ГЛАВНАЯ » ОБЗОРЫ И СТАТЬИ » СТАТЬИ » ЭКОЛОГИЯ ВОДОРОСЛЕЙ.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
» Эффект хрома на культуру Scenedesmus quadricauda при разных режимах интоксикации

из Материалов Международной конференции «Экологическая физиология водных фототрофов: распространение, запасы, химический состав и использование» IV Сабининские чтения
29 ноября - 29 декабря 2015 г.


Эффект хрома на культуру Scenedesmus quadricauda при разных режимах интоксикации

The effect of chromium on the culture Scenedesmus quadricauda at different modes of intoxication

 

Ипатова В.И. 

Valentina I. Ipatova 

 

Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова,
биологический факультет, кафедра гидробиологии

 

УДК: 581.1:582.232: 628.394

 

Исследована динамика роста культуры микроводоросли Scenedesmus quadricauda Turb. Breb. в присутствии хрома при изменении дозовой нагрузки. Проанализировано действие хрома как при однократном его внесении в культуральную среду для водорослей, так и при постепенном добавлении с учетом дозы вещества на одну клетку. Полученные данные свидетельствуют о высокой токсичности вещества и слабой степени адаптации к нему исследуемого тест-объекта.

Ключевые слова: микроводоросли; бихромат калия; адаптация.

 

Усиление масштабов и разнообразие форм производственной деятельности человека приводит к постоянно меняющимся в качественном и количественном отношении условиям окружающей водной среды. При этом загрязняющие вещества могут поступать в водоем как однократно при случайных аварийных или залповых сбросах, так и постепенно с разной периодичностью. И водные организмы далеко не всегда обладают механизмами, позволяющими им быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды. В условиях постоянного изменения токсической нагрузки для оценки токсического действия вещества важно знать не только концентрацию вещества, но и количество токсиканта, приходящееся на организм или клетку.

Целью настоящей работы послужило исследование динамики роста культуры зеленой хлорококковой микроводоросли Scenedesmus quadricauda Turb. Breb. при изменении дозовой нагрузки тяжелых металлов на примере хрома.

 

Материалы и методы

Культуру водоросли Scenedesmus quadricauda Turp. Breb. (=Desmodesmus communis (E. Hegew.) E. Hegew.) выращивали на среде Успенского №1 (Успенская, 1966) в люминостате при освещенности 3000 люкс со сменой дня и ночи и температуре 22-25°C. Для опытов использовали культуру в логарифмической фазе роста с исходной численностью 100-150 тыс.кл/мл. Показателем токсического действия токсиканта служило изменение общей численности клеток водоросли, которая учитывалась с помощью камеры Горяева.

В качестве токсиканта использовали бихромат калия в концентрациях 1 и 3 мг/л в пересчете на хром. Токсикант в концентрации 1 мг/л вносили однократно в день постановки эксперимента (0 сутки) и постепенно в течение 14 суток по 0,2 мг/л 5 раз (на 0, 3, 7, 11 и 14 сутки) (опыт №1). Хром в концентрации 3 мг/л добавляли однократно в день постановки эксперимента (0 сутки), постепенно в течение 15 суток по 0,5 мг/л 6 раз (на 0, 3, 6, 9, 12 и 15 сутки) и однократно на 15 сутки (опыт №2). Кроме того, в серии параллельных повторностей добавляли токсикант в концентрации 1 мг/л на разные сроки развития культуры (0, 4, 7, 11, 15, 21 сутки), не меняя ее численности на эти моменты времени, так что доза хрома на клетку на эти сроки была разной, а концентрация везде одинаковая (опыт №3). Отдельно был поставлен эксперимент с 7-суточной культурой с разной исходной численностью 100, 200 и 400 тыс.кл/мл в присутствии 1 мг/л хрома (опыт №4).

Оценку токсического действия производили по достоверности различий опытных значений от контрольных с использованием критерия достоверности td. Контролями служили рост культуры в чистой среде и рост при однократной добавке токсиканта в день постановки эксперимента.

В опыте №1 доза токсиканта, приходящаяся на клетку, при однократном его внесении в начале эксперимента в концентрации 1 мг/л составляла 6,7·10-9 мг/кл, а при постепенном его добавлении и доведении концентрации до уровня 1 мг/л в течение 14 суток составляла 1,3·10-9 (0 сутки); 1,4·10-9 (3 сутки); 0,8·10-9 (7 сутки); 0,72·10-9 (11 сутки); 0,69·10-9 мг/кл (14 сутки).

В опыте №2 доза токсиканта в день постановки эксперимента составляла 20·10-9, при добавлении однократно на 15 сутки роста контрольной культуры – 2,7·10-9, а при постепенном добавлении – 3,3·10-9 (0 сутки); 5,1·10-9 (3 сутки); 9,2·10-9 (6 сутки); 15·10-9 (9 сутки); 20·10-9 (12 сутки); 20·10-9 мг/кл (15 сутки).

В опыте №3 доза хрома для культур разной стадии развития составляла 5·10-9 (0 сутки); 2,8·10-9 (4 сутки); 2,4·10-9 (7 сутки); 2,5·10-9 (11 сутки); 2,2·10-9 (15 сутки) и 2,17·10-9 мг/кл (21 сутки).

В опыте №4 для исходной численности культуры 100, 200, 400 тыс.кл/мл доза хрома составляла 1·10-8, 5 и 2,46·10-9 мг/кл, соответственно.

 

Результаты и обсуждение

Как показали результаты исследования, постепенное добавление токсиканта в процессе роста культуры в 5-10 раз меньших дозах, чем при одномоментной добавке 1 мг/л, не приводило к заметному улучшению роста водоросли (рис. 1). Отмечалось лишь незначительное улучшение роста в отдельные периоды развития в 4 случаях из 10 дат наблюдений (опыт №1).

Рис. 1. Изменение численности клеток культуры Scenedesmus quadricauda при однократной добавке хрома в начале эксперимента (0 сутки) и многократной добавке (*) на 0, 3, 7, 11, 14 сутки эксперимента.

 

В опыте №2 доза исследованного токсиканта на клетку при концентрации 3 мг/л хрома, добавленного однократно в самом начале эксперимента, была почти на порядок выше дозы этого токсиканта, добавленного однократно на 15 сутки роста чистой (без токсиканта) культуры в той же концентрации 3 мг/л. Тем не менее, 15-суточная культура с достаточно высокой исходной численностью 1,5 млн.кл/мл после добавления 3 мг/л токсиканта не росла и ее численность постепенно уменьшалась вплоть до конца эксперимента длительностью 45 суток (рис. 2).

Рис. 2. Изменение численности клеток культуры Scenedesmus quadricauda при однократной добавке хрома в начале эксперимента (0 сутки), многократной добавке (*) на 0, 3, 6, 9, 12, 15 сутки и однократной добавке (**) на 15 сутки эксперимента.

 

Сравнение результатов этих двух опытов показало, что хотя при постепенном добавлении токсиканта до 1 мг/л его доза на клетку практически уменьшалась, начиная с 3 суток опыта вследствие роста культуры (рис. 1), а при постепенном добавлении токсиканта до 3 мг/л доза практически все время увеличивалась вследствие незначительного изменения роста культуры (рис. 2), но результат оказался сходным. А именно, в обоих случаях, как при однократной добавке токсиканта, так и при длительном постепенном его добавлении до уровня концентрации однократной добавки, рост культуры отличался мало.

Таким образом, даже постепенное добавление токсиканта небольшими порциями за относительно большой для культуры срок (14-15 суток) может приводить к одинаковому эффекту, как и при одномоментном попадании токсиканта сразу в большом количестве, соответствующем суммарной концентрации, достигнутой за такой же срок (14-15 суток) при его постепенном добавлении. Сходные результаты были получены и другими авторами (Ipatova et al., 2007) на зеленых и диатомовых водорослях в опытах с хромом, в которых поддерживалась постоянная доза хрома на клетку на протяжении всего роста водорослей. Оказалось, что по показателю численности клеток водорослей в отношении высоких концентраций хрома в условиях сохранения постоянной дозы можно говорить о совпадении понятий концентрация и доза.

Добавление токсиканта на разных стадиях развития культуры в условиях разной плотности популяции на момент добавления 1 мг/л токсиканта (опыт №3) показало, что конечная численность во всех случаях была близкой. Это можно объяснить физиологическим состоянием и невысокой скоростью роста культуры в зимний период постановки эксперимента. Разная исходная плотность популяции в пределах от 100 до 400 тыс.кл/мл 7-суточной культуры также не повлияла на токсичность 1 мг/л хрома (опыт №4), хотя его доза отличалась более, чем в 2 раза при разной исходной численности культуры.

Традиционно действие токсических веществ в диапазоне концентраций на водные растения оценивается в режиме однократного внесения исследуемого вещества. В настоящей работе было проанализировано действие хрома, как при однократном его внесении в культуральную среду для водорослей, так и при постепенном его добавлении с учетом дозы вещества на одну клетку с целью моделирования реальных экологических ситуаций и изучения условий адаптации водорослей к токсическому загрязнению. Полученные данные свидетельствуют о высокой токсичности вещества и слабой степени адаптации к нему исследуемого тест-объекта. Хронические уровни загрязнения окружающей среды в условиях постоянного поступления хрома малыми порциями в водную среду не гарантируют лучшего развития водорослей, чем при однократном залповом сбросе его в больших дозах.

 

Список литературы

1. Успенская В.И. Экология и физиология питания пресноводных водорослей. М.: Изд-во МГУ, 1966. 124 с.

2. Ipatova V. I., Prokhotskaya V. Yu., Dmitrieva A. G. Structural Changes and Adaptation of Algal Population under Different Regimens of Toxic Exposure // Proc. Seventh Int. Conf. on Complex Systems. Boston, 2007. http://necsi.org/events/iccs7/viewpaper.php?id=32

Статья поступила в редакцию 10.12.2015

 

The effect of chromium on the culture Scenedesmus quadricauda at different modes of intoxication

Valentina I. Ipatova

The dynamics of the microalgae culture Scenedesmus quadricauda Turp. Breb. growth was studied in the presence of chromium at different toxic exposure. It was analyzed the effect of chromium, both by a single adding of chromium in culture medium and by gradually adding the given dose of the chromium per cell. The findings suggest that there is the high toxicity of the substance and a low degree of adaptation of the test object to chromium.

Keywords: microalgae; potassium dichromate; adaptation. 

 

Об авторе

Ипатова Валентина Ивановна - Ipatova Valentina Ivanovna

кандидат биологических наук
доцент, старший научный сотрудник ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Биологический ф-т, каф. гидробиологии

viipatova@hotmail.com

Корреспондентский адрес: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, Московский Государственный Университет им.М.В.Ломоносова, д. 1, стр. 12, Биологический ф-т, каф. гидробиологиител.: (495) 939-27-73

 

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Ипатова В.И. Эффект хрома на культуру Scenedesmus quadricauda при разных режимах интоксикации // Вопросы современной альгологии. 2016. № 1 (11). URL: http://algology.ru/962

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

 

К разделу СТАТЬИ

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

13 номеров журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

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

Новые публикации



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    Phaeophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Characeae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147