Экспериментальные исследования процессов накопления, выведения и влияния тяжелых металлов на черноморскую водоросль Cystoseira crinita

Experimental studies of the processes of accumulation, excretion and influence of heavy metals on the Black Sea algae Cystoseira crinita

 

Крупина М.В.

Marina V. Krupina 

 

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 
биологический факультет (Москва, Россия)

 

УДК 574.632:669

 

Описывается методика и приводятся результаты краткосрочного (144 часа) эксперимента по изучению динамики накопления и выведения Cu, Pb и Zn бурой водорослью Cystoseira crinita.

Ключевые слова: контроль антропогенного загрязнения водной среды; морские макроводоросли; экспериментальные исследования; тяжелые металлы; накопление и выведение.

 

 

Использование биологических объектов, в том числе и макроводорослей, в целях контроля загрязнения водной среды требует всестороннего изучения их свойств, которые определяют специфичность их отклика на повышение концентрации загрязнителей, в частности тяжелых металлов, в среде. Изучение влияния антропогенного загрязнения на морские гидробионты является необходимым условием сохранения природной среды обитания гидробионтов и, опосредованно, среды обитания всего человечества. Только экспериментальным путем можно определить допустимые концентраций тяжелых металлов и предупредить нежелательные последствия загрязнения для морских экосистем. Для прогноза последствий необходимы исследования по динамике накопления и выведения тяжелых металлов и регистрации физиологического отклика на различные их концентрации.

Бурая водоросль Cystoseira crinita является массовым и доминирующим видом многих естественных биоценозов, а также биоценозов обрастания искусственных сооружений Черного моря. Экологические и биологические особенности этого вида детально изучены и отражены в ряде альгологических работ (Калугина-Гутник, 1975). Концентрации металлов в талломе водоросли не имеют аномалий по сравнению с другими изученными водорослями (Бурдин и др., 1979, 1980). На этих основаниях Cystoseira crinita была выбрана в качестве объекта для постановки эксперимента по изучению динамики накопления и выведения Cu, Pb и Zn и оценки ее как вида для мониторинга загрязнения Черного моря тяжелыми металлами.

Работа проводилась на Крымском побережье Черного моря в районе Кара-Дага в аквариальных условиях. Отобранные для опытов двухлетние растения цистозиры акклиматизировали в проточных аквариумах 10 суток. Опыты с фиксированными добавками Cu, Pb и Zn проводили в 30-литровых емкостях с двухразовый сменой воды в сутки и одновременным отбором проб, состоящих из 3 растений, на анализ тяжелых металлов. Через 72 часа оставшиеся водоросли помещали в сетки и переносили в море на расстоянии 100 метров от берега и опускали на глубину 1 метра при помощи буйков. Периодически отбирали пробы для определения динамики выведения металлов после эксперимента по накоплению. Пробы водорослей сушили в сушильном шкафу при температуре 90⁰. Содержание тяжелых металлов определяли атомно-абсорбционном методом на приборе ААS-1 (ГДР) в МГУ им. М.В. Ломоносова на кафедре физиологии растений. Пробы для анализа готовили методом сухого озоления при t⁰ не выше 450⁰. Результаты содержания тяжелых металлов в водорослях в мкг/г сухого веса представлены в виде диаграммы (рис. 1). По данным С.А. Патина (1979), средние значения концентраций металлов в водах Черного моря равны для Zn – 24 мкг/л, Cu – 4 мкг/л, Pb – 3 мкг/л и не превышают пороговых и допустимых уровней содержания этих элементов в водах внутренних морей, обоснованных этим же автором.

 

Рис. 1. Диаграмма изменения концентрации Cu, Pb и Zn (мкг/г  сухого веса) в водоросли Cystoseira crinita в зависимости от концентраций металлов в воде (1 столбик – контроль, 2 – через 72 часа после начала накопления, 3 – через 72 часа после начала выведения)

 

В предварительных экспериментах, с концентрациями металлов значительно превышающими допустимые концентрации в морской воде, определялась устойчивость водорослей к этому воздействию. В течение трехсуточного воздействия Pb и Zn в концентрации 10 мг/л не обнаружилось заметного отрицательного влияния на жизнедеятельность водорослей. Концентрация Cu 1 мг/л в воде (накопление 300–500 мкг/г в сухом весе растений) вызывала гибель цистозиры. В 144-часовых опытах использовали 9 вариантов концентрации Cu, Pb и Zn, реально возможных в природных условиях. Диаграмма иллюстрирует результаты этих экспериментов. На ней видно, что цистозира накапливает металлы прямо пропорционально их концентрации в воде. Темпы накопления каждого элемента примерно одинаковы.

При переносе водорослей в чистую воду (в море), в течение первых суток происходит практически полное выведение накопленных организмом металлов при минимальных действующих концентрациях и примерно 2/3 от накопленного при воздействии повышенных концентраций металлов. В эксперименте, в диапазоне используемых концентраций металлов, концентрационный фактор для цистозиры изменялся при накоплении Cu от 10х10⁴ до 60х10⁴, при накоплении Pb – от 3х10³ до 9х10⁴. При снятии кратковременных воздействий умеренных концентраций, медь, свинец и цинк Cu, Pb и Zn быстро выводятся из организма водорослей, но не до контрольных показателей. Для выяснения времени полного очищения организма от воздействия металлов необходимо проведение более долгосрочных экспериментов.

Черноморская водоросль Cystoseira crinita накапливает Cu, Pb и Zn пропорционально их концентрации в воде, а при переносе водорослей в чистую воду уже в течение первых суток эти металлы интенсивно выводятся, но не полностью, что позволяет использовать эту водоросль как интегральный показатель загрязнения среды тяжелыми металлами. Контроль, основанный на биогеохимическом изучении морских макроводорослей, реально отражает микроэлементный состав воды, являющейся средой их обитания.

 

Автор заявляeт об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

 

Список литературы

  1. Бурдин К.С., Гусев М.В., Крупина М.В., Савельев И.Б. Изучение возможности использования макроводорослей в качестве организма-монитора загрязнения Чёрного моря тяжёлыми металлами // Вестник МГУ. 1980. Т.16, №3. С. 3–11.
  2. Бурдин К.С., Крупина М.В., Савельев И.Б. Содержание и накопление тяжелых металлов в некоторых, черноморских макрофитах // Определение и перенос тяжелых металлов и хлорорганических веществ в морских биоценозах: тез. докл. I Всес. семинар-симпозиума. – Таллин, 1979. – С. 29.
  3. Калугина-Гутник А.А. Фитобентос Черного моря. Киев, 1975. 247 с.
  4. Патин С.А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность мирового океана. – М., Пищевая промышленность, 1979. – 304 с.

 

Статья поступила в редакцию 23.12.2019

 

Об авторах

Крупина Марина Владимировна – Krupina Marina V.

кандидат биологических наук
ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), биологический факультет, кафедра общей экологии и гидробиологии

markrupina@yandex.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, Биологический ф-т МГУ им. М.В.Ломоносова,  каф. общей экологии и гидробиологии; телефон (495) 939-11-48.

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

Experimental studies of the processes of accumulation, excretion and influence of heavy metals on the Black Sea algae Cystoseira crinita

Marina V. Krupina

Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)

The method is described and the results of a short-term (144 hours) experiment to study the dynamics of accumulation and excretion of Cu, Pb and Zn brown algae Cystoseira crinita are presented.

Key words: control of anthropogenic pollution of the water environment; marine macroalgae; experimental studies; heavy metals; accumulation and excretion

 

References

  1. Burdin K.S., Gusev M.V., Krupina M.V., Savel'ev I.B. Izuchenie vozmozhnosti ispol'zovaniya makrovodoroslej v kachestve organizma-monitora zagryazneniya Chyornogo morya tyazhyolymi metallami. [Study of the possibility of using macroalgae as an organism-monitor of heavy metals pollution of the Black Sea]. Vestnik MGU. 1980. T.16, №3. P. 3–11.
  2. Burdin K.S., Krupina M.V., Savel'ev I.B. Soderzhanie i nakoplenie tyazhelyh metallov v nekotoryh, chernomorskih makrofitah [Content and accumulation of heavy metals in some Black Sea macrophytes]. Opredelenie i perenos tyazhelyh metallov i hlororganicheskih veshchestv v morskih biocenozah [Definition and transfer of heavy metals and organochlorine substances in marine biocenoses]: theses I All-Union Seminar-Symposium (Tallinn, 1979). Tallinn, 1979. P. 29.
  3. Kalugina-Gutnik A.A. Fitobenthos Chernogo morja [Phytobenthos of the Black Sea]. Kiev, 1975. 247 p.
  4. Patin S.A. Патин С.А. Vliyanie zagryazneniya na biologicheskie resursy i produktivnost' mirovogo okeana [Impact of pollution on biological resources and productivity of the oceans]. Pishchevaya promyshlennost', Moscow, 1979. – 304 p.

 

Authors

Krupina Marina V.

Orcid ID – https://orcid.org/

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

markrupina@yandex.ru

 

When reprinting a link to the site is required

 

 

К другим статьям Международной конференции 
«Экологическая физиология водных фототрофов: 
распространение, запасы, химический состав и использование».
VIII Сабининские чтения - 2019

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

 

 








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

23 номера журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Chrysophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    методы_микроскопии    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Антарктида    Японское_море    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    Bacillariophyceae    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    молекулярно-генетический_анализ    мониторинг    Хлорофилл_a    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147