Импульсное питание и импульсный рост — высокоадаптивная стратегия гетеротрофных динофлагеллят Oxyrrhis marina (Dujardin, 1841)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В экспериментальных условиях, имитирующих вспышки численности фитопланктона, исследованы импульсное питание и рост черноморского штамма динофлагеллят Oxyrrhis marina (Dujardin, 1841) (OXY–IBSS), ESD (эквивалентный сферический диаметр) 23.5 ± 3.1 мкм). В качестве пищевых объектов использовали микроводоросли Phaeodactylum tricornutum (P, ESD 3.4 ± 0.3 мкм); Isochrysis galbana (I, ESD 3.7 ± 0.4 мкм); Tetraselmis suecica (T, ESD 6.1 ± 0.9 мкм); Rhodomonas salina (R, 7.4 ± 0.7 мкм) в виде однокомпонентных и трехкомпонентных суспензий. Концентрации микроводорослей (~106 кл./мл для T и R; до ~4 × 106 кл./мл для P и I) выбирали так, чтобы обеспечить их равные биомассы в пищевой смеси при общей биомассе ~0.02 мкг C/мкл в начале эксперимента. В условиях ad libitum максимальные скорости осветления среды OXY–IBSS достигали 0.1–0.5 мкл экз./сут, а скорости потребления микроводорослей — 34–44 кл./(экз. · ч) для P и I и 2–11 кл./(экз · ч) для R и T соответственно. Скорость потребления микроводорослей в единицах углерода была достоверно выше при питании I (3.9 нг С/(экз. · сут)) и достоверно ниже — при питании смесью микроводорослей TRP (1.5 нг С/(экз. · сут)). Максимальная численность OXY–IBSS, достигаемая в течение 3–4 сут (к моменту снижения концентрации микроводорослей ниже пороговых), варьировала от 19 × 103 экз./мл (P) до 43×103 экз./мл (I). В отсутствие пищи динофлагелляты Oxyrrhis marina переходили к каннибализму, и в течение четырех суток происходили осциллирующие колебания их численности в пределах 50%. Хотя удельная скорость роста численности популяции (µ, сут-1) OXY–IBSS оказалась выше при питании мелкоразмерными клетками (~2 сут-1 при питании I), эффективность использования пищи на рост (GGE) оказалась значимо выше при питании крупноразмерными микроводорослями (26–29% vs 14–15%). При более низких суточных рационах в условиях питания смесью TRP динофлагелляты OXY–IBSS имели значимо более высокие GGE (41%) по сравнению с другими пищевыми условиями. Стратегия питания оппортунистического хищника O. marina разнообразной (по размерным и хемотаксономическим характеристикам) смесью жертв заключается в гибком выборе между высокой удельной скоростью численности популяции или высокой эффективностью использования пищи, что, по-видимому, дает популяциям этого вида преимущества перед другими протистами в условиях импульсного “цветения” нанопланктона.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Ханайченко

Институт биологии Южных морей

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.khanaychenko@gmail.com
Россия, Севастополь

Л. О. Аганесова

Институт биологии Южных морей

Email: a.khanaychenko@gmail.com
Россия, Севастополь

В. С. Муханов

Институт биологии Южных морей

Email: a.khanaychenko@gmail.com
Россия, Севастополь

Список литературы

  1. Бегун А.А., Орлова Т.Ю., Селина М.С. 2004. Случай “цветения” воды в Амурском заливе Японского моря, вызванный динофитовой водорослью Oxyrrhis marina Dujardin, 1841 // Биология моря. T. 30. № 1. С. 68.
  2. Заика В.Е. 1972. Удельная продукция водных беспозвоночных. Киев: Наук. думка.
  3. Романова Н.Д., Мазей Ю.А., Тихоненков Д.В. и др. 2013. Сообщества гетеротрофных микроорганизмов на границе “вода–дно” в Карском море // Океанология. Т. 53. Вып. 3. С. 375. https://doi.org/10.7868/s0030157413030106
  4. Стельмах Л.В., Мансурова И.М. 2021. Физиологический механизм выживания динофитовых водорослей в условиях биогенного лимитирования // Биология внутр. вод. № 2. С. 1987. https://doi.org/10.31857/S0320965221020157.
  5. Anderson S.R., Menden-Deuer S. 2017. Growth, grazing, and starvation survival in three heterotrophic dinoflagellate species // J. Eukaryotic Microbiol. V. 64. № 2. P. 213. https://doi.org/10.1111/jeu.12353
  6. Calbet A., Isari S., Martínez R.A. et al. 2013. Adaptations to feast and famine in different strains of the marine heterotrophic dinoflagellates Gyrodinium dominans and Oxyrrhis marina // Mar. Ecol. Prog. Ser. V. 483. P. 67. https://doi.org/10.3354/meps10291
  7. Cucci T.L., Shumway S.E., Brown W.S., Newell C.R. 1989. Using phytoplankton and flow cytometry to analyze grazing by marine organisms // Cytometry: The Journal of the International Society for Analytical Cytology. V. 10. № 5. P. 659. https://doi.org/10.1002/cyto.990100523
  8. Droop M.R. 1959. Water-soluble factors in the nutrition of Oxyrrhis marina // J. Mar. Biol. Assoc. U K. V. 38. № 3. P. 605. https://doi.org/10.1017/s0025315400007037
  9. Frost B.W. 1972. Effects of size and concentration of food particles on the feeding behavior of the Marine planktonic copepod Calanus pacificus // Limnol., Oceanogr. V. 6. P. 805. https://doi.org/10.4319/lo.1972.17.6.0805
  10. Goldman J.C., Dennett M.R., Gordin H. 1989. Dynamics of herbivorous grazing by the heterotrophic dinoflagellate Oxyrrhis marina // J. Plankton Res. V. 11. № 2. P. 391. https://doi.org/10.1093/plankt/11.2.391
  11. Jeong H.J., You J.H., Lee K.H. et al. 2018. Feeding by common heterotrophic protists on the mixotrophic alga Gymnodinium smaydae (Dinophyceae), one of the fastest growing dinoflagellates // J. Phycol. V. 54. № 5. P. 734. https://doi.org/10.1111/jpy.12775
  12. Khanaychenko A., Mukhanov V., Aganesova L. et al. 2018. Grazing and feeding selectivity of Oithona davisae in the Black Sea: importance of cryptophytes // Turkish J. Fish and Aquat. Sci. V. 18. № 8. P. 937. http://doi.org/10.4194/1303-2712-v18_8_02
  13. Khanaychenko A.N., Telesh I.V., Skarlato S.O. 2019. Bloom-forming potentially toxic dinoflagellates Prorocentrum cordatum in marine plankton food webs // Protistology. V. 13. P. 95. https://doi.org/10.21685/1680-0826-2019-13-3-1
  14. Menden-Deuer S., Lessard E.J. 2000. Carbon to volume relationships for dinoflagellates, diatoms, and other protist plankton // Limnol., Oceanogr. V. 45. № 3. P. 569. https://doi.org/10.4319/lo.2000.45.3.0569
  15. Meunier C.L., Hantzsche F.M., Cunha-Dupont A.Ö. et al. 2012. Intraspecific selectivity, compensatory feeding and flexible homeostasis in the phagotrophic flagellate Oxyrrhis marina: three ways to handle food quality fluctuations // Hydrobiologia. V. 680. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1007/s10750-011-0900-4
  16. Olson R.J., Zettler E.R., DuRand M.D. 1993. Phytoplankton analysis using flow cytometry // Handbook of methods in aquatic microbial ecology. Publishers, Boca Raton, FL. P. 175. https://doi.org/10.1201/9780203752746-23
  17. Parrish C.C., French V.M., Whiticar M.J. 2012. Lipid class and fatty acid composition of copepods (Calanus finmarchicus, C. glacialis, Pseudocalanus sp., Tisbe furcata and Nitokra lacustris) fed various combinations of autotrophic and heterotrophic protists // J. Plankton Res. V. 1. № 34(5). P. 356. https://doi.org/10.1093/plankt/fbs003
  18. Roberts E.C., Wootton E.C., Davidson K. et al. 2011. Feeding in the dinoflagellate Oxyrrhis marina: Linking behaviour with mechanisms // J. Plankton Res. V. 33. P. 603. https://doi.org/10.1093/plankt/fbq118
  19. Telesh I., Schubert H., Skarlato S. 2021. Abiotic stability promotes dinoflagellate blooms in marine coastal ecosystems // Estuarine Coastal Shelf Sci. V. 251. P. 107239. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2021.107239
  20. Vanderploeg A.H., Scavia D. 1979. Two electivity indices for feeding with special reference to zooplankton grazing // J. Fish Res. Board Can. V. 36. P. 362. https://doi.org/10.1139/f79-055

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Микрофотографии исходных клеток: a —живые клетки Tetraselmis sp. из микроценоза заплескового временного водоема (Tetraselmis sp. + Oxyrrhis marina); б — живые клетки Tetraselmis sp. и O. marina из природного водоема; в — клетка O. marina с Tetraselmis sp. внутри и свободные клетки Tetraselmis sp. после фиксации Люголем; г — живая клетка O. marina из лабораторной культуры.

Скачать (245KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Гейтинг микроводорослей из трехкомпонентных смесей TRI (а, б) и TRP (в, г) на двухпараметрических цитограммах прямого светорассеивания (FS) и автофлуоресценции в красной (FL4, хлорофилл а) и оранжевой (FL2, фикоэритрин) областях спектра: I — Isochrysis galbana, P — Phaeodactylum tricornutum, T — Tetraselmis suecica, R — Rhodomonas salina.

Скачать (462KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика изменения численности клеток (N, кл./мл) микроводорослей и Oxyrrhis marina в однокомпонентных суспензиях: а — с Isochrysis galbana (I); б — с Phaeodactylum tricornutum (P); в — с Rhodomonas salina (R); г — с Tetraselmis suecica (T). O–P, O–I, O–T, O–R — численность O. marina при питании соответствующими микроводорослями.

Скачать (265KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика изменения численности клеток (кл./мл) микроводорослей в трехкомпонентных смесях TRI (а) и TRP (б); динамика изменения численности клеток Oxyrrhis marina (кл./мл) в смесях TRI и TRP и в отсутствие микроводорослей (O-O) (в); динамика изменения углеродного эквивалента биомассы O. marina в смесях TRI и TRP и в отсутствие микроводорослей (O-O) (г). Здесь и на рис. 5, 6: I — Isochrysis galbana; N — численность; O — Oxyrrhis marina, P –Phaeodactylum tricornutum, R — Rhodomonas salina, T — Tetraselmis suecica.

Скачать (258KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Скорости фильтрации (F, нл/(экз. · сут)) и потребления клеток микроводорослей (Gi, кл./(экз. ·сут)) и углеродного эквивалента их биомассы (Gc, пг С/(экз. · сут)) динофлагеллятами от ad libitum до пороговых концентраций в однокомпонентных суспензиях.

Скачать (243KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Индексы элективности (Ei ) клеток микроводорослей из трехкомпонентных смесей TRI (а, в) и TRP (б, г) в 1-е сут эксперимента (а, б) и за 3 сут совокупно (в, г).

Скачать (166KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Эффективность использования углерода потребленных микроводорослей на прирост углеродного эквивалента биомассы гетеротрофных динофлагеллят O. marina (GGE, %) при питании в однокомпонентных смесях (O–P — Phaeodactylum tricornutum; O–R — Rhodomonas salina; O–T — Tetraselmis suecica; O–I — Isochrysis galbana) и в трехкомпонентных смесях микроводорослей (O–TRI — Tetraselmis suecica, Rhodomonas salina, Isochrysis galbana и O–TRP — Tetraselmis suecica, Rhodomonas salina, Phaeodactylum tricornutum).

Скачать (98KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024