Опубликовано: Остроумов С. А. Дисбаланс факторов, контролирующих численность одноклеточных планктонных организмов, при антропогенных воздействиях // дан (Доклады Академии наук). 2001. т. 379. № С. 136-138
Скачать 117.09 Kb.
|
Опубликовано: Остроумов С.А. Дисбаланс факторов, контролирующих численность одноклеточных планктонных организмов, при антропогенных воздействиях // ДАН (Доклады Академии наук). 2001. т. 379. № 1. С.136-138.УДК 574.5: 574.6ДИСБАЛАНС ФАКТОРОВ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ ЧИСЛЕННОСТЬ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ПЛАНКТОННЫХ ОРГАНИЗМОВ, ПРИ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ДАН. 2001. т. 379. № 1. С.136-138. С.А.Остроумов (Московский государственный университет, Москва 119899) Поступило 11.01.2001 Численность одноклеточных планктонных организмов в воде природных экосистем зависит от многих факторов (табл. 1). При анализе последствий антропогенного воздействия на водные экосистемы необходимо учитывать как прямое воздействие непосредственно на одноклеточные организмы, так и опосредованное – в результате антропогенного воздействия на важнейшие факторы, регулирующие численность планктона. Цель данной работы – с использованием новых экспериментальных результатов проанализировать новую сторону вопроса о том, как загрязнение водной среды химическими веществами может воздействовать на численность одноклеточных планктонных организмов. В работе использовали одноклеточные организмы (виды указаны в таблицах) и моллюсков. Морские моллюски получены в аквакультурном хозяйстве ИНБЮМ НАНУ. Культура Pavlova lutheri (Droop) Green 1975 (=Monochrysis lutheri Droop 1953) получена там же. В некоторых опытах использовали суспензию Saccharomyces cerevisiae (S.I.Lesaffre, 59703 Marcq-France). Пресноводные моллюски Unio tumidus были собраны в верхнем течении реки Москвы (выше г. Звенигорода). Изменения численности клеток одноклеточных организмов регистрировали спектрофотометрически. В ряде опытов рассчитывали величину ВЭИ – воздействие на эффективность изъятия клеток из воды. Величина ВЭИ рассчитана по формуле ВЭИ = [А/В] 100% где А – оптическая плотность в варианте, где в воду было добавлено вещество (ПАВ или СМС), которое тормозило фильтрацию воды моллюсками и изъятие клеток из воды; В – оптическая плотность в контроле (в сосудах – моллюски и одноклеточные организмы в воде без добавления испытуемого вещества), где фильтрация происходила быстро (соответственно быстро шло изъятие клеток из воды и снижение оптической плотности). При изучении воздействия поверхностно-активных веществ (ПАВ) и ПАВ-содержащих смесевых препаратов (СМС – синтетических моющих средств и других) на представителей фитопланктона и другие организмы [1] было выявлено, что численность клеток фитопланктона может косвенно контролироваться в результате воздействия этих веществ на смежное звено трофической цепи, представленное консументами-фильтраторами, в том числе моллюсками [1, 2] и коловратками [3]. Воздействие СМС в определенных условиях эксперимента может приводить к ингибированию (работы многих авторов) и к стимуляции численности фитопланктона – например [4, 5, 6]. Примеры см. ниже в таблице 2. При загрязнении среды смесевыми препаратами (СМС и др.) может происходить двоякое воздействие на фитопланктон [1]. С одной стороны, может иметь место прямая стимуляция фитопланктона за счет содержащихся в СМС биогенов (например, см. строку 2 в таблице 2). С другой стороны, может происходить подавление фильтрационной активности консументов фитопланктона за счет ПАВ, содержащихся в СМС (например, см. строки 5 и 6 в таблице). В конечном счете оба типа воздействий способны суммироваться и вызывать увеличение численности фитопланктона. В природных экосистемах активность фильтраторов служит важным фактором, контролирующим численность фитопланктона. Поэтому ингибирование их активности следует рассматривать как пример дисбаланса факторов, регулирующих численность фитопланктонных организмов. Ситуация, характеризуемая в строке 2 таблицы, может наблюдаться и для других видов фитопланктона, в том числе для морских микроводорослей [6]. В нашей экспериментальной работе были получены новые факты, свидетельствующие о способности ПАВ-содержащих смесевых препаратов (многие из которых содержат в своем составе соединения фосфора) снижать изъятие одноклеточных организмов из воды в ходе ее фильтрации моллюсками (табл. 3). Из соображений методического удобства в этой работе, наряду с клетками фитопланктона, использовали суспензию клеток Saccharomyces cerevisiae в соответствии с ранее разработанной методикой измерения фильтрационной активности, основанной на регистрации изъятия клеток одноклеточных организмов из воды в результате фильтрации моллюсками [1]. В специальных опытах мы сравнивали фильтрацию воды и изъятие одноклеточных организмов (клеток Saccharomyces cerevisiae и клеток фитопланктона) из воды мидиями Mytilus galloprovincialis. Изъятие клеток обоих организмов происходило параллельно с сопоставимой эффективностью (табл. 4). На основании этого и других аналогичных опытов, экспериментальная система с S. cerevisiae может служить моделью для изучения изъятия из воды одноклеточных организмов фильтраторами. Необходимо отметить, что в некоторых случаях прямое воздействие ПАВ на одноклеточные планктонные организмы может быть достаточно губительным. Некоторые виды фитопланктона высокочувствительны к воздействию синтетических ПАВ – например, диатомовые Thalassiosira pseudonana (Hustedt) Hasle et Heimdal в наших опытах оказались высокочувствительными к неионогенному ПАВ Тритону Х-100 [1, 7]. Полученные результаты дополняют ранее полученные сведения о действии ПАВ на моллюсков [1, 2, 8 ] и подтверждают то, что загрязняющие вещества (на примере ПАВ и ПАВ-содержащих смесевых препаратов) могут нарушать функциональную активность гидробионтов, важную для процессов самоочищения воды [9, 10]. В соответствии с предложенной нами системой критериев экологической опасности антропогенных воздействий [11], подобные результаты воздействия загрязняющих веществ представляются безусловно опасными и нежелательными. Данная работа показывает, при воздействии некоторых загрязняющих веществ может происходить существенный дисбаланс факторов, регулирующих численность одноклеточных планктонных организмов, причем при действии некоторых смесевых препаратов векторы прямого и косвенного (опосредованного через консументов) воздействия на одноклеточный планктон могут суммироваться так, что они усиливают действие друг друга и окончательный дисбаланс в системе может возрастать в сторону избыточного развития одноклеточного планктона. Это положение в данной статье разработано в основном на основе изучения консументов, представленных бентосными фильтраторами, но анализ данных о планктонных фильтраторах [3, 12] приводит к аналогичным результатам. В определенных случаях положения, разработанные в статье, могут быть приложимы к одноклеточному планктону как в морских, так и пресноводных экосистемах, в том числе в условиях эвтрофикации. Автор благодарит сотрудников кафедры гидробиологии, В.В. Малахова, Е.А.Криксунова и других коллег за критические замечания и обсуждение. Часть работы поддержана RSS, Open Society Foundation, grant 1306/1999. Благодарю сотрудников ИНБЮМ НАНУ Шульмана Г.Е., Финенко Г.А., Холодова В.И., Пиркову А.В., Столбова А.Я. и Солдатова А.А. за предоставление морских моллюсков и помощь, Н.Н.Колотилову и Н.Э.Зурабову за помощь в проведении отдельных опытов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на биосферу. М.: МАКС-Пресс. 2000. 116 с. 2.Остроумов С.А. Донкин П., Стафф Ф.// ДАН. 1998. Т.362. № 4. С. 574-576. 3.Карташева Н.В., Остроумов С. А. Пищевая промышленность на рубеже третьего тысячелетия. М: МГТА. 2000. С.245-247. 4.Колотилова Н.Н., Остроумов С.А. // Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов. М.: Диалог-МГУ. 2000. С.66. 5.Остроумов С.А., Колотилова Н.Н. // Водные экосистемы и организмы-2. М.: МАКС-Пресс. 2000. С.60. 6. Айздайчер Н.А., Малынова С.И., Христофорова Н.К. // Биология моря. 1999. Т.25. № 3. С. 234-238. 7. Фишер Н., Маертц-Уэнте М., Остроумов С.А. // Изв. РАН. Сер. биол. 1996. № 1. С. 91-95. 8. Остроумов С.А., Донкин П., Стафф Ф. // Вестн. МГУ. Сер. 16. Биология. 1997. № 3. С. 30-36. 9. Остроумов С.А. // ДАН 2000. Т. 372. № 2. С. 279-282. 10. Остроумов С.А. // ДАН. 2000. Т. 374. № 3. С. 427-429. 11. Остроумов С.А. // ДАН. 2000. Т. 371. № 6. С. 844-846. 12. Остроумов С.А. // ДАН. 2000. Т. 375. № 6. С.847-849. Таблица 1. Факторы, регулирующие численность одноклеточного планктона (некоторые важные примеры)
Таблица 2. Воздействие ПАВ и СМС на фитопланктонные организмы (примеры)
Таблица 3. Суммирование некоторых результатов о воздействии ПАВ-содержащих смесевых препаратов на фильтрационную и трофическую активность моллюсков
Примечание. ВЭИ – воздействие на эффективность изъятия клеток из воды (рассчитано как описано в тексте). Указаны максимальные значения ВЭИ, наблюдавшиеся в течение соответствующего опыта. Длительность опытов 25-100 мин. Одноклеточные организмы, использованные в опытах: № 1, 5, 6, 7, 8 - S. cerevisiae; № 2, 3, 4 - Pavlova lutheri (=Monochrysis lutheri). Таблица 4. Изъятие из воды одноклеточных организмов при фильтрации воды Mytilus galloprovincialis
Примечание. Начальная концентрация Saccharomyces cerevisiae 267 мг/л (сухой вес). Mytilus galloprovincialis – 0.5 г (сырой вес с раковинами), возраст моллюсков - 2 мес. Температура 27.0°С. Спектрофотометр СФ-26 ЛОМО, оптический путь 10 мм. ABSTRACT Imbalance of factors which control the abundance of unicellular plankton under the anthropogenic impact DAN. 2001. V. 379. No. 1. P.136-138. S.A.Ostroumov The factors which control the abundance of unicellular plankton in water include light, nutrients (P, N), temperature, viruses, exometabolites, grazing by consumers, and chemical contaminants. Chemicals can produce effects on the abundance of plankton cells in two ways: (1) direct effects on the plankton; (2) indirect effects via affecting consumers that graze and control the unicellular plankton. The author have shown that 7 detergents (1-50 mg/L) inhibited the rate of the removal of cells of unicellular plankton from the water column as a result of the water filtration by bivalve molluscs over 25 – 100 min. The bivalves were represented by freshwater (Unio tumidus) and marine (Mytilus galloprovincialis and Crassostrea gigas) organisms. The detergents inhibited water filtration by bivalves in a way similar to the action of individual surfactants which also inhibited the filtering activity by bivalves (Ostroumov, Doklady Akademii Nauk, 2000, 371: 844-846). Chemical mixtures (exemplified by detergents that contain both phosphates and surfactants) can pollute water and produce two types of effects on the unicellular plankton: (1) direct effects of stimulating unicellular plankton growth due to addition of phosphates; (2) indirect effect as a result of the surfactant-induced inhibition of grazing by bivalves. When summing up, the both effects can produce some imbalance in unicellular plankton populations towards increasing the amount of their cells per unit of volume of water. УДК 574.5: 574.6 Резюме ДИСБАЛАНС ФАКТОРОВ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ ЧИСЛЕННОСТЬ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ПЛАНКТОННЫХ ОРГАНИЗМОВ, ПРИ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ДАН. 2001. т. 379. № 1. С.136-138. С.А.Остроумов Факторы, контролирующие численность одноклеточного планктона в воде, включают свет, биогены, температуру, вирусы, экзометаболиты, выедание консументами, химическое загрязнение воды. Химические вещества могут воздействовать на численность клеток планктона двояким образом: (1) прямое воздействие на клетки; (2) опосредованное воздействие через консументов. Автор показал, что 7 препаратов синтетических моющих средств (СМС) (1-50 мг/л) ингибировали изъятие клеток одноклеточного планктона из воды при ее фильтрации двустворчатыми моллюсками в течение 25-60 мин. Моллюски были представлены пресноводными (Unio tumidus) и морскими (Mytilus galloprovincialis и Crassostrea gigas) организмами. СМС подавляли фильтрацию воды подобно тому, как действовали индивидуальные ПАВ, которые также подавляли фильтрационную активность моллюсков (Остроумов, ДАН, 2000, т. 371, с. 844-846). Действуя на одноклеточный планктон, химические смесевые препараты (примером которых служат СМС, которые содержат и фосфаты, и ПАВ) могут вызывать эффекты двух типов: (1) прямое стимулирующее воздействие в результате повышения концентрации фосфатов; (2) опосредованное воздействие в результате ПАВ-индуцированного подавления выедания планктона моллюсками. Суммируясь, эффекты обоих типов могут вызывать дисбаланс популяций планктона в сторону увеличения численности его клеток в единице объема воды. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: поверхностно-активные вещества, ПАВ, изъятие клеток из воды, фильтрация воды, ПАВ, СМС, ВЭИ, воздействие на эффективность изъятия, пресноводные, двустворчатые, моллюски, Unio tumidus, Saccharomyces cerevisiae, спектрофотометр, синтетические моющие средства, СМС ОМО, СМС Лоск-Универсал, СМС Лоск-Универсал, СМС Tide-Lemon, СМС IXI, СМС IXI, СМС Дени-Автомат, СМС Lanza, СМС Весна-деликат, фильтрационная и трофическая активность, мидии, Mytilus edulis, M. galloprovincialis, устрицы, Crassostrea gigas, Euglena gracilis, Synechocystis sp. PCC 6803, Synechococcus, Scenedesmus quadricauda, Chlorella sp., Isochrysis galbana, Dunaliella viridis, эвтрофикация, морские, пресноводные экосистемы, бентос, критерии, экологическая опасность, антропогенные воздействия, гидробионты, неионогенный, Тритон Х-100, диатомовые, Thalassiosira pseudonana, суспензия клеток, фосфор, микроводоросли, консументы, подавление, биогены, стимуляция, фитопланктон, загрязнение среды, ПАВ-содержащие смесевые препараты, детергенты, фильтраторы, качество воды, самоочищение, удаление взвеси, осветление воды | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Остроумов С. А. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы... Мы признаем критически важную роль, которую играют малые фермерские хозяйства, особенно под руководством женщин, в трансформации... |  | С. А. Остроумов, М. П. Колесников. Пеллеты моллюсков в биогеохимических... |
| Исследование клеточных факторов естественной резистентности при воздействии... Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Государственном научном центре Российской Федерации-Институте медико-биологических... | | Проект выполнила Стрейф Александра Проведение работ с различными... Изучение основных характеристик и структуры экосистем и влияние на них различных антропогенных факторов позволяет предсказывать характер... |
| Президиум академии наук СССР распоряжение от 7 мая 1980 г. №10143-688... Разработано Сибирским научно-исследовательским институтом энергетики, фирмой оргрэс, Научно-исследовательским институтом гигиены... | | Книга вышла в издательстве "ВеГа" в 2009 году 269 стр с илл Награжден многими орденами и медалями, в том числе, Орденом Мужества. Почетный доктор Европейского университета. Академик Российской... |
| Реферат по икт «Прогнозное моделирование влияния климатических и... «Прогнозное моделирование влияния климатических и антропогенных факторов на состояние экосистемы солёного озера Шира» | | Способ оценки усталости асфальтобетона при циклических динамических воздействиях Технический результат: повышение достоверности оценки параметров прочностной усталости асфальтобетона при циклических динамических... |
| Возможности стимуляции секреции слезы у больных с гиполакримией при... А кафедре глазных болезней Государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования Московской медицинской... | | Российской академии наук институт европы ран промышленная политика европейских стран Н. В. Говоровой.]. – М. Ин-т Европы ран : Рус сувенир, 2010. – 214 с. – (Доклады Института Европы = Reports of the Institute of Europe... |
| Интеллектуальная игра Задание. Выразительно прочитать слова Стародума из д. 3, явл. 1, стр. 135, 136, 138 (по учебнику А. Г. Кутузова «В мире литературы.... | | Пояснительная записка. Оценивать и прогнозировать Изменение природных и социально-экономических объектов под воздействием природных и антропогенных факторов |
| Оценка физиологического состояния рыб объектов аквакультуры при различных... Рыб – объектов аквакультуры при различных стрессорных воздействиях и поиск адаптогенов | | Оценка физиологического состояния рыб объектов аквакультуры при различных... Рыб – объектов аквакультуры при различных стрессорных воздействиях и поиск адаптогенов |
| Урок по теме «Одноклеточные животные» Цели урока: учащиеся должны выделять признаки простейших, особенности строения простейших, уметь находить сходства в строении одноклеточных... | | Доклады моип. Общая биология О связи продолжительности жизни организмов с некоторыми пролиферативными параметрами |
