ГЛАВНАЯ » КОНФЕРЕНЦИИ » САБИНИНСКИЕ ЧТЕНИЯ » V Сабининские чтения - 2016 » Материалы Международной конференции
«Экологическая физиология водных фототрофов: распространение, запасы, химический состав и использование»
V Сабининские чтения - 2016
» Влияние ионов свинца и РОВ на рост, развитие и аденилатный энергетический заряд микроводорослей в культурах

Влияние ионов свинца и РОВ на рост, развитие и аденилатный энергетический заряд микроводорослей в культурах

Influence of Pb ions and a DOM on the growth, development and adenylate energy charge of microalgae in cultures

 

Сысоев А.А., Сысоева И.В.

Alexander A. Sysoev, Inna V. Sysoeva

 

Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского (г. Севастополь)

 

УДК 582.26/.27:574.64:577.1

 

В работе изучено влияние ионов свинца (Pb) и растворенного органического вещества (РОВ) на культуры микроводорослей. В эксперименте были использованы 3 культуры: Prorocenrum micans, Prorocentrum pusillum (Dinophyceae) и Platymonas viridis (Chlorophyceae). Влияния ионов Pb и РОВ на состояние культур оценивали по следующим параметрам: численность клеток, средние размеры клеток и аденилатный энергетический заряд (АЭЗ). Результаты показали различную толерантность видов микроводорослей к содержанию ионов Pb и присутствию РОВ. По скорости деления и средним размерам клеток отмечены разные стратегии адаптации к поллютантам у различных таксономических и размерных групп микроводорослей. Наибольшее сходство видов микроводорослей проявилось в репродуктивной активности клеток в соответствии с АЭЗ.

Ключевые слова: культуры микроводорослей; численность и размеры клеток; аденилатный энергетический заряд; ионы свинца, РОВ.

 

Введение

Концепция использования биомаркеров в качестве индикаторов токсикологического пресса поллютантов на водные организмы занимает центральное место при оценке экологических последствий антропогенного загрязнения водных экосистем. Она необходима при выборе из множества откликов гидробионтов наиболее информативных и пригодных для целей биологического мониторинга (Капков, 2003). Наиболее актуальными направлениями в оценке экологического состояния вод признаны исследования воздействия тяжелых металлов и антропогенного эвтрофирования водоемов на первичное звено трофической цепи пелагиали – планктонные микроводоросли (Шитиков, 2003; Алимов, 2000). Цель исследования – изучение информативных откликов культивируемых микроводорослей на различные концентрации ионов свинца и присутствие растворенного органического вещества (РОВ)

 

Материалы и методы

В эксперименте были использованы культуры двух видов динофитовых водорослей: Prorocentrum micans и Prorocentrum pusillum – и один вид зеленой водоросли – Platymonas viridis. Культуры выставляли на экспозицию с естественным освещением для роста численности на стерилизованной морской воде с добавлением питательной среды F/2. За сутки до эксперимента равные по объему аликвоты культур микроводорослей распределяли в конические колбы и добавляли в них испытуемые агенты согласно плану эксперимента. Исходя из того, что пороговые концентрации ионов свинца составляют 100 мкг/л (Капков, 2003), а эвтрофированные районы Черного моря содержат 10 мг/л РОВ (Агатова и др., 2007), для эксперимента использовали конечные концентрации ионов свинца 100 и 200 мкг/л, а РОВ, составленного из мидийного гидролизата и глюкозы – 10 мг/л. Все культуры выставляли на трехдневную экспозицию при естественном освещении в следующих вариантах содержания:

  1. Контроль: стерилизованная морская вода + питательная среда F/2 + культура.
  2. Контроль + растворенное органическое вещество (РОВ) (DOM).
  3. Контроль + пороговая концентрация свинца (Pb).
  4. Контроль + Pb + РОВ (Pb+DOM).
  5. Контроль + двойная пороговая концентрация свинца (2Pb).
  6. Контроль + 2Pb + РОВ (Pb+DOM).

Пробы на анализ численности, средние размеры клеток и аденилатный энергетический заряд отбирали ежедневно, на 1, 2 и 3 сутки экспозиции. Анализ численности и размеров клеток проводили на проточном цитофлюориметре Cytomics FC 500 (Beckman Coulter, США), аденилатного состава – на хемилюминометре ATP-Luminometer 1250 (LKB, Швеция).

В качестве основных критериев, по которым оценивали степень негативного воздействия поллютантов, были выбраны: репродуктивная активность (динамика численности клеток), размеры клеток и аденилатный энергетический заряд Д. Аткинсона (АЭЗ) (Atkinson, 1968).

 

Результаты и обсуждение

Динамика численности, размеров клеток и АЭЗ в культуре Prorocentrum micans при различных вариантах содержания отражена на рис. 1. АЭЗ, отражающий физиологическое состояние клеток (Atkinson, 1968), значительно снизился в течение 3-суточной экспозиции, особенно в условиях негативного влияния поллютантов. Снижение репродуктивной активности, вероятно, привело к увеличению размеров клеток, показав обратную зависимость численности и средних размеров клеток. На 2 и 3 сутки отмечены снижения АЭЗ и размеров клеток, особенно в режимах с поллютантами.

Рис. 1. Динамика численности (FC, кл/мл), размеров клеток (FL, у/е) и АЭЗ (АЕС) в культуре Prorocentrum micans при различных вариантах содержания. На оси Х обозначены режимы содержания, в скобках – сутки экспозиции.

Fig. 1. Dynamics of numbers (FC, cells/ml), the size of the cells (FL, c/u) and AEC in the of Prorocentrum micans culture under different variants of the content. On the X-axis indicated the exposure mode, in parentheses – the day of the exposure.

 

Динамика АЭЗ в культуре Prorocentrum pusillum схожа с динамикой в культуре Prorocentrum micans (рис. 2).

Рис. 2. Динамика численности (FC, кл/мл), размеров клеток (FL, у/е) и АЭЗ (АЕС) в культуре Prorocentrum pusillum при различных вариантах содержания. На оси Х обозначены режимы содержания, в скобках – сутки экспозиции.

Fig. 2. Dynamics of numbers (FC, cells/ml), the size of the cells (FL, c/u) and AEC in the of Prorocentrum pusillum culture under different variants of the content. On the X-axis indicated the exposure mode, in parentheses – the day of the exposure.

 

В отличие от культуры Prorocentrum micans, здесь не было отмечено сильных колебаний численности во время 3-суточной экспозиции, но размеры клеток, так же, как и в первом случае, в 1 сутки сильно возросли в режимах с поллютантами, а к 3 суткам значительно снизились. Характерно для обоих видов рода Prorocentrum – значительное снижение размеров клеток к концу экспозиции. Особенно ярко выражена эта тенденция у P. micans, у которого прослеживается две стадии адаптации к негативному влиянию токсиканта. В течение первых суток размеры клеток сильно возрастают, что означает снижение частоты деления клеток и внутриклеточное накопление веществ. Во вторые и особенно в третьи сутки происходят обратные процессы: снижение размеров клеток и возрастание репродуктивной активности при снижении АЭЗ. В этом случае клетки в аспекте энергетических трат получают, по крайней мере, две выигрышные позиции: улучшение обмена со средой за счет увеличения удельной поверхности, что дает им преимущество в потреблении биогенов и активизации метаболических процессов, с одной стороны, и уменьшение внутриклеточных энергетических трат – с другой. В этом механизме проявляется стратегия активной адаптации организмов к негативным факторам среды (Хочачка, Сомеро, 1977).

В культуре Platymonas viridis значения АЭЗ не подверглись таким сильным изменениям, как в двух предыдущих случаях (рис. 3). Численность клеток в условиях относительно чистой среды была заметно выше, чем в присутствии поллютантов, но размеры клеток не изменялись в такой степени, как было отмечено в других культурах. Основываясь на полученных данных, можно заключить, что культура Platymonas viridis проявила наибольшую толерантность к негативному влиянию поллютантов среди испытуемых видов.

Рис. 3. Динамика численности (FC, кл/мл), размеров клеток (FL, у/е) и АЭЗ (АЕС) в культуре Platymonas viridis при различных вариантах содержания. На оси Х обозначены режимы содержания, в скобках – сутки экспозиции.

Fig. 3. Dynamics of numbers (FC, cells/ml), the size of the cells (FL, c/u) and AEC in the of Platymonas viridis culture under different variants of the content. On the X-axis indicated the exposure mode, in parentheses – the day of the exposure.

 

Присутствие РОВ оказывало позитивное влияние на рост клеток рода Prorocentrum, в особенности в первые сутки экспозиции. На Platymonas viridis присутствие растворенной органики существенного влияния не оказывало.

 

Таким образом, общим для всех исследованных культур микроводорослей было снижение численности клеток и АЭЗ под воздействием поллютантов. У динофитовых водорослей в значительной степени варьировали средние размеры клеток, особенно у относительно крупного вида Prorocentrum micans. В обеих культурах в течении 3-х-суточной экспозиции, в особенности под влиянием токсиканта, снижался АЭЗ, что означает ухудшение физиологического состояния клеток с дальнейшей потерей репродуктивной активности.

 

Список литературы

1. Агатова А.И., Лапина Н.М., Торгунова Н.И. Биохимические показатели трофности морских экосистем // Вопр. промысл. океанологии. 2007. Вып.4, №1. С. 88-98.

2. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования экосистем. – СПб.: ЗИН РАН, 2000. – 147 с.

3. Капков В.И. Водоросли как биомаркеры загрязнения тяжелыми металлами морских прибрежных экосистем: Автореф. дисс. докт. биол. наук. – Москва, 2003. – 90 с.

4. Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимических адаптаций. – М.: Мир, 1977. – 398 с.

5. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.

6. Atkinson D.E. The energy charge of the adenylate pools as a regulatory parameter. Interaction with feedback modifiers// Biochemistry. 1968. Vol.7, №11. P. 4030-4034.

Статья поступила в редакцию 20.12.2016

 

Influence of Pb ions and a DOM on the growth, development and adenylate energy charge of microalgae in cultures

Alexander A. Sysoev, Inna V. Sysoeva

We studied the effect of Pb ions and dissolved organic matter (DOM) on the cultures of microalgae. In our experiments three cultures of microalgae were used: Prorocenrum micans, Prorocentrum pusillum (Dinophyceae) и Platymonas viridis (Chlorophyceae). The effect of Pb ions and DOM on the state of microalgal cultures was evaluated on the following parameters: the number of cells, the mean size of the cells and the adenylate energy charge (AEC). Our results showed different tolerance of microalgae species to the content of Pb ions and the presence of DOM. Various adaptation strategies in pollutant tolerance were detected within different taxonomic groups and cell size groups of microalgae based on the cell division rate and average size of cells. The greatest similarity of microalgae species was revealed in the reproductive activity of the cells in accordance with the AEC.

Keywords: microalgae cultures; number and size of cells; adenylate energy charge; Pb ions; DOM.

 

Об авторе

Сысоев Александр Александрович  Sysoev Alexandr A.

научный сотрудник, Институт морских биологических исследований им. А.О.Ковалевского РАН  (ФГБУН ИМБИ), г. Севастополь, Россия (Federal State Institution of Science «The A. O. Kovalevsky Institute of Marine Biological Research of RAS» IMBR, Sevastopol, Russia), Отдел функционирования морских экосистем.

alexsysoev@yandex.ru

Сысоева Инна Викторовна – Sysoeva Inna V.

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Институт морских биологических исследований им. А.О.Ковалевского РАН  (ФГБУН ИМБИ), г. Севастополь, Россия (Federal State Institution of Science «The A. O. Kovalevsky Institute of Marine Biological Research of RAS» IMBR, Sevastopol, Russia), Отдел биофизической экологии.

alexsysoev@yandex.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 299011, Севастополь, пр. Нахимова, 2, ФГБУН ИМБИ; тел. (8692)-54-41-10.

 

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

К другим статьям Международной конференции 
«Экологическая физиология водных фототрофов: 
распространение, запасы, химический состав и использование».
V Сабининские чтения - 2016
 

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

12 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