Гидротермальные креветки Срединно-Атлантического хребта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.10, кандидат биологических наук Лунина, Анастасия Анатольевна

• Лунина, Анастасия Анатольевна
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Лунина, Анастасия Анатольевна

Глава 1. Введение.

1.1. Актуальность и научная новизна работы.

1.2 Район исследований и их биогеографический статус.

1.3. Таксономический состав.

1.4. Место креветок в пространственной структуре гидротермальных сообществ.

1.5. Питание креветок.

1.6. Размножение и развитие креветок.

1.7. Расселение гидротермальных креветок.

Глава 2. Материал и методы.

2.1. Описание материала.

2.2. Методы сбора.

2.3. Обработка материала.

Глава 3. Таксономический состав и биогеография.

3.1. Результаты: обзор известных и описание новых видов.

3.2. Обсуждение результатов: филогенетический анализ.

3.3. Биогеография: результаты.

3.4. Биогеография: обсуждение результатов.

Глава 4.Микроэволюционные процессы в популяциях АЫпосапБ тагкет1з

4.1. Результаты: морфологические признаки и их изменчивость.

4.2. Обсуждение: микроэволюционные процессы и расселение.

Глава 5. Микроэволюционные процессы в популяциях Шт'юапз ехосиШа

5.1. Результаты: морфологические признаки и их изменчивость.

5.2. Обсуждение: микроэволюционные процессы и расселение.

Глава 6. Жизненный цикл и структура популяций ШтгсапБ ехосиШа.

6.1. Размерно-возрастная структура популяций.

6.1.1. Результаты: размерно-возрастная структура популяций на различных гидротермальных полях.

6.1.2. Обсуждение: общее в размерно-возрастной структуре всех популяций.

6.2. Онтогенетические миграции внутри гидротермальных полей.

6.2.1. Результаты: Онтогенетические миграции на различных гидротермальных полях.

6.2.2. Обсуждение: общее в онтогенетических миграциях внутри гидротермальных полей.

6.3. Репродуктивный анализ Rimicaris exoculata.

6.3.1. Результаты: описание репродуктивных стадий.

6.3.2. Обсуждение: сопоставление репродуктивных стадий и стадий жизненного цикла.

Глава 7. Расселение личинок.

Заключение диссертации по теме «Гидробиология», Лунина, Анастасия Анатольевна

выводы

1. На гидротермах Срединно-Атлантического хребта обитает 7 видов креветок семейства Alvinocarididae, относящихся к 5 родам: Alvinocaris markensis, Alvinocaris Williamsi, Chorocaris chacei, Mirocaris fortunata, Opaepele susannae, Opaepele vavilovi, Rimicaris exoculata. Один из этих видов (О. vavilovi) описан в ходе выполнения работы. Показано, что все изученные особи альвинокарисов несмотря на значительные вариации морфологических признаков принадлежат одному виду Alvinocaris markensis.

2. Филогенетический анализ по морфологическим признакам показывает монофилетичность родов Rimicaris и Mirocaris, парафилетичность родов Alvinocaris и Chorocaris и полифилетичность рода Opaepele.

3. Ареалы гидротермальных креветок на САХ более протяженные, чем в Тихом и Индийском океанах. Предполагается, что дальнему расселению способствует глубокая рифтовая долина на САХ.

4. Ареал гидротермальных креветок и число видов в роде зависят от специализации к гидротермальному биотопу: чем специализированнее род, тем меньше в нем видов и тем протяженнее их ареалы.

5. Популяции Alvinocaris markensis и Rimicaris exoculata разных годов из одного гидротермального района могут статистически достоверно отличаться по своей морфологии, тогда как популяции из разных районов, собранных в разные годы, могут быть морфологически идентичными.

6. Показано существование в популяциях Rimicaris exoculata как минимум трех когорт, что свидетельствует о синхронности размножения.

7. Высокая степень морфологической близости удаленных популяций Rimicaris exoculata и различия между популяциями Alvinocaris markensis могут объясняться двумя разными типами расселения личинок: (1) развитие и расселение в толще воды с высокой вероятностью оседания личинок в соседних гидротермальных районах у Rimicaris exoculata и (2) развитие в окрестностях гидротермального поля с периодическим возникновением популяционных волн у Alvinocaris markensis.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации показано, что вдоль Срединно-Атлантического хребта проходят расселительные популяционные волны. Они хорошо выявляются при морфологическом анализе популяций А.тагкетгя и Я. ехосиШа. Популяционные волны характерны и для других видов. Например, в середине 1990-х одной из самых массовых гидротермальных креветок был Скогосапя скасе1, пробы слэп-ганов и ловушки приносили сотни особей этого вида. В начале 2000-х годов в наших рейсах те же ученые на тех же гидротермальных полях с использованием тех же методов сбора ловили только единичных хорокарисов. Если в середине 1990-х значительную долю популяции составляли хорокарисы около 10 см длиной, то в начале 2000-х все пойманные нами особи - молодь. Возможно, мы наблюдаем постепенное восстановление численности хорокарисов.

Другой пример - вновь описанный вид Ораере1е уамИоуг. Этот вид был найден только в 2005 г. на таком хорошо изученном гидротермальном поле, как Брокен-Спур. Предыдущие сборы как российских, так и зарубежных исследователей этих креветок не содержали. Либо этого вида раньше не было, либо его численность была настолько низкой, что он не был обнаружен. Возможно, появление Ораере1е уауНот будет отмечено на других гидротермальных полях.

Очень важен вопрос о направлении популяционных волн. Единственный способ расселения для креветок по гидротермальным полям, изолированным друг от друга обширными абиссальными пустынями (сотни километров) — перемещение их ранних планктонных стадий. Направление перемещений должно определяться течениями.

Перенос разных видов может происходить на разных горизонтах в разнонаправленных потоках в противоположных направлениях. Перенос личинок идет как в северном, так и в южном направлениях, причем расселение личинок из самых северных популяций происходит не так, как из центральных.

В будущем следует внимательно изучать изменения, происходящие в таксоценах гидротермальных креветок, эти изменения, порой весьма значительные, будут происходить обязательно. Их исследования тем более интересны, что любые популяционные волны в таких небольших по объему биотопах, как гидротермальные поля, обязательно будут обнаружены. Мониторинг гидротермальных креветочных таксоценов позволит изучить многие детали популяционных волн в частности и микорэволюционных процессов - в общем.

Вне нашей работы осталась биология креветок М1госаг1з. Их морфологический анализ крайне затруднен. Отсутствуют вариабельные инадаптивные признаки (шипики, зубцы), пропорции тела меняются мало, разные генерации выражены плохо. Видимо, жизненный цикл этих небольших креветок занимает непродолжительное время. Для исследования микроэволюционных процессов в популяциях мирокарисов нужен совсем другой инструментарий - генетические исследования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Лунина, Анастасия Анатольевна, 2011 год

1. Богданов Ю.А. 2006. Геологические предпосылки различий гидротермальной фауны Атлантического океана. Экосистемы атлантических гидротерм / отв. ред. М.Е. Виноградов, A.JL Верещака; М.: Наука. 348 с.

2. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич A.M., Гурвич Е.Г. 2006. Гидротермальный рудогенез океанского дна. М.: Наука, 527 с.

3. Буруковский Р.Н. 1970. Некоторые вопросы оогенеза у розовой креветки (Penaeus duorarum). Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. Т. 58 (6). Л., С.56-66.

4. Буруковский Р.Н. 1992. Методика биологического анализа некоторых тропических и субтропических креветок. Промысловые исследования морских беспозв. ВНИРО. М., С. 77-84.

5. Буруковский Р.Н. 1998. О биологии креветки Acanthephira purpurea А. Milne-Edwards, 1881 (Decapoda, Natantia, Oplophoridae). Бюл. Моск. О-ва испытателей природы. Отд. Биол. Т. 103, вып.6, С.

6. Буруковский Р.Н., Судник С.А. 2004. Некоторые аспекты оогенеза креветки Aristaeus varidens Holthuis 1952 (Decapoda, Aristeidae). Зоологический журнал. Т. 83, N 3. С. 288-298.

7. Верещака А. Л. 1996. Сравнительный анализ таксономического состава креветок-эдификаторов гидротермальных сообществ Срединно-Атлантического хребта. Доклады Академии Наук, том 351, № 1, С. 134-136.

8. Верещака А.Л. 2000. Глубоководная бентопелагиаль: жизнь у дна. М.: Научный мир, 240 с.

9. Верещака, АЛ., Виноградов, Е.М., Иваненко, В.Н. 1998. Общие особенности репродуктивной биологии некоторых гидротермальных ракообразных (амфиподы, копеподы, креветки). Доклады РАН. Том 360, №4, С. 568-570.

10. Галкин С.В., Москалёв Л.И. 1990. Фауна гидротермали Срединно-Атлантического хребта. Океанология. Том 30, №5. С. 842-847.

11. Гебрук А.В. 2003. Гидротермальная фауна Атлантического океана. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук в форме научного доклада. Москва,. ИОРАН. 52 с.

12. Гебрук А.В., Галкин С.В., Леин А.Ю. 2002. Трофическая структура гидротермальных сообществ. Биология гидротермальных экосистем, М.: КМК Press. С. 351-362.

13. Иванов Б.Г. 1969. Биология северного шримса (Pandaus borealis Кг.) в Беринговом море и заливе Аляска. Тр. Всес. н.-и. ин-та морск. рыбн. х-ва и океаногр., 65. С. 392-416.

14. Ю.Иванов Б.Г. 1978. О возможностях разделения одного возрастного класса у ракообразных на две размерные группы на примере Pandalus borealis (Crustacea, Decapoda). Зоологический журнал LVII(5).

15. Судник С.A. 2007b. Оогенез креветки Systellaspis debilis (A. Milne-Edwards, 1881) (Decapoda, Oplophoridae). Ученые записки Казанского государственного университета. Серия естественные науки. Казань,. — Т. 149, книга 3. С. 168- 172.

16. Ahyong, S. Т. 2009. New Species and New Records of Hydrothermal Vent Shrimps from New Zealand (Caridea: Alvinocarididae, Hippolytidae). Crustaceana, Vol. 82, Number 7, P. 775-794.

17. Bogdanov Yu.A., Gurvich E.G., Lisitzin A.P., Muraviov K.G., Savostin L.A., Isaeva A.B., Ivanov G.V., Krasniuk A.D. 1995 Sulfides from the Broken Spur hydrothermal vent field Mid-Atlantic Ridge, 29° 10' N, 43° 10' W. BRIDGE Newsletter, Vol.8, P. 25-29.

18. Company J. B., Sarda F. 1997. Reproductive patterns and population characteristics in five deep-water pandalid shrimps in the Western Mediterranean along a depth gradient (150-1100 m). Marine ecology progress series. Vol. 148: P. 49-58.

19. Cowen R.K., Lwiza K.M.M., Sponaugle S., Paris C.B., Olson D.B. 2000 Connectivity of Marine Populations: Open or Closed? Science, Vol. 287, P.857-859.

20. Creasey S., Rogers A.D., Tyler P.A. 1996. Genetic comparison of two populations of the deep-sea vent shrimp Rimicaris exoculata (Decapoda: Bresiliidae) from the Mid-Atlantic Ridge. Marine Biology, Vol.125, P.473-482.

21. De Grave S., Pentcheff N.D., Ahyong S.T., Chan T.-Y., Crandall, K.A., Dworschak P.C., Feldmann R.M., Fransen Ch.M., Goulding L.Y.D., Lemaitre, R., Low M.E.Y., Martin J.W., NgP.K.L., Schweitzer C.E., TanS.H., Tshudy D., Wetzer

22. R. 2009. A classification of living and fossil genera of decapod crustaceans. Raffles bulletin of zoology. Supplement No. 21, P.l-109.

23. Desbruyeres D. 1998. Temporal variations in vent communities on the East Pacific Rise and Galapagos Spreading Center: a review of present knowledge. Cahiers de Biologie Marine, Vol. 39, P. 241-244.

24. Eckelbarger K.J., Young C.M., 1999. Ultrastructure of gametogenesis in a chemosynthetic mytilid bivalve (Bathymodiolus childressi) from a bathyal, methane seep environment (northern Gulf of Mexico). Marine Biology, Vol.135. P. 635-646.

25. FouquetJ., WafikA., CambonP., Mevel C., Meyer G., GenteP. 1993. Tectonic setting and mineralogical and geochemical zonation in the Snake Pit sulfide deposit (Mid-Atlantic Ridge at 23 °N). Economic Geology. Vol. 88. P. 1018-1036.

26. Gebruk A. V., Southward E.C., Kennedy H., Southward A.J. 2000. Food sources, behaviour, and distribution of hydrothermal vent shrimps at the Mid-Atlantic Ridge. Journal of the Marine Biological Association of the UK. Vol.80 №3. P. 485-499.

27. GebrukA. V., Krylova E.M., LeinA.Y., Vinogradov G.M., Anderson E., Pimenov N.V., Cherkashev G.A., Crane K. 2003. Methane seep community of the Hakon Mosby mud volcano (the Norwegian Sea): Composition and trophic aspects . Sarsia. Vol. 88. P. 394^103.

28. Hart C.W., Jr., R.B. Manning 1986. Two new shrimps (Procarididae and Agostocarididae, new family) from marine caves of the western North Atlantic. Journal of Crustacean Biology Vol. 6, №3. P. 408^116.

29. Hessler R.R., Kaharl V.A. 1995.The deep-sea hydrothermal vent community: An overview. // S.E. Humphris, R.A. Zierenberg, L.S. Mullineaux, R.E. Thomson (eds) / Seafloor Hydrothermal Systems. Geophysical Monograph. Vol.91. P.72-84.

30. Herring P. 2002. The Biology of the Deep Ocean. Oxford: Oxford Univ Press, pp 314.

31. Hessler, R.R., Lonsdale, P.F. 1991 Biogeography of Mariana Trough hydrothermal vent communities. Deep. Sea. Res. Vol.38, P.185-199.

32. Hilario A., Vilar S., Cunha M. R., Tyler P. 2009. Reproductive aspects of two bythograeid crab species from hydrothermal vents in the Pacific-Antarctic Ridge. Marine Ecology Progress Series Vol. 378, P.l53-160.

33. Kim, S., Mullineaux, L., 1998. Distribution and near-bottom transport of larvae and other plankton at hydrothermal vents. Deep-Sea Research Part II, Vol. 45, P. 423-440.

34. Lampitt R.S., Beit B.J., Kiriakoulakis K., Popova E.E., Ragueneau O., et al. 2001. Material supply to the abyssal seafloor in the Northeast Atlantic. Progr Oceanogr Vol.50, P. 27-64.

35. Martin J.W., Haney T.A. 2005. Decapod crustaceans from hydrothermal vents and cold seeps: a review through 2005. Zoological Journal of the Linnean Society, 1981.Vol. 145, P. 445-522.

36. Pradillon F., Shillito B., Young C.M., Gaill F., 2001. Developmental arrest in vent worm embryos. Nature, Vol.413, P.698-699.

37. Ramirez-Llodra, E., Segonzac, M. 2006. Reproductive biology of Alvinocaris muricola (Decapoda: Caridea: Alvinocarididae) from cold seeps in the Congo Basin. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom Vol. 86, №6, P. 1347-1356.

38. Shank T.M., Fornasi D.J., Von Damm K.L. et al. 1998. Temporal and spatial patterns of biological community development at nascent deep-sea hydrothermal vents (9°50 N, East Pacific Rise). Deep-sea Research. Part II. Vol. 45. P. 465 -515.

39. Segonzac M., de Saint Laurent M., Casanova B. 1993. L'enigme du comportement trophique des crevettes Alvinocarididae des sites hydrothermaux de la dorsale medio-atlantique. Cahiers de Biologie Marine. Vol. 34. P. 535-571.

40. Smith D.K., Cann J.R. 1993. Building the crust at the Mid-Atlantic Ridge. Nature Vol. 365. P. 707-715

41. Strong E., Lipscomb D. 1999. Character Coding and Inapplicable Data. Cladistics Vol.15, P. 363-371.

42. Thomson R.E., Milhâly S.F., Rabinovich A.B., McDuff R.E., Veirs S.R, Stahr F.R., 2005. Constrained circulation at Endeavour ridge facilitates colonization by vent larvae. Nature.Vol. 424, P. 545-548.

43. Tunnicliffe, V, McArthur, G.A., McHugh, D. 1998. A biogeographical perspective of the deep-sea hydrothermal vent fauna. Adv. Mar. Biol. Vol. 34, P. 355-442.

44. Tyler P.A., Young C.M. 2003. Dispersal at hydrothermal vents: a summary of recent progress. Hydrobiologia. Vol. 503, P. 9-19.

45. Tyler P.A., German C.R., Ramirez-Llodra .E., Van Dover C.L. 2003. ChEss: Understanding the biogeography of chemosynthetic environments From here to where? Oceanol. Acta. Vol. 25, P.227- 241.

46. Van-Dover C.L., Factor J.R., Williams A.B., Berg J.B., Jr. 1985. Reproduction patterns of decapod crustaceans from hydrothermal vents. Bulletin of the Biological Society of Washington, Vol. 6, P. 223-227.

47. Van Dover C.L. 1995. Ecology of Mid-Atlantic Ridge hydrothermal vent // L.M.,Parson, C.L. Walker, D.R.Dixon (eds) / Hydrothermal Vents and Processes. Geological Society Special Publication No. 87, P. 257 294.

48. Van Dover C.L. 2000. The Ecology of Deep-Sea Hydrothermal Vents, Princeton University Press, Princeton. 352 pp.

49. Van Dover C.L., Fry B., Grassle I.F., Humphris S., Rona P.A. 1988.Feeding biology of the shrimp Rimicaris exoculata at hydrothermal vents on the Mid-Atlantic Ridge. Marine Biology, Vol. 98, P. 209-216.

50. Van Dover C.L., Desbruyeres D., Segonzac M., Comtet T., Saldanha L., Fiala-Medioni A., Langmuir C. 1996. Biology of the Lucky Strike hydrothermal field. Deep-Sea Research I. Vol. 43, №9, P. 1509-1529.

51. Van Dover C.L., German C.R., Speer K.G., Parson L.M., Vrijenhoek R.C., 2002 Evolution and biogeography of deep-sea vent and seep invertebrates. Science, Vol. 295, P. 1253-1257.

52. Van Dover C. L., German C. R., Speer K. G., Parson L. M., Vrijenhoek R. C. 2001, Evolution and Biogeography of Deep-Sea Vent and Seep Invertebrates. Science Vol. 295 no. 5558 pp. 1253-1257

53. Vereshchaka A.L. 1996. A new genus and species of caridean shrimp (Crustacea: Decapoda: Alvinocarididae) from North Atlantic hydrothermal vents. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. Vol. 76, №4, P. 951-961.

54. Vereshchaka A. L., Vinogradov G. M., Lein A. Yu., Dalton S., Dehairs F. 2000. Carbon and nitrogen isotopic composition of collected fauna from Broken Spur hydrothermal vent field. Marine Biology, Vol.136, № 1, P.ll-17.

55. Vrijenhoek R.C 1997. Gene flow and genetic diversity in naturally fragmented metapopulation of deep-sea hydrothermal vent animals. Journal of Heredity, Vol. 88, P. 285-293.

56. Vrijenhoek R.C., Shank T.R., Lutz R.A. 1998. Gene flow and dispersal in deep-sea hydrothermal vent animals. Cahiers de Biology Marine, Vol. 39, P. 363366.

57. Williams, A.B. 1988. New marine decapod crustaceans from waters influenced by hydrothermal discharge, brine, and hydrocarbon seepage. Fishery-Bulletin, Vol. 86, №2, P. 263-287.

58. Williams, A.B., Rona, P.A. 1986. Two new caridean shrimps (Bresiliidae) from a hydrothermal field on the Mid-Atlantic Ridge. Journal of Crustacean Biology, Vol.6, №3, P. 446^162.

59. Won Y., Young R.C., Lutz R.A., Vrijenhoek R.C. 2003. Dispersal barriers and isolation among deep-sea mussel populations (Mytilidae: Bathymodiolus) from eastern Pacific hydrothermal vents. Molecular Ecology, Vol.12, P. 169-184.

60. Young, C.M. 2003. Reproduction, development and life history traits. In: Ecosystems of the World. Vol. 28. Ecosystems of the deep oceans (ed. P.A. Tyler), P. 381-426. London: Elsevier.