зависящий от характера распределения рандомизационный тест (процедура численного ресамплинга). В качестве критерия для сравнения выбран t-критерий
Стьюдента, проведено 5000 итераций. Выявлено, что половой диморфизм у съедобной лягушки не найден по индексам T./C.int.l. (t = 1.58; p = 0.121) и Tar (t = 1.63; p = 0.116), тогда как по индексу L./C.int.l. различия между самцами и самками наблюдались при уровне значимости, лежащем в области между 1 и 5% (t = 2.15; p = 0.035).
Из литературы известно, что половой диморфизм по индексам у зеленых лягушек подвержен географической изменчивости (Александровская, 1981; Лада, 2012). Парадоксально, но, например, в одной из популяций прудовой лягушки из Венгрии наблюдалось больше различий между самцами и самками, чем в другой популяции (Gubanyi, Korsos, 1992). Таблица 18. Морфологическая характеристика и половой диморфизм у достоверно определенных экземпляров съедобной лягушки (п = 53; 40; всего половой диморфизм наблюдается у озерной и съедобной лягушек. Для озерной лягушки он найден по индексам L./T. в окр. г. Казань (Терентьев, 1943), Тульской области (Лада, 2012) и Казахстане (Александровская, 1981), L./C.int.l. в окр. г. Севан, в р. Старый Одер в бывшей ГДР (Александровская, 1981), при этом в г. Севан он выше у самцов, а в р. Старый Одер – у самок; T./C.int.l. и Tar на Украине в Среднем Приднепровье (Некрасова, 2002), T./C.int.l., Tar, D.p./C.int.l., F./T. в Приднепровье (Некрасова, Морозов-Леонов, 2001). Хотя наблюдаемая географическая изменчивость по индексам у озерной лягушки (Александровская, 1981) нуждается в перепроверке, так как особи, взятые данным автором для сравнения, в настоящее время относятся к двум генетически дифференцированным формам озерной лягуш ки (Ермаков и др., 2013), которые, предположительно могут различаться по признакам морфологии (например, Закс и др., 2013).
Морфометрическая характеристика живых особей, определенных по морфологическим признакам
Выявлено, что окраска брюха коррелирует с окраской горла (R = 0.531; p 0.05). Традиционно считается, что озерная лягушка характеризуется наличием на нижней части тела темных пятен, тогда как прудовая лягушка – их отсутствием (Банников и др., 1977). При этом отмечено, что молочно-белая окраска, по всей видимости, обуславливается действием доминантного аллеля аутосомного локуса (Боркин, Тихенко, 1979). В Самарской области (район Самарской Луки) частота этого фенотипа поддерживается на достаточно низком уровне – 4,7% и 5,5% (Файзулин, Чихляев, 2001). В окр. г. Киева на Украине особи с молочно-белой окраской наблюдались сравнительно редко – в 5.6%. Белобрюхие особи озерной лягушки (фенотип D и C) встречались у 24.6% особей, отловленных на побережье Черного моря в Турции (Kumlutas et al., 1999). Однако, например, в Крыму обнаружены популяции озерных лягушек только лишь с белой окраской брюшной стороны и отсутствием пятен (Писанец, 2007).
В нашем случае зарегистрировано несколько популяций, в которых значительно преобладали озерные лягушки с молочно-белой окраской брюха (п. Малое Шарыгино, п. Медведево, лесопарк «Сосновая роща»). Даже более того, наблюдалось различие в частоте фенотипов в одном локалитете: в лесопарке «Сосновая роща» в старицах и котлованах, а также по берегу реки Малой Кокшаги выше сброса сточных вод встречались особи, имеющие белую окраску брюха, тогда как ниже сброса сточных вод по берегу этой же реки заметно преобладали особи с фенотипом «nigrimaculataventris». Причем данные различия отмечаются как для самцов (2 = 4.51; p 0.05), так и для самок (2 = 5.12; p 0.05).
Частота белобрюхих особей у прудовой лягушки в окрестностях г. Луги достигает 82% (Боркин, Тихенко, 1989). В окрестностях г. Киева белобрюхие прудовые лягушки составляли 85.2% (Некрасова, 2002).
В исследуемых популяциях у самцов наблюдалось значительное преобладание особей с молочно-белой окраской брюха (90.2%), как это отмечено и в литературе. Однако, часть самок, несмотря на преобладание белой окраски брюха (55.1%), имела фенотип «nigrimaculataventris» (35.7%), в связи с чем наблюдались различия в частотах фенотипов между полами (2 = 53.1; p 0.01; табл. 41).
Отсутствие половых различий у съедобной лягушки, по всей видимости, вызвано малой выборкой самок, что связано с реальной ситуацией в природе: как указано ранее, самки встречаются на северо-востоке ареала заметно реже самцов (соотношение 3:1).
В исследованных популяциях озерной и прудовой лягушек регистрировались как особи с молочно-белой окраской и с темными пятнами, так и промежуточные морфы, имеющие грязно-серые пятна, зачастую плохо выраженные. Подобного рода полиморфизм отмечен в популяциях Самарской Луки А.И. Файзулиным и И.В. Чихляевым (Файзулин, Чихляев, 2001) и такие морфы названы ими «grisimaculataventris». На Украине в окр. г. Киева промежуточный тип окраски (слабо выраженные пятна) имели 44.4% особей (Некрасова, 2001).
Вычисленные значения показателя внутрипопуляционного разнообразия (Животовский, 1982) ниже всего у самцов прудовой лягушки (ju ± SM = 1.60 ± 0.185), при этом самцы P. lessonae также характеризуется наиболее высоким значением доли редких морф (h ± Sh = 0.601 ± 0.135). Все остальные группы характеризовались схожим уровнем данных показателей (табл. 42).
Мы предполагаем, что данный признак играет важную роль, позволяя лягушкам, обитающим в водоемах с хищными рыбами, более успешно маскироваться и выживать. Определяющую роль в характере распределения фенотипов может играть также водная и прибрежная растительность, способствующая маскировке лягушек определенного фенотипа.
Морфологические аномалии в популяционных системах зеленых лягушек. Несмотря на то, что в задачи нашего исследования не входило преднамеренное выявление уровня морфологических аномалий, нами регистрировались отдельные случаи наличия у особей морфологических аберраций. Отмечено, что факторы, вызывающие морфологические аномалии, различны и невозможно точно установить причины возникновения тех или иных морфологических аномалий. Среди причин можно отметить pH, температурный, химический стресс, повреждение грибами, высокую зараженность трематодами и др. (Вершинин, 1989; 1990). Тем не менее, учет морфологических аномалий в популяциях зеленых лягушек может оказаться весьма важным, так как в той или иной степени отражает состояние развития особей в природных популяциях данных видов.
Морфологические аномалии найдены в семи местообитаниях: в микрорайонах «Чихайдарово» (№ 36) и «Заречный» г. Йошкар-Олы (№ 33), окр. п. Гусево (№ 3), п. Ошламучаш (№ 8), п. Кучки (№ 32), п. Шушер (№ 26) и п. Чермышево (№ 54). В дальнейшем приводится их классификация по О.Д. Некрасовой (Некрасова, 2008) и Л.Я. Боркину и др. (Боркин и др., 2012).