Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологическая активность водорослей при токсических воздействиях

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Физиологическая активность водорослей при токсических воздействиях"

0' 5, .МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

МОХАМЕД ГОМАА ВАТАХ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВОДс СЛЕЙ ПРИ ТОКСИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

03. 00.18 - гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1992

удикткг".,

¡¡¡3 ЭТ'Л I

Работа выполнена ка кафедре гидробиологии биологического факультета МГУ им. Ломоносова.

Научный руководитель: кандидат биологических'наук, ст. науч.

сотрудник -Л. Д. Гапочка. - • -

)г&ицдальные опп ононты: д. б. н., пр оф.В .II .Максимов

к.б.н. М.II .Корсак

Ведущее учреждение: БНИРО

Защита диссертации состоится "_3_" _апреля_1992 г. в

/^■ЗР/ч часов на заседании Специализированного Ученого совета в Московском Государственном Университете им. "М. В. Ломоносова, , С диссертацией можно ознакомится в библиотеке биологического факультета МГУ.

Отзыв в двух экземплярах просим направлять по адресу: г.Москва, 119899, МГУ, Биологический факультет.

Автореферат разослан " /¿А 1992 р.

Ученый секретарь Совета К, <Г' И-

//.г с

Актуальность темы. В связи с глобальным характером загрязнения природной среды проблема ее охраны актуальна практически для всех стран нашей планеты. Не является исключением Египет, водоемы которого тоже загрязняются химическими отходами (Fayed et al., 1983,1986; Badawyetal. , 1984).

Токсичность химического загрязнения для гидробионтов разного уровня, в том числе и микроводорослей, показана во многих работах (Ватин, 1979; Брагинский, 1987-, Rai et al., 1981).

Для разработки экологически обоснованных прогнозов о состоянии водных экосистем большое значение имеет анализ популя-ционного отклика гидробионтов на токсическое, воздействие. Удобной -моделью для таких исследований могут служить популяции одноклеточных организмов, являющихся своеобразными генетическими системами, а не просто конгломератом клеток,(ЯблокоЕ, 1987). Хронические опыты с "планктонными организмами возможны практически только на популяционном уровне, поскольку водные бактерии, микроводоросли и мелкие ракообразные обладают коротким жизненным циклом и за ограниченный срок дают ряд поколений (Брагинский, 1987). Но несмотря на это для формирования популяции даже у одноклеточных организмов нужно определенное время. Известно, что популяция, как единое целое, в культуре одноклеточных организмов окончательно формируется к стационарной фазе. И в зависимости от того на какой фазе роста, в каком физиологическом состоянии и на какой стадии формирования популяции находятся водоросли, реакция и степень функциональных нарушений под влиянием токсических воздействий могут значительно изменяться.

Популяционный подход к оценке загрязнения природной среды должен основываться, с одной стороны, на закономерностях накопления и токсического действия поллютантов на организменном уровне, с другой стороны - на учете популяционных механизмов поддержания, устойчивости системы, модифицирующих индивидуальные проявления интоксикации (Безель, 1987).

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучение ответных реакций микроводорослей на токсические воздействия (на разных фазах роста их культур) и популяционных механизмов регулирования интоксикации.

В соответствии с поставленной целью предусматривалось решение следующих задач.

Исследовать влияние токсических веществ на фотосинтетическую активность водорослей в зависимости от концентрации токсических веществ, момента их внесения в культуру и продолжительности контакта с клетками водорослей.

Исследовать особенности поглощения неорганического фосфора клетками водорослей при токсических воздействиях.

Изучить аккумуляцию токсических веществ клетками водорослей.

Найти способ расчета допустимой токсической нагрузки на популяцию микроводорослей.

Научная новизна работы. Дана характеристика физиологической активности культуры зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda при токсических воздействиях в процессе роста Обнаружены существенные колебания физиологических показателей культуры водорослей при добавлении токсических веществ.

Е процессе развития водорослей обнаружен период, характеризующийся стабилизацией физиологической активности. Сроки наступления стабилизации в опытных и контрольной культурах -близки. Установлено, что содержание кислорода в контрольных и опытных культурах уменьшается з процессе их роста. Показано, что направленность и степеть проявления комбинированного действия токспиеск1Гх веществ на быстп^ю флуовеспенхшю хлопошилла и численность клеток ^о^осослей кзменя1стся в пооиессе ооста. основании зависимости между устойчивостью культуры Бс. диаапсгисЗа и численностью клеток предложена формула для рас- чета допустимой токсической нагрузки на популяцию . водорослей при разных уровнях численности.

Практическое значение работы. Предложена формула для расчета допустимой концентрации токсических вешэств, которая при данном уровне численности водорослей либо вообще не вызывает "^сг'сз^30"'о^с зфольга либо ~ случае появления последнего сохраняет жизнеспособность культуры. Этот способ расчета может быть использован при работе с природными популяциями других гидробионтов, отличающихся высокой численностью.

Публикации результатов исследования. Результаты исследования опубликованы в двух статьях.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на заседании кафедры гидробиологии Биологического факультета МГУ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводоз, списка цитируемой литературы и приложения. Работа включает _страниц машинописного текста, _таблиц, _рисунков и приложение объемом

- 4 -

_ страниц. Библиография ссодержит

русском языке _.

названий, из них на

ГЛАВА I.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ На основании обзора литературы последних лет обсуждены вопросы токсичности тяжелых металлов и фенольных соединений; аккумуляции токсических веществ микроводорослями; популяцион-ные аспекты устойчивости зодорослей к токсическим воздействиям.

ГЛАВА II.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объектом исследования служила бактериально чистая культура зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda Breb.

Водоросли выращивали на модифицированной среде Кратца-ife.-йерса, при температуре 22-24 0 С, рН 7. 2 - 7. 4, освещенности около 1000 лк, в колбах объемом 500 мл с количеством культу-ральной среды - 150 мл. Посевным материалом служила 10-ти дневная культура водорослей; в подготовленной для эксперимента суспензии численность клеток составляла 1 млн. /мл.

Численность клеток водорослей з процессе роста учитывал счетным микроскопическим методом в камере Горяева и на íQKe-35. Длительность эксперимента - 24-30 суток. В качестве токсических вещестз были использованы мэгь (CuS04), кадмий (CdCl2) и фенол. Токсиканты добавляли з культуру в день постановки эксперимента, а также, на 10-ый и 20-ьй день эксперимента, т. е. в 10-ти и 20-ти дневные культуры.

позначны эти культуры как Ко, К16и 1-1,. Для К диапазон исследованных концентрат® меди лежит з пределах от 0.1 до 1.8 мг/л в пересчете на ион), а фенола - от 0.1 до О.с г/л. Кадмий был ^г--•= --гаи -д 0.05 мг / В тое ""зас^ельи1-^ экспе-

риментах было обнаружено, что концентрации мед::, токсичные для У. с , станозятся слабо или совсем не токс;г-гнымн уже для 7-10-ти дневные культу. Позтому в К:о и К2о добавки токсических зещестз 7зедпч~:валп пропорционально росту численности клеток, что сохраняло достоянной удельную концентрацию токсиканта (количест-

такой концентрацией являлась минимально действующая: для меди - 0.1 мг/л, фенола - 0.1 г/л, кадмия - 0.05 мг/л.

Такая постановка эксперимента позволяет исследовать ответные реакции и устойчивость водорослей на токсические воздействия на разных стадиях их роста.

О влиянии токсических веществ на процесс фотосинтеза судили по изменению концентрации кислорода в среде (Сапожников, 2пнка?, 1982) и с помосью быстрой флуоресценции-(ЕФ) (Блеханоз

-епстзие меди. кадмия и Фенола на ¿луорэсцэешео и численность клеток зодоросдей исследовали з экспериментах согласно длану П2Э 25. Полученные результаты были обработаны методом регрессионного анализа с применением алгоритма Иейтса. Значимость обнаруженных эффектоз определяли графиками Дэниэла (Максимов, 1969).

Способность зодзтзослей потреблять оосфор определяли с по—

г-СлТроЛ"м кс воем экспериментам с^оглсг».'! реет всдирсс.лв*А в среде без добавления токсических веществ.

О потреблении фенола-культурой водорослей судили по изменению его содержания в среде после добавления. Количество фенола определяли с помощью обращенно-фазовой хроматографии, позволяющей анализировать водные растворы.

Содержание меди з культуральной среде и в клетках, микроводорослей определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии на спектрофотометре модели 4СС0 фирмы "Пэркин-Элмер".

ГЛАВА 111.

ВЛИЯНИЕ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ФОТОСИНГЕТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ВОДОРОСЛЕЙ.

Исследование фотосинтетической активности водорослей с помощью быстрой флуоресценции (БФ) показало, что при добавлении меди, кадмия и фенола в концентрациях 0. 5 мг/л, 0. 05мг/л и 0.25 г/л в К0и наиболее ярко проявилось взаимодействие фенола и меди (рис.1). При этом оказалось, что в первые семь суток роста культуры оно ингибирует еыход Е-Т, а к кснцу-эксперимента

- значительно стимулирует. Такая же тенденция - изменение направленности .токсического эффекта - проявляется и при действии кадмия и его комбинации с медью. Следует отметить также значительные колебания интенсивности БФ в присутствии токсикантоз (особенно кадмия) в первые сутки роста водорослей с 'последующим выходом БФ на стабильный урозень.

При добавлении токсикантов з Кф (рис.2) в количестве Си

- 4. 2 мг/л, Cd - 0. 42 мг/л, фенол - 0. 950 г/л ярче всего проявляется ингибирующий эффект фенола, определяющий эффект совместного присутствия фенола и меди, а также эффект совместного присутствия фенола, меди и кадмия. Отчетливо проявляется взаимодействие кадмия и мели: ингибирующее действие кадмия на 55-

Control

Си

Phenol

Cu+Phen

щ&л/

15s-

10

20

Days

Control Phen+Cd

Cd

Си-r Phen+Cd

Cu+Cd

Рис. 1 Комбинированное действие меди, кадмия и фенола на интенсивность быстрой флуоресценции в К0.

—я~ СогЛгЫ

РНепо!

-в— Ои-РЬеп

ЬО-р

о

~зсн \

¿20-1

О !

е 1 (Я

0— 10

----

12

14

18

20

22

РИеп + Сс!

Сс)

Си^РЬеи-* С<!

Рис.2 Комбинированное действие меди, кадмия и Фенола на интен-

С

Сс1 - 0. 72 мг/л, фенол -1.6 г/л показало, что медь на протяжении всего опыта стимулирует выход БФ, а фенол почти полностью его ингибирует (рис. 3). Взаимодействие меди и фенола, снижающее ингибирующее действие на БФ, проявляется только непосредственно после внесения токсикантов в культуру. Необходимо подчеркнуть отсутствие колебаний интенсивности БФ в присутствии токсических веществ в Щ0и Кго. Наличие значительных колебаний интенсивности БФ в и отсутствие таковых в К/5 и К^, на наш взгляд, во многом определяется изменением физиологической активности контрольной культуры, вступающей после 7 суток роста в стабильную фазу своего функционирования.

Представленные выше данные свидетельствуют об изменении действия токсических веществ на БФ клеток водорослей в процессе роста. Как показала статистическая обработка результатов ПФ9 в первые сутки роста культуры одним из значимых факторов оказалось взаимодействие кадмия и времени.

Параллельное определение численности клеток водорослей в присутствии токсических веществ позволило обнаружить (более чем на порядок) увеличение устойчивости водорослей к действию металлов: при увеличении добавок металлов в К/0 и К2о> пропорционально увеличению численности их клеток в процессе ' роста, токсичность металлов изменяется незначительно (в пределах 16 -30%)

Результаты определения содержания кислорода в чистой среде и при различных концентрациях меди и фенола, свидетельствующие о фотосинтетической активности водорослей позволяют отметить следующие особенности выделения 0^ в контрольной и опытных культурах водорослей.

Бри отсутствии токсических веществ содержание 0^ в куль-

«)-----

- "í "i

u-i-•-i-!---:--;--!

?Q 20 5 21 21 5 22 22.5 23 22.5 24 24 5 25

Control ■* Cu —¡-"heno! --e— Cu+Phen

40

n-í-.-----------

'*Г\ с ГУ4 С /yi с ТЛ С ОЛ С 'iC

£iu ¡iU.O ill ¿il.iJ ^ J ¿lO L> ¿^L1 ¿U

LlÜVy

i -*- Khen + Cd -**- Cu -fhftn-0¿

КОМОИНКГ'СЕ—ННСт ürÜCTBiíí* :\£1Л.МП.Ч i! C-rKOJIi. Hb -'г!Т

г. .:. .л-;.-- ::;•... 'i i

• гт tir, г;

туре водорослей (К0) изменяется в процессе роста. Б первые 5 суток количество 02 увеличивается, а затем уменьшается и к 21 суткам выходит на плато (рис.4).

3 присутствии токсических и нетоксических концентраций -меди и фенола в Ко (рис. 4) в первые 10 суток роста водорослей наблюдаются колебания в содержании 02 в среде (особенно в присутствии меди). К концу эксперимента и в контрольных и в опытных культурах водорослей количество 0^ в среде уменьшается. Его содержание в присутствии токсических веществ в конце эксперимента зависит ст их концентрации: чем больше концентрация, тем меньше 0- з среде.

Параллельное определение численности клеток показало, что концентрации 0.1, 0. 25 и 0. 5 мг/л не приводят к заметному изменению численности водорослей, а 1 мг/л меди вызывает появление 10-ти дневной лаг-фазы, после которой наблюдается резкое увеличение численности клеток.

Фенол оказался зысокстоксичным при концетрациях 0. 5 и 0. б г/л, а при 0.1 и 0. 25 г/л - слаботоксичным.

Удельное содержание 02 (учитывающее численность клеток) в контрольной культуре та:--«г изменяется чрпс. 3) 2 процессе роста зодорослей: максимальное выделение отмечается з перзый день эксперимента; к третьим суткам оно резко падает, а затем плавно к 10 суткам выходит на стационарный уровень. Максимальное содержание 02 в среде и его максимальное удельное содержание, свидетельствующее о функциональной активности водорослей, не совпадают. Это объясняет, почему при значительном увеличении численности клеток в логарифмической фазе роста, уменьшается

Conlrol — U.1 — 0.?3 -е- as g/!

/ ч

10-S-j—

10¡ /\ г Г

9.5-1 I Д / \

и /У \ Ч

W

3.&J/

ST 8¿

в

7.5Н

7-1

i-.—

9-1 '

Ц Ч-. » ^ > VяГ>

/ ч/

Ц П. - с

К-..

\ n:

1С 1Е

—Control — Ü.1 — 0.25 0 5 1.0 my 1

?ис. 4 Содерх-ли».^ кислорода t сред* ( мг/л) присутствии ценила ; А) и м-?ли (Б;, дооаг.лонных б

О-!-!--Г-

0 5 10 15 20

Days

-»- Control —0.1 - 0.25 -е-- 0.5 г/л

0-;-1

0 5 10 15 20 25

Days

-"- Control—0.1 — 0.25 -е-0.5 -м- 1.0 мг/л

Рис. 5 Удельное содержание кислорода в среде (мг 02/млн. кл)

в присутствии токсиканта, добавленного в Е0. *

содержание 02 б среде. Бри наличии в культуре водорослей токсических концентраций меди и фенола наблюдается стимуляция с ко-рости выделения 02 . Этот факт делает понятным, почему в культурах с низким уровнем численности клеток водорослей имеет к$есто довольно высокий уровень 02.

Медь, добавленная в К10 (рис.6), увеличивала численность клеток к концу эксперимента, а количество кислорода в среде при этом было несколько выше контрольного на протяжении всего эксперимента. В К добавка меди вызывала снижение численности в течение всего опыта, но при этом содержание кислорода было меньше контрольного только в первые двое суток роста культуры после добавления меди, - а затем даже несколько выше, что говорит о достаточно высоком уровне физиологической активности опытных культур водорослей.

Фенол, в отличии от меди (рис. б) в К10 и К20 вызывал практически остановку роста водорослей и небольшое снижение количества 02 в среде. Удельное содержание сохранялось на контрольном уровне, что свидетельствует о жизнеспособности этой культуры, несмотря на отсутствие увеличения численности клеток водорослей.

Результаты этой главы свидетельствуют о том, что устойчивость, степень проявления и направленность токсического эффекта меди, кадмия и фенола на фотосинтетическуй активность водорослей Бс. диаёпсаисЗа изменяются в процессе роста их культуры Чем моложе культура, тем интенсивнее ответные реакции на токсические воздействия, выражающиеся в значительных колебаниях физиологических показателей. Нам кажется, что это

I Conlrol —<— Phenol ll.i a. I —»— Cu 0 Uo mal I

I I

-- Comeoi — Phenol 1.24 <j I — Caii.ümg.l |

Hie. 6 ClOJiepX'iHH^ raicjiopoaei E CpO;i- lf.tr /Jll Z nplICyTCTiillM

Toi:c:iKa!rra, DGöaBJrSHHoro L Kio (A) Jfic (ß)<

зо многом определяется функциональными особенностями данного зида водорослей. Так, в контрольной культуре Se. quadricauda. да определенном этапе ее развития (7-10 сутки) происходит стабилизация фотосинтетичэской активности.

5 опытных культурах стабилизация фстсспнтетической активности, происходит з те же сроки, что и з контрольной культуре.

ГЛАЗА IV.

ОСОБЕННОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО 20С20РА КЛЕТКАМИ ШКРОБОДОгССЛЕИ ПРИ ТОКСИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.

Обназ'/жэчо что оазличные токсические вещества чэстгшая клеточную проницаемость, могут оказывать с;1льнсе влияние на процесс поглощения Р. Этот процесс используют з качестве индикатора при исследовании нарушения обмена вешестз и энергии в организмах, подвергнутых действию токсикантов (Филенко, Парика, 1981).

32

Исследование потребления Р клетками водорослей Se. quadricauda при добавках в их культуру меди и фенола позволяет обнаружить следующие общие закономерности накопления

(рис. 7 и 3).

Действие мели и фенола сопряжено с уменьшением поглощения фосфата клетками водорослей в процессе роста. При этом

32 _

максимальный уровень накопления Р соответствует уровню семи-суточной контрольной культуры. Достигнув этого уровня потребление фосфата з опытных вариантах выходит на плато, т.е. от-

32

сутствует пед^ем в пс^оеблении ? на 14—21 сутки.

qp

Кооф. накопления Р

м

-J_1_1__1_L-

___I__J_1_I--1—u

'ft.

Коэ<Т). накопления Р'

,32

и ci а сэ i=j сэ р р Г1 Г* Г1 Г* Г* Г1 ^

ij ы '.к тл Ы --i га ш -*■ »J w .к ш са --J СП

J_L_l___t — I— I_J___I—.J—J—)-1-1-1-1-

»J—_

t.

to?

i.

W/

I

.--y

К/

,<r /

V !

I / VX

- IB -

Oi I

С"Д H Г J

g 1':-¡

11'11

S 1 Г

В П С;

" ! 5 п н -¡

D.3 -ПЛ

-w /Л .i

"Г"

H-1--1--1---1-V

u i □

П.SE п/1

П rye

r:_t: O-KOwT^t).

Влияние к-нола на накоплен;;-микооволспослей

юоийссё dootc:.

Наблюдается четкая зависимость между коэффициентом накопления фосфата (КН) и концентрацией токсиканта в первые семь суток роста водорослей: чем больше концентрация токсического

вещества, тем меньше потребление фосфора. 32

Потребление Р в присутствии фенола и меди независимо от их концентраций (кроме летальной), в отличии от численности клеток, к концу эксперимента выходит практически на контрольный уровень, что свидетельствует о достаточно высокой устойчивости этого физиологического показателя.

Помимо общих закономерностей следует отметить некоторые особенности в потреблении фосфата клетками Бс. диасЗпсаиёа, связанные скорее всего с особенностями механизма действия фенола и меди. Так медь при концентрации 0.25 и 0. 5 мг/л сразу

после ее внесения в культуру водорослей увеличивает на порядок 32

потребление Р. Но уже к третьим суткам потребление его резко падает, а к седьмым суткам снова увеличивается и достигает контрольного уровня, т.е. наблюдаются значительные колебания в накоплении фосфата.

Фенол в отличии от меди не вызывает колебаний в процессе поглощения фосфата.

ГЛАВА V.

АККУМУЛЯЦИЯ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ КЛЕТКАМИ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ.

Накопление различных химических соединений культурой одного и того же вида водорослей имеет свои особенности.

Потребление меди в К05с. яиаскчсаис!а начинается сразу после ее добавления в среду (табл.:!).

— аи —

Таблица 1.

Накопление меди клетками Бс. ф1ас1г1саис1а в зависимости от фазы роста культуры микроводорослей. Ко

Дни 0 1 3 5 9 14 20 28

Конц.

меди мг/л

К • 0.075 0.034 0.021 0. 012 0. 011 0. 008 0.005 0. 002

0.1 * 0.057 0.09 0.116 0.089 0.008 0.02 0.008 ,0.009

0.25 .0..176 . 0.152; Г. 0:221 :: 0. 048. ~0.19 .г" • 6.016; ,0. 023 ;о. 035.;

0. 5 0. 325 0. 362 0.46 0. 325 0.183 0.076 0. 06 0. 056

1 0.462 0. 325 0. 906 0. 68 0.74 0.65 0.11 ; ; о. 115

1. 8 1.125 0. 887 ' 1.437 1.416 1.354 1.3 2.166 1:859

• - ' '- • 7 - • ~

Дни 10 11 14 20 21 28

Конц.

меди мг/л

0.68 0. 026 0.025 0.018 0.013 0. 008

К 20

1.2 0. 069 0.066 0. 78

Содержание меди в клетках в первые дни находится б прямой зависимости от концентрации меди в культуре и подвержено значительным колебаниям. К концу эксперимента содержание меди в клетках снижается до контрольного уровня (кроме 1.8 мгСа/л).

Содержание меди в среде в течение первых пяти суток роста (при всех концентрациях, кроме 1.8 мгСи/л) пропорционально ее добавкам; к концу эксперимента при концентрациях 0.1, 0. 25 и 0.5 мг/л содержание меди в среде снижается до контрольного уровння, а при 1.0 и 1.8 мгСи/л оно остается выше контрольного в 4 раза.

.Потребление меди клетками водорослей в К,0 и К2о отличается главным образом тем,' что уровень меди в клетках при одних и тех же концентрациях в среде меньше, чем в клетках Ко, а содержание меди в среде значительно больше. Так, первоначальный уровень меди в клетках при концентрации 0.25 мг/л в К10 в 6 раз меньше, чем уровень меди в клетках после добавки 0.25 мг/л . меди- в К0. • ' -■

В 20-ти дневной культуре, в отличии от Ко, большая часть добавленной меди (1мг/л) остается в среде. Это объясняет почему токсичность 1 мг/л Си для К ¿о существенно меньше, чем для Ко-

Потребление фенола клетками водорослей в Ко (табл.£ ), в отличии от меди, начинается не сразу после его добавления в культуру, а через 5 суток. Но при этом токсичность фенола, также как и меди, проявляется сразу же после внесения в куль-туральную среду; нет четкой зависимости между его содержанием в среде и потреблением' клетками водорослей; по достижении мак-

симальнсго содержании фенола в клетках С 1С-22 сутки) содерга-нкэ его в среде при концентрациях 0.1 и 0. 25 г/л не изменяется, что говорит о прекращении потребления фенола и об отсутствии его выделения из клеток; при концентрации 0. 5 г/л кслгь'ест2о гоэчола в сг?еде к 22 с^^чам всс"",ауаз11Изао,е,ся ""о первоначального урозня, что может свидетельствовать о его выделении из клеток з результате массовой гибели.

г\ « л — г— А -~._j._Cl

Содержание фенола [г/л) з культуральнной среде с зодсрсоллми г".1С К?,-?

Дни 5 10 15 22 25 30

Конп.

фенол г/л

0. 1 0. 073 0. 05 0. 047 0. п« 0. 048

0. 25 0. 247 0. 171 0. 051 0. 038 0. 032

0. 5 0. 471 0. г"ч А 0- 472 0. 511 0. — п их.

А V <м л С - 433 - 479

Таблица 3

Содержание фенола (г/л) в культуральной среде без водорослей.

Дни 1 5 10 15 22 26 30

Конц.

фенола г/л

0.1 0.122 0. 137 0.144 0.145 0. 093 0. 091

0. 25 0.252 0. 287 0. 301 0.32 0.328 0. 348

0.5 0. 512 0. 518 0. 532 0. 512 0. 577 0. 599

0. 917 0. 917 0. 9 0.95 0. 977 1.009

1.389 1.389 1.389 1.38

Определение содержания фенола в среде без водорослей (табл.3) подтверждает тот факт, что уменьшение фенола в среде с водорослями происходит действительно за счет потребления клетками водорослей.

Потребление фенола в 10-ти и 20-ти дневных культурах не обнаружено.

Таким образом, изучение аккумуляции меди и фенола позволило выявить не только особенности накопления этих веществ клетками водорослей, но и обшую закономерность этого процесса: зависимость от физиологического состояния водорослей. Чем моложе культура, тем интенсивнее процесс накопления токсических веществ.

24 _ ГЛАВА VI

* ПОПУЛЯШЮЕБЫЕ АСПЕКТЫ УСТОЙЧИВОСТИ ДОКРОВОДРРОСЛЕЙ К ТОКСИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ.

Еа культуре зодорослей Sc. quadricauda, в результате постановки экспериментов с применением метода добавок токсических зешестз в культуры разного Еозраста, ранее (Галочка и др., 192S, 1S39) и з настоящей работе показано (глава III) увеличение ^сгсйчзсвссти водсгсслей к токсическим воздействиям в hdc-пессе роста и формирования популяции. При. зтом обнаружено что увеличение устойчивости водорослей коррелирует с увеличением численности их клеток. Подобная корреляция является одной из особенностей действия загрязнения на популяпионком уровне.

В связи с этим встает вопрос о допустимой концентрации токсиканта, которая при данном уровне численности зодорослей либо вообще не вызывает токсического эффекта, либо, в случае появленияя последнего, сохраняет жизнеспособность культуры. Большой экспериментальный материал позволяет нам предложив следующий способ аасчета такой концентрат®:

Сг ттгп

С тпах - • Nu , где

СЕ min - минимально действующая концентрация токсиканта, К;л - численность инокулята,

Nu - численность клеток з момент добавления токсиканта. Следует подчеркнуть, что поскольку речь идет о популяпш, мин:эгально действующую концентрацию токсиканта следует определять по выживаемости клеток инокулята.

В одних экспериментах добавки токсических веществ, расс-

читанных по предлагаемой формуле, не вызывали отклонений ни в численности клеток, ни в содержании кислорода в культуре водорослей. В других экспериментах наблюдали снижение численности клеток после добавления токсиканта. Но даже в этом случае жизнеспособность водорослей полностью сохранялась. Такие различия в результатах экспериментов связаны с изменением чувствительности посевной культуры.

ВЫВОДЫ.

1. Дана характеристика физиологической активности культуры водорослей Бс. циа!1г1саис1а при токсических воздействиях в процессе роста по следующим тестам: интенсивность быстрой флю-

оресцении, фотосинтетическое выделение кислорода, потребление 32

Р, изменение рН среды.

2. Обнаружены существенные колебания физиологических показателей культуры водорослей при токсических воздействиях. Наиболее ярко это выражено на молодой культуре.

3. В процессе развития водорослей обнаружен период, характеризующийся стабилизацией физиологической активности. Сроки наступления стабилизации в опытных и контрольных культурах - близки.

4. Содержание кислорода в контрольных и опытных культурах уменьшается в процессе их роста. Вместе с тем, содержание кислорода в среде в присутствии токсических веществ зависит от их концентрации.

5. Обнаружено комбинированное действие меди, кадмия и фенола на интенсивность быстрой флуоресценции и численность кле-

ж водорослей. Направленность и степень его проявления измелются в процессе роста водорослей.

6. Выявлены особенности потребления меди и фенола тетками водорослей на разных-стадиях развития культуры.

7. Выявлены общие закономерности в процессе накопления )сфора клетками водорослей в присутствии меди и фенола

8. Установлена зависимость между устойчивостью культуры )дорослей 5с. quгdгicaudata и численностью клеток. На основа-ш этого предложена формула для расчета допустимой токсичес->й нагрузки на популяцию водорослей при разных уровнях чис-

(ННОСТИ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Галочка Л. Д., Ватах М. , Дроюшна Т. С. , Караул Г. А. , Шавырина 0. Б. , Белая Т. II Популяционные аспекты адаптации водорослей к токсическим воздействиям. - Вэстн. МГУ. серия 16 Биология, 1991, N4, с. 34-41.

2. Ыохамед Ватах. Влияние токсических веществ на фотосинтетическое выделение 02 метками микроводорослей. -Виол, науки, 1992, (з печати).