Боркин и др. (2008) О южной границе распространения гибридной Rana esculenta...

On the Southern Limit of Range of Hybrid Rana esculenta (Ranidae, Anura, Amphibia) in Ukraine and Moldova: DNA Flow Cytometry Evidence. Borkin L. J., Bezman-Moseiko O. S., Mazepa G. A., Zinenko A. I., Korshunov A. V., Lada G. A., Shabanov D. A., Litvinchuk S. N., Rozanov J. M.— Based on DNA flow cytometry, we identified green frog localities with hybrid Rana esculenta. We found or confirmed some southernmost localities of the species situated in Moldavia and Ukraine. According to our data, the southern distributional border of R. esculenta is demarcated as follows from the west to the east: Vilkovo (Danube River Delta), Vulcanesti (Moldova), Doibani, Tiraspol', and Kitscani (Dniestr River), Beryozovo (Tiligul River), Golaya Pristan District (Dnieper River), Russky Orchik (Kharkov Province, Ukraine) as well as along the middle part of Seversky Donets River in north-eastern Ukraine and Rostov Province in adjacent Russia. The majority of samples contained diploid hybrid frogs from the RE kind of population systems. The REL system was identified in Russky Orchik. The records of R. esculenta in Kherson Province of Ukraine are geographically far isolated from populations in northern and central parts of Ukraine. However, this large gap seems to be resulted from inadequate frog sampling and species identification rather than from relic nature of the southernmost records.

Вступ

В останні десятиліття гібридогенний комплекс Rana esculenta привертає до себе пильну увагу дослідників різних країн. З'ясувалося, що він має незвичайні еволюційно-генетичні механізми, вивчення яких має велике значення для розуміння процесів видоутворення, причому не тільки серед амфібій. Це, у першу чергу, гібридизація, не-менделівське (мероклональне) успадкування, поліплоїдія й різноманітні типи популяційних систем, що включають як одностатевих (або самці, або самки), так і двостатевих гібридів.

Поширення гібридогенного комплексу на території європейської частини колишнього СРСР вивчено явно недостатньо. Багато в чому це зумовлено ненадійністю визначення видів за традиційними діагностичними ознаками, оскільки межі мінливості пропорцій тіла й забарвлення в гібридної їстівної жаби (Rana esculenta Linnaeus, 1758) і в батьківських видів (Rana lessonae Camerano, 1882 і Rana ridibunda Pallas, 1771) помітно перекриваються, особливо в триплоїдних особин (Planeretal., 1994; Ladaetal., 1995; Schruer, 1996; Борисовський та ін., 2001; Ручин та ін., 2005). Масова зустрічальність поліплоїдів (3n і 4n) нещодавно була виявлена на північному сході України й у Ростовській області Росії (Borkin et al., 2004, 2006; Боркін та ін., 2005). У зв'язку з вищесказаним виникає питання про достовірність літературних даних, отриманих при використанні зовнішніх морфологічних ознак.

Наразі адекватне визначення видів, що входять до гібридогенного комплексу, можливе за допомогою таких біохімічних методів, як електрофорез білків (див. Межжерін та ін., 2007) і ДНК-цитометрія (див. Боркін та ін., 1987; Borkin et al., 2004). В останні десятиліття нами було вивчено велике число зелених жаб з багатьох районів європейської частини колишнього СРСР. Переважна частина вибірок була досліджена за допомогою проточної ДНК-цитометрії, що дозволяє не тільки точно визначити видову належність кожної особини, але також встановити її плоїдність, а для самців ще й тип гамет. У випадку поліплоїдії можна також визначити геномний склад кожної особини. З урахуванням цих даних нам удалося значною мірою уточнити поширення R. esculenta. У даній статті ми представляємо наші матеріали, що характеризують південну межу ареалу цього гібридного виду на території України і Молдови.

Матеріал і методи

Видову ідентифікацію й рівень плоїдності жаб здійснювали за розміром геному, визначеним методом проточної ДНК-цитометрії (Borkin et al., 2004). Після анестезії еритроцити брали безпосередньо із серця. Тестовані клітини змішувалися з клітинами репера й аналізувалися спільно. Тому в такій суміші як досліджувані клітини, так і клітини репера фарбували й вимірювали в одних і тих же умовах. Як репер використовувалися еритроцити трав'яних жаб (R. temporaria), зібраних у Ленінградській і Псковській областях Росії. Деталі цього методу були описані раніше (Vinogradov et al., 1990; Розанов, Виноградов, 1998; Borkin et al., 2001).

Результати й обговорення

Серед 1497 вивчених особин зелених жаб, відловлених у 131 пункті, розташованому на території Молдови й України, гібридними виявилися 774 особини з 76 місць. Найбільш південними з них були (рис. 1): м. Вилкове (Кілійський р-н, Одеська обл., Україна), с. Вулканешти (Ніспоренський р-н, Молдова), с. Дойбани 2-ге (Дубоссарський р-н, Придністров'я, Молдова), м. Тирасполь (Тираспольський р-н, Придністров'я, Молдова), с. Кіцкани (Слободзейський р-н, Придністров'я, Молдова), Березовський ліс (Березовський р-н, Одеська обл., Україна), с. Підтемне і с. Рибальче (Голопристанський р-н, Херсонська обл., Україна), урочище Руський Орчик (Зачепилівський р-н, Харківська обл., Україна), с. Велика Гомільша (Зміївський р-н, Харківська обл., Україна), с. Крейдянка (Балаклійський р-н, Харківська обл., Україна), сел. Червоний Шахтар і с. Яремівка (Ізюмський р-н, Харківська обл., Україна), м. Святогірськ (Святогірський р-н, Донецька обл., Україна), с. Станично-Луганське (Станично-Луганський р-н, Луганська обл., Україна).

Рис. 1. Південна межа поширення Rana esculenta на території України і Молдови. 1 - Вилкове; 2 - Вулканешти; 3 - Дойбани 2-ге; 4 - Тирасполь; 5 - Кіцкани; 6 - Березовський ліс; 7 - Голопристанський р-н; 8 - Руський Орчик; 9 - Велика Гомільша; 10 - Крейдянка; 11 - Червоний Шахтар; 12 - Яремівка; 13 - Святогірськ; 14 - Станично-Луганське.

У кандидатській дисертації Н. М. Сурядної (2005, с. 277 і рис. 7.9) представлений перелік знахідок R. esculenta на території України. Крім основного масиву точок на півночі й у центральній частині країни, цим автором показані також два райони, географічно ізольовані один від одного й від основного масиву місцезнаходжень виду. Це - дельта р. Дунай (Вилкове) і пониззя р. Дніпро (села Стара Збур'ївка, Забарине й Геройське Голопристанського р-ну Херсонської обл.). Приблизно такий же тип поширення зображений і для ставкової жаби R. lessonae (крім пункту Геройське). Ідентифікація обох видів була зроблена автором за зовнішньою морфологією й частково за морфометрією хромосом. Наші дані з проточної ДНК-цитометрії підтверджують мешкання R. esculenta в цих районах. Слід також зауважити, що гібриди з дельти р. Дунай були виявлені ще раніше за допомогою електрофорезу білків (Gatheretal., 1991; Межжерін та ін., 2007).

Для території Молдови ряд авторів (див. Borkin et al., 1997) указував два види зелених жаб: R. ridibunda і R. «esculenta» (= R. lessonae). Цікаво, що в кандидатській дисертації В. Е. Тофана (1966) останній вид був указаний для с. Суклея Тираспольського р-ну (Придністров'я), с. Карбуна Ново-Аненського р-ну, сіл Биковець і Чутешти Калараського р-ну і с. Філіпени Леовського р-ну (Молдова). Однак раніше диплоїдні гібриди були знайдені нами лише в окол. с. Вулканешти Ніспоренського р-ну (Borkinetal., 1997). Rana lessonae тут виявити не вдалося. У 2006 р. у вибірці з 36 особин, спійманих у м. Тирасполь, були ідентифіковані 2 диплоїдні гібриди; усі інші особини виявилися R. ridibunda. Спеціальне обстеження, здійснене нами у 2007 р., показало досить широке поширення R. esculenta у Слободзейському, Тираспольському й Дубоссарському районах Придністров'я; однак R. lessonae знайти не вдалося. Усі гібридні екземпляри (n= 31) виявилися також диплоїдами. Таким чином, ці наші дані дозволяють провести південну межу поширення R. esculenta по пониззю р. Дністер.

У 2007 р. на р. Тилігул у Березовському лісі (Березовський р-н, Одеська обл., Україна) були відловлені 10 особин, 9 з яких виявилися диплоїдними гібридами, а одна особина — R. ridibunda. Особливістю цієї знахідки можна вважати те, що вона не належить до басейнів річок Дністер і Дніпро й займає географічно проміжне положення між ними. Зазначимо, що достовірні знахідки численних гібридів у Придністров'ї й басейні р. Тилігул географічно пов'язують R. esculenta з таких віддалених один від одного районів, як дельти річок Дунай і Дніпро.

У 2007 р. нам також удалося довести мешкання R. esculenta (3 диплоїди) у двох пунктах (Підтемне й Рибальче) Голопристанського р-ну Херсонської обл. Крім того, за акустичними й зовнішніми морфологічними ознаками цей вид був ідентифікований в околицях сіл Кохани (Голопристанський р-н) і Пещанівка (Цюрупинський р-н). В останньому пункті деякі екземпляри зелених жаб були визначені нами як R. lessonae. Раніше в інших місцях цієї ж області (Херсон, Гола Пристань і Цюрупинськ) нами була відмічена тільки R. ridibunda.

Наступні наші цитометричні дані стосуються північно-східної України. Цей регіон, як це тепер добре відомо, характеризується широким поширенням R. esculenta. Унікальною особливістю його (у рамках європейської частини колишнього СРСР) є масова поліплоїдія серед гібридів, знайдених уздовж середньої течії річки Сіверський Донець на протязі 480 км (Borkin et al., 2004, 2006; Боркін та ін., 2005). З цілого ряду нових точок, які нами були обстежені, дві в контексті даної статті заслуговують особливої уваги. В урочищі Руський Орчик (Капінерне озеро, с. Заріччя й с. Даманський) нами були ідентифіковані всі три види комплексу R. esculenta (усі гібриди диплоїдні), що підтверджує колишні дані В. І. Ведмедері (1984) і Г. А. Лади (Borkinetal., 2004), засновані на дослідженні зовнішніх ознак. В іншому місцезнаходженні (с. Яремівка) були відловлені 4 особини, які за розміром геному були класифіковані як триплоїдні гібриди RRL (n= 3) і RLL (n= 1) типів. Інші нові знахідки, про які буде сказано в окремій статті, не виходили за відомі раніше географічні рамки.

Найбільш південно-східна знахідка R. esculenta була зроблена нами в Росії на території Ростовської обл., що прилягає до східної частини України (Луганська обл.). Найближча знахідка цього виду на території Росії була відома до цього за 320 км на північ (Borkin et al., 2006).

Для повноти картини тут важливо згадати ще про кілька знахідок зелених жаб на території України, які за зовнішніми ознаками були ідентифіковані як R. esculenta або R. lessonae: с. Кримка (Первомайський р-н, Миколаївська обл.; R. esculenta — Кузьмін, 1999), с. Олександрівка (Вознесенський р-н, Миколаївська обл.;R. lessonae — наші дані) і Чорний ліс біля с. Знам'янка (Знам'янський р-н, Кіровоградської обл.; R. esculenta, R. lesson­ae і R. ridibunda — наші дані).

Таким чином, підбиваючи підсумок вищесказаному, можна зробити висновок, що південна межа ареалу їстівної жаби (як, мабуть, і ставкової) проходить паралельно межі Лісостепу й Степу, зміщуючись разом з нею на північ у міру збільшення континентальності клімату й заходячи далеко на південь уздовж таких великих річок як Дунай, Дністер і Дніпро.

У рамках аналізу популяційних систем слід зазначити, що переважна більшість вибірок, розташованих на південній межі ареалу R. esculenta, слід віднести до RE-типу. Виняток становлять популяції з урочища Руський Орчик і, імовірно, Вилкове (REL-тип). У всіх найбільш південних місцеперебуваннях гібриди, як правило, були представлені тільки самцями, виняток становить північний схід України, де популяції R. escu­lenta можуть характеризуватися обома статями або тільки самками.

Виходячи з наявних відомостей (Сурядна, 2005, рис. 7.9; Писанець, 2007, рис. 100; наші дані), на території України існує «розрив» у поширенні R. esculenta між північними й центральними районами, з одного боку, і самим півднем, з іншого. Однак, на наш погляд, ця «картографічна диз'юнкція» зумовлена скоріше відсутністю адекватних зборів і їх правильної ідентифікації, ніж тільки реліктовою природою південних популяцій. Тому ця «біла пляма» може зникнути в майбутньому при більш ретельному вивченні поширення зелених жаб.

Автори висловлюють подяку В. Г. Дядичку (Одеська філія ІНБЮМ ім. А.О. Ковалевського НАН України) за допомогу при зборі матеріалу. З російського боку робота була підтримана грантами НШ-4212.2006.4, РФФІ 05—04—48403 і Центру колективних досліджень «Матеріалознавство й діагностика в передових технологіях», з українського боку — грантом INTAS Ref. Nr05-1000008-8147.

Борисовський А. Г., Боркін Л. Я., Литвинчук С. Р., Розанов Ю.М. Морфометрична характеристика зелених жаб (комплекс Rana esculenta) Удмуртії // Вісн. Удмурт. ун-ту. — 2000. — № 5. - С. 70-75.

Боркін Л. Я., Виноградов А. Е., Розанов Ю. М, Цауне І. А. Напівклональне успадкування в гібридогенному комплексі Rana esculenta: доказ методом проточної ДНК-цитометрії // Доп. АН СРСР. - 1987. -295, № 5. - С. 1261-1264.

Боркін Л. Я., Зіненко А. І., Коршунов А. В. та ін. Масова поліплоїдія в гібридогенному комплексі Rana esculenta (Ranidae, Anura, Amphibia) на сході України // Матеріали Першої конф. Українського герпетол. тов-ва (10-12 жовтня 2005 р., Київ). - К. : Зоомузей ННПМ НАН України, 2005. - С. 23-26.

Ведмедеря В. І. Деякі дані про жаб роду Rana у Харківській області (за матеріалами Музею природи ХДУ) // Вісн. Харків. ун-ту. - 1984. - № 262. - С. 99-101.

Кузьмін С. Л. Земноводні колишнього СРСР. - М. : Товариство наукових видань КМК, 1999. - 298 с.

Межжерін С. В., Морозов-Леонов С. Ю., Некрасова О. Д., Куртяк Ф. Ф. та ін. Еволюційно-генетичні аспекти напівклонального відтворення гібридної форми Rana kl. esculenta (Amphibia, Ranidae) // Наук. вісн. Ужгород. ун-ту. Сер. біол. - 2007. - Вип. 1. - С. 79-84.

Писанець Е. М. Амфібії України. Довідник-визначник земноводних України й суміжних територій. - Київ : Зоол. музей ННПМ НАН України, 2007. - 312 с.

Розанов Ю. М, Виноградов А. Е. Прецизійна ДНК-цитометрія: дослідження індивідуальної варіабельності розміру геному тварин // Цитологія. - 1998. -40, № 8/9. - С. 792-799.

Ручин А. Б., Боркін Л. Я., Лада Г. А. та ін. Морфологічна мінливість, розмір геному й популяційні системи зелених жаб (Rana esculenta complex) Мордовії // Бюл. Моск. т-ва випроб. природи. Від. біол. - 2005. -110, вип. 2. - С. 3-10.

Сурядна Н. Н. Зелені жаби фауни України: морфологічна мінливість, каріологія й особливості біології : Дис. ... канд. біол. наук. - Київ, 2005. - 27 с.

Тофан В. Е. Фауна земноводних і плазунів Молдавії : Дис. ... канд. біол. наук. - Л.; 1966. - 350 с.

Borkin L. J., Korshunov A. V., Lada G. A. et al. Mass occurrence of polyploid green frogs (Rana esculenta complex) in eastern Ukraine // Russ. J. Herpetol. - 2004. - 11, N 3. - P. 203-222.

Borkin L. J., Lada G. A., Litvinchuk S. N. et al. The first record of mass polyploidy in hybridogenetic green frog Rana esculenta in Russia (Rostov Oblast') // Russ. J. Herpetol. - 2006. -13, N 1. - P. 77-82.

Borkin L. J., Litvinchuk S. N, Rosanov Y. M. Amphibians and reptiles of Moldavia: additions and corrections, with a list of species // Russ. J. Herpetol. — 1997. —4, N 1. — P. 50—62. 

Borkin L. J., Litvinchuk S. N, Rosanov J. M, Milto K.D. Cryptic speciation in Pelobates fuscus (Anura, Pelobatidae): evidence from DNA flow cytometry // Amphibia—Reptilia — 2001. —22, N 4. — P. 387-396.

Gbuther R., Plotner J., Tetzlaff I. Zu einigen Merkmalen derWasserfrasche (Rana synkl. esculenta) des Donau-Deltas // Salamandra. - 1991. -27, H. 4. - S. 246-265. 

Lada G. A., Borkin L. J., Vinogradov A. E.Distribution, population systems and reproductive behavior of green frogs (hybridogenetic Rana esculenta complex) in the Central Chernozem Territory of Russia // Russ. J. Herpetol. - 1995. -2, N 1. - P. 46-57.

Plotner J., Becker C., Plutner K. Morphometric and DNA investigations into European water frogs (Rana kl. esculenta Synklepton (Anura, Ranidae)) from different population systems // J. Zool. Syst. Evol. Research. - 1994. -32. - P. 193-210.

SchruerT. Morphologie und Ploidiegrade von Wasserfraschen aus unterschiedlichen Populationssystem in Nordost-Polen // Zeitschrift &r Feldherpetologie. - 1996. -3. - S. 133-150. 

Vinogradov A. E, Borkin L. J., Gbnther R., Rosanov J. M. Genome elimination in diploid and triploid Rana esculenta males: cytological evidence from DNA flow cytometry // Genome. - 1990. -33, N 5. - P. 619-627