28Международная научно-практическая конференция
УДК 58.04
Зарипова Лилия Ханифовна Макарова Евгения Владимировна Zaripova Liliya Khanifovna Makarova Evgenia Vladimirovna
к.б.н, доцент кафедры охраны здоровья и безопасности жизнедеятельности candidate of biological sciences, associate professor of health and safety,
студент student
ФГБОУ ВО «Башкирский педагогический университет им. М. Акмуллы», Уфа
Bashkir State Pedagogical university. M.Akmully, Ufa
ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ НАТРИЯ НА МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦИАНОБАКТЕРИЙ
EFFECT OF SODIUM SALTS ON MORPHOLOGICAL INDICATORS OF CYANOBACTERIA
Аннотация: При изучении влияния солей натрия на морфологические показатели цианобактерии Cylindrospermum michailovskoense Elenk было выявлено, что наиболее токсичным оказался NaCL. При концентрациях 3,5х10-1 моль/л соли NaCL привели к гибели вегетативных клеток, что говорит о чувствительности данного вида к фактору засоления. При концентрации соли 2*10-1 моль/л происходило изменение формы вегетативных клеток, гетероцист. В растворах Na2CO3 с концентрацией 1х10-2 моль/л были летальными для цианобактерии. При внесении Na2CO3 в концентрации 5*10-2 моль/л приводили к обесцвечиванию и разрушению целостности клеток, гетероцист. С повышением концентрации Na2CO3 вегетативные клетки приобретали удлинённую, а гетероцисты полушарообразную формы.
Abstract: During the study of the effect of sodium salts on the morphological indicators of the cyanobacterium Cylindrospermum michailovskoense Elenk, it was found that NaCL was the most toxic. At concentrations of 3,5х10-1 mol/l, NaCL salts led to the death of vegetative cells, which indicates the sensitivity of this species to the salinity factor. At a salt concentration of 2*10-1 mol/l, there was a change in the form of vegetative cells, heterocysts. In Na2CO3 solutions with a concentration of 1 х10-2 mol/l, they were lethal for cyanobacteria. When Na2CO3 was added at a concentration of 5*10-2 mol/l, there were discoloration and destruction of the integrity of cells and heterocysts. With an increase in the concentration of Na2CO3, vegetative cells became elongated, and
Международная научно-практическая конференция heterocysts became hemispherical.
Ключевые слова: цианобактерии, тест-культура Cylindrospermum michailovskoense Elenk., гетероцисты, спорообразование, реагенты засоления.
Key words: cyanobacteria, test culture Cylindrospermum michailovskoense Elenk., heterocysts, sporogenesis, salinity reagents.
В настоящее время происходит выраженная тенденция глобального засоления почвы. К засолению почв приводит нарушение водного баланса территории за счет неправильного полива, орошение участков морской солёной водой, а также попадание солей непосредственно из атмосферы с осадками или пылью и др. Оно угнетает рост растений и вызывает их гибель. Площади засоления почв увеличиваются, тем самым происходит перестройка биоценоза, связанная с нарушением состава и свойства почвы [4, с. 136]. В результате многие виды растений, ранее произраставших на этих территориях, гибнут и появляются виды, более устойчивые к изменившемуся составу почв. Поэтому необходимо установить границы устойчивости живых компонентов экосистемы к фактору засоления.
Цианобактерии заселяют практически все наземные и водные биотопы, в том числе солёные водоёмы, пустыни и городские почвы, характеризующиеся повышенным содержанием солей [6, с. 197].
При ослаблении развития высшей растительности под влиянием промышленного освоения территорий возрастает роль цианобактерий как составной части автотрофного блока экосистемы. Развиваясь на поверхности и в толще почвы, водоросли и цианобактерии оказывают влияние на её физико-химические свойства. Они синтезируют и выделяют в окружающую среду разнообразные вещества, улучшают водный режим и аэрацию почвы, препятствуют её эрозии [1, с. 73]. Поэтому, изучение биологии и экологии отдельных видов почвенных микроорганизмов, в том числе и цианобактерий, является актуальной проблемой.
В связи с этим целью наших исследований явилось изучение влияния солей натрия на морфологические показатели цианобактерии Cylindrospermum
Международная научно-практическая конференция michailovskoense Elenk. и определение границ устойчивости к экологическому
фактору. В качестве реагентов засоления были выбраны и Na2CO3 как
наиболее распространенные соединения в солончаках природного и
антропогенного происхождения [3, с. 408]. испытывали в концентрациях -
2х10-1; 3,5х 10-1; 5х10-1; 7х10-1; 1; 1,5 моль/л; Na2COз - 5х10-4, 1х10-3, 5х10-3,1х10-
2, 5х10-2 моль/л. Контролем служила питательная среда Чу-10. [2, с. 65].
Морфометрические показания снимали на 7 сутки. Измеряли длину и ширину вегетативных клеток, гетероцист и спор. Растворы и Na2CO3
разливали по пробиркам и с помощью микробиологической петли вносили в каждую из них тест-культуры цианобактерии Cylindrospermum michailovskoense Elenk. Культивировали на люминостате при комнатной температуре в условиях естественного освещения. В каждой серии эксперимента и в контроле просматривали по 50 вегетативных клеток, гетероцист, спор. Фотографии выполнялись на световом микроскопе Микмед-1 Ломо. По итогам эксперимента рассчитывали статистические показатели (средняя арифметическая и ее ошибка, медиана, стандартное отклонение, коэффициент вариации, коэффициента Стьюдента). Статистическую обработку результатов проводили в программе Statistica 6.1[5, с. 91].
По проведенным исследованиям было выявлено, что при концентрациях 1-1,5; 3,5х10-1; 5х10-1и 7х10-1 моль/л наблюдали сильные морфологические нарушения цианобактерии: гранулированность цитоплазмы, обесцвечивание и полное разрушение клеток. При концентрации 2х10-1 моль/л происходило изменение формы клеток, а для гетероцист она оказалась очень губительным. Длина спор при внесении увеличивалась в концентрациях 1 и 7х10-1 и
резко уменьшалась в концентрациях 2х10-1 моль/л; ширина спор возрастала при концентрации 1 и 3,5х10-1 и уменьшалась при 2х10-1; 5х10-1 моль/л. Увеличение концентраций соли приводило к образованию большого количества жёлтых спор с пигментациями, постепенному разрушению их оболочки. Видимые признаки морфологических нарушений при внесении соли объясняется разностью концентраций соли в клетке и внеклеточной среде (табл. 1).
Международная научно-практическая конференция Таблица 1. Морфологические изменения Cylindrospermum michailovskoense
Elenk. при различных концентрациях NaCL
Концентрация, моль/л X тт X тах X ±Sx о Ме СУ, % 1фак
ша
Длина вегетативных клеток, мкм
Контроль 2,55 3,40 2,90±0,04 0,28 2,89 9,66 -
2х10-1 2,89 3,40 3,17±0,03 0,22 3,06 6,94 9,94
3,5х10-1
5х10-1 П
7х10-1
Ширина вегетативных клеток, мкм
Контроль 2,04 3,40 2,74±0,07 0,52 2,55 18,98 -
2х10-1 2,21 3,40 2,69±0,06 0,44 2,55 16,34 0,58*
3,5х10-1
5х10-1 П
7х10-1
Длина гетероцист, мкм
Контроль 3,40 4,25 3,89±0,06 0,42 4,25 10,80 -
2х10-1
3,5х10-1 П
5х10-1
7х10-1
Ширина гетероцист, мкм
Контроль 3,04 3,57 3,46±0,03 0,21 3,57 6,07 -
2х10-1
3,5х10-1 П
5х10-1
7х10-1
Длина спор, мкм
Контроль 8,50 13,60 10,48±0,3 3 1,79 11,9 0 17,08 -
2х10-1 8,50 10,20 9,52±0,16 0,85 10,2 0 8,93 7,35
3,5х10-1 8,50 11,90 9,69±0,25 1,35 9,35 13,93 2,34*
5х10-1 8,50 11,90 9,58±0,22 1,22 9,35 12,73 9,50
7х10-1 8,50 13,60 10,51±0,2 9 1,60 10,2 0 15,22 1,27*
1 8,50 13,60 9,80±0,30 1,65 8,50 16,84 2,08*
1,5 8,50 11,90 9,46±0,19 1,06 9,35 11,21 10,39
Ширина спор, мкм
Контроль 5,10 10,20 7,72±0,31 2,18 8,50 28,24 -
2х10-1 4,08 5,44 4,99±0,06 0,42 5,10 8,42 9,75
3,5х10-1 5,10 10,20 7,48±0,30 2,09 6,80 27,94 1,41*
5х10-1 5,10 5,44 5,18±0,02 0,15 5,10 2,90 8,40
7х10-1 4,25 8,50 6,82±0,21 1,51 6,80 22,14 3,84
1 3,40 10,20 6,84±0,37 2,64 5,78 38,60 4,42
1,5 4,76 5,95 5,40±0,07 0,48 5,10 8,89 8,61
Международная научно-практическая конференция При внесении Na2CO3 в концентрации 5х10-2 моль/л привели к
обесцвечиванию и разрушению целостности клеток, гетероцист. При
концентрации соли 1х10-2 моль/л наблюдалось лизис клеток. Длина клеток с
увеличением концентрации соли увеличивалась, а их ширина уменьшалась. С
увеличением концентрации Na2CO3 ширина гетероцист увеличивалась, а их
длина уменьшалась. Длина спор при этом увеличивалась, а ширина уменьшалась
(табл. 2).
Таблица 2. Морфологические изменения Cylindrospermum michailovskoense
Elenk. при различных концентрациях Na2COз
Концентрация, моль/л X min X max X ±Sx о Me ет, % 1факт
№2^3
Длина вегетативных клеток, мкм
Контроль 2,55 3,40 2,90±0,04 0,28 2,89 9,66 -
5х10-4 2,89 3,40 3,09±0,04 0,25 2,89 8,09 7,66
1х10-3 3,06 3,40 3,29±0,02 0,14 3,40 4,26 11,32
5х10-3 3,40 5,10 3,92±0,09 0,61 3,66 15,56 17,67
1х10-2 П
5х10-2
Ширина вегетативных клеток, мкм
Контроль 2,04 3,40 2,74±0,07 0,52 2,55 18,98 -
5х10-4 2,04 3,40 2,82±0,07 0,50 2,89 17,73 2,32*
1х10-3 3,06 3,74 3,52±0,04 0,25 3,57 7,10 14,49
5х10-3 2,55 3,06 2,96±0,03 0,18 3,06 6,08 3,70
1х10-2 П
5х10-2
Длина гетероцист, мкм
Контроль 3,40 4,25 3,89±0,06 0,42 4,25 10,80 -
5х10-4 3,06 3,40 3,34±0,02 0,13 3,39 3,89 10,64
1х10-3 3,40 4,42 4,03±0,06 0,44 4,25 10,92 3,92
5х10-3 3,40 3,40 3,40±0,08 0,16 3,40 4,71 8,23
1х10-2 3,06 3,40 3,33±0,02 0,14 3,40 4,20 11,0
5х10-2 П
Ширина гетероцист, мкм
Контроль 3,04 3,57 3,46±0,03 0,21 3,57 6,07 -
5х10-4 3,06 3,74 3,54±0,04 0,25 3,57 7,06 6,53
1х10-3 3,23 3,40 3,33±0,12 0,08 3,40 2,40 3,59
5х10-3 3,06 4,25 3,49±0,06 0,41 3,40 11,75 0,39*
1х10-2 3,06 3,91 3,69±0,04 0,27 3,74 7,32 9,94
5х10-2 П
Длина спор, мкм
Контроль 8,50 13,60 10,48±0,33 1,79 11,9 0 17,08 -
Международная научно-практическая конференция _Продолжение таблицы 2
5х10-4 8,50 11,90 9,61±0,25 1,34 9,35 13,94 1,82*
1х10-3 8,50 10,37 9,04±0,10 0,55 8,84 6,08 7,00
5х10-3 8,50 11,90 9,41±0,18 0,97 9,35 10,31 10,89
1х10-2 8,50 10,20 8,90±0,13 0,73 8,50 8,20 9,47
5х10-2 8,50 11,90 9,97±0,24 1,32 10,2 0 13,24 1,63*
Контроль 5,10 10,20 7,72±0,31 2,18 8,50 28,24 -
5х10-4 5,10 10,20 7,55±0,31 2,20 8,50 29,14 1,00*
1х10-3 4,42 5,78 5,18±0,06 0,40 5,10 7,72 8,60
5х10-3 5,10 5,78 5,21±0,04 0,25 5,10 4,80 8,08
1х10-2 4,25 5,95 4,97±0,07 0,53 5,10 10,66 10,12
5х10-2 4,25 10,20 7,85±0,33 2,33 8,50 29,68 0,93*
Примечание. X min -минимальное значение признака; X тах - максимальное значение признака; X ± Sx - средняя арифметическая и ее ошибка; Me -медиана; s - стандартное отклонение; cv - коэффициент вариации; 1фЖт-значения коэффициента Стьюдента при Р=0,05; значком * отмечены недостоверные значения критерия Стьюдента; П - клетки погибли.
Исследования показали, что для цианобактерии Cylindrospermum michailovskoense Elenk. наиболее токсичным оказался NaCL. Характер воздействия на морфологические признаки солей различался: если NaCL оказывал сильное влияние на длину и ширину спор, то Na2CO3 - на ширину гетероцист, клеток, длину и ширину спор.
Установлены границы устойчивости цианобактерии Cylindrospermum michailovskoense Elenk: при концентрациях 3,5х10-1 моль/л соли NaCL привели к гибели вегетативных клеток, что говорит о чувствительности данного вида к фактору засоления. В растворах Na2CO3 с концентрацией 1х10-2 моль/л были летальными для цианобактерии.
Самыми устойчивыми оказались споры. При разных концентрациях происходило спорообразование. Это говорит о том, что устойчивость спор даёт возможность приспосабливаться к неблагоприятным факторам среды и тем самым восстанавливаться популяции Cylindrospermum michailovskoense Elenk. при снижении степени засоления.
Международная научно-практическая конференция Библиографический список:
1. Гапочка Л.Д. Об адаптации водорослей. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981.
- 80 с.
2. Зарипова Л. Х. Биология и экология почвенной цианобактерии Cylindrospermum michailovskoense (Cyanoprokaryota): дис...канд. биол. наук: 03.00.16/ Зарипова Лилия Ханифовна - Уфа. 2009. - 150 с.
3. Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городских территорий // Экология. - 1997. - № 6. - С. 408-411.
4. Популяционная альгология/ Л. А. Гайсина, А. И. Фазлутдинова, Р. Р. Кабиров. - Уфа: Гилем, 2008. - 152с. - ISBN978-5-7501-0669-2
5. Хазиев Ф.Х., Кабиров Р.Р. Количественные методы почвенно-альгологических исследований. - Уфа: БФАН СССР, 1986. - 172 с.
6. Хайбуллина Л.С., Суханова Н.В., Кабиров Р.Р. Флора и синтаксономия почвенных водорослей и цианобактерий урбанизированных территорий. - Уфа: АН РБ, Гилем, 2011. - 216 с.
