ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФРАГМЕНТАЦИЮ АРЕАЛА И ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПОПУЛЯЦИЙ КРАПЧАТОГО СУСЛИКА (SPERMOPHILUS SUSLICUS GÜLD.)  В СРЕДНЕМ ПОВОЛЖЬЕ 

Закс Светлана Сергеевна,  кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, научно- исследовательский отдел, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), s.s.zaks@yandex.ru
Чернышова Ольга Валерьевна, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), oliarabbit@yandex.ru
Кузьмин Антон Алексеевич, кандидат биологических наук, доцент, кафедра биотехнологий и техносферной безопасности, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова / ул. Гагарина, 1а/11), kuzmin-puh@yandex.com
Титов Сергей Витальевич, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой зоологии и экологии, декан факультета физико-математических и естественных наук, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), svtitov@yandex.ru

591.557:599.322.2

DOI

10.21685/2307-9150-2017-4-2

Актуальность и цели. Исследование генетической структуры популяций, потока генов и генетического разнообразия – актуальная современная проблема популяционной экологии и теории метапопуляций. Это направление исследований наряду со своими непосредственными задачами потенциально способно решить ряд вопросов, связанных с проблемой охраны природы и сохранения биологического разнообразия. Целью исследования было изучение влияния физических барьеров и экологических факторов на генетическую структуру и генетическое разнообразие пространственно подразделенных популяций крапчатого суслика (Spermophilus suslicus Güld.) в Среднем Поволжье с использованием данных экологических (численность, плотность, биотопические предпочтения) и молекулярно-генетических исследований модельных поселений этого вида.
Материалы и методы. Были исследованы генетическая (микросателлитные маркеры) структура 28 популяций (n = 131 особь) крапчатого суслика. Обобщенная выборка составила 131 особь. Наряду с этим были проанализированы 20 популяционных и биотопических показателей в 121 поселении крапчатого суслика в Среднем Поволжье. Генетическая структура популяций описывали при использовании программы Arlequin ver. 3.1, а многомерные показатели экологической и биотопической приуроченности обработали в пакете программ Statistica for Windows.
Результаты и выводы. Проанализированные с помощью факторного анализа (метод главных компонент) биотопические показатели поселений крапчатого суслика объединяются в три кластера, соответствующих основным типам предпочитаемых им биотопов – «антропогенно нарушенные», «степные» и «увлажненные». Полученное ортогональное многофакторное пространство является факторной моделью экологической ниши этого вида в условиях восточной части его ареала. На основе данных по распространению крапчатого суслика и при учете расположения географических барьеров была проведена группировка популяций S. suslicus в Ульяновской области. Правильность полученных метапопуляционных группировок крапчатого суслика была доказана результатами пошагового дискриминантного анализа и данными о генетическом разнообразии, полученными по трем локусам микросателлитной ДНК. Выявленная в ходе исследования фрагментированная структура восточной части ареала крапчатого суслика обусловлена двумя основными факторами –сложной ландшафтной структурой территории Среднего Поволжья и связанными с ней разнообразием биотопических условий потенциальных для этого вида местообитаний, а также сильной антропогенной трансформацией естественных биотопов.

Ключевые слова

крапчатый суслик, генетическая структура, генетическое разнообразие, экологические факторы, физические барьеры, подразделенность популяций, Среднее Поволжье

 Скачать статью в формате PDF

1. Scaling relations in experimental ecology / eds. R. H. Gardner, W. M. Kemp, V. S. Kennedy, J. E. Petersen. – New York : Columbia University Press, 2001. – 352 p.
2. Brook, B. Population Ecology: First Principles / B. Brook // Austral Ecology. – 2004. – Vol. 29. – P. 684, 685.
3. Frankham, R. Stress and adaptation in conservation genetics / R. Frankham // Journal of Evolution Biology. – 2005. – Vol. 18. – P. 750–755. 
4. Turner, M. G. Landscape Ecology in Theory and Practice: Pattern and Process / M. G. Turner, R. H. Gardner. – New York : Springer, 2015. – 498 p. 
5. Travis, J. Multiple paternity and its correlates in Poecilia latipinna (Poeciliidae). Copeia 3 / J. Travis, J. C. Trexler, M. Mulvey. – 1990. – P. 722–729.
6. Hanski, I. Metapopulation persistence of an endangered butterfly in a fragmented landscape / I. Hanski, T. Pakkala, M. Kuussaari, G. Lei // Oikos. – 1995. – Vol. 72. – P. 21–28.
7. Effective size and genetic structure of a Piute ground squirrel population (Spermophilus mollis) / M. F. Antolin, B. H. Van Horne, M. D. Berger, A. K Holloway, J. R. Roach, R. D. Weeks // Canadian Journal of Zoology. – 2001. – Vol. 79. – P. 26–34.
8. Frankham, R. Introduction to Conservation Genetics / R. Frankham, J. D. Ballou, D. A. Briscoe. – Cambridge : Cambridge University Press, 2002. – 617 p.
9. Roach, J. L. Genetic structure of a metapopulation of black-tailed prairie dogs / J. L. Roach, P. Stapp, B. Van Horne, M. F. Antolin // Journal of Mammalogy. – 2001. – Vol. 82. – P. 946–959.
10. Gardner, R. H. Ecological Implications of Landscape Fragmentation / R. H. Gardner, R. V. O’Neill, M. G. Turner // Humans as Components of Ecosystems / eds. M. J. McDonnell, S. T. A. Pickett. – New York : Springer, 1993. – P. 208–266.
11. Frankham, R. Inbreeding and extinction: Island populations / R. Frankham // Conservation Biology. – 1998. – Vol. 12. – P. 665–675.
12. Красная книга Ульяновской области / под науч. ред. Е. А. Артемьевой, А. В. Масленникова, М. В. Корепова. – М. : Буки Веди, 2015. – 550 с.
13. Красная книга Пензенской области. Т. 2. Животные. – Пенза : Пензенская правда, 2005. – 300 с.
14. Красная книга Саратовской области. Грибы. Лишайники. Растения. Животные / Комитет охраны окружающей среды и природопользования Саратовской области. – Саратов : Изд-во Торгово-промышленной палаты Саратовской области, 2006. – 528 с.
15. Красная книга Республики Татарстан (животные, растения, грибы). – 2-е изд. – Казань, 2006. – 832 с.
16. Красная книга Чувашской Республики. Т. 1. Ч. 2. Животные. – Чебоксары : РГУП «ИПК Чувашия», 2011. – 372 с.
17. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2016620279 «Кадастр и экологическая характеристика поселений крапчатого (Spermophilus suslicus Guld.) и большого (S. major Pall.) сусликов в Среднем Поволжье» / Титов С. В., Кузьмин А. А., Наумов Р. В. – 2016.
18. Sambrook, J. Molecular cloning: А laboratory Manual / J. Sambrook, E. F. Fritsch, T. Maniatis. – New York : Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989. – Р. 58–64.
19. Gondek, A. Polymorphic microsatellite markers for endangered spotted suslik, Spermophilus suslicus / A. Gondek, M. Verduijn, K. Wolff // Molecular Ecology Notes. – 2006. – Vol. 6. – P. 359–361.
20. Wright, S. The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating / S. Wright // Evolution. – 1965. – Vol. 19. – P. 395–420.
21. Goldstein, D. B. An evaluation of genetic distances for use with microsatellite loci / D. B. Goldstein, A. R. Linares, L. L. Cavalli-Sforza, M. W. Feldman // Genetics. – 1995. – Vol. 139. – P. 463–471.