Диссертация (Популяционная структура адвентивного вида Helix pomatia L. в условиях юго-восточной части ареала)

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования«Белгородский государственный национальный исследовательскийуниверситет»На правах рукописиАртемчук Олеся ЮрьевнаПОПУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА АДВЕНТИВНОГО ВИДА HELIXPOMATIA L. В УСЛОВИЯХ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ АРЕАЛАСпециальность 03.02.08 – экология (биологические науки)Диссертация на соискание ученой степеникандидата биологических наукНаучный руководитель:доктор биологических наук, доцентСнегин Эдуард АнатольевичБелгород – 2018ОГЛАВЛЕНИЕВведение…………………………………………………………………………...4ГЛАВА 1. Обзор литературы…………………………………………………….91.1. Роль популяционного уровня организации живой материи в эволюцииживых организмов……………………………………………………….………..91.2.

Роль генетического полиморфизма в эволюции……………………..…...121.3. Изменчивость в популяциях моллюсков……………………………….…151.3.1. Морфологическая изменчивость……………………………………..….151.3.2 Биохимическая изменчивость (изоферменты)…………………………..221.3.3. Изменчивость ДНК………………………………………………………..341.4.

Особенности биологии Helix pomatia……………………….………..……361.5. Ареал Helix pomatia…………..……………………………………………..411.6. Особенности охраны популяций Helix pomatia ………………………….44ГЛАВА 2. Физико-географическое описание района исследования…………50ГЛАВА 3. Материал и методика исследований………………………...……..673.1. Морфометрический анализ раковин Helix pomatia...…………….……….673.2. Фенетический анализ раковин Helix pomatia ……….…………………….723.3. Электрофорез ферментов Helix pomatia в полиакриамидном геле(ПААГ)…………………………………………………………………………...

743.4. Методика проведения полимеразной цепной реакции.……..………..…..773.4.1. Выделение ДНК ……………………………………………………..……773.4.2. Межмикросателлитный анализ ДНК ……………………………...…….793.5. Метод ДНК-комет……………………………………………………..……813.6. Методика статистической обработки полученных результатов……...….83ГЛАВА 4. Анализ популяционной структуры Helix pomatia с использованиемфенетических и морфометрических показателей……………………………...894.1 Фенетический анализ раковин Helix pomatia….………………………..….894.2. Морфометрический анализ раковин Helix pomatia …..………………..…934.3. Временные изменения морфологических показателей раковинымоллюсков рода Helix………………………………………………..…..……....982Глава 5.

Анализ популяционной структуры и оценка жизнеспособности Helixpomatia на основе биохимических и цитогенетических методов ...………..1055.1. Результаты изучения популяционной структуры Helix pomatia сиспользованием аллозимных маркеров…………….……………….……..…1055.2. Результаты изучения популяционной структуры Helix pomatia спомощью ISSR-маркеров ДНК…………………………………….…………..1145.3. Оцененка степени устойчивости популяций H. pomatia к действиюгенотоксичных компонентов среды …………………………….…………….1245.4. Оценка эффективной численности и уровня жизнеспособностипопуляций Helix pomatia ...……………………………………………….……128Выводы……………………………………………………………….…........…132Список литературы…………………………………………………………….1353ВВЕДЕНИЕОднимизнегативныхпоследствийвоздействиячеловеканаэкосистемы планеты является сокращение численности, а порой и полноеуничтожениевсебиологическогобольшеговидачислапроисходитдикихневидов.Ноодномоментно.исчезновениеЭтотдовольнодлительный процесс начинается с постепенного исчезновения его популяций,которые вследствие сокращения ареала и уменьшения генетическогоразнообразия, теряют устойчивость и вымирают.

На этом фоне весьмаактуальным видится создание региональных Красных книг, в задачу которыхвходит сохранение локальных группировок, в том числе и популяций. Приэтом часто в региональные охранные списки вносятся виды растений иживотных, имеющих обширный ареал, в отдельных частях которого онимогут считаться фоновыми. Однако в некоторых пунктах, особенно награницах ареала, вследствие обеднения генофонда, отдельные популяциитаких видов могут находиться в уязвимом положении. В таких ситуацияхпервоочередной задачей природоохранных мероприятий здесь являетсясохранение этих групп, а вместе с ними и их уникальных генофондов, чтобудет способствовать повышению устойчивости, как видов, так и экосистем,и сохранению экологического баланса на региональном уровне.Одним из таких видов является виноградная улитка Helix pomatia L.,которая во многих европейских странах и в ряде областей Украины и Россииподлежит охране.

При этом сохранение популяций виноградной улитки вюго-восточной части ее современного ареала важно не только с точки зрениясохранения регионального биоразнообразия, но и потому что данный видявляется одним из самых крупных моллюсков Европы (Шилейко, 2012) иимеет эстетическое значение, а в некоторых регионах становится объектомискусственного разведения для пищевой и косметической промышленности.Кроме того, виноградная улитка является хорошим модельным объектом дляизучения микроэволюционных явлений, разнообразных межпопуляционных4и межвидовых взаимодействий, а также этот моллюск является классическимлабораторным животным.

С другой стороны, Helix pomatia может бытьпереносчиком различных паразитарных заболеваний человека и домашнихживотных, а также в некоторых ситуациях может выступать вредителемкультурных растений.Цель исследования.Провести анализ популяционной структуры Helix pomatia в юговосточнойчастиеёсовременногоареала,дляпониманиямикроэволюционных процессов, протекающих в адвентивных группахназемных моллюсков на фоне все возрастающего антропогенного пресса.Задачи исследования.1.Изучить структуру расселения Helix pomatia L. в различныхландшафтах Русской равнины с определением векторов естественного отборапо морфогенетическим признакам.2.Оценитьдолговременныеизмененияморфологическихпоказателей раковины моллюсков рода Helix.3.Изучить особенности генетических процессов, протекающих вадвентивных популяциях Helix pomatia L.4.Оценить степень устойчивости популяций H. pomatia L.

кдействию генотоксичных компонентов среды в условиях урбанизированноголандшафта.5.Провестирасчетэффективнойчисленностиизучаемыхпопуляций виноградной улитки и определить уровень их жизнеспособности.Научная новизна и теоретическая значимость работыВпервые был проведен анализ популяционной структуры Helix pomatiaв различных ландшафтных зонах юго-восточной части современного ареаласиспользованиемПолученныеданныеморфометрическихпозволятирасширитьбиохимическихнашимаркеров.представленияо5микроэволюционных процессах, протекающих в популяциях адвентивныхвидов наземных моллюсков в современных условиях.Практическая значимостьСохранение локальных популяций виноградной улитки на территорииРоссии важно для сохранения этого вида в целом. В этой связи анализсостояния популяционных генофондов имеет первостепенное значение приопределенииуровняжизнеспособностиивыясненииестественныхмеханизмов поддержания и регуляции численности этих групп.Опираясь на эти данные, можно решать задачи планирования нагрузкина популяции, в которых ведется ограниченный сбор улиток, разрабатыватьметодики лабораторного содержания, оценивать состояние популяций иопределять меры по их охране.Реализация результатов исследованияРабота проводилась в рамках гранта РФФИ № 09-04-97513, программы«Развитие научного потенциала высшей школы» (гранты № 2.2.3.1/9731);федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадрыинновационной России» (государственный контракт № П 1050).

Результатыпроведенных исследований по теме диссертации используются в учебномпроцессе в Белгородском национальном исследовательском университетеприподготовкебакалавровпонаправлению06.03.01«Биология»(дисциплины «Зоология», «Экология и рациональное природопользование»,«Теория эволюции», «Генотоксикология») и магистров по направлению06.04.01 «Биология» (дисциплины «Экологическая генетика» и «Экологияживотных»).

Собранный раковинный материал включен в коллекциюкафедры экологии, физиологии и биологической эволюции, а замороженныеобразцы включены в криобанк научно-исследовательской лабораториипопуляционной генетики и генотоксикологии НИУ БелГУ.АпробацияМатериалы работы представлены на III Международной конференциимолодых ученых «Биология: от молекулы до биосферы» (Харьков, 2008); XI6Международнойнаучно-практическойэкологическойконференции«Видовые популяции и сообщества в антропогенно трансформированныхландшафтах: состояние и методы его диагностики» (Белгород, 2010); IVВсероссийскойнаучно-практическойконференциисмеждународнымучастием «Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмыфункционирования» (Нижний Тагил, 2012); IV Международной научнопрактической конференции «Молюски: результати, проблеми i перспективидослiджень»(Житомир, 2012); XII Международной научно-практическойэкологической конференции «Структурно-функциональные изменения впопуляциях и сообществах на территориях с разным уровнем антропогеннойнагрузки» (Белгород, 2012); Всероссийской научной конференции смеждународным участием «Животные: экология, биология и охрана»(Саранск, 2012)., 1 Всероссийской научной конференции "Эволюционные иэкологические аспекты изучения живой материи" (Череповец, 8-9 февраля2017 г.).ПубликацииПо теме диссертациоопубликовано 18 печатных работ, в их числе 7статей в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, и 3 статьи в изданиях,индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus.Декларация личного участия автораАвтором в период 2009–2014 гг.

выполнены полевые исследования,проведены сбор и камеральная обработка моллюсков. Осуществленылабораторные исследования, включающие электрофорез изоферментов,проведение ПЦР и анализ степени разрушения ДНК методом ДНК-комет.Оформлена коллекция раковин и криообразцов. Проведена статистическаяобработка полученных данных и аналитическая часть исследования. Всовместных публикациях вклад соискателя составил 80%.Основные положения, выносимые на защиту.1.Морфометрическиепоказателиадвентивныхпопуляцийвиноградной улитки в большей степени определяются их происхождением и7микроклиматическими особенностями урбанизированной среды и в меньшейстепени зависят от зональных характеристик климата.2.Частоты генетически детерминированных окрасочных признаковраковины в аборигенных популяциях моллюсков рода Helix остаютсястабильными на протяжении длительного времени, в то время какизменчивость конхиометрических признаков диктуется климатическимифлуктуациями.3.Генетическая структура адвентивных популяций H.