Выявление зависимости динамики численности моно и гетеролинейных экспериментальных популяций дрозофилы на имагинальной и преимагинальной стадиях метаморфоза от их генотипической структуры и внешних факторов. Исследование на дрозофиле (обзор литературы).
Аннотация к работе
Сформировалось несколько гипотез о механизмах контроля динамики численности популяций со стороны их генетической структуры: путем устранения с увеличением плотности населения маложизнеспособных особей [Franz, 1950]; путем периодической смены направления отбора, причем, по мнению одних авторов в пользу генотипов r-и K-типа [Mac Arthur, Wilson, 1967; Гордеев, 1997; Prasad et al., 2003], а по мнению других - р-и н-типа [Гречаный, 1990; Эколого-генетическая 2004]. Вместе с тем, очевидна зависимость структуры популяции на имагинальной стадии от предшествующей, причем роль контроля динамики численности у насекомых с полным превращением за счет конкуренции личинок - факт известный [Nicholson, 1954, 1957; Birch, 1955; Зурабян, Тимофеев-Ресовский, 1967; Тараканов и др., 1988]. Для полноты представлений о контроле динамики численности популяций насекомых со стороны их генетической структуры важно провести исследование комплексно, учитывая их наследственный полиморфизм по типам реакции особей на перенаселение и особенности изменений численности на отдельных стадиях метаморфоза. Исследование динамики численности ящичных популяций дрозофилы на стадии имаго выявило в них низко-и высокочастотные циклы [Бабушкина и др., 1988; Гречаный и др., 2002; Кравченко, 2004]. В данной работе мы попытались ответить на вопросы: будут ли наблюдаться аналогии в характере динамики численности имаго и личинок у определенных генотипов дрозофилы; как влияет генетическая гетерогенность популяций на характер динамики их численности на различных стадиях метаморфоза; соответствуют ли генотипы мух, получающие преимущество в определенные фазы динамики численности, по своим характеристикам ожидаемым по концепции r-, К-отбора [Mac Arthur, Wilson, 1967] или р-, н-селекции [Гречаный, 1990]; совпадают ли по направлению модификационный и генетический «ответы» популяции на действие неблагоприятных факторов внешней среды. гетеролинейный экспериментальный популяция дрозофилаВ модельных популяциях дрозофилы (ящичных и серийного переноса) у мух на стадии имаго и преимаго наблюдаются низко-и высокочастотные колебания численности. Природные популяции дрозофилы генетически гетерогенны в отношении способности отдельных линий, полученных из них, формировать культуры с различным характером динамики численности: по среднему уровню обилия, амплитуде колебаний. Исследование динамики преимагинальной плотности населения, хотя и более трудоемко, но позволяет лучше улавливать и точнее характеризовать периоды высокочастотных колебаний численности. Таким образом, подтверждена возможность преобразования генетической структуры гетерогенной популяции на основе селекции в разных фазах динамики численности типов линий названных регулируемыми (р-тип) и нерегулируемыми (н-тип).
Вывод
1. В модельных популяциях дрозофилы (ящичных и серийного переноса) у мух на стадии имаго и преимаго наблюдаются низко- и высокочастотные колебания численности.
2. Природные популяции дрозофилы генетически гетерогенны в отношении способности отдельных линий, полученных из них, формировать культуры с различным характером динамики численности: по среднему уровню обилия, амплитуде колебаний.
3. Генетически гетерогенные ящичные популяции дрозофилы имеют меньшие колебания численности, чем гомогенные.
4. Исследование динамики преимагинальной плотности населения, хотя и более трудоемко, но позволяет лучше улавливать и точнее характеризовать периоды высокочастотных колебаний численности. Определено, что величина высокочастотного периода в среднем составляет 8 суток.
5. На основе анализа линий дрозофилы, выделенных из одной природной популяции и различающихся по их реакции на действие повышенной плотности населения, установлено, что их характеристики не отвечают в полной мере особенностям, которые соответствуют r- и К-стратегам. Таким образом, подтверждена возможность преобразования генетической структуры гетерогенной популяции на основе селекции в разных фазах динамики численности типов линий названных регулируемыми (р-тип) и нерегулируемыми (н-тип).
6. Средняя численность и амплитуда колебаний ящичных популяций, сформированных особями н-типа выше, чем у р-типа.
7. Исследование динамики численности методом серийного переноса позволило четко показать влияние объема среды на обилие имаго. В результате установлено, что у линии р-типа обилие ниже, а колебания выше, при малом количестве корма, чем у линии н-типа (при большом объеме корма показатели имеют обратные значения).
8. Показано, что действие различных неблагоприятных экологических факторов (количество корма, химические агенты) вызывает на популяционном уровне в моделях с разной генетической структурой одинаковые последствия, выражающиеся в снижении среднего уровня обилия особей и увеличении колебаний их численности. В случае генетической гетерогенности модели (или в природе) это способствует сохранению ее полиморфизма по реакции особей на плотность населения, ускорению адаптации популяции к неблагоприятному воздействию путем изменения ее структуры.
Список литературы
1. Гречаный Г.В. Математический и сравнительный анализ динамики численности экспериментальных популяций дрозофилы / Г.В. Гречаный, А.В. Ляпунов // Циклы. Матер. VI Межд. конф., Т. 4. Сев.-Кав. ГТУ, Ставрополь, 2004, С. 35-38.
2. Ляпунов А.В. Алгоритм анализа динамики численности популяций / А.В. Ляпунов, Т.В. Ляпунова // Наука. Технологии. Инновации, Материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых в 6-и частях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. Часть 1. С. 174-176.
3. Гречаный Г.В. Влияние генотипического состава и экологических условий на динамику численности экспериментальных популяций дрозофилы с прерывистыми поколениями / Г.В. Гречаный, А.В. Ляпунов // Циклы. Матер. VII Межд. конф., Т. 3. Сев.-Кав. ГТУ, Ставрополь, 2005, С. 81-83.
4. Ляпунов А.В. Творческий путь Г.В. Гречаного - основателя иркутской школы экологической генетики / Ляпунов А.В. [и др.] / Научные школы Сибири: взгляд в будущее / Труды Третьей интеграционной междисциплинарной конф. молодых ученых СО РАН и высшей школы (Иркутск, 17-21 октября 2005 г.) в 2-х томах. Иркутск: Издательство Института географии СО РАН, 2005. Т. 2. С. 12-19.
5. Ляпунов А.В. Различия по реакции на действие пара-хинона двух линий дрозофилы / А.В. Ляпунов, Т.В. Багдуева // Материалы XLIV Междунар. науч. студ. конф. «Студент и научно-технический прогресс»: Биология, Новосибирский госуниверситет, Новосибирск, 2006. С. 126.
6. Шульченко М.С. Влияние генотипа и экологических условий на характер динамики численности экспериментальных популяций дрозофил / М.С. Шульченко, М.Ю. Александров, А.В. Ляпунов // Материалы XLIV Междунар. науч. студ. конф. «Студент и научно-технический прогресс»: Биология, Новосибирский госуниверситет, Новосибирск, 2006. С. 148-149.
7. Ляпунов А.В., Динамика численности популяций Drosophila (метод серийного переноса) / А.В. Ляпунов // Тез. док. XIII междунар. конф. студ., асп. и молодых ученых «Ломоносов-2006», Секция «Биология» (12-15 апреля, г. Москва), М.: МГУ, биологический факультет, 2006, С.147-148.
8. Никитин А.Я. Исследование инсектоакарицидной активности новых химических пестицидов и характера ответа популяции насекомых на хроническое действие яда / А.Я. Никитин, … А.В. Ляпунов [и др.] // Сибирь-Восток. - Иркутск, 2006. - № 6. - С. 13-16.
9. Александров М.Ю. Влияние генотипа на приспособленность дрозофилы в условиях повышенной плотности / М.Ю. Александров, А.В. Ляпунов // Вестник Иркутского университета. Специальный выпуск: Матер. ежегодной научно-теоретической конф. молодых ученых. - Иркутск: Иркут. гос. ун-т, 2006. - С. 3-4.
10. Ляпунов А.В. Механизм поддержания гетерогенности в генотипической структуре ящичных популяций дрозофилы / А.В. Ляпунов // Общая теория неоднородности и синергетика об организации систем / По материалам Междунар. (СНГ) семинара. Казань: Изд-во Казан. гос. тех. ун-та, 2006. С. 103-108.