Шабанов Д. А., Бирюк О. В., Владимирова М. В., Кравченко М. А., Усова О. Е. Парадоксы воспроизводства Pelophylax esculentus в Северско-Донецком центре разнообразия зеленых лягушек // “Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 52-53.
Дрогваленко Н. А., Макарян Р. Н. Состав гемиклональной популяционной системы зелёных лягушек озера Подпесочного (г. Кременная, Луганская область) // «Фауна України на межі XX-XXI ст. Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 53-54.
Пустовалова Э. С., Бирюк О. В., Шабанов Д. А. Сравнение устойчивости сперматогенеза диплоидных Pelophylax esculentus из двух разных типов гемиклональных популяционных систем // «Фауна України на межі XX-XXI ст. Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 54-55.
Трохимчук Р. Р. Связь возраста, размера и плодовитости самок серых жаб (Bufo bufo (L., 1758)) // «Фауна України на межі XX-XXI ст. Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 55-56.
Шабанова Г. В., Коршунов О. В., Шабанов Д. А. Дослідження динаміки популяції сірої ропухи, Bufo bufo (L., 1758), за допомогою відлову-мічення-повторного відлову // «Фауна України на межі XX-XXI ст. Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 56-57.
Fedorova А. О. Frequency analysis of releasing calls of water frogs from Pelophylax esculentus complex // «Фауна України на межі XX-XXI ст. Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 85-86.
Катрушенко С. А. Аномалии амфибий Харьковской области // «Фауна України на межі XX-XXI ст. Нові концепції зоологічних досліджень». Всеукр. зоол. конф. (12-16 вересня 2017 р, м. Харків): тези доповідей. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2017. – С. 111-112.
ПАРАДОКСЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА PELOPHYLAX ESCULENTUS В СЕВЕРСКО-ДОНЕЦКОМ ЦЕНТРЕ РАЗНООБРАЗИЯ ЗЕЛЕНЫХ ЛЯГУШЕК
Д. А. Шабанов, О. В. Бирюк, М. В. Владимирова, М. А. Кравченко, О. Е. Усова
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, shabanov@karazin.ua
Более полувека назад польский гидробиолог Л. Бергер зарегистрировал необычные результаты скрещивания у зеленых лягушек. Он установил, что Pelophylax esculentus (Linnaeus, 1758) — гибрид Pelophylax lessonae (Camerano, 1882) и Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771). Результаты скрещивания гибридов и представителей родительских видов были необъяснимы для представлений того времени. Впоследствии они были объяснены гемиклональностью P. esculentus. В скрещиваниях Бергера один из родительских геномов гибридов (L — геном P. lessonae) элиминировался из зародышевой линии, а другой (R, P. ridibundus) — эндореплицировался и передавался в гаметы клонально. Потомство от скрещивания гибридов и P. lessonae состояло из гибридов. Обеспечивающий это генетический фактор находится в геноме R. С этим связано то, что в Западной Европе преобладают L‑E‑HPS, т.е. гемиклональные популяционные системы (ГПС) из P. lessonae («L‑») и P. esculentus («E‑»). Неплохо изучены L‑E‑R‑HPS (с обоими родительскими видами) и E‑Ep‑HPS (где диплоидные гибриды, «E‑», воспроизводятся вместе с триплоидами, «Ep‑»). R‑E‑HPS являются в Западной Европе намного более редкими.
15 лет назад в Харьковской области обнаружен регион, впоследствии названный Северско-Донецким центром разнообразия P. esculentus complex. Для него типичны R‑E‑Ep‑HPS и R‑E‑HPS; половозрелые P. lessonae здесь отсутствуют. Можно было бы ожидать, что: 1) в таких системах гибриды передают геномы L, получившие фактор гемиклональной передачи в результате рекомбинации с R; 2) какая-то из форм гибридов производит существенную долю диплоидных гамет. Эти предположения не оправдались (Biriuk et al., 2016). Установлено, что P. esculentus в этом центре чаще передают клональные геномы R или смесь R и L (явление гибридной амфиспермии или, точнее, гибридной амфигаметности). Доля диплоидных гамет среди всего их пула невысока, и, вероятно, существенно ниже доли триплоидных гибридов во многих ГПС. В результате этих исследований механизм поддержания состава ГПС стал еще менее понятным с точки зрения имеющихся на сегодня представлений. Вероятно, в этом регионе действуют популяционно-экологические механизмы, существенно изменяющие состав генерации по мере ее развития за счет избирательной элиминации значительной части особей (Бирюк и др., 2016). Необходима регистрация состава особей разного возраста из естественных ГПС, определение разнообразия их онтогенетических стратегий (Усова и др., 2015) а также широкое применение имитационного моделирования (Шабанов, 2015). Эти исследования должны составить следующий этап изучения Северско-Донецкого центра разнообразия P. esculentus complex.
СОСТАВ ГЕМИКЛОНАЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЗЕЛЁНЫХ ЛЯГУШЕК ОЗЕРА ПОДПЕСОЧНОГО (г. КРЕМЕННАЯ, ЛУГАНСКАЯ ОБЛАСТЬ)
Н. А. Дрогваленко, Р. Н. Макарян
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, jaegernicholaus@gmail.com
Pelophylax esculentus (Linnaeus, 1758) – естественный гибрид двух видов зелёных лягушек, Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771) и Pelophylax lessonae (Camerano, 1882). P. esculentus размножается гемиклонально, передавая клональные геномы родительских видов. Они воспроизводятся в ГПС (гемиклональных популяционных системах), в большинстве из которых гибриды размножаются совместно с особями родительских видов. Гибриды существуют в виде диплоидных (LR) и триплоидных форм (LLR и LRR); буквы означают геномы родительских видов. В большинстве европейских ГПС триплоиды производят гаплоидные рекомбинантные гаметы и воспроизводятся в скрещиваниях с диплоидными гибридами, продуцирующими диплоидные гаметы. В некоторых ГПС Центральной Европы триплоиды представлены самцами, продуцирующими клональные диплоидные гаметы.
В озере Подпесочном возле г. Кременная Луганской области в 2010 году тамбовским батрахологом Г. А. Ладой была зарегистрирована ГПС, состоящая из P. ridibundus и триплоидных самок P. esculentus (LLR). Данные были подтверждены ДНК-цитометрией 10 особей (Biriuk et al., 2016). На территории бассейна Северского Донца большинство самок LLR производят гаплоидные гаметы; данные получены с помощью анализа хромосом типа ламповых щеток (Dedukh et al., 2015). В таком случае, механизм воспроизводства триплоидных самок в оз. Подпесочном неясен, а сама эта ГПС нуждается в тщательном изучении. В связи с этим на начальном этапе исследований была поставлена цель – проверить состав данной ГПС.
Для этого нами были отловлены выборки лягушек из озера Подпесочного во время нереста (04.06.2016) и после него (02.10.2016). У отловленных лягушек были взяты пробы крови для определения плоидности (по длине эритроцитов) и ткани для кариологического анализа.
Из выборки 04.06.2016 (30 особей) 1 особь морфологически определена как P. esculentus. Это самка со средней длиной эритроцитов 28 мкм, что соответствует триплоиду. 29 особей, морфологически определенных как P. ridibundus, принадлежали обоим полам. Средняя длина их эритроцитов (18-24 мкм) характерна для диплоидов.
Из выборки 02.10.2016 (12 особей) 2 особи морфологически определены как P. ridibundus. Длина их эритроцитов (20 и 23 мкм) соответствует диплоидам. 10 особей морфологически определены как самки P. esculentus. Длина их эритроцитов (27-30 мкм) соответствует триплоидам. Плоидность двух особей P. esculentus с наименьшей длиной эритроцитов (27 мкм) была подтверждена методом кариоанализа клеток соматических тканей. Метафазные пластинки содержали 39 хромосом, гаплоидный набор – 13 хромосом.
Таким образом, полученные нами данные подтверждают существование в озере Подпесочном R‑ELLRf‑HPS, т.е. ГПС зелёных лягушек, состоящей из P. ridibundus и триплоидных самок P. esculentus (c геномной композицией LLR).
СРАВНЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СПЕРМАТОГЕНЕЗА ДИПЛОИДНЫХ PELOPHYLAX ESCULENTUS ИЗ ДВУХ РАЗНЫХ ТИПОВ ГЕМИКЛОНАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ
Э. С. Пустовалова, О. В. Бирюк, Д. А. Шабанов
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, mykhailova.o.v@gmail.com
В гибридогенный комплекс зеленых лягушек (Pelophylax esculentus complex) входят два родительских вида, Pelophylax lessonae (Camerano, 1882) и Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771), а также их диплоидные и аллотриплоидные гибриды, Pelophylax esculentus (Linnaeus, 1758). Воспроизводство P. esculentus происходит в гемиклональных популяционных системах (ГПС). Оно связано со сложными процессами, происходящими в клетках зародышевой линии: элиминацией неклонального генома и эндоредупликацией (у диплоидов) клонального (Deduch et al., 2015). Гаметогенез P. esculentus происходит с нарушениями; в семенниках регистрируются анеуплоидные и полиплоидные клетки (Бірюк, 2017). В Харьковской области описаны регионы, отличающиеся по составу ГПС. Пойму Северского Донца и связанные с ней пруды населяют R‑E‑Ep‑HPS, т.е. ГПС, состоящие из представителей одного из родительских видов (P. ridibundus, «R‑»), диплоидных («E‑») и триплоидных («Ep‑») P. esculentus. Бассейны рек Мжа и Уды населяют R‑E‑HPS.
По мере клональной передачи геномов устойчивость воспроизводства гибридов повышается (Шабанов, 2015). Мы предположили, что благодаря рекомбинации клональных геномов, возможной у триплоидов в R‑E‑Ep‑HPS (Christiansen & Reyer, 2009) устойчивость гаметогенеза в таких ГПС будет выше.
Для проверки этого предположения мы определили распределение по количеству унивалентов в мейотических и хромосом в митотических делениях 10 самцов P. esculentus из пос. Тимченки (R‑E‑HPS) и 7 диплоидных самцов P. esculentus из Нижнего Добрицкого пруда (R‑E‑Ep‑HPS). Методика обработки описана ранее (Вегерина и др., 2013, Бирюк и др., 2015). У самцов из R‑E‑HPS проанализировано 102 мейотических пластинки, из которых 28 (27%) — нормальных (26 унивалентов). Для самцов из R‑E‑Ep‑HPS нормальными было 35 пластинок из 103 (34 %); различие между самцами из разных типов ГПС незначимо. Среди митотических пластинок нормальными (26 хромосом) были 10 из 40 (25%) у самцов из R‑E‑Ep‑HPS и 8 из 17 (47%) — у самцов из R‑E‑Ep‑HPS. Различие по доле нормальных кариотипов среди митотических клеток (при использовании одностороннего критерия) близко к значимому (p=0,053). У трех самцов из R‑E‑HPS нормальных митозов не зарегистрировано; у всех диплоидов из R‑E‑Ep‑HPS зарегистрированы нормальные митозы. Полученные результаты согласуются с предположением о более эффективной адаптации клональных геномов к гемиклональному воспроизводству в R‑E‑Ep‑HPS.
Связь возраста, размера и плодовитости самок серых жаб (Bufo bufo (L., 1758))
Р. Р. Трохимчук
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, rtrokhymchuk@gmail.com
За последнее десятилетие изучение развития бесхвостых амфибий из Харьковской области привело к разработке концепции внутрипопуляционных онтогенетических стратегий (Маро и др., 2008; Шабанов и др., 2010; Усова и др., 2015; Усова, 2016). Согласно ей, особи в одной популяции отличаются по стратегии развития: скорости роста, сроку начала размножения, плодовитости за сезон и вероятной продолжительность жизни. Ценные возможности для изучения стратегий предоставляет метод скелетохронологии (Смирина, 1983). Цель нашей работы — определение параметров онтогенетических стратегий серых жаб Bufo bufo (L., 1758) и их изменчивости в одном местообитании.
Жаб ловили на нересте 2-3 апреля 2016 в Иськовом пруду (окрестности НПП «Гомольшанские леса», Змиевской р-н Харьковской обл.). Пары жаб помещали в емкости с водой. Кладки икры фотографировали и возвращали в пруд. Количество икринок определяли по фотографии. У жаб измеряли длину тела, отрезали длиннейший палец задней ноги и выпускали в пруд. Для скелетохронологии использовали 3-ю фалангу длиннейшего пальца задней ноги; использовали методику, разработанную для зеленых лягушек (Усова, 2014). Анализ структуры кости и подсчет линий склеивания проводили по цифровым микрофотографиям временных препаратов на ПК. При определении возраста жаб вносили поправку на резорбцию кости (+2 года). На настоящее время определены возраст, длина тела и плодовитость 15 самок серых жаб.
Изученные самки принадлежали к двум размерным группам: мелким 45–55 мм (6–8 лет) и крупным 94–106 мм (7–10 лет). Кладки икры были небольшими (2500–3300 икринок), средними (3800–52000) или большими (5500–6700). Мелкие самки производили небольшие и средние кладки, крупные — от небольших до больших. Шестилетние самки принадлежали к мелким и крупным, и производили небольшие кладки. Большие кладки производили самки 7 и 8 лет; максимальная плодовитость характерна для восьмилетних жаб. Самая старая самка (10 лет) была крупной (105 мм) и отложила небольшую кладку (около 3270 икринок).
Полученные результаты показывают неоднозначную связь между возрастом, размером и плодовитостью у серых жаб. Использованный нами подход показал свою применимость; описанные исследования должны быть продолжены.
ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІКИ ПОПУЛЯЦІЇ СІРОЇ РОПУХИ, BUFO BUFO (L., 1758), ЗА ДОПОМОГОЮ ВІДЛОВУ-МІЧЕННЯ-ПОВТОРНОГО ВІДЛОВУ
Г. В. Шабанова, О. В. Коршунов, Д. А. Шабанов
Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, ashabanova1307@gmail.com
Сіра ропуха, Bufo bufo (L., 1758) — зручний об’єкт моніторингу динаміки чисельності нерестової популяції (групи розмноження). У час кліматичних змін та збідніння фауни амфібій такі дослідження є вкрай актуальними.
Дослідження проводилося на Іськовому ставку — штучній водоймі поблизу с. Гайдари (Зміївський р-н, Харківська обл., околиці НПП «Гомільшанські ліси»). Популяцію ропух досліджували методом «відлов-мічення-повторний відлов» під час нересту протягом 2000-2017 рр. Тварин відловлювали вручну, обходячи ставок уздовж мілководної частини та збираючи їх максимально доступну кількість. У ропух вимірювали довжину тіла, проводили мічення шляхом відрізання комбінації пальців, яка вказувала на рік мічення (групова мітка) та відпускали у ставок. Ропухам, які були помічені в попередні роки, додаткову мітку не наносили. Відрізанні пальці зберігали для дослідження методом скелетохронології.
За весь час досліджень (18 сезонів розмноження) відловлені 13139♂♂ та 3309♀♀; помічені 10721♂♂ та 2958♀♀; повторно відловлені 2307♂♂ і 236♀♀. В усі роки у зібраних вибірках переважали самці (співвідношення ♂♂:♀♀ від 1,5:1 до 12,1:1, в середньому 3,8:1). Розрахунки чисельності виконували для самців та самок окремо.
Оцінку чисельності отримували кількома методами: позитивним та негативним методами Джексона; методом трикратних відловів Бейлі. Для самців, повторно відловлених протягом одного періоду нересту, застосували індекс Петерсена-Лінкольна («закрита» популяція, де не відбувається приріст та зменшення). Також розробили імітаційну модель, що за допомогою модуля «Пошук рішення» програми Microsoft Excel виконує підгонку параметрів під емпіричні дані. Параметри підбирали, мінімізуючи значення критерію узгодженості χ2 К. Пірсона між розрахованим та зареєстрованим числом особин у повторних відловах.
Середня чисельність популяції ропух за час спостережень склала близько 7000♂♂ і 2500♀♀ у складі нерестового стада. У різні роки чисельність значно коливалася; зокрема, чисельність самців змінювалася майже у 3 рази, для самок зміни були дещо меншими. Причиною цих коливань, імовірно, були значні зміни показників смертності та поповнюваності нерестового стада. За нашими припущеннями вони є наслідком, перш за все, впливу погодних умов. Протягом дослідження спостерігається поступова деградація Іськова ставка, внаслідок його зменшення, що викликає стурбованість щодо майбутнього досліджуваної популяції ропух.
Автори щиро вдячні багатьом колегам та студентам біологічного факультету ХНУ імені В. Н. Каразіна, які брали участь у трудомістких польових дослідженнях.
FREQUENCY ANALYSIS OF RELEASING CALLS OF WATER FROGS FROM PELOPHYLAX ESCULENTUS COMPLEX
А. О. Fedorova
V. N. Karazin Kharkiv National University, Biology Faculty, 4 Svobody Sq., Kharkiv, Ukraine, 61022, annaph94@gmail.com
Interspecies hybrids of water frogs Pelophylax esculentus (Linnaeus, 1758) and representatives if parent species Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771) inhabit the vinicity of V. N. Karazin KhNU biostation (s. Gaidary, Zmiivskiy region, Kharkivska obl.). Bioacoustic methods are useful in describing the diversity of tailless amphibians. Among all the calls they have issued, the most difficult and informative are the male mating calls. The differences in such calls are described and used both for taxonomic purposes and for the field definition of forms of frogs. Releasing calls, which can be heard when attempting to take frogs in amplexus, are less studied. Releasing calls are typical for both genders that differs them from mating calls.
In this study we compared releasing calls of males and females P. ridibundus и P. esculentus basis of a call-specific frequency distribution obtained through the Fourier distribution. Releasing calls of 72 water frogs (31 males and 12 females P. ridibundus, 27 males and 2 females P. esculentus) were recorded for analysis. The frogs were held behind the torso to imitate amplexus. Recording was done using a digital camera. Frequency distribution of 4 cyclic calls was obtained using the Audacity 2.0.5 program. The processing of the results was carried out in the Statistica 8.0 program.
We calculated a matrix of distances between the frequency distributions that are specific to the individuals. Pearson's correlation coefficient was the measure of the difference between acoustic frequencies (the angle between the vectors sent from the origin of the coordinates to the points which coordinates are described by the distribution of the frequency of the comparison). The differences between the individuals from the same group or different groups were compared by ANOVA analysis.
The difference between males of different species is 1.5 times greater than the difference between males of the same species. Whereas difference between females of two species is almost identical to difference of females from the same species. There is also a noticeable difference between males and females P. esculentus compared to the differences between males and females in the same species (1.5 and 2.7 times respectively). Differences between males and females P. ridibundus are less noticeable.
The results of multidimensional scaling (MDS) show that males of two species form two slightly intersecting groups, while the interspecies differences of females, as well as the gender differences, are weaker for each species.
We can conclude that analyzed frequency characteristics of releasing calls are species-specific for males. This study needs to be continued with a possible search for specific frequencies, which are species- and sex-specific. Comparison of frequency analysis with analysis of time characteristics also has to be done.
I would like to thank my scientific supervisor professor Shabanov D. A. for guidance and help with this study and also I thank Viktoriia Paramonova for the invaluable help with material collecting and recording of calls.
АНОМАЛИИ АМФИБИЙ ХАРЬКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
С. А. Катрушенко
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, katrushenkos@mail.ua
Цель работы — исследование разнообразия внешних морфологических аномалий амфибий Харьковской области. Материалом послужили выборки амфибии из фондовых коллекций Музея природы ХНУ имени В. Н. Каразина (Pelophylax esculentus complex, Rana arvalis, Lissotriton vulgaris, Bufotes viridis, Pelobates vespertinus, Bombina bombina, Hyla orientalis, Triturus cristatus; выборки собраны, в основном в период с 2003 по 2007 гг.) и выборки живых амфибий (B. bufo, B. viridis, P. esculentus complex; выборки собраны в 2016-2017 гг.). Всего обработано 1907 амфибий, собранных на территории Харьковской области.
Аномалии определяли визуально, по классификациям В. Л. Вершинина (2015) и О. Д. Некрасовой (2008; 2014). Обработку данных проводили в STATISTICA 8.0 (использовали критерий Пирсона χ2 и коэффициент корреляции рангов Спирмена rs). Для каждого вида определяли встречаемость особей с аномалиями Pas и парциальную встречаемость аномалий Ap (Боркин и др., 2012). Данные об аномалиях амфибий сопоставляли с особенностями районов их сбора, оцененным по данным эколого-географического атласа Украины (Барановський, 2006).
Обнаружили 15 вариантов морфологических аномалий: брахидактилию, олигодактилию, эктромелию, полифалангию, утолщение пальца, поворот фаланги, синдактилию, шизодактилию, эктродактилию, кожный вырост на пальце и вырост на стопе, таумелию, гемимелию, нарушения пигментации кожи и анофтальмию.
Показано (с помощью критерия χ2), что при наличии у особи одной аномалии, она с большей вероятностью несет и иные аномалии, что может быть связано с повышенной неустойчивостью ее развития. Изученные виды значимо (р≤0,00001) отличаются по частоте аномалий. Высокая доля аномальных особей наблюдается у B. viridis (8,3%) и L. vulgaris (45,6%). Почти не имели отклонений R. arvalis, P. vespertinus, H. orientalis и T. cristatus. Связь количества аномалий с типом водоемов, где были собраны амфибии, не обнаружена, а с типом наземных местообитаний — существует (р≤0,00001). Наибольшее количество аномалий возникает у амфибий нагорной дубравы, степи и агроландшафтов, наименьшее – у амфибий, собранных в пойме, бору, городской малоэтажной и многоэтажной застройках. У B. viridis связь между возрастом и количеством аномалий значима (р≤0,00001), что свидетельствует в пользу низкой выживаемости абберантных особей. Количество аномалий амфибий связано (р<0,05) со степенью загрязненности территорий и экологическими условиями местообитаний, но неожиданным образом. На относительно чистой территории наибольшая доля аномальных особей (16,5 %), на загрязненной – наименьшая (5,8 %).