На правах рукописи

Сидоров Дмитрий Анатольевич ПРЕСНОВОДНЫЕ ГИПОГЕЙНЫЕ ВЫСШИЕ РАКООБРАЗНЫЕ (CRUSTACEA: MALACOSTRACA) ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ 03.00.08 - зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток 2008 2

Работа выполнена в Лаборатории пресноводной гидробиологии Биолого-почвенного института Дальневосточного отделения РАН

Научный консультант:

доктор биологических наук, Тиунова Татьяна Михайловна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник, Стороженко Сергей Юрьевич доктор биологических наук, профессор, Тахтеев Вадим Викторович

Ведущая организация:

Зоологический институт РАН

Защита состоится л 25 апреля 2008 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 005.003.03 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу:

690022, г. Владивосток, пр. 100 лет Владивостоку, 159.

Факс: (4232) 310-193.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН

Автореферат разослан л 12 марта 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.б.н. Е.М. Саенко 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Как это не парадоксально, огромная территория Азии:

от Урала до Берингова пролива и от Арктики до Гонконга - один из наименее изученных регионов в отношении стигобионтной фауны (Holsinger, 1986, 1986a, 1993, 1994; Botosaneanu, 1998). Исключение составляют Японские острова, где благодаря усилиям японских исследователей мы имеем яркое представление о составе их фауны. По составу и характеру распределения стигобионтных ракообразных Дальнего Востока России (ДВР) имеются лишь фрагментарные сведения.

Виды стигобионтного комплекса встречаются в родниках, пещерах, в подрусловом потоке рек и потому напрямую связаны с характером распространения подземных вод, представляя собой прекрасный инструмент в качестве маркеров подземных водоносных слоев и выхода их на поверхность (Бирштейн, Левушкин, 1967а), являясь, как известно, весьма чувствительными биологическими индикаторами природных экосистем (Ward, Palmer, 1994).

Биологическое изучение карстовых источников, подруслового потока рек, родников, ключей и других объектов, имеющих связь с подземными водами, ставит перед исследователем ряд чрезвычайно важных проблем, разрешение которых, несомненно, приведет к выяснению многих спорных вопросов общей биологии (Бирштейн, 1985). Проблемы механизма приспособления организма к среде, пищевых взаимоотношений, внутривидовой дифференциации и т.д. при исследовании населения подземных вод, как чисто фреатической фауны, так и троглобионтов, возникают с особой остротой (Culver, 1987; Holsinger, 2000). Есть основания считать, что стигобионтная фауна является весьма благодарным материалом для разработки этих проблем.

И если представить все возрастающие темпы прессинга на биосферу и как результат загрязнение подземных вод (основного запаса пресных вод планеты) и гибель стигобионтных обитателей (естественных биофильтров), возникает острая необходимость охраны пресных вод и их грамотного менеджмента.

Сохранение биологического разнообразия на сегодняшний день, несомненно, является важным фактором стабильности отдельных сообществ животных и растений, биосферы в целом и в конечном итоге самого человека.

Цель и задачи исследования. Целью исследований являлось таксономическое исследование фауны стигобионтных высших ракообразных (Malacostraca) и ее хорологии в подземных водах Дальнего Востока России.

Исходя из этой цели, были поставлены следующие основные задачи:

1) Выявить видовой состав подземных высших ракообразных Дальнего Востока России.

2) Проанализировать значение и изменчивость морфологических признаков, применяемых в таксономии высших ракообразных и отобрать наиболее значимые из них.

3) Составить диагнозы и определительные таблицы для семейств, родов и, в некоторых случаях видов, подземных высших ракообразных России.

4) Проанализировать географическое распределение фауны подземных высших ракообразных Дальнего Востока России.

5) Обосновать феномен происхождения и существования подземноводной жизни на Дальнем Востоке и конкретизировать процессы этому способствовавшие.

Научная новизна. Работа представляет собой первое комплексное исследование, обобщающее основные литературные и оригинальные сведения по фауне, биогеографии, экологии и систематике высших ракообразных населяющих пресные подземные воды ДВР. Установлен 1 род и 1 вид амфипод новые для науки, 2 вида амфипод переописаны детально, с привлечением новых стандартов описания таксонов. Составлены определительные таблицы для семейств и родов подземных высших ракообразных России. Впервые представлен сценарий происхождения фауны стигобионтных таксонов высших ракообразных ДВР, определены наиболее важные палеогеографические события, оказавшие влияние на пути становления фауны.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы в гидрогеологии, как альтернативный метод при выяснении связи между карстовыми или другими подземными обводненными полостями, при выяснении границ распространения подземных вод разного генезиса. Представители гипогейной фауны могут расцениваться как маркеры подземных водоносных горизонтов и выхода их на поверхность в местах разгрузки.

Представители стигобионтной реликтовой фауны, обитающие в отшнуровавшихся в отдельные погребенные водоемы, в бортах пойм древних рек, могут расцениваться в качестве маркеров русел палео-рек и осадочных мезокайнозойских палео-бассейнов. Результаты исследований могут быть использованы в экологическом мониторинге, на основании использования стигобионтных ракообразных как весьма чувствительных биоиндикаторов, в случае малейшего загрязнения подземных вод и деструкции подземноводных экосистем. Представители стигобионтной фауны могут быть использованы в экспериментальных исследованиях при выяснении механизма адаптации организма к стрессовой среде обитания. Результаты исследований могут быть использованы геносистематиками для калибровки молекулярных часов при изучении реликтовой фауны в совокупности с аккуратным наложением на палеогеографические события. В целом стигобионтная фауна является прекрасным инструментом при разработке теоретических положений теории эволюции и биогеографии.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 6-ой региональной конференции Дальневосточного Государственного университета (Владивосток, 2003); на Сибирской Зоологической конференции (Новосибирск, 2004); на Чтениях памяти В.Я. Леванидова (Владивосток, 2005); на Всероссийской научно-практической конференции Дружининские чтения (Хабаровск, 2005); на региональной школе-семинаре Чистая вода (Владивосток, 2005); на II International conference Biodiversity of Inner Asia ecosystems (Ulan-Ude, Buryat Rep., 2006); на XVIII International symposium of Biospeleology (Cluj-Napoca, Romania, 2006); на научных семинарах и заседаниях Зоологического отдела Биолого-почвенного института ДВО РАН (2005-2007).

Материал и личный вклад автора. Материалом для настоящего исследования послужили собственные сборы автора из пресных вод Приморского и Хабаровского краев, Еврейской Автономной, Амурской и Читинской областей, а также Республики Саха (Якутия). В работе кроме собственных сборов использованы материалы, собранные сотрудниками БПИ ДВО РАН, ВНИРО, КамчатНИРО, ТИНРО-центра и Зоомузея МГУ. Всего было обработано более проб, просмотрено и определено свыше 2000 экз. амфипод, изопод и батинелляций, изготовлено более 250 микропрепаратов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и трех приложений. Материалы диссертации изложены на страницах и проиллюстрированы 126 рисунками и 4 таблицами. Список литературы включает 381 источник, в т.ч. 273 иностранных.

Благодарности. Считаю приятным долгом выразить искрению благодарность научному руководителю Т.М. Тиуновой за всестороннюю помощь и участие, сделавшее возможным представление работы в настоящем виде. За поддержку, ценные замечания и конструктивную критику я искренне признателен В.В. Тахтееву (Иркутский университет), В.А. Кудряшову (ДВГУ), Т.М. Тиуновой, М.П. Тиунову, К.А. Семенченко, В.А. Тесленко (БПИ ДВО РАН), С.И. Левушкину (МГУ), В.Н. Дублянскому (Пермский университет), H. Morino (Ibaraki University, Japan), G. Magniez (Universite de Bourgogne, France), A.I. Camacho (Museo Nacional de Ciencias Naturales, Espana), E.L. Bousfield (National Museum of Canada) и M.

Schotte (Smithsonian Institution, U.S.A.). Считаю приятным долгом выразить благодарность за переданный материал и за помощь в его сборке Т.М. Тиуновой, М.П. Тиунову, И.М. Тиунову, Т.С. Вшивковой, К.А. Семенченко, О.В. Зориной, Л.А. Медведевой, Л.А. Прозоровой, Е.А. Макарченко, М.Б. Шедько, (БПИ ДВО РАН), Е.И. Барабанщикову, И.З. Парпура (ТИНРО), В.В. Чебановой, С.Э. Френкель (ВНИРО) и Т.Л. Введенской (КамчатНИРО). Также, признателен O. Coleman (Humboldt Universitat, Deutschland) за предоставление старинных работ в цифровом формате и за получение биографической информации D.M. Damkaer (Monroe, U.S.A.) и А.М. Токранова (КИЭП ДВО РАН), за помощь в подготовке карт С.К.

Холину (БПИ ДВО РАН). Исключительно важным при написании диссертации было тесное сотрудничество с профессором J.R. Holsinger (Old Dominion University, U.S.A.), за что выражаю ему искреннюю признательность. Выражаю особую благодарность заведующему Лабораторией пресноводной гидробиологии БПИ ДВО РАН Е.А. Макарченко за неподдельный интерес и постоянное внимание к работе.

Полевые исследования стали возможны, благодаря финансовой поддержке ДВО РАН - Исследование гипогейной фауны ракообразных юга Дальнего Востока России (№ 120), Программа комплексных исследований в бассейне реки Амур, 2004-2008 гг. и Программы РАН Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами (04-ОБН-102).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Рассмотрена актуальность темы и показана необходимость проведения данных исследований, сформулирована цель работы и основные задачи.

Глава 1. ИСТОРИКО-БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР Прослежена история становления науки биоспелеологии в России. Изучение пещер тесно переплетается с историей географических открытий и геологических исследований, археологии, этнографии, краеведения в нашей стране (Горбунова, 1987). Первые отрывочные сведения о единичных находка троглобонтов в России датируются концом 19 века (Motschulsky, 1856; Skorikow, 1899).

Систематизированные обобщения по фауне крупных пещер и полостей появляются в начале 20 века (Шугуров, 1912; Winkler, 1912; Плигинский, 1914). Первые находки пресноводных стигобионтов Malacostraca относятся к 30-м годам 20 века (Державин, 1927, 1930; Borutzky, 1928, 1930). Биоспелеологические экспериментальные исследования в России фрагментарны и проводились в скромных масштабах (Огнев, 1910; Kapterew, 1910, 1912).

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Материалом для настоящего исследования послужили качественные сборы пресноводных стигобионтных ракообразных автора, а также сотрудников БПИ ДВО РАН, ВНИРО, КамчатНИРО и ТИНРО-центра.

Обработано более 300 проб с ракообразными, но фактический материал, содержащий типичных стигобионтов обнаружен в 21 пробе. Просмотрено и определено свыше 2000 экз. амфипод, изопод и батинелляций, изготовлено более 250 микропрепаратов.

Рис. 1. Карта-схема Дальнего Востока России. Точками отмечены места сбора изученного материала.

Обозначения на карте: 1-8 - бассейны рек Кедровая, Нарва, Барабашевка; 9 - пещера Кузнецовская; 10 - ключ Чащевитый (Лазовский зап-к); 11 - р.

Солонцовая; 12 - кл. Солонцовый (Сихотэ-Алинский зап-к); 13 - бассейн р.

Серебрянка; 14 - бассейн р. Единка; 15 - бассейн р. Самарга; 16, 17 - бассейн р.

Хор; 18 - р. Левая Силинка; 19 - р. Фальшивая; 20 - р. Ветвей; 21 - р. Большая.

Изначально фаунистическим исследованиям подверглись географические районы, в которых подземные виды ранее упоминались и там где новые виды, предположительно, могли быть обнаружены. Стигобионтные ракообразные были собраны из подземных вод в родниках, колодцах, источниках, подрусловом подтоке и т.д. в бассейнах следующих водотоков российского Дальнего Востока (рис. 1): Приморский край - реки Кедровая, Барабашевка, Нарва, Партизанская, Солонцовая, Заболоченная, Серебрянка, Единка, Самарга. Хабаровский край - реки Хор и Левая Силинка. Камчатская область - реки Фальшивая, Ветвей и Большая.

Необходимо признать, что исследованиями было охвачено значительно больше водоемов и водотоков, но поиски не принесли желаемого результата, в частности исследовались подземные воды в бассейнах следующих крупных рек: Приморский край - Уссури, Малиновка, Бикин. Хабаровский край - Кия, Амур. Амурская область - Нора, Селемджа, Бурея, Зея, Уркан. Читинская область - Черная.

Республика Саха (Якутия) - Унгра.

Методы исследования Из грунтовых вод наиболее доступны для всестороннего изучения пещерные водоемы, поэтому они более полно изучены в биологическом отношении, чем фреатические или интерстициальные воды. Большинство видов ракообразных хорошо видны невооруженным глазом и могут быть легко пойманы планктонным сачком из мельничного газа № 25/77 или пинцетом с удлиненными концами и перенесены в банку с 70% этанолом. Иногда сбор из сачка помещали в пластиковую кювету, из которой впоследствии рачки переносились в банку с фиксатором.

Если есть возможность проводить исследования подземных вод непосредственно в пещерных водоемах, то в отношении исследования фреатических вод, циркулирующих в трещинах и капиллярных ходах различных водоносных пластов, такая возможность отсутствует. Эти воды становятся доступными для изучения лишь после своего появления на поверхности земли, и гидробиологическое исследование их ведется в местах естественного (источники, родники, ключи) или искусственного (колодцы, колонки, буровые скважины) выхода.

Для исследования фауны интерстициальных вод использовался весьма простой, но эффективный прием описанный Шаппьюи (Chappuis, 1942). В 1-2 м от берега реки вырывали ямы, достигавшие в глубину уреза речной воды.

Наполнявшая яму вода затем фильтровалась через сачок из газа № 25/77.