Geum.ru

Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2006, Vol

Вид материалаДокументы

Содержание


Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, кафедра гидробиологии
Константинов А. С.
Сезонный аспект динамики токсического эффекта меди на пресноводный фитопланктон 49
Подобный материал:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   33

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, кафедра гидробиологии


Одноклеточные морские водоросли подвержены действию тяжелых металлов (ТМ) – опасных токсикантов со множественными путями поступления в прибрежные морские экосистемы. Образуя сообщество фитопланктона с высокой скоростью обменных процессов, водоросли на разных стадиях развития обладают различной устойчивостью к ТМ. Наиболее уязвимыми к действию ТМ оказываются стадии полового и вегетативного размножения водорослей (Капков, 2003).

В лабораторных опытах для 18 массовых видов морских водорослей*), относящихся к разным таксономическим рангам, были определены пороговые, сублетальные и летальные концентрации солей ртути, кадмия, меди и свинца. Установлено, что интервал между пороговой и летальной концентрациями у некоторых видов не превышал ПДК отдельных металлов всего в 3-5 раз. Ответные реакции близких в таксономическом отношении водорослей на добавки металлов в среду существенно отличались. Зеленая водоросль Tetraselmis striata Butch. оказалась более устойчивой к ТМ по сравнению с Chlamydomonas palla Butch. и Prasinocladus marinus (Cienk.) Waern. Аналогичная реакция наблюдалась у желтозеленых водорослей: устойчивость к кадмию Heterothrix sp. была на порядок выше, чем у Monallantus salina Bour. Диатомовые водоросли традиционно считают наиболее чувствительными к действию токсикантов, включая ТМ. Вместе с тем, среди диатомей выявлены виды устойчивые к кадмию и неустойчивые к меди. Это центрические диатомеи Thalassiosira pseudonana Hasl. et Heim, Lauderia borealis Gran и Skeletonema costatum (Grev.) Cleve. Пеннатные диатомеи Cylindrotheca closterium (Erh.) Reim. et Lewin, Fragilaria pinnata Erh. и Pheodactylum tricornutum Bohlin, напротив, оказались более устойчивыми к действию меди, чем кадмия.

Показано, что устойчивость водоросли к определенному ТМ не обязательно предопределяет подобную реакцию к другим металлам: рост культуры динофитовой водоросли Exuviaella mariae-lebouriae Parke et Ball. и родофитовой Porphyridium marinum Kylin полностью прекращался в присутствии 20 и 50 мкг/л меди и лишь незначительно подавлялся при добавках кадмия в концентрации на порядок выше упомянутых.

Установлено также, что пороговые концентрации ТМ, ингибирующие рост культуры разных видов морских водорослей, могут отличаться на 1-2 порядка. При этом низким пороговым концентрациям не всегда соответствуют и невысокие летальные дозы этих же металлов. Среди чувствительных к отдельным ТМ встречались представители диатомовых (Th.pseudonana, Chaetoceros didymus Erh.), динофитовые (Amphidinium carteri Hulbert) и родофитовых (P. marinum) водорослей. Это, как правило, были водоросли с большой удельной поверхностью и низкими величинами отношений объема (V) к поверхности клеток (S). Следовательно, площадь контакта водорослевых клеток со средой, содержащей ТМ, в значительной степени определяет токсичность металлов для водорослей.

Среди толерантных к ТМ водорослей выявлены виды с низкой пороговой и высокой летальной дозами, обладающие упругой устойчивостью и способные возвращаться к нормальному росту после роста на среде с сублетальными концентрациями металла. Другим видам с высокими пороговой и летальной дозами свойственна резистентная устойчивость: они способны поддерживать рост близким к контролю в достаточно широком интервале концентраций ТМ. Однако, их доля среди исследованных водорослей не превышала 10%.

Таким образом, сопоставляя установленные интервалы токсичности ТМ с видовым составом и долевым соотношением видов в сообществе и располагая величины токсичных концентраций металлов на шкалах устойчивости к ним водорослей, можно с достаточной вероятностью предсказывать характер изменения с структуры фитопланктонного сообщества в присутствии тяжелых металлов.
*) В эксперименте были использованы культуры морских водорослей из коллекций Station Marine d` Endoume (Marseille, France), Haskins Laboratories (New Haven, USA), Laboratory Fisheries and Marine services of Environment (Vancouver, Canada). Aвторы выражают искреннюю благодарность Dr. B.R. Berland и Dr. N.J. Antia.


НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОПТИМУМА

(НА ПРИМЕРЕ ГИДРОБИОНТОВ) c. 48-49.

Константинов А. С.


Согласно существующей общепринятой концепции экологического оптимума жизнедеятельность организмов оптимимзируется, когда среда стационарна по абиотическим факторам в их оптимальном выражении (Одум, 1986; Шилов, 1985; 2000; 2001; Романенко, 2004). Мы полагаем, что такая точка зрения противоречит фундаментальным представленям общей биологии. Все живое исторически возникало применительно к среде, которая всегда астатична, следовательно, астатичность, а не статичность, экологическая норма существования организмов. Ни в каком оптимальном стационарном режиме абиотических факторов не реализуются потенции роста, развития и энергетики организмов. Правильность выдвигаемой нами концепции, альтернативной имеющейся, была подвергнута экспериментальной проверке, проводившейся на протяжении более 20 лет. Выяснялось, как колебания освещенности, температуры, солености воды, концентрации в ней кислорода и гидриона влияли на жизнедеятельность гидрофитов, червей, ракообразных, моллюсков, рыб и личинок амфибий. Работа под нашим руководством в основном проводилась на кафедре ихтиологии МГУ, в меньшей степени на кафедре зоологии Мордовского государственного университета и в НИИ прудового рыбного хозяйства. В работе принимали участие многие студенты, аспиранты и научные сотрудники перечисленных учреждений. По итогам работ опубликовано в соавторстве со мной более 60 статей (преимущественно в академических журналах). По итогам проводимой работы защищены одна докторская и шесть кандидатских диссертаций. На высоком статистическом уровне выявлено, что под влиянием небольших отклонений перечисленных факторов от оптимальных стационарных режимов повышается скорость роста организмов, снижается интенсивность их дыхания и потребление корма, повышается использование пищи на рост, снижается расход энергии на прирост единицы массы тела, снижается вариабельность по длине и массе, улучшаются показатели крови и биохимического состава тканей и, что особенно важно, возрастают репродукционные показатели (наступление половозрелости и повышение плодовитости). Все показатели метаболизма под влиянием колебания среды изменяются конкордантно, коэффициенты корреляции (прямой или обратной) между изменениями различных показателей приближаются к единице. Это говорит о системности отклика рыб на изменения среды. Особенно положительно влияют на метаболизм организмов те колебания среды, какие организмы испытывают при самопроизвольном плавании в поле градиентном по тому или иному абиотическому фактору.

Полученные данные следует учитывать при совершенствовании биотехнологии заводского разведения рыб и организации аквакультуры других объектов.


СЕЗОННЫЙ АСПЕКТ ДИНАМИКИ ТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА МЕДИ НА ПРЕСНОВОДНЫЙ ФИТОПЛАНКТОН 49

Корсак М.Н., Мошаров С.А., Даллакян Г.А., Кроленко М.И.

Кафедра гидробиологии, Биофак МГУ

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 117997, Москва, Нахимовский пр-т, 36

В ходе модельных экотоксикологических экспериментов, выполненных в Учинском водохранилище в разные периоды сезонного развития, установлено, что сообщество микроводорослей наиболее чувствительно к негативному воздействию добавок меди в период смены доминирующих групп фитопланктона в середине лета. В этот же период наблюдалось резкое увеличение численности синезеленых при снижении количества диатомовых водорослей. Ингибирование первичной продукции в экспериментах (до 50%) в этот период происходило при концентрации меди 60-100 мкг/л, тогда в завершающей фазе "цветения" и в промежуточные между "цветениями" периоды фитопланктон был более устойчив (LD-50 составляло 120-240 мкг/л). Гидрохимические условия в наиболее уязвимые периоды сезонной сукцессии фитопланктона отличались низкими концентрациями нитратов и фосфатов. Мы предполагаем, что истощение биогенных элементов в самый пик "цветения" снижает устойчивость клеток фитопланктона к повреждающему действию токсикантов. Устойчивость фитопланктона также снижалась в конце вегетационного периода (конец октября), когда наблюдалось уменьшение численности основных групп водорослей и скорости первичной продукции в водоеме.

Полученные результаты показывают изменчивость чувствительности продукционных показателей фитопланктона в ходе сезонной сукцессии, при которой происходят значительные изменения численности и смена основных доминирующих групп – диатомовых и сине-зеленых. Наиболее устойчивым к токсическому действию меди фитопланктон был в периоды максимальной численности и наибольшей суммарной первичной продукции. Следует отметить, что в эти же периоды удельная первичная продукция (т.е. величина первичной продукции отнесенной к общей численности фитопланктона) была минимальной.