Рутинное определение четырех симпатрических видов каляноидных копепод Pseudocalanus spp. в Атлантическом секторе Арктики с помощью видо-специфичной полимеразной цепной реакции

  • Е. А. Ершова Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2020.48(1).4
Ключевые слова: зоопланктон, пелагические экосистемы, копеподы, Copepoda, Pseudocalanus, виды-двойники, видо-специфичная полимеразная цепная реакция, Арктика

Аннотация

Каляноидные копеподы рода Pseudocalanus играют важную роль в планктонных сообществах арктических и субарктических морей, часто доминируя в них по численности и составляя существенную долю биомассы зоопланктона. Несмотря на массовость и значимость Pseudocalanus в шельфовых планктонных сообществах, изучение биологии видов этой группы существенно затруднено крайне малыми морфологическими различиями между ними, особенно на ювенильных стадиях, на которых они фактически неразличимы. В данной работе мы описываем новый, рутинный и недорогостоящий молекулярно-генетический метод определения комплекса видов Pseudocalanus spp., обитающих в Атлантическом секторе Арктики: арктических P. acuspes, P. minutus и бореальных P. moultoni и P. elongatus и применяем его для предварительного описания распределения этих видов в четырех регионах Арктики и Субарктики. C помощью разработанного метода видо-специфичной полимеразной цепной реакции потенциально возможно массовое определение рачков на любой стадии развития, включая науплиев. Данный метод может служить прекрасным инструментом для изучения видо-специфичной биологии данной группы, описания их жизненных циклов, а также мониторинга изменений в арктических морских экосистемах под влиянием меняющихся климатических условий.

Литература


  1. Ершова Е.А., Кособокова К.Н., Воробьева О.В. Изменение интенсивности размножения двух видов копепод рода Pseudocalanus в Белом море в зависимости от температуры // Океанология. 2016. Т. 56. № 4. С. 592–598.

  2. Кособокова К.Н., Перцова Н.М. Зоопланктон Белого моря: структура, динамика и экология сообществ // Лисицин А.П. (ред.) Система Белого моря: Природная среда водосбора Белого моря. М.: Научный мир, 2012. C. 640–675.

  3. Aarbakke O.N.S, Bucklin A., Halsband C., Norrbin F. Comparative phylogeography and demographic history of five sibling species of Pseudocalanus (Copepoda: Calanoida) in the North Atlantic Ocean // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2014. Vol. 461. P. 479–488. DOI: 10.1016/j.jembe.2014.10.006.

  4. Aarbakke O.N.S., Bucklin A., Halsband-Lenk C., Norrbin F. Discovery of Pseudocalanus moultoni (Frost, 1989) in Northeast Atlantic waters based on mitochondrial COI sequence variation // Journal of Plankton Research. 2011. Vol. 33. No. 10. P. 1487–1495. DOI: 10.1093/plankt/ fbr057.

  5. Aarbakke O.N.S., Fevolden S.-E., Weydmann. A. Relative summer abundances and distribution of Pseudocalanus spp. (Copepoda: Calanoida) adults in relation to environmental variables in the Nordic Seas and Svalbard fjords // Polar Biology. 2017. Vol. 40. No. 1. P. 51–59. DOI: 10.1007/s00300-016-1923-0.

  6. Barthel K.-G., Noji T.T., Noji C. Zooplankton dynamics during the onset of winter in a northern Norwegian fjord. Vertical distribution and metabolic activity in relation to phytoplankton and sedimentation // Sarsia. 1995. Vol. 80. No. 1. P. 23–32. DOI: 10.1080/00364827. 1995.10413575.

  7. Bucklin A., McGillicuddy D.J.J., Wiebe P.H., Davis C.S. Habitat usage by the cryptic copepods Pseudocalanus moultoni and P. newmani on Georges Bank (Northwest Atlantic) // Continental Shelf Research. 2015. Vol. 111. No. A. P. 83–94. DOI: 10.1016/j. csr.2015.11.001.

  8. Cleary A.C., Durbin E.G., Rynearson T.A. Feeding by Pseudocalanus copepods in the Bering Sea: Trophic linkages and a potential mechanism of niche partitioning // Deep Sea Research Part II. 2015. Vol. 134. P. 181–189. DOI: 10.1016/j.dsr2.2015.04.001

  9. Dolgov A.V., Dalpadado P., Prokopchuk I.P., Orlova A.S., Gordeeva A.S., Benzik A.N. Zooplankton communities and pelagic fish diet in the Barents Sea during recent warming period // ICES/ PICES 6th Zooplankton Production Symposium “New Challenges in a Changing Ocean”, 9–13 May 2016, Scandic Bergen City, Bergen, Norway. No. 70.

  10. Ershova E.A., Hopcroft R.R., Kosobokova K.N., Matsuno K., Nelson R.J., Yamaguchi A., Eisner L. Long-term changes in summer zooplankton communities of the western Chukchi Sea, 1945– 2012 // Oceanography. 2015. Vol. 28. No. 3. P. 100–115. DOI: 10.5670/oceanog.2015.60.

  11. Ershova E.A., Questel J.M., Kosobokova K.N., Hopcroft R.R. Population structure and production of four sibling species of Pseudocalanus spp. in the Chukchi Sea // Journal of Plankton Research. 2017. Vol. 39. P. 48–64. DOI: 10.1093/plankt/fbw078.

  12. Ershova E.A., Descoteaux R., Wangensteen O.S., Iken K., Hopcroft R.R., Smoot C., Grebmeier J., Bluhm B.A. Diversity and distribution of meroplanktonic larvae in the Pacific Arctic and connectivity with adult benthic invertebrate communities // Frontiers in Marine Science. 2019. DOI: 10.3389/fmars.2019.00490.

  13. Falk-Petersen S., Pedersen G., Kwasniewski S., Hegseth E.N., Hop H. Spatial distribution and life-cycle timing of zooplankton in the marginal ice zone of the Barents Sea during the summer melt season in 1995 // Journal of Plankton Research. 1999. Vol. 21. No. 7. P. 1249–1264. DOI: 10.1093/plankt/21.7.1249.

  14. Frost B.W. A taxonomy of the marine calanoid copepod genus Pseudocalanus // Canadian Journal of Zoology. 1989. Vol. 67. P. 525–551.

  15. Geller J., Meyer C., Parker M., Hawk H. Redesign of PCR primers for mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I for marine invertebrates and application in all-taxa biotic surveys // Molecular Ecology Resources. 2013. Vol. 13. P. 851–861. DOI: 10.1111/1755-0998.12138.

  16. Grabbert S., Renz J., Hirche H.-J., Bucklin A. Species-specific PCR discrimination of species of the calanoid copepod Pseudocalanus, P. acuspes and P. elongatus, in the Baltic and North Seas // Hydrobiologia. 2010. Vol. 652. P. 289–297.

  17. Montero-Pau J., Gomez A., Munoz J. Application of an inexpensive and high-throughput genomic DNA extraction method for the molecular ecology of zooplanktonic diapausing eggs // Limnology and Oceanography Methods. 2008. Vol. 6. P. 218–222.

  18. Renz J., Mengedoht D., Hirche H.-J. Reproduction, growth and secondary production of Pseudocalanus elongatus Boeck (Copepoda, Calanoida) in the southern North Sea // Journal of Plankton Research. 2008. Vol. 30. No. 5. P. 511–528. DOI: 10.1093/plankt/ fbn016.

  19. Wrona F.J., Johansson M., Culp J.M., Jenkins A., Mård J., Myers-Smith I.H., Prowse T.D., Vincent W.F., Wookey P.A. Transitions in Arctic ecosystems: Ecological implications of a changing hydrological regime // Journal of Geophysical Research Biogeosciences. 2016. Vol. 121. P. 650–674. DOI: 10.1002/2015JG003133.
Опубликован
2020-05-13
Выпуск
Том 48 № 1 (2020): Океанологические исследования
Раздел
Биоокеанология

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)