CC BY
85
Сафиуллина Л.М., Фазлутдинова А.И., Бакиева Г.Р.
Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, г. Уфа
ТОЛЕРАНТНОСТЬ ПОЧВЕННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ EUSTIGMATOS MAGNUS (B.PETERSEN) HIBBERD (EUSTIGMATOPHYTA) И HANTZSCHIA AMPHIOXYS
(EHRENBERG) GRUNOW IN CLEVE ET GRUNOW (BACILLARIOPHYTA)
К ВОЗДЕЙСТВИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В лабораторных условиях изучено влияние тяжелых металлов (ТМ) на почвенные водоросли: Eustigmatos magnus (J.B Petersen) Hibberd 1981 (Eustigmatophyta) и Hantzschia amphioxys (Ehrenberg) Grunow in Cleve et Grunow (Bacillariophyta). Рассмотрено воздействие ионов меди, железа и никеля на морфологические признаки водорослей.
Ключевые слова: почвенные водоросли, Eustigmatos magnus, Hantzschia amphioxys, тяжелые металлы, экология, устойчивость.
Введение
Почва, являясь важнейшей составной частью биосферы, имеет свойство аккумулировать вредные вещества, в том числе ТМ, что приводит к накоплению их в продуктах растениеводства и животноводства.
Загрязнение литосферы труднее поддается оценке, чем гидросферы или атмосферы, в связи с этим особое значение приобретает биологический мониторинг почв [8]. Особое место в биомониторинге занимают почвенные водоросли. Информация о реакции микроскопических водорослей на присутствие в среде различных загрязнителей весьма актуальна, как с научной, так и практической точек зрения, поскольку эта группа организмов входит в состав первых звеньев экологических цепей питания, участвует во многих почвообразовательных процессах и оказывает влияние на рост и развитие других групп живых организмов [3].
Токсическое воздействие ТМ на водоросли подтверждается многочисленными литературными данными [5;9;6;2;7;4;1].
Материалы и методы
В лабораторных условиях определяли пределы толерантности двух видов почвенных водорослей Би^шсйоз тщиж (В.Ре1егееп) ШЬЬе^ (Eustigmаtophytа) и НсШх$сНш стрЫохуз (ЕЬгепЬег§) Сгипо,№ т С1еуе е1 Сгипо’М' (BaciIlariophyta) к воздействию ионов меди, железа и никеля. Изоляты были выделены из почвенных проб, отобранных на территории Республики Башкортостан и Иркутской области. В экспериментах использовали культуры водорослей, которые выращивали на жидких и агаризован-ных питательных средах: Болда (для E.magnus) и
Рихтера (для H.amphioxys). Концентрации рассчитывали на 1 моль действующего вещества. Все испытания проводились с использованием жидких питательных сред. Растворы исследуемых веществ разливали в пробирки, куда прокапывали по 0,01 мл суспензии культуры водорослей. Просмотр культур производился на 7 и 14 сутки.
Результаты и их обсуждения
В ходе эксперимента было установлено, что для E.magnus из трех исследованных металлов наиболее токсичной была медь: гибель клеток наблюдалась при концентрациях выше 1х10-3 моль/л. Токсическое воздействие железа было менее выражено: клетки погибали при концентрациях выше 1х10-2 моль/л. Наименее токсичным металлом оказался никель: полная гибель водоросли отмечалась при концентрации 1моль/л.
Морфологические нарушения при воздействии меди проявлялись в грануляции протопласта и деформации формы клеток; при внесении железа наблюдали изменение окраски клеток с желто-зеленой на темно-зеленую, образование темных пятен; высокие концентрации никеля вызывали обесцвечивание хлороп-ластов, грануляцию и деформацию клеток.
Проведенные нами исследования влияния ТМ на E.magnus позволили выявить ряд токсичности изученных металлов, который имеет следующий вид: Си>Ре>№.
Аналогичные исследования были проведены с диатомовой водорослью H.amphioxys. По результатам эксперимента наибольшей токсичностью по отношению к диатомовой водоросли обладали ионы меди. Прекращение вегетации H.amphioxys происходило уже при концентрациях 1,5х10-7 - 7,8х10-7 моль/л. При внесении не-
больших количеств никеля (1,7х10-7 - 1,7х10-6 моль/л) происходило явное ингибирование роста H.amphioxys. Полная элиминация водоросли была отмечена при концентрации 8,5х10-5 моль/л. В этом случае при микроскопировании были обнаружены пустые панцири. Железо, вносимое в концентрациях (1,8х10-7 - 1,8 х10-6 моль/л) вызывало угнетение роста и развития H.amphioxys. В диапазоне концентраций железа 3,6х10-5 - 2,7х10-4 моль/л, наблюдалось прекращение вегетации водоросли. Действие ТМ на диатомеи характеризовалось замедлением роста, уменьшением активности водоросли.
При характеристике токсичности ионов ТМ было определено, что для H.amphioxys наименее опасными являются ионы железа, а наибольшее повреждение вызывают ионы меди. Никель занимал промежуточное положение. В общем виде, по степени разрушающего эффекта изученные ионы металлов можно расположить в следующий ряд: Си>№>Ре.
Заключение
В ходе проведенных экспериментов было выявлено, что наиболее токсичным элементом по отношению к исследованным видам почвенных водорослей являются ионы меди. Были определены пределы толерантности Eustigmatos magnus и Hantzschia amphioxys к воздействию тяжелых металлов. Для E.magnus границы устойчивости к воздействию меди находились при концентрации 1х10-3 моль/л, для H.amphioxys - 7,8х10'7 моль/л; к воздействию никеля - 1 моль/л и 1,7х10-4 моль/л (соответственно) и к воздействию железа -1х10-2 моль/л и 3,6х10'4 моль/л (соответственно). В целом действие ТМ оказывало сходное негативное влияние на морфологические характеристики клеток водорослей, а именно обесцвечивание и изменение окраски клеток, уменьшение размерных признаков водорослей, деформация клеток и грануляция их хло-ропластов.
Список использованной литературы:
1. Абузарова Л.Х. (Зарипова Л.Х.) Реакция цианобактерии Cylindrospermum michailovskoense на воздействия тяжелыми металлами // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-4. Тез. докл. Междунар. конф. (15-19 сентября 2008 г.). Тольятти, 2008. С. 1.
2. Дмитриева А.Г., Даллакян Г.А., Лысенко Н.Л. Анализ функциональных показателей популяций водоросли в условиях накопления меди // Альгология. 1992.Т. 2. №2. С. 30-36.
3. Жизнь микробов в экстремальных условиях // Под. ред. Д. Кашнера. М.: Мир, 1981. 520 с.
4. Кабиров Р.Р., Сафиуллина Л.М. Особенности экологии и распространения одноклеточной почвенной водоросли Eustigmatos magnus (Eustigmatophyta) в Южном Урале (Россия) // Альгология 2008. Т. 18, №2. - С. 134-144.
5. Ладогина М.П., Осокина О.Б. Токсическое воздействие меди на культуру цианобактерии Synechocystis aquatilis Sauv. // Гидробиол. журнал. 1987. 23. №6. С. 95-96.
6. Ляшенко Т. Е., Божков А.И., Догадина Т.В. Влияние ионов меди на содержание нуклеиновых кислот и белка в клетках водорослей рода Dunaliella Teod. // Биол. науки. 1991. №7. С. 103-108.
7. Фазлутдинова А.И., Кабиров Р.Р. Устойчивость почвенных диатомовых водорослей (Bacillariophyta) к тяжелым металлам // Альгология. 1999. Т.9, №1.- С. 30-34.
8. Штина Э.А, Голлербах М.М. Экология почвенных водорослей. - М.: Наука, 1976. -143 с.
9. Упитис В.В., Пакалне Д.С., Шульце И.Ф. Факторы, определяющие токсический для водорослей уровень микроэлементов в среде // Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине / Тез. докл. XI Всесоюзной конференции. Самарканд, 1990. С. 327-328.
