Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Реакция антиоксидантной системы у массовых видов моллюсков залива Петра Великого в условиях дефицита кислорода и действия ионов Cu2+

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Реакция антиоксидантной системы у массовых видов моллюсков залива Петра Великого в условиях дефицита кислорода и действия ионов Cu2+"

На правах рукописи

005018908

ИСТОМИНА АЛЕКСАНДРА АНАТОЛЬЕВНА

РЕАКЦИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ У МАССОВЫХ ВИДОВ МОЛЛЮСКОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА КИСЛОРОДА И ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ Си1+

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

I 3 МАЙ 2012

Владивосток — 2012

005018908

Работа выполнена в лаборатории морской экотоксикологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук

Научный руководитель: Челомин Виктор Павлович,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник

Официальные оппоненты: Санина Нина Михайловна,

доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры биохимии, микробиологии и биотехнологии Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета

Кавун Виктор Яковлевич

кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории физиологии Института биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт биологии Карельского научного центра РАН

Зашита состоится «17» мая 2012 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.02 при ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет» по адресу: 690091, г. Владивосток, ул. Октябрьская 27, ауд. 435

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 690091, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27, каб. 417, кафедра экологии ШЕН ДВФУ

Факс: (423) 2459409 E-mail: marineecology@rarnbler.ru, reswater@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет»

Автореферат разослан «13» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, "Г^р^—""" кандидат биологических наук Ю.А. Галышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования

В результате климатических изменений и интенсивной деятельности человека в различных акваториях высокопродуктивного шельфа Мирового океана все чаще возникают зоны устойчивой гипоксии, приводя к массовой гибели отдельных видов гидробионтов и трансформации существующих экосистем (Wu, 2002).

Кроме того, на жизнедеятельность морских организмов влияет присутствие в морской воде различных токсичных веществ, таких как тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды, поверхностно-активные вещества, пестициды др. Среди тяжелых металлов медь отличается высокой токсичностью в отношении живых организмов. Повышенный уровень меди в воде приводит к ее аккумуляции морскими организмами и усилению процессов свобод-норадикального окисления.

В ряде работ показано, что изменение естественных факторов среды (содержание кислорода, соленость, температура и др.) усиливает повреждающее действие некоторых токсичных веществ, в том числе и тяжелых металлов (Veldhuizen-Tsoerkan, 1991; Fang et al., 2008). Вследствие этого необходимо обращать особое внимание на степень изменения естественных факторов среды при нарастающем поступлении загрязняющих веществ в морскую среду.

Чрезвычайная важность кислорода в жизнедеятельности гидробионтов обусловливает повышенный интерес к изучению особенностей биохимической организации антиоксидантной защитной системы у морских организмов (в частности, у моллюсков) в условиях недостатка кислорода. И особую актуальность приобретает проблема исследования совместного влияния гипоксии/аноксии и загрязнения тяжелыми металлами на выживаемость разных видов моллюсков.

Цель и задачи работы

Цель работы заключалась в исследовании реакции антиоксидантной (АО) системы разных видов моллюсков в адаптации к стрессовым воздействиям гипоксии/аноксии и тяжелых металлов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать ферментативное звено антиоксидантной системы разных видов моллюсков.

2. Провести сравнительный анализ изменений компонентов антиоксидантной системы у разных видов моллюсков и определить степень окислительного повреждения по уровню продуктов перекисно-го окисления липидов в условиях экспериментальной гипоксии/аноксии.

3. Оценить реакцию компонентов антиоксидантной системы в процессах адаптации моллюсков к стрессу, вызванному гипоксией/аноксией.

4. Охарактеризовать реакцию антиоксидантной системы и уровень окислительного повреждения у разных видов моллюсков на гипоксию/а но ксию в условиях металлиндуцированного окислительного стресса.

Научная новизна

Впервые проведен сравнительный анализ реакции компонентов антиоксидантной системы на гипоксию/аноксию у массовых видов дальневосточных моллюсков. Показано, что в условиях дефицита кислорода у факультативных анаэробов развивается окислительный стресс. У исследованных моллюсков выявлена высокая чувствительность отдельных антиоксидантов к воздействию гипоксии/аноксии и меди. Определена взаимосвязь между реакцией антиоксидантной системы (учитывая уровень окислительного повреждения) и эколого-физиологическими особенностями разных видов моллюсков при воздействии гипоксии/ аноксии. Обнаружено, что действие гипоксии/аноксии на фоне аккумуляции меди вызывает более значительные изменения биохимических параметров, по сравнению с раздельным действием этих факторов.

Практическая значимость

Для оценки раннего проявления повреждающего действия негативных факторов среды используются различные биохимические показатели, в том числе и показатели окислительного стресса. Поэтому результаты могут быть использованы для научного обоснования предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воде, для оценки и прогноза состояния популяций промысловых видов, а также при комплексной экотоксикологической характеристике прибрежных акваторий.

Защищаемые положения

1. В условиях гипоксии/аноксии у моллюсков развивается окислительный стресс, что подтверждается состоянием антиоксидантной системы моллюсков и окислительным повреждением липидов.

2. Характер реакции компонентов антиоксидантной системы к недостатку кислорода определяется эколого-физиологическими особенностями видов.

3. В присутствии в среде ионов Си2+ недостаток кислорода инициирует усиление процессов окислительного стресса в организме моллюсков (по сравнению с раздельным действием этих факторов).

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения были представлены на: Международных конференциях: «Современные проблемы

физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2010), «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана» (Владивосток, 2010); Всероссийской научной конференции «Проблемы экологии морского шельфа» (Владивосток, 2010); X региональной конференции «Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии» (Владивосток, 2011); конференции молодых ученых ТОЙ ДВО РАН (Владивосток, 2009).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 4 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК РФ.

Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 121 странице и включает введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и их обсуждение, выводы, заключение и список литературы (171 источник, из которых 40 на русском и 131 на иностранном языке). Диссертация содержит 21 рисунок и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе подробно описаны причины возникновения и последствия воздействия условий гипоксии/аноксии на морские организмы. Рассмотрены основные механизмы адаптации морских организмов к условиям недостатка кислорода. Приведены данные о состоянии антиок-сидантной системы морских организмов в стрессовых условиях гипоксии/аноксии и повышенных концентраций тяжелых металлов.

ГЛАВА 2. РАЙОН РАБОТ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе были использованы двустворчатые моллюски - спизула сахалинская (Spisula sachalinensis), мидия Грея (Crenomytilus gray anus), приморский гребешок (Mizuhopecten yessoensis) и брюхоногие моллюски - литгорина маньчжурская (Littorina mandschurica), те гул а простая (Tegula rustica).

Объекты исследования собраны водолазным способом в разных акваториях зал. Петра Великого (рис. 1).

Экспериментальную гипоксию/аноксию создавали при выдерживании моллюсков на воздухе (20-30 часов). На сегодняшний день «выдерживание на воздухе» является широко распространенным подходом в водной экологии для моделирования условий гипоксии/аноксии у водных организмов (Almeida et al., 2005; Romero et ai., 2007; Chen et al., 2007).

I

Рис. 1. Карта-схема района работ. Станции сбора материала: А — бух. Прибойная (/.. mandschurica, Т. rustica, сентябрь 2008);в — бух. Северная (М. yessoensis, май 2009);Я — бух. Алексеева (5. sachalinensis, С. grayanus, июнь 2011)

Эксперимент по оценке состояния антиоксидантной системы при воздействии гипоксии/аноксии на фоне аккумуляции меди состоял из трех серий опытов: 1 -я серия, гилоксия/аноксия — выдерживание моллюсков на воздухе при температуре 20 °С в течение 30 ч в случае с L. mandschurica и Т. rustica и 24 ч при температуре 15-17 °С в случае с С. grayanus-, 2-я серия, выдерживание в воде с CuS04 (25 мкг/л воды) в течение 2-х недель; 3-я серия выдерживание в воде с CuS04(25 мкг/ л воды) в течение 2-х недель с последующей гипоксией/аноксией.

При определении биохимических параметров использовали пищеварительную железу двустворчатых и гепатопанкреас брюхоногих моллюсков. Концентрацию белка определяли модифицированным методом Лоури (Markwell et al., 1978). Активность супероксиддисму-тазы (СОД) определяли по ингибированию реакции окисления НАДН, вызванного супероксидным радикалом (Paoletti et al., 1986). Активность каталазы (КАТ) определяли по скорости распада перекиси водорода (Regoli, Principato, 1995). Активность глутатионредуктазы (ГР) определяли по реакции восстановления окисленной формы глугатио-на (Regoli, Principato, 1995). В эксперименте с L. mandschurica, Т. rustica и М. yessoensis применяли метод определения интегрального антиоксидантного потенциала (ИАА), основанный на способности ан-тиоксидантов восстанавливать радикал-катион ABTS+(2, 2'-азинобис

"f-i ».-•••'Г ;

Г' - ' / Г %Ш : Щ г ■ ¡¿С' Ж^Ши, ¿4

—.с » ( >JK Г ' S X? Пстоа f ^ щ великого ГХ- -5 ¿ЗИЭДаяг.

• ■ 132 "С 1 ст » 6 km

(3-этилбензотиазолин 6-сульфонат). Активность выражали в единицах тролокса (Re Roberta et al., 1999). В эксперименте с С. grayanus и S. sachalinensis оценка ИАА антиоксидантов проводилась согласно их способности подавлять реакцию окисления ABTS пероксильны-ми и алкоксильными радикалами, образующимися при термическом разложении АВАР (2, 2'-азобис (2-аминопропан) гидрохлорид) (Bartosz et al., 1998). Содержание восстановленного глутатиона (FSH) определяли по реакции тиогруппы цисте ина с дитионитробензойной кислотой (Moron et al., 1979). Степень развития окислительного стресса оценивали по изменению концентрации продуктов перекисного окисления липидов: липидных гидроперекисей — ROOH (HermesLima et al., 1995) и малонового диальдегида - МДА (Buege and Aust, 1978).

Все измерения проводили на спектрофотометрах Shimadzu UV-1650 PC и Shimadzu UV-2550 с термостатированной ячейкой. Статистическая обработка полученных результатов выполнена с использованием статистических средств приложения MS Office Excel. О достоверности изменений исследуемых параметров судили по различиям средних значений, используя критерий Стьюдента. В расчетах принят 5% уровень значимости.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЗЛ. Влияние недостатка кислорода на антиоксидантную систему двустворчатых моллюсков ЗЛ Л. Mizuhopecten yessoensis М. yessoensis относится к стенооксильным организмам, предпочитает хорошо аэрированные воды с высокой концентрацией растворенного кислорода (5-9 мл • л"1)- Поэтому можно рассматривать данного представителя морских двустворчатых моллюсков в качестве уникальной модели для изучения роли про- и антиоксидантных систем в реализации устойчивости к высоким концентрациям кислорода.

В ходе эксперимента было установлено, что воздействие гипок-сии/аноксии привело к снижению активности СОД и ГР в пищеварительной железе моллюска (рис. 2). Следует отметить, что, при снижении активности АО ферментов в период гипоксии/аноксии произошло увеличение показателя потенциала антирадикального низкомолекулярного звена АО системы (рис. 3 а), что, возможно, связано со значительным повышением уровня восстановленного глутатиона (почти в 6 раз) (рис. 3 б)

Рис. 2. Активность супероксиддисмутазы (а), каталазы (б), глутатион-редуктазы (в) в пищеварительной железе М. уежоет/з: ] — нормоксия, 2 — выдерживание на воздухе 20 часов, 3 — реоксигенация 12 часов. *— достоверные различия относительно 1; **— достоверные различия относительно 2 (п=4, р<0.05)

Есть все основания полагать, что М. yes.soen.sis при гипоксии/аноксии испытывает окислительный стресс, о чем свидетельствует возросший уровень МДА (рис. 3 в).

1 2 3 1 2 3 1 2

Рис. 3. Уровни интегральной антирадикальной активности (а), глута-тиона (б) и малонового диатьдегида (в) в пищеварительной железе М уе55оетм при различных воздействиях

Условные обозначения как на рис. 2

На способность данного вида моллюска противостоять усиленной генерации АФК при реоксигенации указывает как отсутствие увеличения продуктов ПОЛ по сравнению с гипоксией/аноксией (рис. 3 в), так и восстановление активности антиоксидантных ферментов до первонач&чьного уровня (рис. 2 а, б, в).

Как показали наши результаты, в случае с М. уе.$зоеп$1$, по-видимому, основным механизмом, смягчающим развитие окислительного стресса при гипоксии/аноксии, является поддержание высокого уровня низкомолекулярного антиоксиданта — глутатиона. В то время как активация ферментативного звена АО системы в большей степени защищает от разрушительного действия АФК при реоксигенации.

3.1.2. Crenomytilus grayanus

Мидии в процессе эволюции приспособились переносить продолжительное действие гипоксии/аноксии (Hicks, McMahon, 2005) и обладают относительно высокой выносливостью к опреснению и высыханию (выживают на воздухе от 8 до 14 дней в зависимости от температуры окружающей среды (Алякринская, 1979». Это позволяет рассматривать представителя митилид С. grayanus в качестве модели для изучения роли про- и антиоксидантных процессов в реализации устойчивости к длительному пребыванию в условиях низких концентраций кислорода.

Как показали результаты исследования, мидия Грея в условиях недостатка кислорода оказалась способна длительное время поддерживать активность АО ферментов (СОД, КАТ) на базовом уровне, при относительно слабой тенденции к снижению (рис. 4 а, б).

Рис. 4. Активность супероксиддисмутазы (а), каталазы (б), глутатион-редуктазы (в) в пищеварительной железе С. ,%гауапш: 1 - нормоксия, 2 -выдерживание на воздухе 24 часа, 3 - реокенге нация 24 часа. достоверные различия относительно контроля (п=4, р<0.05)

Наряду с этим наблюдалось снижение активности ГР (рис, 4 в) и уровня восстановленного глутатиона (рис. 5 б).

Рис. 5. Уровни интегральной антирадикальной активности (а), глутатиона (б), липидных гидропероксидов (в) и малонового диальдегида (г) в пищеварительной железе С. grayanus при различных воздействиях Условные обозначения как на рис.4

Также произошло и снижение интегрального показателя антирадикальной активности (рис. 5 а), при этом содержание продуктов окислительной деструкции липидов (МДА и ЯООН) не увеличилось (рис. 5 в, г).

В условиях реоксигенации активность СОД и КАТ в пищеварительной железе мидии Грея значимо не отличалась от активности этих ферментов при гипоксии/аноксии (рис. 4 а, б). Кроме того, уровни липидных перекисей и МДА остались неизменными (рис. 5 в, г). Реоксигенация также не вызвала изменения антиоксидантного потенциала низкомолекулярного звена (ИАА) антиоксидантной системы по сравнению с гипоксией/аноксией (рис. 5 а). Такая реакция АО системы моллюска на реоксигенацию позволяет сдерживать развитие окислительного стресса в этих условиях.

3.1.3. Л/7ни 1а касИаНпетк

Спизула сахалинская способна закапываться в илисто-песчаный (или песчаный) грунт на глубину до 20 см и жить в бескислородных условиях. Естественно предположить, что в основе физиолога-биохимических проявлений устойчивости данного моллюска к недостатку 02 в среде должны лежать определенные молекулярные механизмы, обеспечивающие не только снабжение клеток энергией в условиях сниженной скорости поступления 02, но и функционирование эффективной системы защиты против АФК.

Воздействие гипоксии/аноксии привело к снижению активности СОД и ГР в пищеварительной железе моллюска (рис. 6 а, в)

12 3 12 3 12 3

Рис. 6. Активность супероксиддисмугазы (а), каталазы (б), глутатионре-дуктазы (в) в пищеварительной железе 5. .часИаИпеги/^. 1 — нормоксия, 2 — выдерживание на воздухе 24 часа (гипоксия/аноксия), 3 - реоксигенация 24 часа. *— достоверные различия относительно контроля (п=4, р<0.05)

Уровень восстановленного глутатиона в условиях экспериментальной гипоксии/аноксии оказался также снижен (рис. 7 б), что, очевидно, связано с уменьшением активности ГР. После реоксигенации

активность ГР вернулась к первоначальному уровню, однако, содержание восстановленного глутатиона осталось низким.

В отличие от гребешка и мидии, показатель интегральной антирадикальной активности низкомолекулярных компонентов (ИАА) у спи-зулы не изменился в условиях гипоксии/аноксии (рис. 7 а), несмотря на снижение уровня глутатиона.

Рис. 7. Уровни интегральной антирадикальной активности (а), глутатиона (б), липидных гидропероксидов (в) и малонового диальдегида (г) в пищеварительной железе 5. яас/шИпе/1Х1х при различных воздействиях Условные обозначения как на рис. 6

Вероятно, что по сравнению с мидией и гребешком для спизулы характерны особые механизмы выведения и разрушения продуктов перекисного окисления липидов. Так, например, по сравнению с нор-моксией наблюдалась тенденция снижения количества гидроперекисей и МДА в пищеварительной железе моллюска, как в условиях гипоксии/аноксии, так и при реоксигенации (рис. 7 в, г).

3.2. Реакция антиоксидантной системы исследованных моллюсков на гипоксию/аноксию в условиях металлиндуцированного окислительного стресса 3.2.1. Влияние гипоксии/аноксии на антиоксидантную систему двустворчатого моллюска СгепотуШия grayanus в условиях металлиндуцированного окислительного стресса Как показали эксперименты, действие гипоксии на фоне аккумуляции меди приводит к активации АО ферментов мидии Грея, при этом активность исследованных ферментов вернулась к первоначальному уровню (рис. 8).

Таким образом, накопление меди изменило реакцию АО системы моллюска на гипоксию/аноксию (рис. 4; 8). Такая реакция указывает на активацию защитных механизмов против продукции АФК в пищеварительной железе, что также подтверждается неизменным уровнем ИАА и отсутствием накопления продуктов перекисного окисления липидов (рис. 9).

5 ¿ 80

1234 ¡234 1234

Рис. 8. Активность супероксиддисмутазы (а), каталазы (б), глутатнон-редуктазы (в) в пишеварительной железе С. %гауапи.ч 1 — нормоксия, 2 — воздействие меди, 3 — воздействие меди с последующей гипоксией/анокси-ей (24 часа), 4 — реоксигенация (24 часа). *— достоверные различия относительно 1, **— достоверные различия относительно 2 (п=4, <0.05)

В период возобновления поступления кислорода в ткани мидии после гипоксии/аноксии отмечалось небольшое увеличение содержания МДА по сравнению с предыдущим воздействием гипоксии на фоне аккумулированной меди (рис. 9 г).

. 20

1600

О 800

ил

1234 1234 1234 1234

Рис. 9. Уровни интегральной антирадикальной активности (а), глута-тиона (б) липидных гидропероксидов (в) и малоноиого диальдегида (г) в пишеварительной железе С. grayanus при различных воздействиях

Условные обозначения как на рис. 8, за исключением: ** - достоверные различия относительно 3

Проведенный эксперимент показал, что как воздействие меди отдельно, так и гипоксии на фоне аккумулированной меди, не приводят к накоплению продуктов перекисного окисления липидов в пищеварительной железе моллюска, что указывает на присутствие у мидии Грея достаточно развитых механизмов АО защиты против повреждающих факторов среды.

3.2.2. Влияние гипоксии/аноксии на антиоксидантную систему

брюхоногих моллюсков Litíorina mandschurica и Tegula rustica в условиях металлиндуцированного окислительного стресса

Как показал сравнительный анализ, уровни исследованных биохимических параметров существенно различались у двух видов брю-

хоногих моллюсков. Возможно, что высокий уровень конститутивной активности антиоксидантных ферментов (СОД и КАТ) у L. mandschurica отражает особенности биохимических механизмов адаптации этого моллюска к специфическим условиям среды обитания (на литорали) (рис. 10 а, б). В тоже время в гепатопанкреасе Т. rustica обнаружена высокая активность ГР, фермента восстанавливающего окисленный глутатион, что свидетельствует о важной роли глутатио-на в механизмах адаптации этого вида (рис. 10 в).

□ L- mandschurica Ш Т nssüca

234 1234 1234

Рис. 10. Активность супероксщщисмутазы (а), каталазы (б) и пяугатион-редуктазы (в) в тканях гепатопанкреаса моллюсков: 1 — нормоксия, 2 — выдерживание на воз духе (30 часов), 3 — воздействие меди, 4 - воздействие меди с последующей гипоксией/аноксией (30 часов). *— достоверные различия относительно контроля (п=4, р<0.05)

Поскольку литгорина эволюционно адаптирована к условиям периодической смены прилива и отлива, сопровождающихся возникновением дефицита кислорода, то вполне вероятно, что обнаруженное увеличение в активности ферментов СОД и ГР (рис. 10 а, в), а также уровня низкомолекулярных антиоксидантов при экспериментальной гипоксии/аноксии (рис. 11 а, б) протекает на основе способности быстро реагировать на повышенную продукцию АФК.

У тегулы в условиях недостатка кислорода повысилась активность только ГР (рис. 10 в) и, как у литторины, происходило повышение уровня восстановленного глутатиона (рис. 11 б).

Интересно отметить, что, наряду с увеличением активности антиоксидантных ферментов, содержания глутатиона и показателя ИАА, уровень МДА при гипоксии/аноксии у Ь. тапс!яскипса также увеличился (рис. 11 в).

Присутствие в среде ионов меди существенно изменило реакцию АО системы исследованных моллюсков на условия гипоксии/ аноксии. Так, у литторины наблюдалось значительное снижение активности СОД при действии гипоксии/аноксии на фоне аккумуляции меди по сравнению с отдельным действием этих факторов (рис. 10 а).

□ L. mandschuñca □ Т. rustica 40

1234 1234 123 4

Рис. 11 . Уровни интегральной антирадикальной активности (а), глута-тиона (б) и малонового диальдегида (в) тканях гепатопанкреаса моллюсков при различных воздействиях

Условные обозначения как на рис. 10

И, несмотря на увеличенную активность ГР (рис. 10 в), происходило снижение уровня восстановленного глутатиона по сравнению с отдельным действием гипоксии/аноксии и меди (рис. 11 б). У Т. rustica, в отличие от литторины, не произошло изменений активности АО ферментов, однако наблюдалось снижение показателя антирадикальной активности (рис. 11 а) и увеличение уровня МДА (рис. 11 в) при действии гипоксии/аноксии на фоне аккумуляции меди по сравнению с отдельным действием факторов.

3.3. Сравнительная характеристика реакции антиоксидантной системы разных видов моллюсков на условия гипоксии/аноксии

Как показали результаты экспериментов, уровни конститутивной активности АО ферментов у исследованных двустворчатых моллюсков в некоторой степени различались (рис. 12). Так активность СОД у спизулы была ниже по сравнению с мидией и гребешком в 1.8 и 1.3 раза соответственно. В то же время активность каталазы у спизулы была выше, чем у мидии и гребешка почти в 1.8 и 1.6 раза соответственно. У гребешка была обнаружена более высокая активность ГР (почти в 2 раза выше) по сравнению с мидией и спизулой.

„ 41» |- асод

а кат

■ гр

5 21«) [-

мидия спизула фебсшоклигторика тсг>ла

Рис. 12. Активность ферментов супероксиддисмугазы (СОД, ед. акт/мг белка), каталазы (КАТ, мкмоль/мин/мг белка), глутатионредуктазы (ГР, нмоль/ мин/мг белка) в пищеварительной железе (гепатопанкреасе) моллюсков

Несмотря на некоторые различия в уровне конститутивной активности АО ферментов в пищеварительной железе двустворчатых моллюсков, их реакция на условия гипоксии/аноксии оказалась схожей. Так, недостаток кислорода привел к подавлению активности АО ферментов в различной степени у данных видов моллюсков (рис. 2,4, 6).

Реакция низкомолекулярного звена АО системы на условия гипоксии/аноксии была различной у исследуемых видов. Так у С. grayanus и S. sachalinensis произошло подавление активности низкомолекулярного звена АО системы (рис. 5, 7), а у М. yessoensis, наоборот, наблюдалась активация низкомолекулярного звена АО системы (рис. 3).

Скорее всего, подавление активности антиоксидантных ферментов (у мидии, спизулы и гребешка) и снижение уровня глутатиона (у мидии и спизулы) в пищеварительной железе двустворчатых моллюсков является энергосберегающей стратегией вследствие их перехода к анаэробному обмену.

Несмотря на то, что наблюдались существенные различия в конститутивных уровнях биохимических параметров у брюхоногих моллюсков L. mandschurica и Т. rustica (рис. 10, 12), их реакция на условия гипоксии/аноксии была схожей и отличалась от реакции двустворчатых моллюсков. Так, при дефиците кислорода происходила активация как ферментативного, так и низкомолекулярного звена АО системы брюхоногих моллюсков (рис. 10, 11).

Можно предположить, что активация АО системы брюхоногих моллюсков при гипоксии/аноксии, в отличие от двустворчатых моллюсков, определяется способностью поддерживать аэробный метаболизм в этих условиях на высоком уровне и быстро реагировать на повышенную продукцию АФК (Sokolova, Pórtner, 2001).

ВЫВОДЫ

1. Показано, что в основе механизмов неблагоприятного действия гипоксии/аноксии лежит окислительный стресс, который сопровождается образованием продуктов окислительной деструкции липидов и резким изменением параметров антиоксидантной системы (активация и/или ингибирование).

2. Обнаружено, что характер реакции компонентов антиоксидантной системы моллюсков на экспериментальные условия гипоксии/ аноксии определяется эколого-физиологическими особенностями видов. Предполагается, что отличия брюхоногих и двустворчатых моллюсков в реакции компонентов антиоксидантной системы на условия недостатка кислорода связаны с особенностями их энергетического метаболизма.

3. Предполагается, что активация антиоксидантной системы брюхоногих моллюсков (L. mandschurica и Т. rustica) при гипоксии/аноксии происходит на основе их способности поддерживать аэробный метаболизм в этих условиях, что позволяет им быстро реагировать на повышенную продукцию активных форм кислорода.

4. Подавление активности ферментов у двустворчатых моллюсков (С. grayanus, S. sachalinensis, М. yessoensis) и снижение уровня низкомолекулярных компонентов антиоксидантной системы (С. grayanus и S. sachalinensis) в пищеварительной железе, вероятно, является энергосберегающей стратегией вследствие их перехода к анаэробному обмену.

5. По биохимическим показателям окислительного стресса устойчивость исследованных видов моллюсков к условиям экспериментальной гипоксии/аноксии убывает в ряду: L. mandschurica и Т. rustica > С. grayanus и S. sachalinensis > М. yessoensis.

6. Присутствие в среде ионов Cu2+ инициирует усиление процессов окислительного стресса при недостатке кислорода в организме брюхоногих моллюсков (по сравнению с раздельным действием этих факторов).

7. У двустворчатого моллюска С. grayanus присутствие в среде ионов Си2+ при недостатке кислорода вызывает активацию свободно-радикальных процессов, что приводит к мобилизации ферментативного звена антиоксидантной системы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Истомина A.A., Довженко Н.В., Челомин В.П. Реакция антиоксидантной системы на аноксию и реоксигенацию у морского двустворчатого моллюска Scapharca Broughtoni // Вестник МГОУ, 2010. Серия «Естественные науки» Вып. 4. С. 39-41.

2. Истомина A.A., Довженко Н.В., Бельчева H.H., Челомин В.П. Активность антиоксидантных ферментов у разных видов моллюсков в условии гипоксии/аноксии // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2011. Т. 13. № 1 (5). С. 1106-1108.

3. Истомина A.A., Довженко Н.В., Бельчева H.H., Челомин В.П. Раздельное и совместное действие недостатка кислорода и меди на антиоксидантную систему Littarina mandschurica // Вестник МГОУ, 2011. Серия «Естественные науки» №1. С. 17-21.

4. Истомина A.A., Довженко Н.В., Бельчева H.H., Челомин В.П. Влияние меди на антиоксидантную систему брюхоногих моллюсков Littorina mandschurica и Tegula rustica в условиях гипоксии // Вестник Санкт-Петербургского университета, 20П. Сер. 3. Вып. 4. С. 25-31.

Работы, опубликованные в материалах региональных, всероссийских и международных конференций

5. Истомина A.A., Довженко Н.В., Бельчева H.H. Стресс аккли-мация антиоксидантной зашиты в тканях пищеварительной железы Littorina mandshurica в условиях аноксии // Океанологические исследования. Тез. докл. IV конф. молодых ученых ТОЙ ДВО РАН. Владивосток: ТОЙ ДВО РАН, 2009. С. 61-62.

6. Истомина А.А, Довженко Н.В. Влияние аноксии и реоксиге-нации на антиоксидантную активность Mizuhopecten yessoensis// Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов. Мат-лы III межд. конф. Петрозаводск, 2010. С. 67-68.

7. Истомина A.A., Довженко Н.В., Бельчева H.H., Челомин В.П. Влияние меди и недостатка кислорода на антиоксидантную систему брюхоногих моллюсков Littorina mandschurica и Tegula rustica jf Проблемы экологии морского шельфа. Мат-лы всеросс. науч. конф. Владивосток: ДВФУ, 2010. С. 59-63.

8. Довженко Н.В., Истомина A.A., Бельчева H.H. Влияние аноксии на биохимические показатели в ткани пищеварительной железы морского брюхоного моллюска Tegula rustica //Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана. Мат-лы межд. науч. техн. конф. Владивосток: ФГОУ ВПО Дальрыбвтуз, 2010. С. 54-57.

9. Истомина A.A., Довженко Н.В., Бельчева H.H. Активность ан-тиоксидантных ферментов у разных видов моллюсков в условии ги-поксии/аноксии // Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии. Мат-лы X региональной конференции студентов, аспирантов вузов и научных организаций Дальнего Востока России. Владивосток, 2011. С. 104-107.

Истомина Александра Анатольевна

РЕАКЦИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ У МАССОВЫХ ВИДОВ МОЛЛЮСКОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА КИСЛОРОДА И ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ Си3-

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Специальность: 03.02.08 - экология

Подписано в печать 20.03.2012. Формат 60х84'/|6. Усл. печ. л. 1,00. Уч.-изд. л. 0,75. Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано в типографии Издательского дома ДВФУ 690950, г. Владивосток, ул. Алеутская, 56

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Истомина, Александра Анатольевна, Владивосток

61 12-3/1142

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НАУКИ

ТИХООКЕАНСКИЙ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ.

В.И.ИЛЬИЧЕВА

ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

ИСТОМИНА Александра Анатольевна

РЕАКЦИЯ АИТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ У МАССОВЫХ ВИДОВ МОЛЛЮСКОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА КИСЛОРОДА И ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ Си2+

03.02.08-экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: старший научный сотрудник ТОЙ ДВО РАН доктор биологических наук В.П. Челомин

Владивосток 2012

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.......................................4

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ......................................................10

1.1. Гипоксия/аноксия морских вод: определение, происхождение и последствия..................................................................................10

1.2. Механизмы адаптации морских организмов к условиям недостатка кислорода....................................................................................15

1.3. Характеристика антиоксидантной системы морских

организмов....................................................................................21

1.4. Состояние антиоксидантной системы морских организмов в условиях недостатка кислорода......................................................................36

1.5. Состояние антиоксидантной системы морских организмов при

совместном действии тяжелых металлов и гипоксии/аноксии...................41

ГЛАВА 2. РАЙОН РАБОТ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ........................................................................44

2.1. Район работ............................................................................44

2.2. Объекты исследования.......................... .....................................46

2.3. Методы исследования...............................................................49

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.......................................55

3.1. Влияние недостатка кислорода и реоксигенации на антиоксидантную систему двустворчатых моллюсков....................................................55

3.1.1. Mizuhopectenyessoensis............................................................55

3.1.2. Crenomytilus gray anus..............................................................62

3.1.3. Spisula sachalinensis...............................................................65

3.2. Реакция антиоксидантной системы дальневосточных моллюсков на гипоксию/аноксию в условиях металлиндуцированного окислительного стресса........................................................................................67

3.2.1. Влияние гипоксии/аноксии на антиоксидантную систему двустворчатого моллюска Crenomytilus grayanus в условиях металлиндуцированного окислительного стресса..................................71

3.2.2. Влияние меди и недостатка кислорода на антиоксидантную систему брюхоногих моллюсков Littorina mandschurica и Tegula

rustica................................... .............................................................78

3.3. Сравнительная характеристика реакции антиоксидантной системы разных видов моллюсков на условия отдельного и совместного действия

гипоксии/аноксии и меди.................................................................85

ВЫВОДЫ....................................................................................98

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................100

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................102

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

АО - антиоксидантная система

АТФ - аденозинтрифосфат

АФК - активные формы кислорода

Г8Н - восстановленный глутатион

Г8Т - глутатион-Э-трансфераза

ГП - глутатионпероксидаза

ГР - глутатионредуктаза

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

ИАА - интегральная антирадикальная активность

КАТ - катал аза

МДА - малоновый диальдегид

НАДН - никотинамидадениндинуклеотид восстановленный

ОС - окислительный стресс

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СОД - супероксиддисмутаза

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота

ЬООН - липидные гидроперекиси

Эе - селен

ВВЕДЕНИЕ

В результате климатических изменений и интенсивной деятельности человека в различных акваториях высокопродуктивного шельфа Мирового океана все чаще возникают зоны устойчивой гипоксии и аноксии, приводя к массовой гибели отдельных видов гидробионтов и трансформации существующих экосистем (Wu, 2002).

Кроме того, на жизнедеятельность морских организмов влияет присутствие в морской воде различных токсичных веществ, таких как тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды, поверхностно-активные вещества, пестициды др. Среди тяжелых металлов медь отличается высокой токсичностью в отношении живых организмов. С одной стороны, медь является физиологически важным элементом и входит в состав ряда белков и ферментов, таким образом, играет важную роль в метаболизме. С другой стороны, медь может способствовать образованию активных форм кислорода (АФК) в клетках при нормальном метаболизме, а также вызывать окисление сульфгидрильных групп ферментов, инактивируя их (Челомин и др., 1998). Повышенный уровень меди в воде приводит к ее аккумуляции морскими организмами и усилению процессов свободно-радикального окисления.

В ряде работ показано, что изменение естественных факторов среды усиливает повреждающее действие некоторых токсичных веществ, в том числе и тяжелых металлов (Veldhuizen-Tsoerkan, 1991; Fang et al., 2008). Вследствие этого необходимо обращать особое внимание на степень изменения естественных факторов среды (содержание кислорода, соленость, температура и др.) при нарастающем поступлении загрязняющих веществ в морскую среду.

По данным Приморского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, полученным за 2008 г., состояние морских вод зал. Петра Великого (Японское море) ухудшилось. Согласно индексу

загрязнения воды Амурского залива, пролива Босфор Восточный, бухты Диомид можно отнести к V классу «грязные». Заметно ухудшилась ситуация в Уссурийском заливе, здесь класс качества вод изменился на IV класс «загрязненные», и в бухте Золотой Рог - VI класс «очень грязные» (Коршенко и др., 2009). Прогрессирующее загрязнение экосистемы Амурского залива сопровождается гипоксией придонных вод и сульфатредукцией в донных осадках (Тищенко др., 2008).

Чрезвычайная важность кислорода в жизнедеятельности гидробионтов обусловливает повышенный интерес к изучению биохимических механизмов резистентности различных видов к изменениям кислородного режима. Так в последние годы накопились данные, свидетельствующие о том, что изменение уровня кислорода в организме приводит к активации свободно-радикальных процессов и увеличению уровня активных форм кислорода (АФК): при гипоксии/аноксии - вследствие избытка электронов, а при реоксигенации - в результате избытка их акцепторов (Ог). По сути, при действии гипоксии/аноксии и последующей реоксигенации возникает одно и то же явление - окислительный стресс (процесс повреждения клеток в результате окисления). Поэтому важной задачей является изучение особенностей биохимической организации антиоксидантной защитной системы у морских организмов (в частности, у моллюсков) в условиях недостатка кислорода. И особую актуальность приобретает проблема исследования совместного влияния гипоксии/аноксии и загрязнения тяжелыми металлами на выживаемость разных видов моллюсков.

Цель и задачи работы

Цель работы заключалась в исследовании реакции антиоксидантной (АО) системы разных видов моллюсков в адаптации к стрессовым воздействиям гипоксии/аноксии и тяжелых металлов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Охарактеризовать ферментативное звено антиоксидантной системы разных видов моллюсков.

2. Провести сравнительный анализ изменений компонентов антиоксидантной системы у разных видов моллюсков и определить степень окислительного повреждения по уровню продуктов перекисного окисления липидов в условиях экспериментальной гипоксии/аноксии.

3. Оценить реакцию компонентов антиоксидантной системы в процессах адаптации моллюсков к стрессу, вызванному гипоксией/аноксией.

4. Охарактеризовать реакцию антиоксидантной системы и уровень окислительного повреждения у разных видов моллюсков на гипоксию/аноксию в условиях металлиндуцированного окислительного стресса.

Выбор ферментов был обусловлен их антиоксидантной ролью, так супероксиддисмутаза катализирует реакцию дисмутации супероксидного анион-радикала с образованием Н202, каталаза разлагает Н202 до Н20 и 02, глутатион-8-трансфераза участвует в удалении органических перекисей, глутатионредуктаза участвует в восстановлении окисленного глутатиона, одного из важнейших низкомолекулярных антиоксидантов. О степени развития окислительного стресса в клетках судили по уровням липидных гидроперекисей и малонового диальдегида. Повышенное содержание этих продуктов перекисного окисления липидов указывает на нарушение функций биологических мембран и служит прямым показателем развития окислительного стресса.

Для более полной характеристики антиоксидантной системы в тканях также были исследованы интегральная антирадикальная активность низкомолекулярных антиоксидантов и уровень глутатиона.

Научная новизна

Впервые проведен сравнительный анализ реакции компонентов антиоксидантной системы на гипоксию/аноксию у различных видов дальневосточных моллюсков. Показано, что в условиях дефицита кислорода у факультативных анаэробов развивается окислительный стресс. У исследованных моллюсков выявлена высокая чувствительность отдельных

антиоксидантов к воздействию гипоксии/аноксии и тяжелых металлов. Определена взаимосвязь между реакцией антиоксидантной системы (учитывая уровень окислительного повреждения) и эколого-физиологическими особенностями разных видов моллюсков при воздействии гипоксии/аноксии. Обнаружено, что действие гипоксии/аноксии на фоне аккумуляции меди вызывает более значительные изменения биохимических параметров, по сравнению с раздельным действием этих факторов.

Практическая значимость

Для оценки раннего проявления повреждающего действия негативных факторов среды используются различные биохимические показатели, в том числе и показатели окислительного стресса. Поэтому результаты могут быть использованы для научного обоснования предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воде, для оценки и прогноза состояния популяций промысловых видов, а также при комплексной экотоксикологической характеристике прибрежных акваторий.

Защищаемые положения

1. В условиях гипоксии/аноксии у моллюсков развивается окислительный стресс, что подтверждается состоянием антиоксидантной системы моллюсков и окислительным повреждением липидов.

2. Характер реакции компонентов антиоксидантной системы к недостатку кислорода определяется эколого-физиологическими особенностями видов.

3. В присутствии в среде ионов Си2+ недостаток кислорода инициирует усиление процессов окислительного стресса в организме моллюсков (по сравнению с раздельным действием этих факторов).

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения были представлены на: Международных конференциях: «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2010), «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана» (Владивосток, 2010);

Всероссийской научной конференции «Проблемы экологии морского шельфа» (Владивосток, 2010); X региональной конференции «Актуальные проблемы экологии, морской биологии и биотехнологии» (Владивосток, 2011); конференции молодых ученых ТОЙ ДВО РАН (Владивосток, 2009). Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 4 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК РФ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Гипоксия/аноксия морских вод: определение, происхождение и

последствия

Рост населения Земли и увеличение сельскохозяйственного производства приводят к тому, что с речным стоком в прибрежные районы океана попадает все больше удобрений. Чрезмерное поступление биогенных элементов в свою очередь вызывает массовое развитие фитопланктона. Питающиеся фитопланктоном животные (например, различные планктонные ракообразные) не могут сдержать его стремительный рост, в результате чего основная масса фитопланктона не используется в пищевых цепях, а просто отмирает и опускается в придонные слои водной толщи, где достается бактериям. Разлагая мертвое органическое вещество, бактерии используют весь имеющийся в окружающей среде кислород. В результате чего в прибрежных районах океана, там, где нет интенсивного перемешивания водной толщи, около дна образуются зоны гипоксии, «мертвые зоны», (недостаточного для большинства аэробов содержания кислорода) или аноксии (отсутствия свободного кислорода или содержания его в следовых количествах) (Diaz, Rosenberg, 2008).

Под термином «гипоксия» (от греч. hypo - мало и лат. oxygenium -кислород) условно понимают явление, при котором концентрация растворенного в воде кислорода < 2.8 мг 02/л (что эквивалентно 2 мл 02/л или 89.28 мкмоль 02/л) (Wu, 2002).

В последние десятилетия число «мертвых зон» в разных местах Мирового океана быстро растет, и они располагаются в прибрежьях на небольшой глубине. Сейчас такие зоны отмечены в 400 прибрежных областях, а охватываемая ими площадь превышает 245 тысяч кв. километров (Diaz, Rosenberg, 2008). Наиболее далеко этот процесс зашел в континентальных морях, имеющих ограниченный водообмен с океаном. Таковы, к примеру, значительные участки морей - Балтийского, Северного, Средиземного, Эгейского, Черного, Восточно-Китайского, Мексиканского

залива, пролива Каттегат. Признаки гипоксии все чаще наблюдаются в Бенгальском заливе, в Персидском заливе и у западного побережья Африки (Diaz, Rosenberg, 2008).

Для Дальневосточных морей России проблема эвтрофирования еще не стала такой острой. Это объясняется меньшей численностью населения, слабым развитием промышленности и сельского хозяйства, глубокими морями и приглубыми берегами. Однако, можно отметить несколько «горячих точек», наиболее «яркими» из которых являются Авачинская губа и Амурский залив (Коженкова, 2008).

Гипоксия придонных вод Амурского залива обусловлена сочетанием нескольких факторов: эвтрофикацией речными водами и бытовыми стоками городов Уссурийск и Владивосток, обеспечивающей высокую продукцию фитопланктона, повышением мутности за счет терригенного стока, ослабляющим солнечную радиацию в толще вод, и слабым вертикальным и горизонтальным перемешиванием вод в летний период (Тищенко и др., 2008).

В последние годы гипоксия придонных вод была обнаружена на обширной акватории Амурского залива, при этом концентрация кислорода в некоторых местах была ниже 5 мкмоль/кг (ОД мл02/л). Содержание кислорода в водах Амурского залива изменялось в широких пределах в зависимости от сезона. Максимальные концентрации наблюдались в зимний сезон и превышали 500 мкмоль/кг (примерно 11,2 мл02/л). При этом была заметна неоднородность в распределении кислорода для поверхностного горизонта обусловленная относительно низким содержанием 130-300 мкмоль/кг (2,9 - 6,7 мл02/л) в местах с низкой соленостью. Минимальные значения в августе достигали 30 мкмоль/кг (примерно 0,6 мл02/л) для придонных вод и охватывали большую акваторию залива северо-западнее п-ва Шкота, а также самую южную часть залива. Такие низкие концентрации кислорода были квалифицированы как гипоксия (Лобанов и др., 2009).

Средние и минимальные концентрации растворенного кислорода согласно данным Приморского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в прибрежных водах Японского моря за последние годы приведены в табл. 1.

Таблица 1

Средние и минимальные концентрации растворенного кислорода в прибрежных водах Японского моря (Коршенко и др., 2008; Коршенко и др.

2009)

Район 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г.

С* пдк С* пдк С* пдк С* ПДК С* пдк

Амурский залив 9,66 6,32 8,38 3,72 0,6 8,21 1,76 0,3 8,32 1,70 0,3 8,43 3,76 0,6

бухта Золотой Рог 8,74 3,09 0,5 8,69 2,73 0,5 7,73 3,17 0,5 8,20 2,26 0,4 8,60 3,12 0,5

пролив Босфор Восточный 8,23 3,19 0,5 8,89 1,66 0,3 8,94 3,36 0,6

бухта Диомид 9,16 8,06 9,88 7,66 8,41 5,57 0,9 8,94 6,73 9,60 5,84 1,0

Уссурийский залив 9,44 6,86 9,12 6,59 8,06 6,29 8,80 5,20 0,9 9,53 6,52

залив Находка 9,16 5,20 0,9 9,45 5,04 0,8 8,63 7,42 9,56 5,19 0,9 9,76 8,47

Татарский пролив: г. Александровск 9,95 8,36 9,36 7,16 9,20 7,30 9,20 5,50 0,9 8,90 7,60

Примечание: концентрация (С*) растворенного кислорода приведена в мг/л; в верхней строке указано среднее за год значение, в нижней - минимальное значение

По мере развития гипоксии/аноксии в сообществе обитающих донных организмов происходят определенные перестройки. Представители зообентоса не успевают перерабатывать огромную массу донного мертвого органического вещества (отмерший фитопланктон), поэтому начинается его микробиологическое разложение (помимо химического разложения). По мере снижения в содержании кислорода разные группы бактерий сменяют друг друга, и, в конце концов, появляются бактерии, живущие за счет разложения огранического вещества и реакции восстановления сульфата.

Продуктом этой реакции является сероводород, вещество, ядовитое для большинства организмов. Ведущие неподвижный образ жизни организмы, как правило, умирают, подвижные могут избе