Заключение

Экобиоинженерный подход к реабилитации водных объектов состоит из трех важных этапов:

• 
  Сбор исходных данных, которые служат основой для разработки практических рекомендаций по проведению экологической реабилитации водного объекта.
  
• 
  Проведение инженерных мероприятий по восстановлению водного объекта: выемка иловых отложений, формирование оптимальной морфологической формы чаши водоема, укрепление эродированных берегов, – формирующих контур и морфологию (образно говоря, «скелет») водного объекта.
  
• 
  Проведение биологической рекультивации водного объекта, в процессе которой производится высадка специальных растений-макрофитов, заселение живыми организмами и зарыбление водной толщи, что способствует формированию или активизации механизмов, которые можно сопоставить с ролью «печени» и «почек» в функционирующей экосистеме водного объекта и тем самым способствует восстановлению качества воды.
  

Таким образом, разработка экобиоинженерных технологий применительно к экологической реабилитации водных объектов требует комплексного подхода с привлечением разных специалистов: биологов (гидробиологов), географов (гидрологов, геоморфологов), экологов (специалистов по охране окружающей среды), инженеров (мелиораторов-гидротехников, дендрологов).

Целесообразно активизировать подготовку кадров в этой важной междисциплинарной области, для чего может быть использована программа спецкурса по экологической инженерии [14].

Некоторые дополнительные заключительные замечания и выводы

1. Искусственные и природные заболоченные территории играют все более важную роль в охране окружающей среды, сохранении биологического разнообразия.

2. Биоремедиация – заселение водной толщи живыми организмами, – является ключевым элементом процесса восстановления экосистемы водного объекта и, как итог, восстановления биологической полноценности воды в результате активизации гидробиологического механизма самоочищения.

3. Высаженные вдоль уреза растения – деревья, кустарники и водные макрофиты – выполняют различные экологически полезные функции:

- служат природным берегоукрепительным сооружением, что способствует защите береговой полосы от эрозионного размыва;

- формируют прибрежную защитную полосу, защищающую водный объект от попадания загрязняющих веществ.

4. Изложенная в статье типология экобиоинженерных подходов может служить в качестве концептуальной основы и отправной точки при подборе оптимальных экоинженерных технологий при реабилитации и ремедиации водоемов и водотоков, а также использоваться при совершенствовании экологического образования.

Литература

1. Постановление Правительства Москвы №355-ПП от 17.04.2001 г. «О Генеральной схеме отвода и очистки поверхностного стока с территории г. Москвы на период до 2010 г.».

2. Постановление Правительства Москвы №102-ПП от 25.02.03 года «О целевой среднесрочной экологической программе г. Москвы на 2003 – 2005 годы».

3. Кривицкий С.В., Остроумов С.А. Экобиоинженерия: создание (восстановление) и поддержание водных экосистем с заданными параметрами//Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2006, Vol.11. P.51-55.

4. Кривицкий С.В., Остроумов С.А. Экобиоинженерия: экологическая реабилитация водоемов // Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2006, Vol.11. P.55-60.

5. Остроумов С.А. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории // ДАН, 2004, т. 396, № 1. С. 136-141.

6. Остроумов С.А. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем.- М.: МАКС-Пресс, 2005.

7. Ostroumov S.A., McCutcheon S. Defining a modern interface between water quality engineering and aquatic ecosystem research // Limnology and Oceanography: Research Across Boundaries. June 5-9, 2000, Copenhagen. (SS25-07) ASLO, Waco, TX. 2000, p.63.

8. Ostroumov S.A., S. McCutcheon, Steinberg C. (Editors) Ecological Processes and Ecosystems: Functioning towards Water Purification. 2002. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Press. P.204. (Hydrobiologia, vol. 469). 

9. Эйнор Л.О. Макрофиты в экологии водоема. – М.: Изд-во ИВП РАН, 1992. 256 с.

10. Patrick Denny. Implementation of constructed wetlands in developing countries // Wat. Sci. Tech., 1997, Vol. 35, № 5, p. 27.

11. Верещагина И.Ю., Василевская Н.В. Искусственное биоплато в Арктических широтах.// Журнал «Экология производства» № 4, 2004. C.50-54.

12. Калантаров О.К., Каргер М.Д., Кривицкий С.В. Система отвода и очистки поверхностного стока. Патент на изобретение № 2137884. Зарегистр. в Госреестре изобретений РФ 20.09.1999.

13. Кривицкий С.В., Остроумов С.А. Гидроботанические площадки: экобиоинженерные подходы к восстановлению, реабилитации и ремедиации водных объектов // Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2007, Vol.12. P.58-62.

14. Ostroumov S.A.. Ecological engineering: general and selected issues. Additional focus on water (towards developing the curriculum of a new course) // Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2006, v. 11, p.185-187.

Количественный учет биомассы моллюсков в мелководном местообитании р. Москвы и некоторые другие данные о биомассе моллюсков

Остроумов С.А., Моисеева Ю.А.

МГУ, биологический факультет

Определяли биомассу массовых видов водных моллюсков в р. Москве. Сбор моллюсков проведен 28.8.07 выше г. Звенигорода у правого берега вблизи зарослей макрофитов. Сбор проводили с площади 4 кв. м.

Табл. 1. Биомасса массовых видов моллюсков

Виды моллюсков	Биомасса, сырой вес с раковинами, г		Количество экземпляров
	На площади 4 м2 (измерено)	На площади 1 м2 (расчет)	На площади 4 м2 (подсчет в полученной выборке)	На площади 1 м2 (расчет на единицу площади)
Viviparus viviparus	1131.4	282.85	297	74.25
Unio pictorum	1465.6	366.4	114	28.5
Cуммарно два вида	2597	649.25	-	-

Биомасса отдельных моллюсков варьировала. Диапазон варьирования указан в следующей таблице 2.

Табл. 2. Минимальные и максимальные значения биомассы отдельных особей моллюсков изученных выборок Viviparus viviparus и Unio pictorum

Виды моллюсков	Сырой вес с раковинами, г
	min	max
Viviparus viviparus	0.8	6.3
Unio pictorum	2.2	23.2

Для обоих видов моллюсков полученные значения биомассы (на единицу площади дна) имеют приблизительно один порядок - в диапазоне 200-400 г/м². Биомасса Viviparus viviparus превышала 200 г на 1 м². Биомасса Unio pictorum превышала 300 г/м².

В литературе имеются данные о биомассе ряда видов моллюсков. Некоторые данные приведены в табл. 3. Для охвата широкого диапазона экосистем в таблицу включены данные и о биомассе морских моллюсков – как относительно теплых (Черное море), так и относительно холодных (Белое море, Северный Ледовитый океан, Шпицберген) местообитаний.

Табл. 3. Биомасса некоторых видов моллюсков (на 1 м²)

Виды моллюсков	Значения биомассы г на 1 м2 , сырой вес с раковинами (если не указано иное)	Место	Ссылки и комментарии
Viviparus viviparus	282.85	Р. Москва, верхнее течение	Новые результаты
Unio pictorum	366.4	Р. Москва, верхнее течение	Новые результаты
Pitar rudis	> 130	Черное море, у южного побережья Крыма	1
Mytilaster lineatus	> 680	Черное море, у южного побережья Крыма	1
Mytilus galloprovincialis	> 1100	Черное море, у южного побережья Крыма	1
Mytilus edulis варьировала в диапазоне	от 200 до 9300 г на 1 м2	Белое море (губа Зеленецкая Западная)	Костылев, 1989; См. следующую таблицу
Mya truncata, Serripes groenlandicus	Средняя биомасса достигала 980	Кутовая часть фьорда в районе ледникового стока, о. Зап. Шпицберген	4; 2 вида -доминанты в сообществе двустворчатых моллюсков из более 30 видов
Liocyma fluctuosa	Средняя биомасса 548	Берег фьорда в районе стока ледниковой реки; Глубина 2 м	4
Mya truncata	Наибольшая средняя биомасса 1265	Там же, глубина 5 м	4
Доминант Tridonta borealis	Средняя биомасса биоценоза 484	Участок , не подверженный влиянию беревого стока, глубина 1,5-18 м	4; субдоминанты-Mya truncata, Ciliatocardium ciliatum

Подробно изучена биомасса мидий Белого моря (Mytilus edulis L.) на примере губы Зеленецкая Западная (табл. 4). В работе Костылева (1989) биомассу изучали на доступных участках литорали общей площадью около 14 тыс м ². Индивидуальную массу каждого моллюска определяли после предварительного обсушивания вскрытого моллюска на фильтровальной бумаге. Благодаря этому, как можно полагать, удалялась внутриполостная жидкость или ее значительная часть.

Табл. 4. Биомасса мидий Mytilus edulis (сырой вес, г на 1 м², среднее значение) экосистем Белого моря (губа Зеленецкая Западная)

Год	Среднее значение биомассы	Ссылка, комментарий
1985 (июль)	2468 ± 227.5	Костылев, 1989
1982	200	Антипова и др., 1984; цит. по Костылев, 1989
1977	4500	Федоров, 1987; цит. по Костылев, 1989
1975	9300	То же
1971	500	Антипова и др., 1984; цит. по Костылев, 1989
1961	3800	Романова, 1969; цит. по Костылев, 1989

Из последней таблицы видно, что в изученных местообитаниях губы средняя биомасса моллюсков Mytilus edulis варьировала в диапазоне от 200 до 9300 г на 1 м².

Вместе с тем необходимо указать, что в некоторых других водных экосистемах биомасса моллюсков значительно ниже. Примером служат моллюски прибрежной зоны Рыбинского водохранилища – см. табл. 5. Эта зона подвергается пересыханию. После спада воды и обнажения грунта моллюски, за некоторым исключением, погибают. В этой зоне наиболее распространены: Viviparus contectus, Bithynia tentaculata, Sphaerium corneum, Musculium cperlini, Euglesa casertana. Часто наблюдались Anodonta piscinalis, Dreissena polymorpha.

Табл. 5. Биомасса моллюсков (г/м²) прибрежной зоны Рыбинского водохранилища (по данным Семерного, Митропольского, 1978, из таблицы 12 и текста, с модификациями формата)

Тип грунта	Биомасса (г/м2)
	Среднее значение, 1971	Среднее значение, 1972
Песок	1,44	2,43
Заиленный песок	1.66	2,33
Заиленная лесная почва	0.23	0.97
торф	0.2	0.76
Заиленные растительные остатки	13.00	3.4
Серый ил	0.33	1.24
Переходный ил	1.36	2.04

В таблице выше приведены средние значения. Максимальные значения достигали в августе 1975 г 26,7 г на 1 м² на станции 2 (Семерной В.П., Митропольский, 1978, стр.90). Общая биомасса моллюсков осенью нередко достигала 20-21 % общей биомассы зообентоса. Среди других доминирующих групп зообентоса были хирономиды с биомассой в июне до 31 г на 1 м² (станция 3, 1975), в июле до 13,8 г на 1 м² (станция 2, 1974). Станции 1, 2, 3, 4 находились у пос. Борок.

Данные о биомассе моллюсков в сочетании с данными об элементном составе дают возможность расчета количества накопленных ими элементов на единицу площади экосистемы.

Литература

1. 
   Карадаг. Гидробиологические исследования. Симферополь, изд-во СОНАТ, 2004. 500 с.
   
2. 
   Костылев В.Э. Состояние мидиевых поселений в губе Зеленецкая Западная. // Трофические взаимоотношения организмов бентоса и донных рыб Баренцева моря. Апатиты: Кольский научный центра АН СССР , 1989, с. 92 -95.
   
3. 
   Семерной В.П., Митропольский В.И. Зообентос прибрежных мелководий Рыбинского водохранилища // Труды Института биологии внутренних вод АН СССР. Вып. 39 (42). Фауна беспозвоночных и условия воспроизводства рыб в прибрежной зоне Верхне-Волжских водохранилищ. Рыбинск: Ин-т биологии внутр. вод. 1978, с.74-103.
   
4. 
   Фролова Е.А. Бентосные сообщества верхней сублиторали Грён-Фьорда (Шпицберген) // Биологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях океанического перигляциала. 1996, Мурманск: Изд-во Русская Лапландия, с.67-68.
   

Остроумов C.А., Орлов С.Н., Тодераш И.К., Данилова В.Н., Ермаков В.В., Зубкова Е.И., Камнев А.Н., Колесов Г.М., Котелевцев С.В., Крупина М.В., Сапожников Д.Ю., Сизов А.Д., Смуров А.В., Соломонова Е.А., Тропин И.В., Хушвахтова С.Д.,

ИЗУЧЕНИЕ НАКОПЛЕНИЯ МЕМБРАНОАКТИВНЫХ И ГЕНОТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ И РАСТЕНИЯХ: ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ МОНИТОРИНГА И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕМЕДИАЦИИ

119991, Москва ГСП-1, Ленгоры, МГУ им. М.В.Ломоносова, биологический факультет, ar55@yandex.ru, тел. (495) 939-22-60; 119991, Москва ГСП-1, ул. Косыгина, 19, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН; Молдова, Кишинев, Институт зоологии АНМ

Загрязнение биосферы химическими поллютантами делает актуальным исследование накопления тяжелых металлов в водных беспозвоночных (например, [2]). Изучено содержание ряда металлов в моллюсках Unio pictorum и других видах беспозвоночных. По данным проведенных анализов, содержание хрома в раковинах Unio pictorum варьировало от 0,17 до 0, 76 нг/г, а в мягких тканях - от 0,62 до 5,99 нг/г. Содержание ртути в раковинах Unio pictorum варьировало от 129 до 207 нг/г, а в мягких тканях - от 133 до 217 нг/г.

Изучали содержание и других металлов в пресноводных и морских беспозвоночных. Ряд исследованных металлов способны нарушать структуру и функционирование биомембран и/или их компонентов (кадмий, хром, медь и другие), обладают генотоксичностью (кадмий, уран и др.).

Данные о способности беспозвоночных, в том числе моллюсков, накапливать металлы, необходимы для разработки вопросов об использовании этих водных животных для целей мониторинга, для разработки новых вариантов ремедиации загрязненной водной среды [1], а также для детализации теории биотического самоочищения вод [4-7].

Ведутся также разработки вопросов, касающихся накопления металлов водными растениями (макрофитами). Среди многих изученных видов макрофитов выявлены виды, наиболее перспективные для технологий фиторемедиации. Изучали эффекты воздействия анионного поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия (ДСН) на макрофит Potamogeton crispus L. Концентрации 83-133 мг/л вызывали фрагментацию стеблей растений. Устойчивость P. crispus к негативному воздействию ДСН была выше в весенний период (в апреле), чем в осенний период (в сентябре) [3].

Литература

1. Остроумов C.А., Фиторемедиация и зооремедиация водных экосистем в связи с теорией биотического самоочищении вод // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2007 т. 1 (3). С. 83-97.

2. Тодераш И.К., Остроумов C.А., Зубкова Е.И. (ред.) Проблемы экологии и гидробиологии. М.: МАКС Пресс. 2008. 80 с.

3. Соломонова Е.А., С.А.О. Изучение устойчивости водного макрофита Potamogeton crispus L. к додецилсульфату натрия. - Вестник Моск ун-та. Сер. 16. Биология. 2007. № 4. С.39-42. (Translated into English and published: E.A. Solomonova, S.A. Ostroumov. Tolerance of an aquatic macrophyte Potamogeton crispus L. to sodium dodecyl sulphate. - Moscow University Biological Sciences Bulletin [ISSN 0096-3925 (Print) 1934-791X (Online)]). 2007. Volume 62, Number 4. p.176-179).

4. Остроумов C.А. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории // ДАН. 2004. Т.396. № 1. С.136-141.

5. Ostroumov S.A. Inhibitory analysis of top-down control: new keys to studying eutrophication, algal blooms, and water self-purification // Hydrobiologia. 2002. vol. 469. P.117-129.

6. (the same author) Biological filtering and ecological machinery for self-purification and bioremediation in aquatic ecosystems: towards a holistic view // Rivista di Biologia / Biology Forum. 1998. V. 91(2). P.221-232.

7. (the same author) Aquatic ecosystem as a bioreactor: water purification and some other functions. Rivista di Biologia / Biology Forum. 2004. vol. 97. p. 39-50.

Разработка методики инкубации моллюсков и изучение толерантности Viviparus viviparus к 15 металлам

Остроумов С.А., Тодераш И.К., Зубкова Е.И., Моисеева Ю.А., Микус А.А., Тропин И.В., Сизов А.Д., Казаков Г. Ю., Клюшников В.Ю.

Developing the method of incubation of mollusks and studying tolerance of Viviparus viviparus to 15 metals

Ostroumov S.A., Toderash I.K., Zubkova E.I., Moiseeva Yu.A., Mikus A.A., Tropin I.V., Sizov A.D., Kazakov G. Yu., Klyushnikov V.Yu.

Москва, Московский гос. университет им. М.В.Ломоносова;

Кишинев, Институт зоологии АН Молдовы
Водные моллюски играют существенную роль в функционировании водных экосистем. Взаимодействие моллюсков с металлами как компонентами водной среды изучалось несколькими научными коллективами, в том числе в Институте зоологии АН Молдовы.

В данной работе в микрокосмы помещали моллюсков Viviparus viviparus (собраны в р. Москве выше г. Звенигорода, вблизи ЗБС, у правого берега) и Сeratophyllum demersum (макрофиты собраны в пруду между Парком культуры им. М.Горького и заказником "Воробьевы горы", г. Москва). Объем микрокосмов 5 л ОВВ (отстоянной водопроводной воды). Количество моллюсков и фитомасса макрофитов указаны в таблице.

№ микрокосма	Кол-во Viviparus viviparus	Общая биомасса моллюсков (сыр. вес с раковинами), г	Биомасса одного моллюска, г		Макрофиты С. demersum сыр. вес, г
			мин	макс
13	6	33,7	4,7	6,7	16,3
14	6	31,6	4,1	6,7	15,1

Инкубация начата 13.08.07. Режим инкубации: 23º С ± 3 ºС, естественная фотопериодичность, постоянная аэрация, компрессор Mouse Air Pump M-102 (мощность 2,3 W, 1,8 л/мин); использованы крестообразные переходники 5 мм Art No. 8040 (Trixie, ФРГ) и распылители Aquarium Air Stone (Fritz Pet Products, США, голубые, ¾"). В микрокосме 14 сделаны добавки растворов М и P. Добавки сделаны в период с 17.08.07 по 17.09.07. Суммарно добавлено: 8 добавок. В результате в микрокосм добавлено 8 мл раствора М и 8 мл раствора P. Моллюски сохранили жизнеспособность. Состав раствора М описан ранее (см. табл. 1 на стр.79 в работе: Остроумов, 2007, ESHS, v.12 c.78-81). Раствор P содержал в 250 мл: Pt 300 мкг и Pd 900 мкг. Таким образом, в расчете на 1 л концентрации составляли: Pt 1200 мкг /л и Pd 3600 мкг/л. Инкубацию продолжали до 27.09.07. Гибели моллюсков не отмечено. Таким образом, в течение довольно длительной инкубации в указанных условиях (40 суток) моллюски проявили толерантность к воздействию 15 металлов.

Следующий этап моллюсков проводили в измененных условиях.

Режим освещенности создавался искусственно: 12 ч свет, 12 ч темнота. Для освещения использовали 2 лампы дневного света ЛБ20-1 (длина стеклянной трубки 565 мм), на расстоянии 50 см от поверхности воды в микрокосмах. Температура инкубации на втором этапе 22 ºС ± 2 ºС.

Результаты второго этапа инкубации будут изложены в отдельном сообщении.

Литература

Остроумов С.А. 2007. Изучение толерантности моллюсков в условиях полиметаллического загрязнения воды и длительной инкубации // ESHS, том 12, c. 78-81.

УДК 575.174:595.773.4

АНАЛИЗ СООБЩЕСТВ, ПОПУЛЯЦИЙ И ГЕНОМА ХИРОНОМИД (DIPTERA) В БИОмониторинге ГИДРОэкосистем
Полуконова Н.В.¹, Демин А.Г.², Катаева И.В.², Федорова И.А.<sup>1

1</sup> Саратовский государственный медицинский университет,

г. Саратов, 410012, ул. Б.Казачья, 112

² Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, г. Саратов, 410012, ул. Астраханская,

e-mail [email protected]
ANALYSIS OF COMMUNITIES, POPULATIONS AND GENOMS OF MIDGES (DIPTERA) IN BIOMONITORING OF HYDROECOSYSTEMS

Polukonova N.V., Djomin A.G., Kataeva I.V., Fedorova I.A.
Представлены возможности и перспективы всестороннего подхода альтернативными методами биомониторинга водных экосистем на разных уровнях организации живого вещества – биоценотического, популяционно-видового, организменного, клеточного и молекулярного. Показана эффективность взаимного дополнения методов: анализа сообществ хирономид (Chironomidae, Diptera) с помощью математических индексов количественной оценки среды (Johnson, 1995; Балушкина, 1976; Тодераш, 1984 и др.) и кариологического анализа, позволяющего провести точную видовую идентификацию; - учета морфологических деформаций, как морфологического выражения нарушений развития организма в процессе онтогенеза (Hamilton, Saether, 1971), и хромосомного мониторинга с помощью учета частоты и спектра хромосомных аберраций; - контроля за генетической активностью политенных хромосом клеток слюнных желез и нуклеотидного полиморфизма генов мтДНК.

При анализе генома хирономид возможно исследовать кариотип в гигантских клетках слюнных желез личинок, проводить учет хромосомных аберраций, а также устанавливать нуклеотидные последовательности генов и транскрипционную активность функциональных участков интерфазных хромосом - ядрышковых организаторов, колец Бальбиани и пуфов. В результате для получения целостной картины функционирования сообществ и качественного долгосрочного мониторинга необходимо использовать разные, дополняющие друг друга подходы.

УДК 504(470.26)(06)

ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕРА ВИШТЫНЕЦКОГО

Ecological state change of the Vistynetskoe Lake

Е.А. Пронькина, М.Н. Шибаева

Maria Shibaeva (ass. prof.), Evgeniya Pronkina (PhD student)

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

236000 Калининград, Советский проспект 1, Россия, [email protected]
Озеро Виштынецкое самое крупное в Калининградской области. Площадь его водной поверхности 16,6 км², наибольшая протяженность 8 км, ширина 2 км. Начиная с 1964 года, интенсивно изучались зоопланктон и зообентос, ихтиофауна и макрофиты. До настоящего времени общее трофическое и экологическое состояние озера всегда оценивалось как переходное от олиго- к мезотрофному. Последние исследования показывают, что мелководная часть озера по зообентосу перешла в мезотрофную стадию развития, а также имеются участки и с более высокой кормностью.

Последние исследования проводились летом 2006г.

Качество воды оценивалось по методу Пантле и Букка в модификации Сладечека. Индикаторами экологического состояния озера Виштынецкого были организмы зообентоса и зоопланктона.

За все время исследований найдено 115 видов зоопланктона. В озере обитает реликтовый веслоногий рачок Heterocope appendiculata.

Доминирующими по численности и биомассе являются одни и те же виды зоопланктона, их число невелико и равно 3-4 (по данным исследования за 2006 г).

В составе зообентоса озера Виштынецкого за все время исследования обнаружено 143 вида.

Индексы сапробности, рассчитанные для зообентоса и зоопланктона не превышают 1,6. Это соответствует олиго-β-мезосапробному классу качества вод, но имеются станции, где уровень сапробности изменяется до полисабропного.

Кафедрой ихтиологии и экологии возобновлены ежегодные комплексные исследования озера Виштынецкого, которые помогают отслеживать изменения различной интенсивности.

УДК 581.192; 577.7.15

Изменение состава и содержания липидов и жирных кислот водных растений в условиях загрязнения среды тяжелыми металлами

Розенцвет О.А., Нестеров В.Н.

Change of structure and the contents of lipids and fatty acids of water plants in conditions of pollution of environment heavy metals

Rozentsvet О.А., Nesterov V.N.

Институт экологии Волжского бассейна РАН
445003,Тольятти, ул. Комзина, 10. e-mail: [email protected]
Тяжелые металлы (ТМ) представляют серьезную угрозу для биоты вследствие их острой токсичности для организмов. Данные о реакциях на «металлический стресс» высшей водной растительности весьма ограниченны.

Исследованы особенности аккумуляции и элиминации ТМ водным растением Hydrilla verticillata, состав и содержание липидов и жирных кислот (ЖК) при воздействии ТМ (Zn²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺) (стресс) и после прекращения воздействия («постстресс»).

Атомно-абсорбционным анализом установлено, что при действии солей ТМ (100мкмоль/л) в первые сутки воздействия содержание Cu²⁺ составило - 5,0, Pb²⁺ - 9,3, Zn²⁺- 0,2 мг/г сухого веса растения. Максимальное содержание Cu²⁺и Pb²⁺ отмечено на 3-ьи сутки, а ионов Zn²⁺ -на 10-ые сутки экспозиции.

Аккумуляция ТМ сопровождалась снижением содержания общих и полярных липидов. Содержание фосфолипидов при воздействии в течение 10 суток Cu²⁺ уменьшалось на 50%, Pb²⁺- на 5,1-19,0 % и продолжало снижаться в «постстрессовый» период. При максимальном накоплении ТМ отмечено уменьшение относительного содержания фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина и фосфатидилинозитола и количества ненасыщенных кислот (18:3 и 18:2).

Полученные результаты позволяют углубить знания о механизмах адаптации и устойчивости живых систем на уровне биологических молекул, и использовать их для регулирования техногенного влияния на окружающую среду.

УДК 581.192:546

Влияние мелафена на фитопланктонные микроорганизмы

Effects of melafen on phytoplankton microorganisms

Саванина Я.В., Шандиева И.О., Лебедева А.Ф., Лобакова Е.С., Барский Е.Л.

(кафедра физиологии микроорганизмов биологического факультета МГУ, Email: gene_b@mail.ru)

Мелафен – меламиновая соль бис(оксиметил)-фосфиновой кислоты, вероятно, является регулятором роста для высших растений. Исследовали влияние мелафена на рост периодической культуры цианобактерии Anacystis nidulans и зеленых микроводорослей Chlorella vulgaris и Dunaliella maritima. Мелафен в концентрации 10^-8 - 10^–6 М несколько стимулирует, а в концентрации > 10^-4 М подавляет развитие культуры A. nidulans. Сходный по характеру, но существенно больший эффект мелафен оказывает на рост клеток Chl. vulgaris. В концентрации 10^-7 М этот агент в 2-2,5 раза ускоряет рост клеток в экспоненциальной фазе, а в концентрации > 10^-6 М в несколько раз замедляет переход культуры от лаг-фазы к экспоненциальной фазе роста. Эффект мелафена на культуру D. maritima резко отличается от такового для микроводоросли Chl. vulgaris и цианобактерии A. nidulans. Начиная с концентрации 10^-6 М и вплоть до 10^-2 М мелафен в 1,5-2 раза увеличивает как скорость роста, так и количество биомассы, накопленной культурой D. maritima. Мелафен в широком диапазоне концентраций незначительно влияет на характер изменений pH и окислительно-восстановительного потенциала среды культивирования, а также на токсический эффект тяжелых металлов V и Cu в динамике развития исследуемых культур. Существенные различия в эффекте мелафена на рост культуры D. maritima от такового для других культур могут быть обусловлены высокой устойчивостью D. maritima к действию низких значений pH среды, высоких концентраций солей, включая соли тяжелых металлов. Предполагается, что действие мелафена на характер развития культур фототрофных микроорганизмов связан с изменениями структурно-функционального состояния клеточных мембран.

УДК 579.26

Санитарно-экологическая характеристика соленых озер.

Sanitary-ecological characteristic of saline lakes.

Селиванова Е.А., Немцева Н.В.

Selivanova E.A., Nemtseva N.V.

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН,

460000, г. Оренбург, ул. Пионерская 11, e-mail: [email protected]

Группа континентальных карстовых гипергалинных и солоноватых Соль-Илецких озер (Оренбургская область) используется в качестве санаторно-курорной базы. Однако факторы, определяющие их санитрно-экологическое состояние, не изучены. На основании комплексной характеристики планктонных сообществ этих озер установлена зависимость структуры микробиоценозов и трофического статуса от уровня минерализации водоема. Показано, что по мере уменьшения солености среди негалофильных бактерий нарастала доля эвтрофных бактерий (в том числе и санитарно-показательных) по сравнению с олиготрофными, увеличивался индекс трофности, ухудшалось санитарное состояние воды.

У бактерий выявлены персистентные свойства, экспрессивность и пенетрантность которых нарастала по мере снижения солености. Показано, что в формировании гетерогенности популяции бактерий по персистентным свойствам принимают участие простейшие, роль которых усиливается по мере уменьшения солености. Выявлены разнонаправленные эффекты галофильного сообщества на выживание аллохтонной микрофлоры в гиперосмотических условиях. Установлено, что санитарное и экологическое состояние гиперсоленых водоемов наряду с соленостью определяется соотношением протективного и антагонистического эффектов автохтонной микрофлоры по отношению к аллохтонной.

К проблеме микробного окисления углеводородов в акваториях северных морей

To the problem of the microbial oxidation of hydrocarbons in the aquatories of the northern seas

Семенова Е.В¹., Милько Е.С¹., Семенов А.М¹., Иванов М.Н²., Шеляков О.В², Ботвинко И.С¹., Нетрусов А.И¹

1- Кафедра микробиологии биофака МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва Ленинские Горы 119991

2 - Национальный комитет по науке и промышленности. Москва 115184 ул. Бахрушина 1/7, 31 А.

Исследование микробиологии окисления углеводородов в акваториях северных морей была и остается важнейшей задачей Российской науки. Планируемое правительством РФ активное освоение акваторий северных морей в качестве полигонов добычи нефти и других полезных ископаемых предполагает и организацию защиты этих экосистем от возможных загрязнений углеводородами (УВ) и другими ископаемыми. В связи с этим проведен комплекс экспериментально-теоретических исследований и натурных наблюдений с целью создания баз данных о климатических, физико-химических и экологических условиях и характеристиках района исследований. Избраны два полигона для таких исследований. Один из них – это район морской акватории Белого моря, (Кандалакшкий залив). Другой – акватория Балтийского моря в районе г. Светлогорска.

С морской акватории и прибрежных зон Кандалакшкого залива и прибрежной зоны Светлогорска отобраны многочисленные образцы морской воды, бурых водорослей, грунта и УВ загрязнений для выделения чистых культур и микробных сообществ (МС) с УВ-окисляющими способностями. Следует отметить, что УВ загрязнения в этих местах являются крайне спорадическими и представлены главным образом моторными топливами и/или маслами, т.е. являются следствием локальной антропогенной активности. Были поставлены многочисленные эксперименты для получения накопительных культур УВ микроорганизмов, в частности с использованием бурых водорослей, собранных в отмеченных районах. Эксперименты поставлены с учетом ранее созданного банка данных о морфо-функциональных характеристиках бурых водорослей северных морей на разных стадиях онтогенеза для выявления возможных симбиотических связей макрофитов и УВ бактерий. В экспериментах использован ряд УВ, от сырой нефти до легких фракций алифатических УВ. С целью максимального приближения к естественным условиям эксперименты поставлены при разных температурах и различной соленостью среды. Первичный анализ заложенных экспериментов по получению накопительных культур УВ микроорганизмов показал достаточно активное окисление фактически всех УВ в том числе в условиях низких температур.

Исследования поддержаны Государственным контрактом № 02.515.11.5071 от 25 июня 2007 г. в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса на 2007-2012 годы».

ВОДА И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

А.В.Синева*, А.Е. Кузьмина**

*Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра коллоидной химии **Московский государственный лингвистический университет, факультет экономики и права

Вода – важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95 %) находится в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности земного шара. Однако, только 3% всей имеющейся на Земле воды является пресной.

Озеро Байкал является крупнейшим озером в России и одним из самых больших озер планеты, запасы пресной воды в котором составляют 20% поверхностных пресных вод Земли. Согласно данным Юнеско (World Water Development Report), по меньшей мере 2 биллиона людей в 48 странах будут страдать от недостатка воды в середине этого века. Загрязнение воды является проблемой как в развивающихся, так и в развитых индустриальных странах. Так, список загрязняющих веществ, поступающих в оз. Байкал со сточными и дренажными водами ОАО «БЦБК», внушителен (см. таблицу).

Табл. Динамика валового сброса загрязняющих веществ, поступивших со сточными и дренажными водами ОАО «БЦБК» в оз. Байкал в 1998—1999 гг.

Загрязняющие вещества Сброшено, т Изменения 1998 1999 1. БПК полн. 424,8 331,4 −93,4 2. Взвешенные 74,3 104,5 +30,2 3. Нефтепродукты 1,2 1,5 +0,3 4. Азот аммон. 14,4 1,9 −12,5 5. Лигнин 145,9 185,9 +40 6. Хлороформ 0,97 1,96 +0,99 7. Формальдегид 0,59 0,35 −0,24 8. Сульфат. мыло 40,9 66,95 +26,05 9. Метанол 10,6 12,4 +1,8 10. Нитраты П.9 13,4 +1,5 11. Сероорганика 0,55 0,48 −0,07 12. Ртуть 0,03 0 −0,03 .13. СПАВ 0,59 1,47 +0,88 14. Сульфаты 4215 4808 +593 15. Скипидар 2,95 4,2 +1,25 16. Хлороорганика 25,8 32,8 +7 17. Фосфор общий 0 0 0 18. Хлориды 1596 2767 +1171 19. Алюминий 2,37 2,6 +0,23 20. Фенолы 0,78 0,26 −0,52

Среди них чрезвычайно опасные для экосистемы озера стойкие органические загрязнители (фенолы, диметилсульфид, хлорорганика, поверхностно-активные вещества - ПАВ), а также тяжелые металлы и т.п. По оценке Юнеско 95 % всех сточных вод поступает неочищенными в грунтовые и поверхностные воды. Так, в 1999 гг. в бассейне оз. Байкал сброшено в поверхностные источники 586,3 млн куб.м сточных вод; из них без очистки поступило 137,1 млн куб.м, что почти в 4,5 раза выше чем в 1995 г.

По причине сброса сточных вод в водоемы около половины больших рек земного шара сильно загрязнены. Следствием химической и биологической загрязненности рек и озера является ухудшение здоровья популяции в прилегающих регионах.

Ресурсо-сберегающее использование водных ресурсов является одной из важнейших задач достижения устойчивого развития в регионе, что должно гарантировать устойчивый менеджмент природных ресурсов будущих поколений в национальных и глобальных масштабах в рамках EU-WED (European Unions Water Frame Work Directive), 2001 г. В настоящее время синтетические ПАВ (СПАВ) или детергенты являются одними из самых распространенных загрязнителей водоемов. Значение детергентов как фактора загрязнения поверхностных вод примерно можно сравнить с нефтяным загрязнением Мирового океана. Существующие рецептуры синтетических моющих средств (СМС) представлены в основном смесями анионных ПАВ (алкилбензолсульфонаты, алкилсульфаты и алкилсульфонаты натрия) и неионогенных ПАВ, в т. ч. не являющихся биоразлагаемыми. По нашему мнению, меры достижения экологической безопасности производства и применения СМС могут быть следующие:1) целенаправленная замена компонентов в рецептурах на биоразлагаемые анионные ПАВ (мыла) и биоразлагаемые неионогенные ПАВ; 2) применение экологически безвредных и экономически эффективных методов очистки от ПАВ сточных вод, в частности, вторичное использование отходов без нанесения ущерба окружающей среде; 3) создание на базе местных предприятий бытовой химии (бань, прачечных и т.д.) замкнутых локальных циклов по схеме стирка (мойка) — очистка сточных вод от ПАВ – регенерация ПАВ

Главным гигиеническим требованием к качеству питьевой воды является отсутствие в ней патогенных микроорганизмов, токсичных веществ, цветности, посторонних веществ и запахов. Традиционные технологические схемы водопроводных станций включает стадию реагентного обеззараживания при использовании хлора либо его соединения (диоксид хлора, хлорная известь, гипохлорат натрия). Микроорганизмы удаляются из поверхностных источников водоснабжения на стадиях коагуляции, осветления, фильтрования. Около 20 лет назад выявлено негативное влияние хлорированной водопроводной воды на здоровье человека. Это вызвано наличием токсичных хлорорганических соединений образующихся в воде и обладающих мутагенной и канцерогенной активностью. Наиболее эффективными современными методами являются озонирование и ультрафиолетовое облучение, однако на заключительной стадии обработки питьевой воды необходимо консервирующее хлорирование минимальными дозами хлора.

В нашей работе также была изучена сравнительная эффективность двух адсорбентов – оксида алюминия (квалификации чда) и углеродсодержащего минерала шунгита 1 типа и показано, что природный минерал шунгит является универсальным адсорбентом для ионогенных и неионогенных ПАВ независимо от их строения.

УДК 574.6:574.635

Воздействие додецилсульфата натрия

на биомассу макрофитов Najas guadelupensis L.

Соломонова Е.А., Остроумов С.А.

Ранее были установлены биоэффекты, вызванные воздействием додецилсульфата натрия (ДСН) на моллюсков [7] и на наземные растения [1; 3; 7]. Воздействие этого вещества на водные растения (макрофиты) было изучено недостаточно. Важность изучения этого вопроса подчеркивается тем фактом, что в присутствии макрофитов ускорялось снижение концентрации ДСН в воде, что было установлено по регистрации поверхностного натяжения [11].

Цель данного сообщения – представить результаты исследовать возможное воздействие додецилсульфата натрия (ДСН) на жизнеспособность водных макрофитов вида наяда гваделупская (Najas guadelupensis L.).

ДСН (додецилсульфат натрия, лаурилсульфат натрия, формула С₁₂Н₂₅ SO₄ Na, молекулярная масса 288.5) – анионное поверхностно-активное вещество (АПАВ), является одним из широко применяемых представителей первичных алкилсульфатов. Свойства: растворим в воде, хлороформе, метаноле, бутаноле, не растворим в диэтиловом эфире, бензоле, диоксане (до 40°С); ККМ (критическая константа мицеллообразования) 8,1 ммоль/л; ГЛБ (гидрофильно-липофильный баланс)=42,0. Широко применяется как пенообразователь, эмульгатор, солюбилизатор, смачиватель, диспергатор. ЛД₅₀=2,7 г/кг (белые крысы, внутрибрюшинно) [7].

В лабораторных экспериментах в условиях микрокосмов было изучено воздействие ДСН на вес биомассы макрофита N. guadelupensis в условиях длительной инкубации и внесения ДСН в форме неоднократных (повторяющихся) добавок.

В опытах использовали лабораторные микрокосмы (объем 1,2 л), содержащие макрофиты N. guadelupensis суммарной биомассой (сырой вес): 4,4-4,5 г. Опыты проводились с использованием метода рекуррентных добавок [9]. Прирост количества ДСН после каждой добавки составлял: 0,5; 0,8; 1,7; 8,3; 16,7; 50,0; 100,0 мг/л. Опыты проводились в двукратных повторностях при температуре воды в сосудах 20С +3С. Инкубация проводилась в условиях естественной фотопериодичности. Длительность опыта составляла 372 суток. В микрокосмах использовали отстоенную водопроводную воду (ОВВ).

Результаты даныпредставлены в таблице 1. Из данных, приведенных в колонке 4 таблицы 1 видно, что следующее: длительность периода выживания растений снижалась при увеличении количества ДСН, вносимого с каждой из добавок. При увеличении количества ДСН, вносимого в одной добавке, в 200 раз (с 0,5 мг/л до 100,0 мг/л) период выживания снизился в 53 раза (с 372 дней до 7 дней).

Результаты, приведенные в колонке 10, свидетельствуют, что в присутствии ДСН произошло некоторое снижение биомассы макрофитов. Сопоставление веса биомассы через 30 дней (данные колонки 9) с ее весом в конце опыта после более длительной инкубации (данные колонки 10) показывает, что в трех вариантах опытов (сосуды № 3, 4, 5, 6, 7, 8) снижение веса биомассы произошло только при инкубации с ДСН за период, превышающий 1 месяц. Однако, при более крупных разовых добавках и соответственно при большей общей нагрузке добавленного ПАВ (сосуды № 9, 10, 11, 12) снижение веса фитомассы зарегистрировано уже через 30 дней после начала инкубации. Обращает на себя внимание совпадение веса биомассы в колонках 9 и 10 в сосудах 11 и 12. Однако, это не удивительно, если учесть, что в этом варианте опыта различие в возрасте биомассы, вес которой использовался для расчета указанных в таблице показателей, всего лишь 2 дня (в колонке 9 использован вес биомассы через 30 дней инкубации, а в колонке 10 для этого варианта опыта – через 32 дня). За 2 дня вес биомассы не успел измениться. В целом результаты, содержащиеся в колонках 9 и 10, дают количественную меру негативного воздействия нарастающих нагрузок ДСН на водные макрофиты данного вида.

Полученные результаты дополняют другие опыты, показавшие нарушениеи биологических функций организмов при воздействии ПАВ и смесевых препаратов, содержащих ПАВ. Так, ранее было показано, что ДСН ингибировал рост водорослей Scenedesmus quadricauda, проростков горчицы белой, кукурузы и огурца [1]. При действии ДСН 1 мг/мл (=1 г/л) рост проростков гречихи Fagopyrum esculentum прекращался через 74 ч. Концентрация ДСН 0,1 мг/мл оказывала ингибирующее действие: а именно, – степень ингибирования роста проростков Fagopyrum esculentum составляла 24-37% [3]. Показано, что ДСН ингибировал фильтрационную активность мидий Mytilus edulis [2] и других видов моллюсков - Mytilus galloprovincialis и Crassostrea gigas [7].

Установлен ряд биологических эффектов при воздействии на организмы ПАВ-содержащих смесевых препаратов, в том числе синтетических моющих средств (СМС). Было показано нарушение роста культур эвглен Eugleпa gracilis Klebs при воздействии СМС «Кристалл» и «Лотос-Автомат» [5], снижение фильтрации воды моллюсками Uпio tuтidus при воздействии СМС «ОМО» [6], депигментация и опадение листьев водного мха Fontinalis antipyretica Hedw. [10], торможение роста проростков покрытосеменных растений (включая Fagopyrum esculentum и Oryza sativa) при действии нескольких СМС [4; 7; 8].

Таким образом, используемая методика позволила получить разностороннюю информацию (длительность периода выживания, суммарная нагрузка на единицу биомассы макрофитов, воздействие на вес биомассы) о негативном воздействии поверхностно-активного вещества (ПАВ) ДСН на макрофиты, что количественно характеризует опасность ДСН для этого вида и степень устойчивости (толерантности) макрофитов к данному химическому веществу. Новые результаты о действии ДСН на макрофиты N. guadelupensis, полученные в условиях инкубации в микрокосмах в течение 7 - 372 дней, дополняют знания о потенциально опасных воздействиях ПАВ на организмы.

Литература

1. 
   Горюнова С.В., Остроумов С.А. Воздействие анионного детергента на зеленую протококковую водоросль и проростки некоторых покрытосеменных растений // Научн. доклады высшей школы. Биол. науки. № 7. 1986. С.84-86.
   
2. 
   Донкин П., Остроумов С.А. Экологическая опасность додецилсульфата натрия // Токсикологический вестник. 1997. № 3. C.37.
   
3. 
   Нагель Х., Остроумов С.А., Максимов В.Н. Ингибирование роста проростков гречихи под воздействием додецилсульфата натрия // Научн. доклады высшей школы. Биол. науки. 1987. № 12. С. 81 – 84.
   
4. 
   Остроумов С.А., Хорошилов В.С. Биотестирование вод, загрязненных поверхностно-активными веществами // Изв. Академии наук, серия. биологическая. 1992. № 3. С.452-458.
   
5. 
   Остроумов С.А., Галяма Д., Блажей А., Леготский И., Слугень Д. Синтетические моющие средства (СМС) "Кристалл" и "Лотос-Автомат" [Воздействие на Eugleпa gracilis Klebs.] // Токсикологический вестник. 1998. № 5. С.29-30.
   
6. 
   Остроумов С.А., Колотилова Н.Н. Синтетическое моющее средство ОМО [ингибирование фильтрации воды Uпio tuтidus] // Токсикологический вестник. 2000. № 5. С.43-44.
   
7. 
   Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы // М.: МАКС Пресс. 2001. 344 с.
   
8. 
   Остроумов С.А., Хорошилов В.С. Жидкие моющие средства Biospül l и "Каштан" // Токсикол. вестник. 2001. № 6. С.41-43.
   
9. 
   Остроумов С.А. Модельная система в условиях рекуррентных (реитерационных) добавок ксенобиотика или поллютанта // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2006. – Т. 11. – С. 72-74.
   
10. 
    Остроумов С.А., Соломонова Е.А. Синтетическое моющее средство «Аист-Универсал»: воздействие на Fontinalis antipyretica Hedw. // Токсикологический Вестник. – 2007. – № 1. – С.40-41.
    
11. 
    Остроумов С.А., Лазарева Е.В.Поверхностное натяжение водных растворов додецилсульфата натрия в присутствии водных растений – Вода: технология и экология. 2008. № 3. С. 57-60.
    

Таблица 1. Воздействие ДСН на вес биомассы макрофитов

N. guadelupensis . Для облегчения комментирования таблицы в тексте все 10 колонок пронумерованы (примечания, помеченные звездочками, даны внизу таблицы)

№ сосуда	Биомасса макрофитов, помещен-ных в микрокосм (сырой вес), (г)	Прирост количества ДСН после одной добавки, (мг/л)	Время, через которое наступала гибель > 50% макрофи-тов, (сут.)	Количество добавок, после которых наступала гибель макрофитов	Суммарное количество ДСН, после добавления которого наступала гибель макрофитов* (мг)		Соотношение суммарного количества ДСН (вызвавшего гибель растений, колонка 6) и начальной биомассы макрофитов (колонка 2, мг/г)	Отношение биомассы после 30 дней к биомассе начала опыта (%)	Отношение биомассы макрофитов в конце опыта (после инкубации в течение периода, указанного в колонке 5) к биомассе в начале опыта (%)
					мг/количество, добавленное в весь микрокосм объемом 1,2 л	мг/л количество, пересчитанное на 1 л воды
Колонка 1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1,2	4,45	0,0	-**	-**	-**	-**	-**	110,1	131,5 (372 дня)
3,4	4,4	0,5	372	160	78,5	65,4	17,8	103,4	89,8
5,6	4,35	0,8	372	160	132,8	110,7	30,5	111,5	85,1
7,8	4,4	1,7	334	144	240,45	200,4	54,6	108,0	86,4
9,10	4,4	8,3	40	18	149,4	124,5	34,0	79,5	78,4
11,12	4,5	16,7	32	14	233,8	194,8	52,0	67,8	67,8
13,14	4,4	50,0	15	7	350	291,7	79,5	-***	70,5
15,16	4,5	100,0	7	4	400	333,3	88,9	-***	72,2

* Суммарное количество ДСН (нагрузка ДСН), которое было добавлено и вызвало гибель макрофитов после инкубации в течение периода, длительность которого указана в колонке 4.

** За время проведения опыта (372 суток) гибели растений не произошло.

*** Опыт к указанному времени (30 суток) уже не проводится, поскольку макрофиты в этих вариантах опытов погибли значительно раньше (время, через которое наступала гибель более 50% макрофитов, указано в колонке 4).

О сходстве морфо-генетических характеристик кумжи из рек каспийского побережья Ирана

Строганов А.Н., Новиков Г.Г., Семенова А.В., Андреева А.П., Тагизадэ В.

<предыдущая страница | следующая страница>