Реферат: Кокодій Сергій Валентинович к б. н., м н. с відділу еволюційно-генетичних основ систематики Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена нан україни реферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ЗООЛОГІЇ ім. І.І. Шмальгаузена НАН України


Наукова робота

на здобуття щорічної премії Президента України для молодих вчених


«Екологічні, паразитологічні та молекулярно-генетичні аспекти розширення ареалів риб-вселенців»



Куцоконь Юлія Костянтинівна –

к.б.н., н.с. відділу моніторингу та охорони тваринного світу Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України

Квач Юрій Валерійович –

к.б.н., с.н.с. відділу екологічної інтеграції біоциклів Одеського філіалу Інституту біології південних морів ім. О.О. Ковалевського НАН України

Кокодій Сергій Валентинович –

к.б.н., м.н.с. відділу еволюційно-генетичних основ систематики Інституту зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України



РЕФЕРАТ

Проблеми біологічних інвазій на сьогодні гостро постали перед багатьма частинами світу. Чужорідні види, крім негативного впливу на аборигенні угруповання, можуть також наносити значної економічної шкоди. З іншого боку, ці види легше натуралізуються на територіях, де порушено природний баланс екосистем. Для України, зокрема, це питання теж дуже актуальне, оскільки більша частина території нашої держави зазнала антропогенного впливу. Гідроекосистеми не є виключенням: забруднення промисловими, сільськогосподарськими та побутовими стоками, розорювання та меліорація берегів, а особливо масове гідробудівництво, перетворило більшість українських річок, на природно-технічні об'єкти, в яких часто істотно змінене середовище існування живих організмів. Негативну частку вносить перевилов цінних видів риб, як промисловий, браконьєрський, так і любительський. Всі ці фактори не могли не вплинути на рибне населення. Змінюється видове різноманіття: зникають риби певних екологічних груп, внаслідок скерованої та випадкової інтродукції натуралізуються нові види. Аборигенне рибне населення нерідко опиняється в загрозливому стані через таку людську діяльність. Саме тому назріла необхідність фауністичних досліджень, що вивчали б сучасне видове різноманіття, уточнювали б ареали, чисельність видів. З іншого боку, комплексне вивчення екологічних, паразитологічних і молекулярно-генетичних аспектів розширення ареалів видів-вселенців, дозволяє краще зрозуміти причини успішної натуралізації цих видів і оцінити їх вплив найповнішою мірою.

Поява нових видів риб на нехарактерних для цих видів територіях особливо зацікавила науковців після проведення широкомасштабних заходів з «покращення рибопродуктивності» водойм. Разом з цінними в промисловому значенні видами до водойм потрапили малоцінні види риб, а також їх паразити. Особливо гостро постало питання через певний проміжок часу, коли види-вселенці широко розповсюдились і досягли значної чисельності на окремих територіях, завдаючи шкоди як аборигенній іхтіофауні, так і традиційному рибному промислу. Помітний внесок у розповсюдження екзотичних видів риб належить акваріумістам. Саме так потрапив до водойм Європи ротань-головешка, регулярно з’являються повідомлення про знахідки інших екзотичних видів риб, відомих як акваріумні. Більшість з них – одномоментні згадки, але існують випадки, що такі види приживаються в природних умовах. В цьому процесі особливу роль відіграють великі міста, як центри акваріумістики і любительського рибальства (часто рибалки переносять рибу з однієї водойми в іншу).

Риби-вселенці потрапляють на нові території також з баластними водами суден. Інший механізм – самостійне розселення з сусідніх територій, наприклад просування естуарних і дельтових видів вгору басейнами річок, таких як Дніпро, Дунай.

Широкому поширенню Понто-Каспійських видів у Європі сприяло здебільш об'єднання річкових басейнів через штучні каналів і навмисну інтродукцію. Одними з найвідоміших Понто-Каспійських вселенців є бички (Gobiidae), такі як бичок-цуцик західний, бичок-кругляк, які успішно вселились до різних водойм Євразії, таких як верхній Дунай, верхній Дніпро, басейни Балтійського, Північного морів, Егейське море, а також у Північно-Американські Великі Озера.

Теорія інвазії припускає, що успіх первинної колонізації деяких з видів може бути пов'язаним з тимчасовим звільнення від паразитів і патогенних мікроорганізмів, яких буде в новому середовищі менше, ніж в рідних місцях проживання. Звільнення від паразитів і патогенних мікроорганізмів, яких, ймовірно, було найбільше на початку вселення (інвазії), є частиною "гіпотези позбавлення паразитів". Види-вселенці також можуть служити джерелом нових видів паразитів, які будуть заражати місцевих хазяїв. Після успішного вселення, можна очікувати, що екзотичні види будуть заражатись паразитами місцевих, екологічно подібних видів. Таким чином, представляється ймовірним, що зараження паразитами популяції вселенців після початку інвазії буде збільшуватись з часом, поки не досягне кількості, аналогічної до аборигенних видів. З іншого боку, поступове самостійне розселення риб-вселенців (аутінвазія) може призводити до поширення ареалів властивих їм видів паразитів. Так, бички кругляк і цуцик, вселенці в басейні середнього Дунаю, заражені моногенеями Gyrodactylus proterorhini і трематодами Bucephalus polymorphus, які є типовими для бичків у їх природному ареалі. Останні є патогенними для такого важливого промислового об’єкту, як судака, Sander lucioperca. Для аналізу процесів колонізації паразитами видів-вселенців необхідні, в першу чергу, дані щодо їх зараженості паразитами в межах нативного ареалу. Більшість даних наразі є застарілими. Дослідження бичків поза межами природного ареалу – є недостатніми, аналіз даних у таких роботах часто відсутній.

^ Мета роботи полягала у з’ясуванні сучасного розповсюдження риб-вселенців та причин їх успішної натуралізації.

Наукова новизна роботи. В роботі проаналізовано і уточнено ареали риб-вселенців як в Україні (ротань-головешка, карась китайський), так і за її межами (чебачок амурський, бичкові риби). Комплексні дані щодо розповсюдження риб-вселенців у прісних водах приведені вперше в Україні. Складено карту розширення ареалів ротаня-головешки та амурського чебачка. Карту сучасного ареалу ротаня-головешки приведено вперше для України, раніш вже приводилась карта для інших районів Євразії (Решетников, 2009). У 2006 р. була представлена карта поширення чебачка амурського у водоймах Євразії (Witkowski, 2006), карта містила багато помилок і неточностей. Нами вперше приведені об’єктивні дані щодо сучасного ареалу даного виду. Визначено основні морфологічні ознаки видів в басейні Дніпра. Проаналізовано основні екологічні особливості риб-вселенців, незалежно від їх систематичного положення, які дозволили натуралізуватись в набутому ареалі. На прикладі карася китайського розглянуто гібридизацію між C. carassius і C. auratus в Україні, у даному випадку утворюється гібридний диплоїдно-поліплоїдний комплекс. Вперше визначено таксономічний статус роду Carassius. Нами вперше з’ясовано філогеографічне походження карасів. На відміну від даних інших авторів (Абраменко, 2001), ми відхиляємо ідею автохтонності карася китайського.

Вперше проведений комплексний аналіз паразитофауни бичків-вселенців поза межами природного ареалу (басейн Балтійського моря і Великих Озер) та описані процеси їх колонізації паразитами. Ранішні аналогічні роботи обмежувались переліком видів і ступеню зараженості (Muzzall et al., 1995; Pronin et al., 1997; Camp et al., 1999; Rokicki, Rolbiecki, 2002).

^ Практична значимість. Виявлені в ході виконання роботи закономірності розширення ареалів риб-вселенців дозволять прогнозувати подальший вплив цих видів на аборигенні угруповання. Зокрема, необхідно надавати охоронний статус цінним природним територіям, де види-вселенці відсутні, організувати більш жорсткий контроль за натуралізацією нових видів.

Підтверджено, що бички-вселенці в Балтійському морі та Великих Озерах, заражені лише місцевими видами паразитів, і не привнесли нових видів до місцевої паразитофауни риб. Дані, щодо включення вселенців до життєвих циклів місцевих паразитів дають уявлення про їх вплив на паразитарні системи.

^ Основні результати.

Рибне населення певної території формувалось протягом тривалого часу, внаслідок чого складання фауністичні комплекси. Для багатьох рівнинних річок України ще донедавна було характерне співвідношення фауністичних комплексів, де переважали види бореально-рівнинні та понто-каспійські прісноводні. Поява адвентивних видів, що належать до інших фауністичних комплексів, ніж аборигенні види, створює напругу при взаємовідносинах риб подібних екологічних груп. Слід зазначити, що інтродуковані види, такі як амурський чебачок і ротань-головешка, виникли в умовах жорсткої конкуренції та великої кількості хижаків китайського рівнинного комплексу, тому вони здатні поводити себе більш агресивно в «мирних» умовах рівнинних річок України.

«Процвітання» чужорідних видів відбувається на фоні зникнення аборигенних риб певних екологічних груп. Зміна умов існування внаслідок тотального гідробудівництва призвела до занепаду реофілів, зниження кількості придонних аборигенних видів, оксифілів. Зменшення стоку під час повені і затримки води на гідроелектростанціях призвело до зниження кількості видів з одноразовим нерестом, особливо весняно-літнім. Найбільш сприятливі умови в басейні річки створились для видів, що відкладають ікру протягом пізньої весни – літа порційно. Саме до цієї групи належать всі розглянуті вище види-вселенці. Крім того, самці більшості з них охороняють кладку. Наприклад в басейні Росі, кількість видів риб, що проявляють активну турботу про потомство за сто останніх років зросла з 4 до 10, що свідчить про сприятливі для них умови в басейні Росі.

Загалом, можна виділити кілька характеристик, що сприяють успішній натуралізації й подальшому розширенню ареалів риб-вселенців, незважаючи на їх систематичну належність: невибагливість до умов довкілля, зокрема витривалість до низького вмісту кисню, витримування помірного забруднення водойм; толерантність до непроточності водойм, різких змін рівня води; активна турбота про потомство.

Зважаючи, що більшість риб-вселенців є дрібними за розмірами, короткоцикловими, малоцінними в промисловому значенні види, їх поширення є вкрай небажаним. Ці види підривають кормову базу аборигенних риб, а також цінних промислових об’єктів. З іншого боку, риби-вселенці менше поширенні на територіях, що зазнали меншого антропогенного навантаження, наприклад, для басейну Дніпра – це руслові ділянки і природна заплава його приток: Десни, Росі, тощо. Зокрема, в середній течії Десни зберігся комплекс карасів звичайного і сріблястого (триплоїдного), де ці види співіснують досить давно в історичному часі й елімінація карася звичайного не відбувається. Враховуючи, що ця річка в межах України незарегульована і є важливою територією, де зустрічаються аборигенні види, занесені до останнього видання «Червоної книги України» (2009), необхідно збільшити площу природно-заповідного фонду за рахунок басейну Десни.

В подальшому, на жаль, можна очікувати продовження поширення риб-вселенців. Якщо процес саморозселення проконтролювати і обмежити майже неможливо, то щодо інтродукції нових і переміщення з одних господарств у інші потрібно вживати заходів, які б регулювали і контролювали ці процеси. Адже значне поширення небажаних інтродуцентів і зростання їх чисельності відбувалося особливо активно в останні 20 років, коли рибогосподарські водойми перейшли з державної власності у приватну, і, як результат, знизився контроль за якістю посадкового матеріалу, почастішали випадки виходу риб-вселенців з ставків у природні водойми.

Зараженість бичків у басейні Великих Озер за останні десять років здається нестійкою і опортуністичною, а загальний рівень зараженості, схоже, не збільшилася. У загальній складності 22 види паразитів вже було описано у бичків-вселенців у Великих Озерах, а також сім видів відомі у бичка-цуцика, в тому числі наші нові знахідки акантоцефалів S. hispida. Трематоди є найбільш поширеними паразитами бичка-кругляка у басейні Великих Озер, що відповідає даним з басейну Чорного моря, а також інвазивній популяції кругляка Балтійського моря. Один широко поширених Голарктичний вид трематоди, який паразитує у різних видів риб в Європі та Північній Америці, виявився найпоширенішим паразитом бичка-кругляка як в Європі, так і у Великих Озерах.

Ми відзначаємо, що лише невелика кількість паразитів є спільними для бичків з Великих Озер і Євразії, і це є широко поширені види, як у північноамериканських, так і у євразійських риб. Бички кругляк і цуцик позбавились паразитів, які властиві їх у Понто-Каспійському регіоні, що було важливим фактором для їх вдалої адаптації у Великих Озерах (Torchin et al., 2003). Бички-вселенці, які колонізували Великі Озера, не привнесли жодного паразита, який був би невластивим для риб цього регіону. В свою чергу бички були колонізовані широко-специфічними паразитами, здебільш личинками (лише один вид дорослого паразита знайдений у бичків). Паразитарне навантаження на бичків є відносно легким, а наші збори з оз. Гурон взагалі показали відсутність паразитів у бичків. З іншого боку, порівняння зараження бичків з такими з інших регіонів Великих Озер (дані інших авторів), показує, що видовий склад і ступінь зараженості дуже різноманітні в залежності від регіону, але не зростали протягом останнього десятиліття. Оскільки багато з паразитів бичків мають складні життєві цикли, які вимагають більше одного хазяїна, фактор життєвого циклу може збільшувати успіх видів-вселенців, що робить їх (принаймні тимчасово) вільними від паразитів. Цей період низького навантаження паразитами може бути продовженим протягом десятиліть після колонізації за межами природного ареалу, як у випадку з бичками з Великих Озер.

В природному ареалі бички мають більше паразитів у морських і солонуватих водах, ніж у прісних. Дякуючи своїй евригалинності, у майбутньому бичок-кругляк може колонізувати прибережні солоні болота Північної Америки, особливо беручі під увагу той факт, що кругляк з Великих Озер генетично споріднений популяції з солоних вод Чорного моря (Stepien et al., 2005; Stepien, Tumeo, 2006).

В заключення, оскільки паразитарне навантаження на бичків у Великих Озерах є низьким вже друге десятиліття, ми вважаємо це підтримкою „гіпотези позбавлення паразитів” за М. Торчіним та ін. (Torchin et al., 2003), які стверджували, що для успішної інтродукції видів-вселенців необхідно їх позбавлення від паразитів і патогенів.

Таким чином, нами виявлено, що в Україні та на прилеглих територіях найуспішнішими рибами-інтродуцентами є чебачок амурський, карась китайський, ротань-головешка. Внаслідок самостійного розселення у прісні водойми поширились риби з пониззя річок, що належать до солонуватоводного комплексу, такі як колючки триголкова і південна, в також кілька видів родини Gobiidae. Гібридизація карася китайського із золотим є одним з чинників елімінації останнього у водоймах Україні. Цей фактор в кінцевому випадку може стати причиною повного зникнення аборигенного виду. Для зменшення негативного впливу риб-вселенців на аборигенні угруповання необхідно, з одного боку, збільшити площі ПЗФ на збережених природних ділянках, з іншого – посилити контроль заходів акліматизації нових риб-вселенців та переміщення посадкового матеріалу з одних господарств у інші видів-вселенців, які вже використовуються в риборозведенні. Показано, що у природному ареалі бички мають більше паразитів у морських і солонуватих водах, ніж у прісних. Згідно із показниками зараженості паразитами, процеси колонізації бичків-вселенців у Великих Озерах, так само й у Балтійському морі, є підтвердженням „гіпотези позбавлення паразитів”, згідно з якою однією з умов успішної адаптації вселенця до нових умов є його позбавлення від паразитів.

Загальна кількість публікацій. Загальна кількість публікацій авторів складає 116. На конкурс висувається 41 наукова публікація, з яких 31 – у реферованих журналах, а також 13 – тези доповідей. Із вказаних публікацій 11 представлені у зарубіжних журналах. Згідно з даних SCOPUS, загальний індекс цитування публікацій складає 45, h-індекс=6.


Куцоконь Ю.К.


Квач Ю.В.


Кокодій С.В.