Руднева И.И.¹, Шайда В.Г.², Медянкина М.В.³, Шайда О.В.¹

Irina I. Rudneva, Valentin G. Shaida, Maria V. Medyankina,
Oleg V. Shaida

¹Морской гидрофизический институт (Севастополь, Россия)
²ООО «ЭкоСервис-А» (Москва, Россия)
³Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Москва, Россия)

УДК 54.057+541.183.12

Исследовали влияние бурового раствора в широком диапазоне концентраций 0,004; 0,02; 1; 5; 10; 62,5; 125; 250; 500 и 1000 мг/л на показатели роста зостеры Nanozostera noltii Hornemann в течение 30 суток. Результаты исследований позволили установить неоднозначные эффекты действия различных концентраций бурового раствора на морфологические параметры зостеры, которые зависели от концентрации вещества и времени его воздействия. При низких концентрациях токсиканта (0,004–0,02 мг/л) не отмечено достоверных различий прироста биомассы, листьев и корней растения по отношению к контролю. В диапазоне концентраций 1–10 мг/л через 7 дней обнаружено достоверное снижение прироста листьев по сравнению с контролем, однако в последующий период эксперимента эффект затухал. При высоких концентрациях токсиканта (62,5–1000 мг/л) выявлено его стимулирующее действие на зостеру, которое проявлялось в увеличении биомассы и приросте корней.

Ключевые слова: буровой раствор; токсичность; стимулирующий эффект; зостера Nanozostera noltii Hornemann

Нефть является одним из основных загрязнителей водной среды, ее токсическое действие на морские организмы достаточно полно изучено. Нефть и ее продукты поступают в моря и океаны в результате аварий судов и танкеров, сбросов балластных и технических вод, с речным стоком и атмосферными осадками, а также при разработке нефтяных и газовых месторождений в прибрежной зоне моря (Патин, 2015; Beyer et al., 2016). Для бурения скважин при добыче нефти и газа на шельфе моря применяются специальные компоненты – буровые растворы, которые попадают в морскую среду и оказывают негативное действие на экосистему и ее обитателей. Буровые растворы – это сложные многокомпонентные смеси, состоящие из воды, органических растворителей, тяжелых металлов, которые оказывают токсическое, мутагенное и канцерогенное воздействие на гидробионтов (Antia et al., 2022; Pereira et al., 2022). В связи с интенсивным развитием нефтегазового комплекса на шельфе оценка токсичности буровых растров и установление их допустимых концентраций для морской среды имеет важное практическое и теоретическое значение.

При проведении буровых работ в прибрежной зоне моря в наибольшей степени страдают бентосные сообщества, включая макрофиты и высшую водную растительность, которая в прибрежных донных биоценозах в основном представлена зостерой (Olsen et al., 2016). Это уникальная группа растений, которая широко распространена в морях и океанах и адаптирована к широким вариациям солености. Сообщества зостеры играют важнейшую роль в структуре и функционировании прибрежных экосистем, так как служат кормом и убежищем для многих морских обитателей, в том числе имеющих промысловое значение (Short et al., 2007). Зостера отличается высокой продуктивностью (York et al., 2015) и наряду с другими морскими макрофитами участвует в процессах утилизации биогенов, включая углерод, что имеет важное значение в биосферном обмене и биогеохимических циклах этих элементов (Short et al., 2016). В то же время интенсивная антропогенная деятельность крайне негативно влияет на заросли зостеры, в результате чего около 29% мирового запаса считается исчезнувшим (Short et al., 2016). Активное накопление растением загрязнителей важно учитывать при разработке тест-систем, использующих в качестве тест-объектов морские водоросли и высшие растения, подвергающиеся действию токсических веществ. При этом следует принимать во внимание концентрации токсикантов, которые могут вызывать неоднозначные эффекты, что было показано на примере нефтяного загрязнения (Bejarano et al., 2023).

Цель работы заключалась в оценке влияния различных концентраций бурового раствора на основе гемицеллюлазы (CAS № 9025-56-3) на некоторые показатели роста черноморской зостеры Nanozostera noltii Hornemann в экспериментальных условиях.

Материал и методы

Зостеру отбирали в прибрежной части Черного моря в Казачьей бухте (район Севастополя) и немедленно доставляли в лабораторию. Растения отмывали от загрязнений и эпифитной флоры, адаптировали к условиям эксперимента в морской воде в течение 3 суток при температуре +22 ± 2°С. Токсикологические эксперименты  проводили в соответствии с рекомендациями, изложенными в «Методических указаниях по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» (приказ Росрыболовства № 695 от 04.08.09 г.).

Однолетние вегетативные побеги зостеры средней массой 328,5±56 мг помещали в стеклянные емкости объемом 1,5 л по три растения (рабочий объем составлял 1 л) и выдерживали при температуре +22±3°С и при постоянном искусственном освещении 1500 лк. Опыты проводили в трехкратной повторности в течение 30 суток. Дизайн эксперимента представлен на рис. 1.

Рис. 1. Дизайн эксперимента по влиянию бурового раствора на зостеру.

Fig. 1. Design of an experiment on the effect of drilling mud on the zoster.

Результаты исследований

Результаты исследований позволили обнаружить неоднозначные эффекты вещества на рост и развитие зостеры при разных концентрациях. Изучение влияния бурового раствора в диапазоне концентраций 0,004–10 мг/л на зостеру не выявило существенного различия в приросте биомассы, но можно отметить тенденцию снижения этого параметра в опытных группах по отношению к контролю (рис. 2). Дальнейшее тестирование в диапазоне концентраций 62,5–1000 мг/л показало обратную зависимость: прирост биомассы растений в экспериментальных вариантах проявлял тенденцию к увеличению по отношению к контролю и в некоторых случаях существенно превышал его. Так, при концентрации 1000 мг/л прирост массы зостеры был достоверно выше (p<0.01) по сравнению с контрольными значениями во все периоды исследования. Значимые различия (p<0,01) были отмечены также при концентрации 62,5; 125 и 250 мг/л на 13 сутки. Достоверные различия (p<0,01) на 24 сутки установлены при концентрации 125 мг/л и 1000 мг/л, а на 30-е сутки отмечены при концентрации 500 и 1000 мг/л.

Рис. 2. Прирост биомассы зостеры при хроническом воздействии вещества в разных концентрациях
(в % к контролю, взятому за 100%).

Fig. 2. The increase in biomass of Zostera under chronic exposure to the substance in different concentrations (as a percentage of the control taken over 100%).

Такая же тенденция, но выраженная в меньшей степени, характерна для прироста листьев растения. Не обнаружено существенных различий в приросте листьев при низких концентрациях, но проявлялась определенная тенденция к уменьшению этого показателя в опытных группах по сравнению с контрольными (рис. 3). Через 7 суток воздействия при концентрациях токсиканта 1–10 мг/л прирост листьев в контроле существенно превышал (p<0,05) соответствующие показатели опытных экземпляров, но затем эффект затухал и к концу эксперимента значимых отличий от контроля не установлено. При более высоких концентрациях достоверных различий в приросте листьев растения по отношению к контролю также не отмечено.

Рис. 3. Прирост листьев зостеры при хроническом воздействии вещества в разных концентрациях 
(в % к контролю, взятому за 100%).

Fig. 3. The growth of Zostera leaves under chronic exposure to the substance in different concentrations
(as a percentage of the control taken over 100%).

По приросту корней достоверные различия (p<0,05) выявлены при концентрации 62,5 мг/л на 13-е и 24-е сутки воздействия. На 30-е сутки такой же эффект увеличения прироста корней в опытных группах по сравнению с контрольными был отмечен при концентрации 500 и 1000 мг/л. (рис. 4). В остальных случаях различий не установлено.

Рис. 4. Прирост корней зостеры при хроническом воздействии вещества в разных концентрациях
(в % к контролю, взятому за 100%).

Fig. 4. The growth of Zostera roots under chronic exposure to the substance in different concentrations
(as a percentage of the control taken over 100%).

Обсуждение

Таким образом, результаты исследований показали неоднозначные эффекты влияния вещества на зостеру, которые зависели от концентрации и времени воздействия. Поскольку зостера широко используется в экотоксикологических исследованиях для анализа накопления и токсичности различных загрязнителей, информация о разнокачественных эффектах необходима для оценки состояния среды ее обитания и разработки критериев предельно допустимых доз. Образуя массивные заросли в прибрежной зоне, в наибольшей степени загрязненной тяжелыми металлами и органическими поллютантами (Girones et al., 2021; Qiao et al., 2022;), растение аккумулирует их и тем самым является хорошим фоторемедиатором коммунальных, сельскохозяйственных и индустриальных сточных вод. Зостера активно поглощает и накапливает фосфорорганические пестициды и в связи с этим может использоваться для очистки акваторий от этих загрязнителей (Olisah et al., 2021). Поскольку растение в больших количествах способно поглощать тяжелые металлы из воды, то оно применятся в качестве биоиндикатора загрязнения водных объектов этими компонентами, а также как фиторемедиант (Lee et al., 2019; Arici, Bat, 2020; Neshovska et al., 2021). Кроме того, наши последние работы показали, что растение активно участвует в обмене углерода, что важно в настоящее время в связи с нарушением цикла биогенных элементов в биосфере (Vasechkina et al., 2023).

Отклики зостеры на токсические воздействия также характеризуются разнокачественными эффектами, которые по-разному проявляются для различных частей растения. В экспериментальных условиях было показано негативное влияние меди на физиологические и молекулярные показатели зостеры при инкубации ее в течение 7 дней в воде с концентрацией меди 250 и 500  мкг/л (соответственно 3,9 и 7,8 мкM Cu). Максимальное накопление меди в листьях произошло через 3 дня после начала эксперимента и привело к снижению активности фотосинтеза. Одновременно было отмечено увеличение свободнорадикального окисления (СРО) и активация генов ферментов защитной антиоксидантной системы супероксиддисмутазы (Cu/Zn-СОД), аскорбат пероксидазы (АРХ), каталазы (CAT) и глутатионпериоксидазы (GPX), что изменяло регуляцию генов, ответственных за синтез металлотионеинов (Buapet et al., 2019). При экспозиции зостеры в течение 7 дней в растворах с концентрацией меди 250 мг Cu/л и 500 мг Cu/л, наблюдали разрушение хлорофилла, степень деградации которого зависела от дозы токсиканта (Mohammadi et al., 2019). Среднелетальная доза, при которой погибает 50% подопытных организмов (ЛК50), при интоксикации зостеры медью составила 28,9 мкмоль, а кадмием – 2246,8 мкмоль, что свидетельствует о большей токсичности меди для зостеры по сравнению с кадмием. Кроме того, одновременное действие Cu и Cd на фотосинтез имело выраженный синергический эффект. Через 14 дней инкубации в растворе меди ее концентрация в листьях и корнях была в 48 и 37 раз выше, чем в листовом влагалище, и в 14 и 11 раз выше, чем в корневище. Концентрация Cd убывала в последовательности корни > листья > корневище > листовое влагалище. Бóльшая часть различных металлов, таких как As, Cu, Fe, Pb Cd, Co, Zn, Hg накапливалась в клеточных органеллах, а Cd также и в цитоплазме. Поскольку аккумуляция тяжелых металлов в зостере вызывала окислительный стресс, сопровождающийся индукцией антиоксидантных ферментов, было сделано заключение, что даже кратковременная интоксикация зостеры тяжелыми металлами в концентрации ниже ЛК50, приводит к токсическим эффектам. Таким образом, полученные данные могут способствовать определению фоторемедиационных способностей растения (Qiao et al., 2022).

При комбинированном воздействии нескольких стрессоров – гербицида иргалола 1051, недостаточного освещения и высокой температуры (27±1,0°C) отмечено угнетение роста растения через 114 дней экспозиции, однако фотосинтетическая активность сохранялась, но снижался общий метаболизм (Mochida et al., 2019). При одновременном действии биогенов, гипоксии и сульфида в течение 7 дней все сеянцы зостеры выжили, но при комбинации разных факторов были обнаружены как синергетические, так и антагонистические эффекты, и взаимодействие между ними определяло степень выживаемости сеянцев зостеры (Zheng et al., 2023).

В природных условиях также было показано, что зостера в больших количествах накапливает медь и кадмий (Hu et al., 2019) и тем самым может служить удобным биоиндикатором загрязнения вод тяжелыми металлами. В то же время растение является источником необходимых эссенциальных элементов для травоядных гидробионтов, в частности гаммарусов, живущих в ее зарослях. В экспериментальных условиях было показано при содержании N. noltei в среде с pH 8,36 и 8,03 при концентрации меди 3, 30 и 300 мкг Cu /л в течение 21 дня листья растения поедали амфиподы, в результате чего происходило накопление металла в ракообразных (de los Santos et al., 2019).

В наших исследованиях буровой раствор в широком диапазоне концентраций не оказал летального эффекта на заростки зостеры. Вместе с тем следует отметить некоторую тенденцию снижения прироста биомассы, листьев и корней при низких концентрациях токсиканта (0,004 и 0,02 мг/л). Однако уже при концентрации вещества 1 мг/л происходило достоверное снижение прироста листьев растения на 7-е сутки эксперимента по сравнению с контролем, но затем этот эффект в диапазоне концентраций 1–10 мг/л не проявлялся, что, вероятно, обусловлено развитием адаптивных реакций растения на присутствие в среде токсиканта. При этом прирост биомассы и прирост корней при данных концентрациях бурового раствора в воде на протяжении всего эксперимента не имел достоверных различий с контрольными экземплярами. Из приведенных данных можно заключить, что наиболее уязвимыми компонентами зостеры к действию бурового раствора при концентрациях 1–10 мг/л явились листья. В этом случае наши данные согласуются с результатами других исследователей, которые показали, что при действии гербицида глифосфата в концентрациях 250–2200 мкг/л на рост, морфологию и пигменты фотосинтеза Zostera capensis наиболее чувствительными оказались листья растения. Через три недели экспозиции площадь листьев в среднем уменьшилась на 27%, а прирост биомассы снизился более, чем на 31% (p<0,05). Однако различий между пигментами фотосинтеза в экспериментальных и контрольной группах не установлено (van Wik et al., 2022).

Результаты наших дальнейших исследований показали, что при повышении концентраций вещества в пределах 62,5–1000 мг/л происходит интенсивный прирост биомассы растения, начиная с 7 суток при 1000 мг/л и до конца эксперимента, а через 2 недели стимуляцию прироста биомассы наблюдали при всех концентрациях в данном диапазоне. Далее эффект затухал при концентрациях 62,5 и 250 мг/л через 3 недели, при концентрации 125 мг/л ту же реакцию наблюдали к 30-м суткам. Интересно отметить, что при концентрации 500 мг/л проявлялась выраженная тенденция увеличения биомассы зостеры во все периоды эксперимента, но достоверные по отношению к контролю величины отмечены только на 30-й день. Таким образом, обнаружен четкий стимулирующий эффект на ростовые показатели растения при инкубации его в среде с буровым раствором, что было отмечено и для отходов бурения на наземных сельскохозяйственных растениях (Седых и др., 2004). Низкие концентрации токсиканта (0,004–0,02 мг/л) не оказали существенного эффекта на прирост листьев зостеры. Стимулирующий эффект на прирост корней растения обнаружен при концентрации 125 мг/л через 7 суток, а ингибирующий – при концентрации 500 мг/л на 30-е сутки эксперимента.

Полученные данные свидетельствуют о неоднозначном эффекте тестируемого бурового раствора, который оказал угнетающий эффект на исследуемые показатели зостеры при невысоких концентрациях (0,004–10 мг/л), но при повышении содержания токсиканта проявилось выраженное стимулирующее действие прироста биомассы. Совершенно очевидно, что наблюдаемые различия явились следствием существенной модификации обменных процессов растения, которые могут привести как к усилению его защитных реакций и развитию компенсационных эффектов за счет нарастания биомассы, так и к токсическим эффектам в результате ингибирования прироста листьев. Следует отметить, что, поскольку в состав многих буровых растворов входят тяжелые металлы, то они могут оказать токсические эффекты на растения и способствовать угнетению его жизненных функций, но в комбинации с другими компонентами возможны синергетические и антагонистические эффекты. Определение токсичности буровых растворов с использованием бентосного растения зостеры позволит выявить наиболее безопасные препараты для морских сообществ, а также их допустимые концентрации для морской среды. Это важно при установлении ПДК морских вод, загрязнение которых в прибрежной шельфовой зоне носит комплексный характер на фоне все возрастающей антропогенной нагрузки и в условиях изменения климата.

Заключение

Результаты исследований позволили установить неоднозначные эффекты действия различных концентраций бурового раствора на морфологические параметры зостеры. При низких концентрациях токсиканта (0,004–0,02 мг/л) не установлено достоверных различий прироста биомассы, листьев и корней растения по отношению к контролю. В диапазоне концентраций 1–10 мг/л через 7 дней обнаружено достоверное снижение прироста листьев по сравнению с контролем, однако в последующий период эксперимента эффект не проявлялся. При высоких концентрациях токсиканта (62,5–1000 мг/л) выявлено его стимулирующее действие на зостеру, которое проявлялось в увеличении биомассы и приросте корней. Наблюдаемые изменения морфологических параметров зостеры в среде с разными концентрациями бурового раствора явились, по-видимому, следствием существенной модификации обменных процессов растения, которые могут привести как к усилению его защитных реакций и развитию компенсационных эффектов за счет нарастания биомассы, так и к токсическим эффектам в результате ингибирования прироста листьев.

Работа выполнена при финансовой поддержке ООО «ЭкоСервис-А», Москва.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Методические указания по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов ПДК вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения», утв. приказом Росрыболовства № 695 от 04.08.2009 г.
2. Патин С.А. Морской нефтегазовый комплекс: факторы экологического риска // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015. № 4. С. 5–14.
3. Седых В.Н., Игнатьев Л.А., Семенюк М.В. Реакции растений на воздействие отходов бурения. – Новосибирск: Наука, 2004. – 104 с.
4. Antia M, Ndidiamaka A., Ezejiofor A., Cecilia Obasi C.N., Orisakwe O.E. Environmental and public health effects of spent drilling fluid: an updated systematic review // Journal of Hazardous Materials Advances. 2022. V.7. ID 100120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100120
5. Arici E., Bat L. Sediment-water interactions with eelgrass (Zostera spp.) from Sinop shores of the Black Sea // Caspian Journal of Environmental Sciences. 2020. V. 18, №2. P. 123–130. DOI: https://doi.org/10.22124/cjes.2020.406
6. Bejarano A.C., Adams J.E., McDowell J., Parkerton T.F., Mark L. Hanson M.L.L. Recommendations for improving the reporting and communication of aquatic toxicity studies for oil spill planning, response, and environmental assessment // Aquatic Toxicology. 2023. V.255. 106391. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2022.106391
7. Beyer J., Trannum H.C., Bakke T., Hodson P.V., Tracy K. Collier T.K. Environmental effects of the Deepwater Horizon oil spill: A review // Marine Pollution. Bulletin. 2016. V.110, is.1. P. 28–51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.06.027
8. Buapet B., Mohammadi N.S., Pernice M., Kumar M., Kuzhiumparambil U., Ralph P.J. Excess copper promotes photoinhibition and modulates the expression of antioxidant-related genes in Zostera muelleri // Aquatic Toxicology. 2019. V.207. P. 91–100. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.12.005
9. Girones L., Oliva A.L., Negrin V.L., Marcovecchio J.E., Arias A.H. Persistent organic pollutants (POPs) in coastal wetlands: A review of their occurrences, toxic effects, and biogeochemical cycling // Marine Pollution Bulletin. 2021. V.172. 112864. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112864
10. Hu C., Yang X, Gao L., Zhang P., Li W., Dong J., Li C., Zhang X. Comparative analysis of heavy metal accumulation and bioindication in three seagrasses: Which species is more suitable as a bioindicator? // Science of The Total Environment. 2019. V.669. P.41–48. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.425
11. Lee G., Suonan Z., Kim S.H., Hwang D.-W., Lee K.-S. Heavy metal accumulation and phytoremediation potential by transplants of the seagrass Zostera marina in the polluted bay systems // Marine Pollution Bulletin. 2019. V.149. 110509. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110509
12. Mochida K., Hano T., Onduka T., Ito K., Yoshida G. Physiological responses of eelgrass (Zostera marina) to ambient stresses such as herbicide, insufficient light, and high water temperature // Aquatic Toxicology. 2019. V.208. P. 20–28. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.12.018
13. Mohammadi N.S., Buapet P., Pernice M., Signal B., Kahlke T., Hardke L., Ralph P.J. Transcriptome profiling analysis of the seagrass, Zostera muelleri under copper stress // Marine Pollution Bulletin. 2019. V.149. 110556. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110556
14. Neshovska H., Manev I., Kirov V. Heavy metal levels in water, brown algae (Cystoseira barbata), and eelgrass (Zostera marina) from the Southern Black Sea coast of Bulgaria // International Journal of Veterinary Sciences and Animal Husbandry. 2021. V.6(1). P. 15–19. DOI: https://doi.org/10.22271/veterinary.2021.v6.i1a.317
15. Olisah С., Human L.R.D., Rubidge G., Adams J.A. Organophosphate pesticides sequestered in tissues of a seagrass species – Zostera capensis from a polluted watershed // Journal of Environmental Management. 2021. V.300. 113657. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113657
16. Olsen J.L., Rouzé P., Verhelst B., Lin Y., Bayer T., Collén J., Dattolo E., Paoli E.D., Dittami S.M., Maumus F., Michel G., Kersting A.R., Lauritano C., Lohaus R., Töpel M., Tonon T., Vanneste K., Amirebrahimi M., Brakel J., Boström C., Chovatia M., Grimwood J., Jenkins J.W., Jueterbock A., Mraz A., Stam W.T., Tice H.N., Bornberg-Bauer E., Green P.J., Pearson G.A., Procaccini G., Duarte C.M., Schmutz J., Reusch T.B., Peer Y.V. The genome of the seagrass Zostera marina reveals angiosperm adaptation to the sea // Nature. 2016. V.530. P. 331–335. DOI: https://doi.org/10.1038/nature16548
17. Pereira L.B., Eustáquio C.M.S., Castro V.R., Filgueiras P.R., Lacerda V. Environmental impacts related to drilling fluid waste and treatment methods: A critical review // Fuel. 2022. V.310, Part B. 122301. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122301
18. Qiao Y, Zhang Y, Xu S, Yue S, Zhang X, Liu M, Sun L, Jia X, Zhou Y. Multi-leveled insights into the response of the eelgrass Zostera marina L to Cu than Cd exposure // Science of The Total Environment. 2022. V.845. 157057. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157057
19. de los Santos С.И., Arenas F., Neuparth T.M., Santos M.M. Interaction of short-term copper pollution and ocean acidification in seagrass ecosystems: toxicity, bioconcentration and dietary transfer. // Marine Pollution Bulletin. 2019. V.142. P. 155–163. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.03.034
20. Short F.T., Carruthers T.J., Dennison W.C., Waycott M. Global seagrass distribution and diversity: A bioregional model. // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2007. V.350. P. 3–20. DOI: https://doi.org/10.1016/J.JEMBE.2007.06.012
21. Short F.T., Kosten S., Morgan P.A., Malone S.L., Moore G.E. Impacts of climate change on submerged and emergent wetland plants // Aquatic Botany. 2016. V.135. P. 3–17. DOI: https://doi.org/10.1016/J.AQUABOT.2016.06.006
22. van Wyk J.W., Adams J.B., von der Heyden S. Conservation implications of herbicides on seagrasses: sublethal glyphosate exposure decreases fitness in the endangered Zostera capensis // Peer Journal. 2022. V.10iL. 14295. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.14295
23. Vasechkina E.F., Rudneva I.I., Filippova T.A., Naumenko I.P., Parkhomenko A.V., Shaida V.G. Photosynthetic parameters of the seaweeds widely spread near the Crimean coast // Regional Studies in Marine Science. 2023. V.66, №15. ID 103170. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103170
24. York P.H., Carter A.B., Chartrand K.M., Sankey T., Wells L., Rasheed M.A. Dynamics of a deep-water seagrass population on the Great Barrier Reef: annual occurrence and response to a major dredging program // Scientific Reports. 2015. V.5. ID 13167. DOI: https://doi.org/10.1038/srep13167
25. Zheng Y., Zheng F., Zhang F., Liu L., Ge C. A blessing or a curse: Responses of eelgrass (Zostera marina) seedlings to combined stressors of nutrients, hypoxia and sulfide // Ecological Indicators. 2023. V. 147. ID 109960. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.109960

Статья поступила в редакцию 13.04.2023
Статья поступила после доработки 22.02.2024
Статья принята к публикации 23.06.2024

Об авторах

Руднева Ирина Ивановна – Rudneva Irina I.

доктор биологических наук
профессор, ведущий научный сотрудник, Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия (Marine Hydrophysical Institute RAS, Russia, Sevastopol), лаб. Инновационного морского приборостроения

svg-41@mail.ru

Шайда Валентин Григорьевич – Shaida Valentin G.

инженер-исследователь, ООО «ЭкоСервис-А», Москва, Россия (ECO-SERVICE Ltd, Russia, Moscow)

svg1841@mail.ru

Медянкина Мария Владимировна – Medyankina Maria V.

кандидат биологических наук
доцент, Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (Первый казачий университет), Москва, Россия (Razumovskiy Moscow State University of Technologies and Management, Russia, Moscow)

mediankina@mail.ru

Шайда Олег Валентинович – Shaida Oleg V.

ведущий инженер, з Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия (Marine Hydrophysical Institute RAS, Russia, Sevastopol), лаб. Инновационного морского приборостроения

ovasha@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 299011, Севастополь, ул. Капитанская, 2, МГИ РАН; тел. (8692) 54-52-41.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Руднева И.И., Шайда В.Г., Медянкина М.В., Шайда О.В. Оценка действия бурового раствора на зостеру Nanozostera noltii Hornemann // Вопросы современной альгологии. 2024. №1 (34). С. 10–20. URL: http://algology.ru/2100

DOI - https://doi.org/10.33624/2311-0147-2024-1(34)-10-20; END – MHBVBU

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

.

Evoluation of biological effects of drilling fluid on marine seagrass Nanozostera noltii Hornemann

Irina I. Rudneva¹, Valentin G. Shaida², Maria V. Medyankina³, Oleg V. Shaida<sup>1

1</sup>Marine Hydrophysical Institute RAS (Sevastopol, Russia)
²ECO-SERVICE Ltd (Moscow, Russia)
³Razumovskiy Moscow State University of Technologies and Management (Moscow, Russia)

The development of oil-gas complex in shelf zone of the seas and ocean is connected with the application of the specific chemicals, used in the processes of drilling. These components contain various chemicals, several of which are toxic and influence negative both on aquatic organisms and health of the people, using seafood. Therefore, it is important to evaluate the toxicity of of drilling fluids and their effects on the aquatic organisms inhabiting in the coastal areas of the seas and ocean. The aim of the present study was to analyze the effects of drilling fluid on marine eelgrass Zostera noltii exposed in wide spectrum of concentrations 0.004; 0.02; 0.05; 1; 5; 10; 62.5; 125; 250; 500 and 1000 mg/l. The results obtained demonstrated the non-uniform responses of the eelgrass on the tested drilling fluid, which was depended on its concentration and time of exposure.

Key words: drilling fluids; toxicity; stimulate effect; seagrass Nanozostera noltii

References

1. Antia M., Ndidiamaka A., Ezejiofor A., Cecilia Obasi C.N., Orisakwe O.E. Environmental and public health effects of spent drilling fluid: an updated systematic review. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022. V.7. ID 100120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100120
2. Arici E., Bat L. Sediment-water interactions with eelgrass (Zostera spp.) from Sinop shores of the Black Sea. Caspian Journal of Environmental Sciences. 2020. V.18, №2. P. 123–130 DOI: https://doi.org/10.22124/cjes.2020.406
3. Bejarano A.C., Adams J.E., McDowell J., Parkerton T.F., Mark L. Hanson M.LL. Recommendations for improving the reporting and communication of aquatic toxicity studies for oil spill planning, response, and environmental assessment. Aquatic Toxicology. 2023. 255. ID 106391. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2022.106391
4. Beyer J., Trannum H.C., Bakke T., Hodson P.V., Tracy K. Collier T.K. Environmental effects of the Deepwater Horizon oil spill: A review. Marine Pollution. Bulletin. 2016. V.110, is.1. P. 28–51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.06.027
5. Buapet B., Mohammadi N.S., Pernice M., Kumar M., Kuzhiumparambil U., Ralph P.J., Excess copper promotes photoinhibition and modulates the expression of antioxidant-related genes in Zostera muelleri. Aquatic Toxicology. 2019. V.207. P. 91–100. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.12.005
6. Girones L., Oliva A.L., Negrin V.L., Marcovecchio J.E., Arias A.H. Persistent organic pollutants (POPs) in coastal wetlands: A review of their occurrences, toxic effects, and biogeochemical cycling. Marine Pollution Bulletin. 2021. V.172. ID 112864. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112864
7. Hu C., Yang X, Gao L., Zhang P., Li W., Dong J., Li C., Zhang X. Comparative analysis of heavy metal accumulation and bioindication in three seagrasses: Which species is more suitable as a bioindicator? Science of The Total Environment. 2019. V.669. P. 41–48. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.425
8. Lee G., Suonan Z., Kim S.H., Hwang D-W, Lee K-S. Heavy metal accumulation and phytoremediation potential by transplants of the seagrass Zostera marina in the polluted bay systems. Marine Pollution Bulletin. 2019. V.149. ID 110509. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110509
9. Metodicheskie ukazaniaya po razrabotke normativov kachestva vody vodnyh ob’ektov rybohozyaistvennogo znacheniaya, v tom chisel normativov PDK vrednyh veshestv v vode vodnyh ob’ektov rybohozyaistvennogo znacheniaya, utv. Prikazom Rosrybolovstva № 695 04.08.2009. [Methodological recommendations for the development of legal levels of water quality of water bodies for fishery, including the legal levels of toxicants in the water if water bodies for fishery. The order of Russian Ministry of Fishery, № 695 04.08.2009] (In Russ.)
10. Mochida K., Hano T., Onduka T., Ito K., Yoshida G. Physiological responses of eelgrass (Zostera marina) to ambient stresses such as herbicide, insufficient light, and high water temperature. Aquatic Toxicology. 2019. V.208. P. 20–28. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.12.018
11. Mohammadi N.S., Buapet P., Pernice M., Signal B., Kahlke T., Hardke L., Ralph P.J. Transcriptome profiling analysis of the seagrass, Zostera muelleri under copper stress. Marine Pollution Bulletin. 2019. V.149. ID 110556. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110556
12. Neshovska H., Manev I., Kirov V. Heavy metal levels in water, brown algae (Cystoseira barbata), and eelgrass (Zostera marina) from the Southern Black Sea coast of Bulgaria. International Journal of Veterinary Sciences and Animal Husbandry. 2021. V.6(1). P. 15–19. DOI: https://doi.org/10.22271/veterinary.2021.v6.i1a.317
13. Olisah С., Human L.R.D., Rubidge G., Adams J.A. Organophosphate pesticides sequestered in tissues of a seagrass species – Zostera capensis from a polluted watershed. Journal of Environmental Management. 2021. V.300. ID 113657. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113657
14. Olsen J.L., Rouzé P., Verhelst B., Lin Y., Bayer T., Collén J., Dattolo E., Paoli E.D., Dittami S.M., Maumus F., Michel G., Kersting A.R., Lauritano C., Lohaus R., Töpel M., Tonon T., Vanneste K., Amirebrahimi M., Brakel J., Boström C., Chovatia M., Grimwood J., Jenkins J.W., Jueterbock A., Mraz A., Stam W.T., Tice H.N., Bornberg-Bauer E., Green P.J., Pearson G.A., Procaccini G., Duarte C.M., Schmutz J., Reusch T.B., Peer Y.V. The genome of the seagrass Zostera marina reveals angiosperm adaptation to the sea. Nature. 2016. V.530. P. 331–335. DOI: https://doi.org/10.1038/nature16548
15. Patin S.A. Morskoi neftegazoviy complex: factory ekologicheskogo riska. [Marine oil-gas complex: the factors of ecological risk]. Zashita okrujaushei sredy v neftegazovom komplekse. [The protection of the environment in oil-gas complex]. 2015. №4. P. 5–14. (In Russ.)
16. Pereira L.B., Eustáquio C.M.S., Castro V.R., Filgueiras P.R., Lacerda V. Environmental impacts related to drilling fluid waste and treatment methods: A critical review. Fuel. 2022. V.310, Part B. ID 122301. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122301
17. Qiao Y, Zhang Y, Xu S, Yue S, Zhang X, Liu M, Sun L, Jia X, Zhou Y. Multi-leveled insights into the response of the eelgrass Zostera marina L to Cu than Cd exposure. Science of the Total Environment. 2022. V.845. ID 157057. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157057
18. de los Santos С.И., Arenas F., Neuparth T., M. Santos M.M. Interaction of short-term copper pollution and ocean acidification in seagrass ecosystems: toxicity, bioconcentration and dietary transfer. Marine Pollution Bulletin. 2019. V.142. P. 155–163. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.03.034
19. Short F.T., Carruthers T.J., Dennison W.C., Waycott M. Global seagrass distribution and diversity: A bioregional model. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2007. V.350. P. 3–20. DOI: https://doi.org/10.1016/J.JEMBE.2007.06.012
20. Short F.T., Kosten S., Morgan P.A., Malone S.L., Moore G.E. Impacts of climate change on submerged and emergent wetland plants. Aquatic Botany. 2016. V.135. P. 3–17. https://doi.org/10.1016/J.AQUABOT.2016.06.006
21. Sedyh V.N., Ignat’ev L.A., Semenuk M.V. Reakcii rasteniy na vozdeistvie othodov bureniay [Responses of the plants on the drilling wasts]. Nauka, Novosibirsk, 2004. 104 p. (In Russ.)
22. van Wyk J.W., Adams J.B., von der Heyden S. Conservation implications of herbicides on seagrasses: sublethal glyphosate exposure decreases fitness in the endangered Zostera capensis. Peer Journal. 2022. V.10. ID 14295. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.14295
23. Vasechkina E.F., Rudneva I.I., Filippova T.A., Naumenko I.P., Parkhomenko A.V., Shaida V.G. Photosynthetic parameters of the seaweeds widely spread near the Crimean coast. Regional Studies in Marine Science. 2023. V.66, №15. №103170. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103170
24. York P.H., Carter A.B., Chartrand K.M., Sankey T., Wells L., Rasheed M.A. Dynamics of a deep-water seagrass population on the Great Barrier Reef: annual occurrence and response to a major dredging program. Scientific Reports. 2015. V.5. ID 13167. DOI: https://doi.org/10.1038/srep13167
25. Zheng Y., Zheng F., Zhang F., Liu L., Ge C. A blessing or a curse: Responses of eelgrass (Zostera marina) seedlings to combined stressors of nutrients, hypoxia and sulfide. Ecological Indicators. 2023. V.147. ID 109960. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.109960

Authors

Rudneva Irina I.

ORCID ID – https://orcid.org/0000-0002-9623-9467

Marine Hydrophysical Institute of RAS, Sevastopol, Russia

svg-41@mail.ru

Shaida Valentin G.

Russia ECO-SERVICE Ltd, Moscow, Russia

svg1841@mail.ru

Medyankina Maria V.

ORCID ID – https://orcid.org/0000-0002-9195-0399

Razumovskiy Moscow State University of Technologies and Management, Moscow, Russia

mediankina@mail.ru

Shaida Oleg V.

Marine Hydrophysical Institute of RAS, Sevastopol, Russia

ovasha@mail.ru

ARTICLE LINK:

Rudneva I.I., Shaida V.G., Medyankina M.V., Shaida O.V. Evoluation of biological effects of drilling fluid on marine seagrass Nanozostera noltii Hornemann. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2024. № 1 (34). P. 10–20. URL: http://algology.ru/2100

DOI - https://doi.org/10.33624/2311-0147-2024-1(34)-10-20; END – MHBVBU

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

When reprinting a link to the site is required

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147