Сопоставление влияния окислительно-восстановительных условий среды на выживаемость и поведенческие реакции байкальских амфипод и голарктического Gammarus lacustris

Федосеева, Елена Васильевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Сопоставление влияния окислительно-восстановительных условий среды на выживаемость и поведенческие реакции байкальских амфипод и голарктического Gammarus lacustris
ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Сопоставление влияния окислительно-восстановительных условий среды на выживаемость и поведенческие реакции байкальских амфипод и голарктического Gammarus lacustris"

И04ЫЛ69? На правах рукописи

СсдОсл^ёА

Федосеева Елена Васильевна

СОПОСТАВЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ СРЕДЫ НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ И ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ БАЙКАЛЬСКИХ АМФИПОД И ГОЛАРКТИЧЕСКОГО САММАШВ ЬАСЪВТЫБ

03.00.18 - Гидробиология 03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 З^р

2т

Москва-2010

004601697

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте биологии Иркутского государственного университета и в лаборатории экотоксикологического анализа факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, заслуженный работник ВШ Стом Дэвард Иосифович

Научный консультант:

доктор биологических наук Терехова Вера Александровна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Садчиков Анатолий Павлович

кандидат биологических наук Медянкина Мария Владимировна

Ведущая организация: Российский университет дружбы народов

Защита состоится 29 апреля 2010 года в 13.00 часов на заседании Диссертационного совета Д.501.001.55 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д.1„ корп. 12, МГУ, Биологический факультет, аудитория 389

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ имени М.ВЛомоносова

Автореферат разослан «29» марта 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Н.В. Карташева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Экосистема озера Байкал уникальна по разнообразию видов и степени их эндемизма (Аннотированный список..., 2001). Одной из самых многочисленных групп (более 272 видов и 76 подвидов), характеризующейся почти полным эндемизмом в оз. Байкал, являются амфиподы (Crustacea; Amphipoda) (Тахтеев, 2000; Камалтынов, 2001). Данная группа байкальских гидробионтов представляет собой наиболее показательную для изучения феномена «относительной несмешиваемости» байкальской и общесибирской фаун (Верещагин, 1935; Тимошкин, 2001). Представителем амфипод в общесибирской фауне является голарктический Gammarus lacustris, который отсутствует в открытом Байкале, но населяет заливы озера и расположенные по его берегам водоемы. Ранее было показано, что G. lacustris байкальской воде предпочитает воды малых водоемов (Стом, Тимофеев, 1999; Тимофеев, 2000). На протяжении многих десятилетий в рамках исследований экологии амфипод, проблемы «относительной несмешиваемости» изучали отношение байкальских амфипод и представителей общесибирской фауны к гипоксии (Базикалова, 1941; Кириченко, 2007), к токсикантам (Черепанов, 1981; Камалтынов, 1987), гидрохимическим факторам (Бекман, 1954), группе абиотических факторов, в том числе гумиповым веществам (Тимофеев, 2000; Шаталина, 2005). Однако комплексных исследований по сравнению реакций представителей байкальской и общесибирской фаунистических групп на физико-химические условия, определяющие редокс-состояние среды, ранее не проводилось.

Окислительно-восстановительное (О-В) состояние среды оказывает значительное влияние на жизнедеятельность организмов (Эрнестова, 1995; Ветрова, 2002; Bagramyan et al., 2000; Point et al., 2007, и др.). Его предложено классифицировать как окислительное, когда в воде присутствует свободный кислород, а в числе продуктов его активации регистрируется перекись водорода, и как восстановительное, когда вместо перекиси водорода в воде обнаруживаются вещества восстановительной природы, в частности, органические соединения (Никаноров, 1989; Штамм, 1985; Эрнестова, 1995; Khalid et al., 1978; Sivan etal., 1998; Hutchins et al., 2008, и др.). Байкал характеризуется низким уровнем содержания органических веществ (ОВ), высокой концентрацией растворенного кислорода, а также некоторыми другими факторами, которые способствуют образованию активных форм кислорода (Тарасова, 1975; Вотинцев, 1978; Добрынин и др., 1990; Эрнестова, 1995, и др.). Поэтому следовало ожидать, что для оз. Байкал характерен сдвиг в сторону окислительного редокс-состояния, и эндемичные байкальские гидробионты более приспособлены к окислительным условиям среды. При этом гидробионты, обитающие в сопредельных с Байкалом водоемах, более насыщенных ОВ и с меньшим содержанием кислорода, должны быть менее адаптированы к окислительным условиям среды. Предполагают, что на эволюционном становлении

биоты оз. Байкал сказались условия низкого содержания OB (Vehoff, 1994). Кроме этого, некоторыми исследователями выдвинута гипотеза о значительной роли в эволюции биоты оз. Байкал окислительного стресса (Konstantinov et al., 2002; Timofeyev et al., 2006 и др.).

В связи со сказанным представлялось актуальным исследовать и сопоставить влияние окислительно-восстановительного состояния среды на некоторые эндемичные байкальские виды амфипод и представителя общесибирской фауны - G. lacustris.

Цель работы: сравнительное исследование чувствительности амфипод, представляющих байкальскую и общесибирскую фауны, к окислительно-восстановительным условиям среды. Основные задачи:

1) оценить чувствительность некоторых видов байкальских эндемичных амфипод (Eulimnogammarus vittatus, Е. cyaneus, Е. verrucosus, Pallasea cancellus, Gmelinoides fasciatus, Ommatogammarus Jlavus) и голарктического вида G. lacustris к окислительным и восстановительным условиям среды обитания, а также некоторым другим гидрохимическим факторам по показателю выживаемости и поведенческим реакциям;

2) сравнить влияние окисленных и восстановленных форм редокс-активных соединений на представителей байкальской (Е. vittatus) и общесибирской (G. lacustris) фаун в присутствии гуминовых веществ и перекиси водорода;

3) проанализировать эффективность и информативность тест-реакций амфипод на присутствие токсикантов и О-В условия в модельных экспериментах с целью выработки практических рекомендаций для экотоксикологической оценки среды;

4) охарактеризовать основные гидрохимические параметры (содержание ОВ, перекиси водорода, кислорода), влияющие на О-В баланс, в исследуемых биотопах оз. Байкал и прилегающих водоемов.

Защищаемые положения

1. Чувствительность амфипод - представителей байкальской и общесибирской фаун - к окислительно-восстановительным условиям среды обитания, судя по критерию выживаемости и поведенческим реакциям, различается.

2. Байкальские виды амфипод (Е. vittatus, Е. cyaneus, Е. verrucosus, P. cancellus) в целом обладают меньшей чувствительностью к окислительным условиям среды по сравнению с голарктом - G. lacustris, который демонстрирует меньшую по сравнению с изученными эндемичными видами амфипод чувствительность к восстановительным условиям среды.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное изучение реакции ряда байкальских эндемичных амфипод и голарктического С. /аси^т на условия окислительного стресса, на присутствие веществ восстановительной природы - препараты ГВ и аскорбиновую кислоту (АК), окисленные и восстановленные формы соединений, величину рН и некоторые ионы. Проведенные эксперименты и привлеченные литературные данные позволяют сделать заключение о том, что исследованные байкальские амфиподы более адаптированы к окислительным условиям, тогда как голарктический С. /асм^/т - к восстановительным. Выявлена взаимосвязь между реакцией байкальских амфипод на ГВ и Н202 и удаленностью их распространения за пределами оз. Байкал. Обнаруженные закономерности и взаимосвязи, характеризующие экологические особенности исследованных видов амфипод, вносят определенный вклад для выяснения причин сложившегося пространственно распределения байкальской и общесибирской фаунистических групп амфипод.

Практическое значение

Разработана методика экспресс-оценки токсичности воды и физиологического состояния бокоплавов на основе двигательной активности амфипод, инициированной действием света. Результаты экспериментов по изучению токсикорезистентности и реакций амфипод на гидрохимические факторы могут быть полезны для прогнозирования устойчивости байкальских видов к изменяющимся условиям окружающей среды, при разработке программ экологического мониторинга водоемов Байкальского региона.

В ходе гидрохимического анализа уровня и качественного состава ОВ в изучаемом районе оз. Байкал и прилегающих к нему водоемах определены численные значения Сорг, С/И и интенсивности флуоресценции, которые могут быть использованы для построения калибровочной кривой при дальнейшей оценке содержания органического углерода и отношения СЖ в байкальской и ангарской воде по высокоточным показателям интенсивности флуоресценции. При этом возможно измерение на флуориметрах любых марок, поскольку интенсивность флуоресценции нормирована на интенсивность сигнала комбинационного рассеяния света в воде.

На основе существенного повышения токсичности гидрохинона при биохимическом окислении микромицетами в пара-бензохинон и последующего его превращения в инертные продукты, предложены принципы получения высокоэкологичных не приводящих к накоплению токсичности в среде препаратов бактерицидного и альгицидного действия. Результаты исследований используются при чтении курсов лекций "Прикладная экология"; "Экотоксикология"; "Рациональное природопользование" на биолого-почвенном факультете ИГУ и проведении учебных практик студентов ИГУ и МГУ им. М.В. Ломоносова. Работа выполнена частично при поддержке грантов: Роснауки ФЦП (ГК №02.740.11.0018 от

15.06.2009 г. и ГК №02.740.11.0335 от 07.07.2009 г.), а также РФФИ № 02-04-49976, № 04-04-48945 ,08-04-98057-Сибирь_а. Материалы диссертации были использованы при подготовке отчетов по этим проектам.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на 4-ой Верещагинской Байкальской конференции (Иркутск, 2005); на Международной конференции «Водные экосистемы, организмы, инновации» (Москва, 2006, 2007, 2008); на 6-ой ежегодной молодежной конференции ИБХФ РАН-ВУЗЫ «Биохимическая физика» (Москва, 2006); на 27-ом Симпозиуме «Geoinformation in Europe» (Bozen, Italy, 2007); Научно-практическом семинаре «Достижения современной биотехнологии в решении эколого-биотехнологических проблем» (Иркутск, 2007), IV Всероссийской научной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», посвященной памяти Д.С. Орлова (Москва, 2007), XVII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии (Москва, 2007 г.), XIV Международной конференции «International Humic Substances Society» (Москва - Санкт-Петербург, 2008 г.), Объединенной III Всероссийской конференции по водной токсикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова (Ярославская обл., п. Борок, 2008 г.), 17-ой международной конференции «Environmental Bioindicators» (Москва, МГУ, 2009 г.), заседаниях лаборатории водной токсикологии НИИ биологии ИГУ, лаборатории экотоксикологического анализа факультета почвоведения МГУ, кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ (2010) и других.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них в журналах рекомендованных ВАК - 3.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 170 страницах и состоит из введения, 5 теоретических и экспериментальных глав, выводов, списка литературы. Работа иллюстрирована 44 рисунками, 18 таблицами и содержит 19 приложений. Список использованной литературы включает 244 работы (136 отечественных и 106 зарубежных источников).

Глава 1. Обзор литературы

Отражены исследования по анализу причин «относительной несмешиваемости» байкальской и общесибирской фаун. Приводятся литературные данные об О-В состоянии среды, его значении и методах его оценки, вкладе в становление редокс-состояния среды перекиси водорода и OB. Рассматриваются методы исследования и измерения перекиси водорода и OB в воде. Охарактеризованы пути поступления и деградации в водной среде OB и Н202, изложены различные аспекты влияния этих веществ на гидробионтов.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объекты

Основой для написания диссертации послужили материалы, собранные в течение 2004 - 2009 гг. Основная часть экспериментальной работы выполнялась на базе Байкальской биологической станции НИИ Биологии ИГУ в пос. Большие Коты (Южный Байкал) и в лаборатории экотоксикологического анализа почв факультета почвоведения МГУ.

В качестве объектов исследования были выбраны голарктический вид амфипод Gammarus lacustris (Sars, 1963), байкальские - Eulimnogammarus vittatus (Dyb., 1874), E. cyaneus (Dyb., 1974), E. verrucosus (Gerstf., 1858), Pallasea cancellus (Pallas, 1772), Gmelinoides fasciatus (Stebb., 1899), Ommatogammarus ßavus (Dyb., 1874). Исследованные байкальские виды, за исключением О. ßavus, распространились за пределами оз. Байкал, поэтому некоторые авторы их относят к субэндемикам (Тимошкин, 2001). Видовую идентификацию проводили по ключам В.В. Тахтеева (1993). Байкальских литоральных амфипод отлавливали гидробиологическими сачками и с помощью водолазов с глубины 0,5-3 м; глубоководных эндемиков - с помощью специально оборудованных ловушек с глубины 100-150 м. Голарктических рачков ловили в озере, расположенном вблизи в пади Б. Коты в 2-3 км от берега оз. Байкал (далее - малое озеро). Для ряда экспериментов байкальских амфипод, распространившихся за пределы озера Байкал, отлавливали в р. Ангаре в черте г. Иркутска (на расстоянии около 65 км от Байкала) с глубины 0,3-3 м гидробиологическими сачками. Рачков перед экспериментами выдерживали в аквариумах раздельно по видам. Если дополнительно в тексте работы не оговорено, при проведении экспериментов и содержании рачков использовали воду, по температуре более близкую к той, при которой осуществляли отлов и естественной для бокоплавов. Для байкальских и ангарских прибрежных амфипод температуру поддерживали на уровне +8-10 °С; для голарктического вида - +12-14 °С; для глубоководного вида бокоплавов - в диапазоне +4-8 °С. Для предварительной акклимации и экспериментов с амфиподами из оз. Байкал брали байкальскую воду; для G. lacustris - из малого озера, для амфипод, отловленных в р. Ангаре, - ангарскую воду. В случае использования в экспериментах с G. lacustris байкальской воды рачков предварительно выдерживали в аквариумах с водой из оз. Байкал.

Гумусовые вещества (гуминовые и фульвокислоты), которые представляют собой растворимую фракцию ГВ, являются их наиболее реакционноспособной частью (Перминова, 2000), поэтому в качестве модельных OB были взяты препараты ГВ: «Гумат-80» (Левинский, 2003) для экспериментов по определению гидропреференции амфипод и гумат калия из леонардита «Powhumus» для экспериментов по выживаемости амфипод. Состав использованных в работе ГП приведен в работах Е.В. Федосеевой и др. (2009), Д.М. Шубиной и др. (2010). Автор признателен за предоставление препарата «Powhumus» доктору В. Stern, «Гумат-80» - Ю.В.

Макушеву. Для создания восстановительных условий вносили гидрохинон и железистосинеродистый калий (Macalady et al., 1986; Husson et al., 2006), окислительных - пара-бензохинон, железосинеродистый калий и Н202 (Macalady et al., 1986; Bagramyan et al., 2000; Husson et al., 2006; Pshybytkо et al., 2008). В водных растворах гидрохинона, пара-бензохинона, железосинеродистого и железистосинеродистого калия, ГП измеряли О-В потенциал.

Методы

Изучение тест-реакций амфипод. В экспериментах по изучению тест-реакций брали одноразмерных гидробионтов. Опыты по оценке тест-реакций амфипод на редокс-активные соединения осуществляли при температуре +6-8°С в темноте. В этих условиях изучаемые соединения наименее подвергались О-В преобразованиям (как показали модельные эксперименты по изучению спектров поглощения в видимой и ультрафиолетовой области).

Реакции гидропреференции изучали в двухкамерных установках (бокс 20x40 см с поперечной перегородкой, не доходящей до конца) по методике, аналогичной описанной в работах Д.И. Сгома, М.А. Тимофеева (1999), М.А. Тимофеева (2000), De Graeve (1982). Длительность опытов составляла 3 ч. В экспериментах с перекисью водорода и редокс-активными соединениями растворы обновляли каждые 1,5 ч. Кроме того, в начале и конце эксперимента в потоках измеряли концентрацию Н202 с помощью метода титрования (Петрухин, 1992) или фотометрического метода (Холодкевич, Любимцев, 1997) в зависимости от содержания перекиси. Там, где дополнительно не оговорено, результаты распределения амфипод в проточной установке представлены на 90 мин. эксперимента.

В токсикологических экспериментах гидробионтов помещали в емкости на 40 мл с опытными растворами, приготовленными на байкальской воде. Все опыты с Н202 производили в склянках, обмотанных фольгой. Выживших рачков подсчитывали каждые два часа, в большинстве случаев в течение 24 часов. Эксперименты по изучению устойчивости амфипод к 3-Ю"2 моль/дм3 перекиси водорода длились 24 часа; 1,5-10"2 моль/дм3; 3-Ю"5 моль/дм3 - 72 часа; 3-Ю"6 моль/дм3 - 96 часов. В опытах с Н202, продолжавшихся более 24-х часов, каждые 3 часа осуществляли смену растворов. В начале и конце эксперимента измеряли концентрацию Н202.

Двигательную активность, инициированную действием света, измеряли в камере 2x8x6 см по количеству перемещений через середину камеры при воздействии естественного света на уровне 9 тыс. люкс. Перед помещением в камеру амфиподы находились в темноте при температуре воды 6-8°С. Рачка погружали в камеру. Через 30 секунд после погружения бокоплава начинали подсчет. Количество перемещений через середину камеры фиксировали в течение одной минуты. Чтобы исключить влияние температуры на рачков в этих экспериментах, температура растворов в камере поддерживалась на уровне 6-8°С.

Измерение гидрохимических параметров. Данные по исследуемым гидрохимическим показателям в воде Байкала, малого озера и р. Ангары были получены в летние периоды 2006-2007 гг. Для определения температуры, уровней рН, кислорода, общей минерализации были взяты пробы воды с глубины 0,05-0,1 м. Измерения проводили с помощью поверенных портативных приборов с уточненным уровнем погрешности. Пробы воды для измерения уровня перекиси водорода отбирали в водоемах три раза в сутки (11.00-13.00; 14.00-16.00 и 18.30-20.30) при разных погодных условиях. Образцы воды для оценки уровня Н202 преимущественно брали из поверхностной зоны - с глубины 0,05-0,1 м, в ряде случаев - с глубины 2 м. Содержание Н202 в природной воде определяли с помощью спектрофотометрического метода (Любимцев, Холодкевич, 1997). Порядок проведения экспериментов по оценке качественного и количественного состава ОВ описан в работе Е.В. Федосеевой и др. (2010).

Оценка взаимодействия редокс-активных соединений с ГП и Н202 методами молекулярной спектроскопии. Для выполнения этой задачи осуществляли модельные эксперименты по изучению спектров поглощения в видимой и ультрафиолетовой области растворов фенольных соединений и гексацианоферратов калия и их смесей с ГП и Н202. Для более подробного изучения взаимодействия пара-бензохинона и гидрохинона с ГП проводили исследования ЯМР гумата и ЭПР водных растворов фенольных соединений, а также их смесей с ГП.

Статистическая обработка данных. Представленные в работе данные являются средними из 5-10 повторностей, для каждой повторности брали от 8 до 20 особей бокоплавов. В тексте представлены среднеарифметические величины и значения доверительных интервалов (при Р>0,95). Производили оценку значимости различий среднеарифметических значений для зависимых и независимых выборок с помощью параметрических критериев (при Р>0,95); в тексте осуществляется сравнение рассчитанных t (величин значимости различий) со справочными to,95-

Результаты

Глава 3. Реакция некоторых байкальских амфипод и голарктического G. lacustris на изменение окислительно-восстановительных условий и отдельных гидрохимических параметров среды

Для оценки реакций изучаемых амфипод моделировали разные варианты гидрохимических условий: рН, присутствие солей металлов, веществ окислительной и восстановительной природы.

Выявлены особенности реакций разных видов байкальских амфипод Е. vittatus, Е. verrucosus, Е. cyaneus на изменение отдельных гидрохимических параметров водной среды. В экспериментах по исследованию преференции этих видов бокоплавов по отношению к растворам солей MgS04, СаС12 и КС1 установлено, что их чувствительность к солям металлов не одинакова. Реакция эндемичных гаммарид на

ионы кальция оказалась менее выраженной. Реакция избегания СаС12 рачками К vittatus и Е. verrucosus проявлялась лишь при 5-кратном увеличении содержания Са2+ относительно уровня содержания этих катионов в воде оз. Байкал, Е. cyaneus распределялся равномерно между потоками с чистой водой и с внесением такого же количества СаС12. Уход Е. verrucosus от КС1 отмечали в том случае, когда концентрация К+ в потоке была в 4 раза выше, чем в Байкале, Е. vittatus и Е. cyaneus не проявляли различий между потоками с чистой водой и с внесением такого же количества КС1. Наиболее чувствительными рачки были к присутствию магния. Избегание байкальских Е. cyaneus, Е. vittatus и Е. verrucosus наблюдали при 1,5-кратном увеличении ионов Mg2+. в потоке воды. Реакции байкальских Е. vittatus, Е. verrucosus, Е. cyaneus по выбору вод из различных водоемов (оз. Байкал и расположенных в п. Б. Коты малого озера и р. Большая Котинка), а также по выбору уровня рН описаны в работе Е.В. Федосеевой и др. (2008).

В сравнительных экспериментах анализировали чувствительность некоторых байкальских амфипод и голарктического G. lacustris к присутствию в среде перекиси водорода, условиям окислительного стресса, ГВ и аскорбиновой кислоте.

Распределение некоторых байкальских амфипод и голарктического G. lacustris в проточных установках в присутствии различных концентраций ГП. Ряд

чувствительности амфипод к ГП в целом можно представить в следующем виде (по

возрастанию): G. lacustris < Р. cancellus < G. fasciatus < Е. cyaneus < Е. verrucosus = Е. vittatus. Меньшая

чувствительность представителя общесибирской фауны

проявлялась в том, что его преференция по отношению к гумату была более выраженной по сравнению с таковой эндемиков оз. Байкал. Для глубоководного О. flavus не удалось выявить тенденцию по распределению рачков между потоками чистой воды и растворами гумата в диапазоне концентраций 0,05 - 0,5 г/дм3 (табл. I). Добавление ГП приводило к защелачиванию среды, однако, можно констатировать, что уровень рН не был определяющим фактором при избегании растворов гумата изученными видами амфипод. Это доказали эксперименты с выравниванием рН на

Таблица 1

Распределение байкальских амфипод и С. 1асш1г15 между камерами проточной установки с внесением ГП различных концентраций и с чистой водой (на 90 мин.

эксперимента)*

Виды Хямфипод Концентрайця гумата, г/дм3 G. lacustris G. fasciatus .д u с а u tü E. cyaneus E. vittatus £. verrucosus a > ö ö

0,05

0,1

0,25

0,5

примечание: светло-серый цвет колонки - предпочтение потока с внесением гумата; серый - равномерное распределение между потоками с внесением гумата и с чистой водой; темно-серый - избегание потока с внесением гумата

уровне 7,9 в потоках с внесением гумата и без него, при котором не происходило качественного изменения распределения бокоплавов между потоками с ГП и без него.

Устойчивость некоторых байкальских амфипод и голарктического G. lacustris к АК. По показателю выживаемости амфипод в 0,03 моль/дм3 растворе АК выявлена большая устойчивость G. lacustris к этому восстановителю по сравнению с байкальскими бокоплавами G. fasciatus, Е. cyaneus и Е. vittatus. Эксперименты по распределению рачков между потоками с чистой байкальской водой и с растворами 11,410"3 моль/дм3; 2,З Ю"3 моль/дм3 и 4,5-10"4 моль/дм3 АК обнаружили меньшую чувствительность С. lacustris по сравнению с £. vittatus. Так, при двух более высоких концентрациях АК голарктические и байкальские рачки распределялись между потоками с чистой водой оз. Байкал и водой с внесением кислоты равномерно. При внесении 4,5-10"4 моль/дм3 АК 73,2±12,4% рачков G. lacustris находилось в потоке с кислотой, тогда как Е. vittatus от него уходил (70±10,6% бокоплавов этого вида располагались в отсеке с чистой водой).

Распределение некоторых байкальских амфипод и голарктического G. lacustris в проточных установках в присутствии различных концентраций ГП. На основании данных, приведенных в таблице 2, исследуемые виды можно расположить в

следующем порядке по убыванию чувствительности амфипод к Н202: G. fasciatus = G. lacustris > P. cancellus > E. verrucosus > E. vittatus). Меньшая чувствительность байкальских видов, кроме G. fasciatus, к перекиси водорода по сравнению с G. lacustris проявлялась в том, что предпочтение ими Н202 было более выраженным. Глубоководные рачки О. flavus распределялись равномерно между потоками во всем диапазоне исследованных концентраций (от 1,5-10"4 моль/дм3 до 3-10"3 моль/дм3).

Таблица 2 Распределение байкальских амфипод и С. 1асю1г'и между камерами проточной установки с внесением Н202 различных концентраций и с чистой водой

(на 90 мин, эксперимента)*

Виды амфипод У» С =-5 а <3 з О 3 О О «о >

Концентрация Н202, моль/дм3\s. и О to с о о <4 ^ V. о

1,5 10"4

310"4

1,5-10'3 wd

310'3 ;

'Примечание: светло-серый цвет колонки предпочтение потока с внесением перекиси водорода; серый - равномерное распределение между потоками с внесением перекиси водорода и с чистой водой; темно-серый - избегание потока с внесением перекиси водорода

Устойчивость некоторых байкальских амфипод и голарктического С. lacustris к условиям окислительного стресса. Сравнительную оценку устойчивости

разных видов амфипод проводили по показателю выживаемости. При реакции ионов железа и кобальта с перекисью водорода образуются высоко реакционноспособные радикалы ОН* (Пурмаль, 1984; Hakkinen et al., 2004). Поэтому условия окислительного стресса создавали растворами Н202 различных, в том числе, повышенных концентраций (0,3; 0,15; З'Ю"2; 1,5-10'2; 3-Ю"5 и 3-I0"6 моль/дм3) по отдельности и совместно с металлами переменной валентности (хлорным железом (III) и хлористым кобальтом). Кроме того, исследовали выживаемость амфипод в условиях

окислительного стресса в присутствии ингибитора каталазы - 3-амино-1,2,4-триазола в концентрации 10"2 моль/дм3 (Eric Le Bourg, 2001). Экспериментально выявили, что устойчивость к Н202 в присутствии солей железа и кобальта и без них в целом не зависела от глубин обитания организмов и дальности их выхода за пределы оз. Байкал, но коррелировала с размерами рачков. Крупные амфиподы, например Е. verrucosus, обнаруживали большую устойчивость к окислительным условиям. Наименьшую резистентность проявляли Е. cyaneus и G. fasciatus (рис. 1). При этом последний был менее устойчивым при более длительном экспонировании в растворах Н202. Статистически значимого влияния добавления 3-амино-1,2,4-триазола на выживаемость в 0,03 моль/дм3 перекиси водорода не выявлено только в опытах с G. fasciatus, количество живых рачков остальных изученных видов (Е. verrucosus, Е. vittatus, Е. cyaneusj в присутствии ингибитора снижалось.

Глава 4. Влияние редокс-активных соединений на амфипод -представителей байкальской и общесибирской фаун

Благодаря экспрессности, чувствительности и воспроизводимости поведенческие реакции гидробионтов считаются весьма перспективными как для индикации токсичности водной среды, так и выяснения первичных эффектов особенно неустойчивых продуктов (Флеров, 1979; Брагинский и др., 2005). В этой связи нами предложена новая методика экспресс-оценки токсичности воды и определения

■ 1 о 2 вз

1 -3-Ю" молъ/дм3 раствор Н202; 2 - смесь 3-Ю"2 моль/дм'1 раствора НэОэ и НО"2 хлористого кобальта; 3 - смесь 31 О*2 моль/дм3 раствора I [202 и 1-Ю"3 хлористого железа

Рис. 1. Выживаемость байкальских амфипод и С. \acustris в растворе Н202 и её смесях с солями железа и кобальта на 4 ч. эксперимента

физиологического состояния амфипод на основе их двигательной активности, инициированной действием света. Методика экспрессна и технически проста в исполнении в отличие от способов оценки гидропреференции, однако менее чувствительна. Использование же комплексного подхода, включающего следующие тест-реакции: 1) выживаемость рачков; 2) двигательную активность, инициированную действием света для оценки воздействия высоких и средних концентраций ксенобиотика; 3) реакцию гидропреференции как наиболее чувствительный метод при выявлении влияния низких концентраций токсиканта -позволяет получить максимальную информацию о воздействии действия пар редокс-соединений на амфипод.

Влияние некоторых редокс-активных соединений на Е. \4ttatus и С. 1асих(т. Сопоставляли токсикорезистентность представителей амфипод байкальской и общесибирской фаун к окисленным (пара-бензохинон и гексацианоферрат (III) калия) и восстановленным формам (гидрохинон и гексацианоферрат (II) калия) некоторых редокс-пар соединений. Тестирование проводили на видах Е. уШаш и С. ¡асизгпз. В экспериментах по изучению выживаемости и гидропреференции амфипод Е. уШаШ проявлял меньшую чувствительность к окисленным формам редокс-соединений по сравнению с & /асил/т, обнаруживавшим меньшую чувствительность к восстановленным формам. Поведенческие тест-реакции (гидропреференция; двигательная активность, инициированная действием света) по оценке действия перекиси водорода на С. /аси^гй и Е. \4ttatus также свидетельствовали о меньшей чувствительности байкальского вида к Н202 (табл. 3).

Таблица 3

Сравнение тест-реакций Е. пиаш и & 1аси$1г1и на присутствие редокс-активных соединений_

Тест-реакция Выживаемость 1 Двигательная активность, инициированная действием света Гидропреференция

Соединение Гексацианоферрат (III) калия

Концентрация, моль/дм3 1-Ю'2 Е. чШаШ > О. 1асиз1т (на 2-ой час: осталосьживыми 80±10,5% рачков Е. уШа!из и 48±5,3% рачков С. /асыз/га,) Е. \rittatus снижал двигательную активность до 9,2±3,5 перемещений/мин. (контроль - 14,8±3,7), в. 1аси$1п5 ее увеличивал до 15,3±2,8 перемещений/мин (контроль - 12,3±1,5) 3

1-Ю3 Е. \fittatus = С.1асш1т -

1-Ю"4 - Оба вида не изменяли двигательной активности На 60 мин. эксперимента особи вида /¡зсм-у/га распределялся равномерно; 67 ¿8% рачков Е. \ittatus заходило в поток с Кз[Ре(СЫ)6]

Соединение Гексацианоферрат (II) калия

Концен трация, моль/дм 3 1-Ю"2 Е. VI {¡а(из > О./асил/т (со 2-го по 24-ый час) Оба вида не изменяли двигательной активности -

МО"3 Е. уШаШя > С./асыл/т (с 4-го по 24-ый час) -

Продолжение таблицы 3

I Концентраци я, моль/дм3 MO"4 - Оба вида не изменяли двигательной активности На 60 мин, эксперимента особи вида (7. [асияМв распределялся равномерно; 62±8% рачков Е. уходило от потока с К4[Ре(СЫ)6]

Соединение Пара-бе нзохинон

í| MO'3 E. vittatus < G. lacustris (на 2-ой час: оставалось живыми 91±14,2% рачков G. lacustris и 30±12% рачков E. vida tus) Оба вида не изменяли двигательной активности ■

g s á¡ l-IO"4 E. vittatus = G.lacustris -

MO*5 E. vittatus = G.lacustris Оба вида не изменяли двигательной активности Особи обоих видов E. vittatus и G. lacustris уходили от потока с пара-бензохиноном

Соединение Гидрохинон

В- "s s . g-a я 5 й о 3 1 « E MO'2 Е. < О./аси^ги (на 12-ый час: осталось живыми 45±15,3% рачков О. 1аси$1г1$, все рачки Е. \ittatus погибли) Оба вида не изменяли двигательной активности -

Концентрация, моль/дм3 MO'5 Е. = С^/яси^т - -

MO"4 Е. \ittatus < С.1аст(г1$ (на 24-ый час: оставалось живыми 97,5±4,6% рачков а [асияМя и 63*12,2% особей Е. хШаш) Оба вида не изменяли двигательной активности Особи обоих видов E. vittatus и G. lacustris уходили от потока с гидрохиноном

Соединение Перекись водорода

M II Is 0,15 - С. lacustris снижал двигательную а ктивность более значительно до 1,6±0,6 перемещений/мин. (контроль -10,5±1,7), чем Е. vittatus до 6,4±1,3 перемещений/мин (контроль -13±2,2)2 -

S s" 3-10'2 E. vittatus - G. lacustris - -

3 3-1 o-4 - - 87,5±12,5% рачков E. vittatus заходило в поток с Н2О2, 62,2±10,6% рачков G. lacustris уходило от потока с Н202

= - выживаемость двух видов равна; < ( > ) - выживаемость одного из видов меньше (больше); - после предварительной 30-минутной экспозиции в 0,15 моль/дм3 растворе Н.СЬ 3 - опыты не проводили

Наиболее значительными различия в выживаемости <7. 1асШпз и Е. vittatus были в растворах гидрохинона: об этом свидетельствуют более высокие величины 1. Различия же между электронно-акцепторными и электронно-донорными свойствами железосинеродистого и железистосинеродистого калия выражаются значительно слабее, чем у гидрохинона и пара-бензохинона. Возможно, именно с этим связаны различия в реакции амфипод на эти пары соединений.

Влияние редокс-активных соединений на Е. п'Магк? и С. 1ааШгк в присутствии перекиси водорода. Для редокс-активных соединений характерна повышенная способность к О-В реакциям. Одним из активных веществ, вызывающих

редокс-преобразования, является, в частности, перекись водорода (Елин, 2001; Глинка, 2003; Brunmark et al., 1989). В связи с этим анализировали действие Н202 (в концентрации ЗТО"2 моль/дм3) на токсичность редокс-соединений (пара-бензохинон, гидрохинон, железосинеродистый и железистосинеродистый калия).

В условиях наших опытов по изучению спектров поглощения под действием Н202 в большей степени происходило восстановление пара-бензохинона до менее токсичной формы - гидрохинона; перекись водорода также способствовала переходу ферроцианида калия в феррицианид, но обратного перехода перекись не вызывала. При сравнении выживаемости Е. vittatus и G. lacustris в смесях Н202 с указанными выше редокс-соединениями выявлено, что байкальские рачки характеризовались большей по сравнению с G. lacustris выживаемостью в смесях перекиси водорода с 110"4 моль/дм3 пара-бензохиноном (t>to.95=2,37 на 4-ый и 24-ый часы эксперимента), с НО"2 и МО"3 моль/дм3 K3[Fe(CN)6] и K4[Fe(CN)6] тех же концентраций (t>to,95=2,57). Данные результаты, по видимому, во многом могут быть следствием большей по сравнению с голарктом устойчивости Е. vittatus к перекиси водорода. Байкальский рачок также обнаруживал более высокую выживаемость в смесях нефтепродуктов (нефть, дизельное топливо) и Н202 по сравнению с G. lacustris. Увеличение количества выживших байкальских бокоплавов при добавлении перекиси отмечали в 10 см3/дм3 и 5 см3/дм3 нефти, а также в 10 см3/дм3 и 1 см3/дм3 дизельном топливе. Выживаемость G. lacustris возрастает только в случае внесения Н202 в 10 см3/дм3 и 5 см3/дм3 эмульсии нефти.

Способность гидрохинона к окислительным преобразованиям была использована нами для создания препарата бактерицидного и альдицидного действия повышенной экологичное™. Принцип действия их основан на том, что при добавлении гидрохинона в среду роста штамма Pénicillium aculeatum происходит биохимическое окисление, а это вызывает значительное увеличение токсичности. При этом пара-бензохинон быстро трансформируется в нетоксичные продукты окислительной конденсации.

Влияние редокс-активных соединений на Е. vittatus и G. lacustris в присутствии ГП. Добавление самых различных восстановителей ослабляло угнетение тест-функций живых организмов пирокатехином и гидрохиноном (Балаян, 1986). По некоторым сообщениям, препараты ГВ в водной среде могут выполнять функцию восстановителей (Перминова, 2000; Линник и др., 2004; Dunnivant et al., 1992; Kappler et al., 2003). Поэтому изучали влияние ГП (в концентрации 0,2 г/дм3 гумата) на токсичность гидрохинона и пара-бензохинона и их совместное действие на представителей разных групп амфипод.

Выявлено, что при внесении гумата происходило увеличение количества выживших рачков G. lacustris в МО"3 моль/дм3 растворах пара-бензохинона (t>to95=2,37). Хорошо известно, что восстановление хинонов идет через стадию образования радикалов - семихинонов (Burguera, 1984; Запрометов, 1993; Елин,

2001). В условиях наших опытов наблюдали рост сигнала ЭПР в смеси «хинон-гумат-радикальная ловушка». Поэтому, скорее всего, снижение токсичности пара-бензохинона в присутствии гумата могло быть следствием его взаимодействия с ГП. В смеси IT0"2 моль/дм3 гидрохинона с 0,2 г/дм3 гуматом достоверно большую выживаемость также обнаруживал G. lacustris по сравнению с таковой Е. vittatus (t>to 95=2,37 на 4-ый и 8-ой часы эксперимента).

Глава 5. Характеристика некоторых гидрохимических параметров в оз. Байкал в районе бухты Б. Коты и сопредельных водоемов

В плане развиваемых представлений представляло интерес сравнить гидрохимические характеристики водоемов, откуда брали исследуемые виды амфипод. С этой целью измеряли некоторые гидрохимические параметры вод оз. Байкал, малого озера и р. Ангары (рис. 2). Полученные нами результаты были сопоставлены с данными, опубликованными в работах E.H. Тарасовой (1875), В.А. Ветрова (1997), М.А. Грачева (2002), О.Ю. Астраханцевой (2002).

Рис. 2. Некоторые гидрохимические показатели для вод Байкала, р. Ангары и малого озера ''2

- статистически значимые различия между малым озером и оз. Байкал зафиксированы по всем гидрохимическим показателям, кроме общей минерализации; уровень растворенного кислорода в воде р. Ангары не измеряли

В изученных районах между водами оз. Байкал, малого озера озера и р. Ангары нами были обнаружены различия в содержании ОВ и концентрации кислорода, подтверждены различия в уровне рН. Содержание Сорг и РОВ убывала в ряду: малое

озеро > р. Ангара > оз. Байкал. Количество наночастиц РОВ снижалось в следующем порядке: р. Ангара > малое озеро > оз. Байкал. Измерения Сорг, отношения C/N и спектральные характеристики показали, что воды озера Байкал и малого озера отличались не только по количественному содержанию ОВ, но и по их качественному составу. Для проб воды из оз. Байкал наблюдали пропорциональную зависимость флуоресцентного параметра от Сорг, для проб из малого озера отмечали значительное отклонение от пропорциональной зависимости; отношение C/N байкальской воды более чем в 2 раза было ниже такового в воде второго водоема. Уровень рН убывал в ряду; оз. Байкал > р. Ангара > малое озеро. Концентрация растворенного кислорода в воде оз. Байкал более чем, в 1,5 раза превышала таковую в малом озере. Уровень общей минерализации для вод оз. Байкал, малого озера и р. Б. Котинка в изученных районах взятия проб существенно не отличался.

Анализы по измерению содержания перекиси водорода в Байкале и малом озере не выявили значительных различий в концентрации Н202. В исследованных водоемах Н202 в среднем находилась на уровне 110"7 - НО"7 моль/л. Максимальный уровень перекиси был зафиксирован днем в районе 14-16 часов в солнечные дни, минимальный - в утреннее и вечернее время. Концентрация перекиси, определенная в оз. Байкал и малом озере, свидетельствовала о ненарушенное™ механизма самоочищения в данных водоемах (Штамм и др., 1991; Эрнестова, 1995). Об этом также говорит четкая суточная динамика пероксида водорода (Любимцев, Холодкевич, 1997). И, наконец, в Байкале, в котором содержание ОВ ниже 10 мг/л, уровень перекиси сравнительно невысокий; в случае же увеличения содержания ОВ, пропорционально должна была бы повышаться и концентрация Н202 (Hakkinen et al., 2004).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании результатов проведенных экспериментов можно утверждать, что чувствительность изученных байкальских амфипод и представителя общесибирской фаун различается. При этом байкальские виды амфипод (Е. vittatus, Е. cyaneus, Е. verrucosus, P. cancellus) в целом обладали меньшей чувствительностью к окислительным условиям среды по сравнению с G. lacustris, который показал меньшую чувствительность к восстановительным условиям среды. Наиболее заметные различия в реакциях на присутствие перекиси водорода, ГП и АК прослеживаются между G. lacustris и представителями байкальского комплекса - Е. vittatus и Е. verrucosus. Последние два вида байкальских амфипод Е. vittatus и Е. verrucosus можно рекомендовать как более чувствительные тест-организмы при оценке загрязнения, вызванном увеличением органического вещества и восстановительным редокс-состоянием среды. В рядах чувствительности к ГП и Н202 рядом находились байкальский G. fasciatus и голарктический G. lacustris. Причиной подобного размещения могут быть высокие адаптационные возможности G. fasciatus (Бородич, 1979; Тимофеев, 2000; Чертопруд, 2006; Panov, 1996).

Внутри группы изученных байкальских амфипод также наблюдали различия в откликах на изменение гидрохимических и О-В условий. Так по опубликованным ранее данным (Тимофеев, 2000; Тимофеев, Кириченко, 2004) дальности выхода за пределы оз. Байкал по системе рек Ангара-Енисей (до их зарегулирования) эндемичных амфипод можно расположить в ряду (по мере удаления от Байкала): Е. verrucosus < Е. vittatus < Е. cyaneus < P. cancellus < G. fasciatus. При сравнении рядов чувствительности бокоплавов к Нг02 и ГП, представленных в 3 главе, и ряда дальности их распространения обнаруживается хорошо выраженные взаимозависимости. Большей степенью предпочтения по отношению к растворам ГП отличались те виды байкальских амфипод, которые расселились на более дальнее расстояние от оз. Байкал. Эндемики, получившие наименьшее распространение вне озера, показывали большую преференцию по отношению к перекиси водорода.

Неоднозначность откликов О. jlavus на растворы ГП и перекиси водорода, по-видимому, связана с тем, что из-за относительно постоянных условий на тех глубинах, на которых обитает этот вид, у него слабо выражена адаптация к изменению гидрохимии. В работе М.А. Тимофеева (2000) со стабильностью режимов в зоне обитания О. flavus связывались «ослабленность термопреферентного поведения, низкая терморезистентность и устойчивость к гипоксии» этого вида.

Из трех представителей байкальской фауны Е. vittatus, Е. verrucosus и Е. cyaneus последний проявлял наименьшую чувствительность к качеству воды, что обнаруживалось в экспериментах с ГП и Н202, при выборе бокоплавами вод из различных водоемов, потоков с различным содержанием солей металлов, в опытах по варьированию рН. Это может быть результатом того, что Е. cyaneus населяет узкую прибрежно-прибойную зону оз. Байкал. Здесь особенно велики колебания параметров среды обитания. Необходимость приспособления к ним и объясняет его более широкую экологическую валентность (Вейнберг и др. 1998; Тимофеев, 2000; Shatilina et al., 2002), являющуюся, по всей видимости, причиной более низкой чувствительности Е. cyaneus к качеству воды.

Измерение и литературный анализ гидрохимических показателей вод оз. Байкал и малого озера позволяют дать следующее объяснение различий в реакции байкальских и голарктических амфипод на содержание ГВ. Обитающий в условиях большего содержания OB G. lacustris выбирал потоки с внесением ГП, а также лучше выживал в смесях редокс-активных соединений с гуматом. Несмотря на сходное содержание Н202 в двух изучаемых водоемах эндемики оз. Байкал и G. lacustris реагировали на добавление этого соединения неодинаково. Это может быть следствием большей общей устойчивостью байкальских видов к окислительным условиям, о чем свидетельствует, например, больший уровень растворенного кислорода в оз. Байкал по сравнению с малым озером, а также, согласно Л.С. Эрнестовой (1995), высокое содержание продуктов активации кислорода в воде Байкала.

выводы

1. Байкальские виды амфипод (Eulimnogammarus vittatus, Е. cyaneus, Е. verrucosus, Pallasea cancellus) в целом были устойчивее и проявляли более выраженную преференцию к окислительным условиям среды (окислительному стрессу, присутствию перекиси водорода и окисленных форм редокс-соединений) по сравнению с голарктическим Gammarus lacustris. Последний характеризовался меньшей по сравнению с изученными байкальскими эндемичными видами амфипод устойчивостью и менее отчетливой преференцией к восстановительным условиям среды (присутствию гуминовых веществ, аскорбиновой кислоты, восстановленных форм редокс-соединений).

2. Среди изученных байкальских амфипод большее предпочтение по отношению к растворам гуминового препарата и меньшее относительно растворов перекиси водорода проявляли те виды, которые расселились дальше за пределы оз. Байкал. Глубоководный вид Ommatogammarus Jlavus не обнаруживал реакций преференции к потокам с байкальской чистой водой, а также растворам гуминового препарата и Н202

3. Байкальский вид Е. cyaneus, обитающий в узкой прибрежной полосе, отличался наименьшей чувствительностью к качеству воды, что было выявлено в экспериментах при моделировании гидрохимических условий. Байкальские виды амфипод - Е. vittatus и Е. verrucosus - обнаружили большую чувствительность к воде различных водоемов, варьированию рН, присутствию солей металлов, гуминового препарата и Н202.

4. Резистентность вида Е. vittatus по выживаемости в среде, содержащей Н202 в сочетании с пара-бензохиноном, железосинеродистым и железистосинеродистным калием, нефтью и дизельным топливом (но не гидрохинона), была выше, чем G. lacustris. В смесях гуминового препарата с пара-бензохиноном и гидрохиноном, наоборот, большую выживаемость обнаруживал голарктический вид.

5. Устойчивость амфипод к окислительному стрессу (высокие концентрации Н202, смеси Н202 с солями железа и кобальта) зависела от размеров рачков: менее резистентными были самые мелкие - Gmelinoides fasciatus и Е. cyaneus, более устойчивыми оказались более крупные особи вида Е. verrucosus.

6. Предложен экспрессный способ определения токсичности воды по подавлению инициированной действием естественного света (9000 люкс) двигательной активности амфипод (Е. vittatus и G. lacustris). Использование комплекса тест-реакций позволяет получить максимальную информации о чувствительности амфипод к моделируемым условиям и различиях в откликах байкальских и голарктического амфипод.

7. Гидрохимические параметры, влияющие на становление окислительно-восстановительного состояния среды, определенные в местах отлова изученных

амфипод, в некоторой степени определяли реакции амфипод на вещества окислительной и восстановительной природы.

Публикации по теме диссертации:

1. *Бандолина Е.В. Некоторые аспекты экологической валентности эндемичного водяного ослика Baikalasellus angarensis (Crustacea, Isopoda, Asellidae), в связи с эволюцией байкальских ракообразных / Бандолина Е.В., Натяганова А.В., Стом Д.И. //Бюлл. ВСНЦ СО РАМН (Иркутск). 2005.-№ 6.-С. 118-122.

2. Bandolina E.V. Differential sensitivity of Baikal and Non-Baikal amphipods to the same admixings / Bandolina E.V., Stom D.I., Sherbakov D. Yu. // IV Верещагинская Байкальская конференция: тезисы докладов и стендовых сообщений. - Иркутск, 2005.-С. 15.

3. Бандолина Е.В. О комплексном воздействии некоторых веществ на бокоплавов // IX Всероссийская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Проблемы безопасности современного мира: средства защиты и спасения «Безопасность-06»: тезисы докладов. - Иркутск, 2005. - С. 153-154.

4. *Бандолина Е.В. Чувствительность байкальских и небайкальских амфипод к некоторым компонентам водной среды / Бандолина E.B., Стом Д.И. // Известия Самарского научного центра РАН. 2006. - Том 8, №2. - С. 599-604.

5. Федосеева Е.В. Влияние окислительного стресса на байкальских и небайкальских амфипод / Федосеева E.B., Стом Д.И. // Международная конференция «Водные экосистемы, организмы, инновации»: тезисы межд. конф. - Москва, 2006. С. 25

6. Федосеева Е.В. Влияние различных окислительных и восстановительных условий на байкальских и небайкальских амфипод / Федосеева E.B., Стом Д.И. // Шестая ежегодная молодежная конференция ИБХФ РАН-ВУЗЫ «Биохимическая физика»: труды конф. - Москва, 2006. - С. 256-264.

7. Федосеева Е.В. Применение различных методов детоксикации в условиях отдельного водоема // Научно-практический семинар «Достижения современной биотехнологии в решении эколого-биотехнологических проблем»: материалы конф. - Иркутск, 2007. - С. 46-53.

8. Горшкова O.M. Некоторые гидрохимические параметры и наночастицы растворенного органического вещества вод оз. Байкал и других водоемов Байкальского региона / Горшкова О.М., Гордеев В.Ю., Краснушкин А.В., Романкевич Е.А., Федосеева Е.В. // XVII Международная научная конференция (Школа) по морской геологии: материалы межд. конференции, - Москва, 2007. -С. 105-106.

9. Федосеева Е.В. Роль гуматов в пространственно-временном распределении байкальских и небайкальских амфипод / Федосеева Е.В., Стом Д.И. // IV Всероссийская научная конференция «Гуминовые вещества в биосфере»,

посвященной памяти Д.С.Орлова: труды конференции, - Москва, 2007. - С. 103109.

10. Федосеева Е.В. Возможное влияние гидрохимических факторов на предпочтение воды байкальскими и небайкальскими амфиподами / Федосеева Е.В., Быкова Н.В., Стом Д.И. // Деп. в ВИНИТИ, 29.05.2008 г., №466-В2008, 18 с. ил.

11. Terekhova V. Biotic control of humic substances ecotoxicity and their remediation effect in contaminated environment / Terekhova V., Poputnikova T., Fedoseeva E., Rakhleeva A., Vavilova V., Kaniskin M., Timofeev M., Ibatullina I., Yakovlev A. // From Molecular understanding to innovate applications of humic substances: Proceedings of the 14th Meeting if Int. Humic Substances Society. - PP. 687-690.

12. Федосеева E.B. Особенности лабораторных тест-систсм с применением байкальских и общесибирских гидробионтов / Федосеева Е.В., Стом Д.И., Терехова В.А. // Конференция по водной токсикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова: тезисы докладов. - Борок, 2008. - С. 120-125.

13. Федосеева Е.В. Токсикорезистентность байкальских и общесибирских амфипод к некоторым редокс-соединениям / Федосеева Е.В., Стом Д.И., Терехова В.А. // X Съезд Гидробиологического общества РАН: тезисы докладов. - Владивосток: Дальнаука, 2009. - С. С.415-416.

14. Горшкова О.М. Флуоресценция растворенного органического вещества природной воды / Горшкова О.М., Пацаева C.B., Федосеева Е.В., Шубина Д.М., Южаков В.И. // Вода: химия и экология. 2009. -№11. С. 31-37.

15. * Шубина Д.М. Спектральные свойства водных растворов промышленных гуминовых препаратов / Шубина Д.М, Якименко О.С., Пацаева C.B., Терехова В.А., Изосимов A.A., Федосеева Е.В., Южаков В.И // Вода: химия и экология. 2010. -№2.-С. 22-26.

16. Shubina D. The «blue shift» of emission maximum and the fluorescence yield as quantitative spectral characteristics of dissolved humic substances / Shubina D., Fedoseeva E., Gorshkova O., Patsaeva S., Terekhova V., Timofeev M., Yuzhakov V. // EARSeL eProceedings. 2010. - Vol. 9, № 1. - PP. 13-21.

* Журналы входят в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, утвержденный ВАК

Неоценимую помощь в проведении экспериментов и подготовке диссертации оказали д.б.н. проф. Д.Ю. Щербаков, к.б.н. А.Э. Балаян, к.б.н. М.Н. Саксонов, к.ф-м.н. C.B. Пацаева, к.х.н. П.Б. Крайкивский, О.М. Горшкова. Автор глубоко признательна всем коллегам, способствовавшим выполнению этой работы. Выражаю благодарность проф. д.б.н. Тахтееву В.В. за полезные консультации и замечания при обсуждении работы.

Подписано в печать 27.03.10 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 150 экз. Заказ № 925 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Федосеева, Елена Васильевна

ВВЕДЕНИЕ

1. ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Проблема несмешиваемости байкальской и общесибирской 11 фаун

1.2 Окислительно-восстановительные процессы в водной среде

1.3 Перекись водорода: свойства, значение и распространение

1.3.1 Химические свойства перекиси водорода

1.3.2 Внутриклеточная перекись водорода

1.3.3 Перекись водорода в природной водной среде

1.3.4 Распространение перекиси водорода в водных объектах.

1.3.5 Влияние перекиси водорода на поведение загрязнителя, 26 детоксицирующие свойства перекиси водорода

1.4 Гуминовые вещества: свойства, значение и распространение

1.4.1 Состав, строение и функции гуминовых веществ

1.4.2 Органические вещества в водной среде: круговорот и состав

1.4.3 Влияние гуминовых веществ на представителей биоты

1.4.4 Взаимодействие гуминовых веществ с неорганическими и 32 органическими токсикантами, роль ГВ в процессах детоксикации

2. ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Систематика и экология изучаемых видов амфипод

2.2 Отлов амфипод и содержание в лаборатории

2.3. Материалы исследований

2.4. Определение тест-реакций реакций амфипод

2.5. Измерение гидрохимических параметров

2.6. Изучение спектров поглощения фенольных соединений

2.7. Оценка взаимодействия гуминовых препаратов и фенольных 54 соединений методами ЭПР и ЯМР

2.8. Статистическая обработка данных

3. ГЛАВА 3. РЕАКЦИЯ НЕКОТОРЫХ БАЙКАЛЬСКИХ 57 АМФИПОД И ГОЛАРКТИЧЕСКОГО G. lacustris НА ИЗМЕНЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ И ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ И ОТДЕЛЬНЫХ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

3.1 Предпочтение некоторыми байкальскими амфиподами вод из различных водоемов

3.2 Реакция некоторых байкальских амфипод на различные 59 уровни рН

3.3 Распределение некоторых байкальских амфипод и 60 голарктического G. lacustris в проточных установках в присутствии различных концентраций гуминового препарата

3.4 Реакция преференции некоторыми байкальскими амфиподами 67 солей металлов

3.5 Распределение некоторых байкальских амфипод и 70 голарктического G. lacustris в проточных установках в присутствии различных концентраций Н2О

3.6 Устойчивость некоторых байкальских амфипод и 77 голарктического G. lacustris к условиям окислительного стресса

3.7. Устойчивость некоторых байкальских амфипод и 81 голарктического G. lacustris к аскорбиновой кислоте

4 ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РЕДОКС-АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 84 НА АМФИПОД, ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ БАЙКАЛЬСКОЙ И ОБЩЕСИБИРСКОЙ ФАУН

4.1. Оценка возможности применения различных тест-реакций для 85 анализа влияния экотоксикантов на амфипод (на примере модельного токсиканта)

4.2. Влияние некоторых редокс-активных соединений на Е. vittatus 89 и G. lacustris

4.2.1 Влияние гексацианоферрата (III) калия и гексационоферрата 90 (И) калия на Е. vittatus и G. lacustris

4.2.2. Влияние пара-бензохинона и гидрохинона на Е. vittatus и G. 95 lacustris

4.3. Влияние редокс-активных соединений на Е. vittatus и G. 102 lacustris в присутствии перекиси водорода

4.3.1 Влияние перекиси водорода на Е. vittatus и G. lacustris

4.3.2. Влияние гексацианоферрата (III) калия и гексационоферрата 105 (II) калия на Е. vittatus и G. lacustris в присутствии перекиси водорода

4.3.3. Влияние пара-бензохинона и гидрохинона на Е. vittatus и G. 108 lacustris в присутствии перекиси водорода

4.3.4. Влияние нефтепродуктов на Е. vittatus и G. lacustris в 111 присутствии перекиси водорода

4.4. Влияние редокс-активных соединений на Е. vittatus и G. lacustris в присутствии гуминового препарата

4.4.1. Влияние пара-бензохинона, гидрохинона на E.vittatus и G. 113 lacustris в присутствии гуминового препарата

4.4.2. Оценка взаимодействия гидрохинона, пара-бензохинона с 116 гуминовым препаратом с применением ЭПР-, ЯМР-методов

4.5. Практическое применение

5- ГЛАВА 5. ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ 125 ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ОЗ. БАЙКАЛ В РАЙОНЕ БУХТЫ Б. КОТЫ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ВОДОЕМОВ

5.1. Уровень общей минерализации, рН, содержание кислорода в 125 водах Байкала, р. Б. Котинка и малом озере (Южный Байкал, п. Б. Коты)

5.2. Содержание и некоторые свойства органических веществ в 128 водах Байкала, малого озера (Южный Байкал, п. Б. Коты) и р. Ангара

5.3. Содержание перекиси водорода в водах Байкала, р. Б. Котинка 132 и малого озера (Южный Байкал, п. Б. Коты)

ОБЩЕЕ ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Сопоставление влияния окислительно-восстановительных условий среды на выживаемость и поведенческие реакции байкальских амфипод и голарктического Gammarus lacustris"

Актуальность проблемы

Экосистема озера Байкал уникальна по разнообразию видов и степени их эндемизма (Аннотированный список., 2001). Одной из самых многочисленных групп (более 272 видов и 76 подвидов), характеризующейся почти полным эндемизмом в оз. Байкал, являются амфиподы (Crustacea; Amphipoda) (Тахтеев, 2000; Камалтынов, 2001). Данная группа байкальских гидробионтов представляет собой наиболее показательную для изучения феномена «относительной несмешиваемости» байкальской и общесибирской фаун (Верещагин, 1935; Тимошкин, 2001). Представителем амфипод в общесибирской фауне является голарктический Gammarns lacustris, который отсутствует в открытом Байкале, но населяет заливы озера и расположенные по его берегам водоемы. Ранее было показано, что G. lacustris байкальской воде предпочитает воды малых водоемов (Стом, Тимофеев, 1999; Тимофеев, 2000). На протяжении многих десятилетий в рамках исследований экологии амфипод, проблемы «относительной несмешиваемости» изучали отношение байкальских амфипод и представителей общесибирской фауны к гипоксии (Базикалова, 1941; Кириченко, 2007), к токсикантам (Черепанов, 1981; Камалтынов, 1987), гидрохимическим факторам (Бекман, 1954), группе абиотических факторов, в том числе гуминовым веществам (Тимофеев, 2000; Шаталина, 2005). Однако комплексных исследований по сравнению реакций представителей байкальской и общесибирской фаунистических групп на физико-химические условия, определяющие редокс-состояние среды, ранее не проводилось.

Khalid et al., 1978; Sivan et al., 1998; Hutchins et al., 2008, и др.). Байкал характеризуется низким уровнем содержания органических веществ (ОВ), высокой концентрацией растворенного кислорода, а также некоторыми другими факторами, которые способствуют образованию активных форм кислорода (Тарасова, 1975; Вотинцев, 1978; Добрынин и др., 1990; Эрнестова, 1995, и др.). Поэтому следовало ожидать, что для оз. Байкал характерен сдвиг в сторону окислительного редокс-состояния, и эндемичные байкальские гидробионты более приспособлены к окислительным условиям среды. При этом гидробионты, обитающие в сопредельных с Байкалом водоемах, более насыщенных ОВ и с меньшим содержанием кислорода, должны быть менее адаптированы к окислительным условиям среды. Предполагают, что на эволюционном становлении биоты оз. Байкал сказались условия низкого содержания ОВ (Vehoff, 1994). Кроме этого, некоторыми исследователями выдвинута гипотеза о значительной роли в эволюции биоты оз. Байкал окислительного стресса (Konstantinov et al., 2002; Timofeyev et al., 2006 и др.).

1) оценить чувствительность некоторых видов байкальских эндемичных амфипод (Eulimnogammarus vittatus, Е. cyaneus, Е. verrucosus, Pallasea cancellus, Gmelinoides fasciatus, Ommatogammarus flavus) и голарктического вида G. lacustris к окислительным и восстановительным условиям среды обитания, а также некоторым другим гидрохимическим факторам по показателю выживаемости и поведенческим реакциям;

Защищаемые положения

2. Байкальские виды амфипод (Е. vittatus, Е. cyaneus, Е. verrucosus, Р. cancellus) в целом обладают меньшей чувствительностью к окислительным условиям среды по сравнению с голарктом - G. lacustris, который демонстрирует меньшую по сравнению с изученными эндемичными видами амфипод чувствительность к восстановительным условиям среды.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное изучение реакции ряда байкальских эндемичных амфипод и голарктического G. lacustris на условия окислительного стресса, на присутствие веществ восстановительной природы — препараты ГВ и аскорбиновую кислоту (АК), окисленные и восстановленные формы соединений, величину рН и некоторые ионы. Проведенные эксперименты и привлеченные литературные данные позволяют сделать заключение о том, что исследованные байкальские амфиподы более адаптированы к окислительным условиям, тогда как голарктический G. lacustris - к восстановительным. Выявлена взаимосвязь между реакцией байкальских амфипод на ГВ и Н202 и удаленностью их распространения за пределами оз. Байкал. Обнаруженные закономерности и взаимосвязи, характеризующие экологические особенности исследованных видов амфипод, вносят определенный вклад для выяснения причин сложившегося пространственно распределения байкальской и общесибирской фаунистических групп амфипод.

Практическое значение: Разработана методика экспресс-оценки токсичности воды и физиологического состояния бокоплавов на основе двигательной активности амфипод, инициированной действием света. Результаты экспериментов по изучению токсикорезистентности и реакций амфипод на гидрохимические факторы могут быть полезны для прогнозирования устойчивости байкальских видов к изменяющимся условиям окружающей среды, при разработке программ экологического мониторинга водоемов Байкальского региона.

В ходе гидрохимического анализа уровня и качественного состава ОВ в изучаемом районе оз. Байкал и прилегающих к нему водоемах определены численные значения Сорг, C/N и интенсивности флуоресценции, которые могут быть использованы для построения калибровочной кривой при дальнейшей оценке содержания органического углерода и отношения C/N в байкальской и ангарской воде по высокоточным показателям интенсивности флуоресценции. При этом возможно измерение на флуориметрах любых марок, поскольку интенсивность флуоресценции нормирована на интенсивность сигнала комбинационного рассеяния света в воде.

Апробация работы

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них в журналах рекомендованных ВАК — 3.

Объем и структура диссертации

Заключение Диссертация по теме "Гидробиология", Федосеева, Елена Васильевна

ВЫВОДЫ

2. Среди изученных байкальских амфипод большее предпочтение по отношению к растворам гуминового препарата и меньшее относительно растворов перекиси водорода проявляли те виды, которые расселились дальше за пределы оз. Байкал. Глубоководный вид Ommatogammarus flavus не обнаруживал реакций преференции к потокам с байкальской чистой водой, а также растворам гуминового препарата и Н202.

5. Устойчивость амфипод к окислительному стрессу (высокие концентрации Н2О2, смеси Н202 с солями железа и кобальта) зависела от размеров рачков: менее резистентными были самые мелкие - Gmelinoides fasciatus и Е. cyaneus, более устойчивыми оказались более крупные особи вида Е. verrucosus.

7. Гидрохимические параметры, влияющие на становление окислительно-восстановительного состояния среды, определенные в местах отлова изученных амфипод, в некоторой степени определяли реакции амфипод на вещества окислительной и восстановительной природы. а) Спектры поглощения растворов МО"1 моль/дм" гексацианоферрата(Ш)калия, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения и после хранения в различных условиях б) Спектры поглощения смесей растворов МО"4 моль/дм3 гексацианоферрата(III)калия и 0,003 моль/дм3 перекиси водорода, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения и после хранения в различных условиях гексацианоферрат(М1)калия и перекись водорода (исх, проба) после хранения при 20-22 оС и рассеянном свете после хранения при 20-22 оС в темноте после хранения при 4-6 оС в темноте

250 300 350 400 450 500 длина волны, нм

200 250 300 350 400 450 500 длина волны, нм

-гексацианоферрат(Ш)калия (исх. проба) после хранения при 20-22 оС и рассеянном свете

--после хранения при 20-22 оС в темноте после хранения при 4-6 оС в темноте

5 3 б) Спектры поглощения смесей растворов 2-10* моль/дм гексацианоферрата(П)калия и 0,003 моль/дм1 перекиси водорода, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения и после хранения в различных условиях о к о с 3 О о в*

0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 О а) Спектры поглощения растворов 2*10" моль/дм гексацианоферрата(И) калия, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения и после хранения в различных условиях

-гексацианоферрат(П)калия (исх проба) после хранения при 20-22 оС и рассеянном свете

--после хранения при 20-22 оС в темноте после хранения при 4-6 оС в темноте

250 300 350 400 450 500 длина волны, нм

-гексацианоферрат(П)калия и перекись водорода (исх. проба) после хранения при 20-22 оС и рассеянном свете

--после хранения при 20-22 оС в темноте после хранения при 4-6 оС в темноте

200 250 300 350 400 450 500 -0,02 длина волны, нм

1,4 -пара-бензохинон (исх. проба) после хранения при 20-22 оС и рассеянном свете — — после хранения при 20-22 оС в темноте после хранения при 4-6 оС в темноте а) Спектры поглощения водных растворов 1-Ю"4 моль/дм1 гидрохинона, приготовленных на байкальской воде, после 4-суточного хранения в различных условиях

5 /3 б) Спектры поглощения водных растворов 5-10" моль/дм'1 пара-бензохинона, приготовленных на байкальской воде, после 4-суточного хранения в различных условиях

240 260 длива волны, нм

200 230 260 290 длина волны, нм гидрохинон (исх. проба) после хранения при 20-22 оС и рассеянном свете после хранения при 20-22 оС в темноте после хранения при 4-6 оС в темноте л р U о

1,6

§ U в I

I 0,8

0.4

200 230 260 290 320 350 длина волны, нм

200 230 260 290 длина волны, нм

-гидрохинон перекись водорода --гидрохинон и перекись водорода а) Спектры поглощения растворов 110"1 моль/дм3 гидрохинона, 0,003 моль/дм' перекиси водорода и их смеси, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения б) Спектры поглощения смесей растворов 1 ■ 10"4 моль/дм3 гидрохинона и 0,003 моль/дм'' перекиси водорода, приготовленных на байкальской воде, после 4-суточного хранения в различных условиях

-пара-бензохинон перекись водорода --пара-бензохинон и перекись водорода

1,6 \

200 220 240 260 длина волны, нм

280

300

200 220 240 260 длина волны, нм

280

300 а) Спектры поглощения растворов 5-10° моль/дм" пара- б) Спектры поглощения смесей растворов 5-10"5 моль/дм3 бензохинона, 0,003 моль/дм1 перекиси водорода и их смеси, пара-бензохинона и 0,003 моль/дм3 перекиси водорода, приготовленных на байкальской воде, сразу после приготовленных на байкальской воде, после 4-суточного разведения хранения в различных условиях 5

Й О X 5 с а м о « т х О

-гидрохинон гумат

--гидрохинон и гумат

230 260 290 320 350 длина волны, нм

230 260 290 320 350 длина волны, нм а) Спектры поглощения растворов IT О"4 моль/дм3 гидрохинона, 0,005 г/дм3 гумата и их смеси, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения б) Спектры поглощения смесей растворов IT О'4 моль/дм3 гидрохинона и 0,005 г/дм' гумата, приготовленных на байкальской воде, после 4-суточного хранения в различных условиях

-пара-бензохинон гумат

--пара-бензохинон и гумат

1,6

200 220 240 260 280 300 длина волны, нм а) Спектры поглощения растворов 5-10'5 моль/дм3 пара-бензохинона, 0,005 г/дм^ гумата и их смеси, приготовленных на байкальской воде, сразу после разведения

1,6 0

200 220 240 260 280 300 длина волны, нм б) Спектры поглощения смесей растворов 5-10"5 моль/дм' пара-бензохинона и 0,005 г/дм*1 гумата, приготовленных на байкальской воде, после 4-суточного хранения в различных условиях

20 низкомолекулярная фракция исходная проба коллоидная фракция

380

400

35 g 30 ts в

0 a 25 a о &

20 P О о X

S 15

0 К

1 10 5 я и> ts о <l> а, о л I о № ш Я о X 0) н

20 низкомолекулярная фракция исходная проба коллоидная фракция

---низкомолекулярная фракция

-исходная проба

- - - коллоидная фракция

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании результатов проведенных экспериментов можно утверждать, что чувствительность изученных байкальских амфипод и представителя общесибирской фаун различается. При этом байкальские виды амфипод (Е. vittatus, Е. cyaneus, Е, verrucosus, P. cancellus) в целом обладали меньшей чувствительностью к окислительным условиям среды по сравнению с G. lacustris, который показал меньшую чувствительность к восстановительным условиям среды. Наиболее заметные различия в реакциях на присутствие перекиси водорода, ГП и АК прослеживаются между G. lacustris и представителями байкальского комплекса - Е. vittatus и Е. verrucosus. Последние два вида байкальских амфипод Е. vittatus и Е. verrucosus можно рекомендовать как более чувствительные тест-организмы при оценке загрязнения, вызванном увеличением органического вещества и восстановительным редокс-состоянием среды. В рядах чувствительности к ГП и Н202 рядом находились байкальский G. fasciatus и голарктический G. lacustris. Причиной подобного размещения могут быть высокие адаптационные возможности G. fasciatus (Бородин, 1979; Тимофеев, 2000; Чертопруд, 2006; Panov, 1996).

Внутри группы изученных байкальских амфипод также наблюдали различия в откликах на изменение гидрохимических и О-В условий. Так по опубликованным ранее данным (Тимофеев, 2000; Тимофеев, Кириченко, 2004) дальности выхода за пределы оз. Байкал по системе рек Ангара-Енисей (до их зарегулирования) эндемичных амфипод можно расположить в ряду (по мере удаления от Байкала): Е. verrucosus < Е. vittatus < Е. cyaneus < P. cancellus < G. fasciatus. При сравнении рядов чувствительности бокоплавов к Н202 и ГП, представленных в 3 главе, и ряда дальности их распространения обнаруживается хорошо выраженные взаимозависимости. Большей степенью предпочтения по отношению к растворам ГП отличались те виды байкальских амфипод, которые расселились на более дальнее расстояние от оз. Байкал.

Эндемики, получившие наименьшее распространение вне озера, показывали большую преференцию по отношению к перекиси водорода.

Неоднозначность откликов О. flavus на растворы ГП и перекиси водорода, по-видимому, связана с тем, что из-за относительно постоянных условий на тех глубинах, на которых обитает этот вид, у него слабо выражена адаптация к изменению гидрохимии. В работе М.А. Тимофеева (2000) со стабильностью режимов в зоне обитания О. flavus связывались «ослабленность термопреферентного поведения, низкая терморезистентность и устойчивость к гипоксии» этого вида.

Из трех представителей байкальской фауны Е. vittatus, Е. verrucosus и Е. cyaneus последний проявлял наименьшую чувствительность к качеству воды, что обнаруживалось в экспериментах с ГП и Н2О2, при выборе бокоплавами вод из различных водоемов, потоков с различным содержанием солей металлов, в опытах по варьированию рН. Это может быть результатом того, что Е. cyaneus населяет узкую прибрежно-прибойную зону оз. Байкал. Здесь особенно велики колебания параметров среды обитания. Необходимость приспособления к ним и объясняет его более широкую экологическую валентность (Вейнберг и др. 1998; Тимофеев, 2000; Shatilina et al., 2002), являющуюся, по всей видимости, причиной более низкой чувствительности Е. cyaneus к качеству воды.

Измерение и литературный анализ гидрохимических показателей вод оз. Байкал и малого озера позволяют дать следующее объяснение различий в реакции байкальских и голарктических амфипод на содержание ГВ. Обитающий в условиях большего содержания ОВ G. lacustris выбирал потоки с внесением ГП, а также лучше выживал в смесях редокс-активных соединений с гуматом. Несмотря на сходное содержание Н202 в двух изучаемых водоемах эндемики оз. Байкал и G. lacustris реагировали на добавление этого соединения неодинаково. Это может быть следствием большей общей устойчивостью байкальских видов к окислительным условиям, о чем свидетельствует, например, больший уровень растворенного кислорода в оз. Байкал по сравнению с малым озером, а также, согласно JI.C. Эрнестовой (1995), высокое содержание продуктов активации кислорода в воде Байкала.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Федосеева, Елена Васильевна, Москва

1. Абрамова Ж.И., Оксенгендлер Г.И. Человек и противоокислительные вещества (от молекулы до организма). JL: Наука, 1985. - 230 с.

2. Аналитическая химия. Химические методы анализа / Под ред. О.М. Петрухина. М.: Химия, 1992,-400 с.сил.

3. Андреева В.А. Фермент пероксидаза: участие в защитном механизме растений. — М.: Наука, 1988.- 128 с.

4. Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна: Т. 1. «Озеро Байкал». — Новосибирск: Наука, 2001. с. 682-762.

5. Антощина М.М., Иванова Т.И., Рябченко В.И., Рябченко Н.И., Трофимова М.В., Шеметов В.Ю., Эрнестова JI.C. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU1748060 А1 «Способ определения токсичности водной среды», 1992.

6. Астраханцева О.Ю. Принципы создания модели «Мегасистема Озеро Байкал» / О.Ю. Астраханцева // Проблемы цивилизации. Иркутск, 2002.-72с.

7. Атлас определитель пелагобионтов оз. Байкал. Новосибирск: Наука, 1995.-693 с.

8. Ахметов Н.С. Неорганическая химия: Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Высшая школа», 1975. 672 с. с ил.

9. Базикалова А.Я. Амфиподы оз. Байкал: Тр. Байкальской лимнологической станции. -Т.П.- М: АН СССР, 1945,- 440 с.

10. Баляан А.Э. Метод биотестов в изучении комплексного действия фенолов: Дис. . канд. биол. наук. Иркутск, 1986. - 176 с.

11. Бандолина Е.В., Натяганова А.В. Некоторые аспекты экологической валентности водяных осликов Baikalasellus angarensis (Crustacea, Isopoda, Asellidae) // Вестник Томского государственного университета (Приложение).- 2004. №11. - С. 99-98.

12. Бандолина Е.В., Стом Д.И. Чувствительность байкальских и пебайкальских амфипод к некоторым компонентам водной среды // Известия Самарского научного центра РАН. -2006. Том 8, №2. - С. 599-604.

13. Бекман М.Ю. Биология G. lacustris Sars в Прибайкальских озерах: Труды Байкальск. лимн. станции АН СССР. Т. 12. - Иркутск, 1954. - С. 263-311.

14. Бессолицина И.А., Стом Д.И. Исследование некоторых поведенческих реакций байкальских амфипод в условиях эксперимента // Биоразнообразие Байкальского региона. Тр. Биол.-почв, ф-та ИГУ, 2001. - Вып. 4. -С. 30-37.

15. Бирштейн Я.А. Пресноводные ослики (Asellota) // Фауна СССР. М., JL: Наука, 1951. -Т. 7., Вып. 5 (Ракообразные). - С. 1 - 143.

16. Болдырева Н.М. Комплексная биолого-токсикологическая характеристика и редокссостяние природных и сточных вод: 03.00.16: Дис.Канд. биол. наук: Черноголовка,1984.

17. Бородин Н.Д. Байкальская амфипода Gmelinoides fasciatus (Amphipoda, Gammaridae) в Куйбышевском водохранилище // Зоологический журнал. 1979. - Том 58, №6. - С. 920921.

18. Брагинский Л.П., Игнатюк А.А. Визуально фиксируемые реакции пресноводных гидробионтов как экспресс-индикаторы токсичности водной среды // Гидробиологический журнал. 2005. - Том 41, №4. - С.89-103.

19. Вейнберг И.В., Камалтынов P.M. Сообщества макрозообентоса каменистого пляжа озера Байкал // Зоологический журнал. 1998. - Том 7, № 2. - С. 158-165.

20. Верещагин Г.Ю. Байкал. М., 1949. -228 с.

21. Верещагин Г.Ю. Два типа биологических комплексов Байкала // Тр. Байкальской лимнологической станции АН СССР, 1935. Т. VI. - С. 113-140.

22. Верещагин Г.Ю. Происхождение и история Байкала, его фауны и флоры //Труды Байкальск. лимн. станции АН СССР, 1940. Т. 10. - С. 20-60.

23. Ветров ВА., Кузнецов А.И. Микроэлементы в природных средах региона озера Байкал. -Новосибирск: СОРАННИЦОИГГМ, 1997,- 373 с.

24. Ветрова Е.В. Механизмы действия редо кс-активных соединений на биолюминесцентную биферментную систему НАД(Ф)Н:ФМН-оксиредуктаза-люцифераза: Автореф. дисс. .канд. биол. наук. Красноярск, 2002. - 21 с.

25. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. 252 с.

26. Власова Г.В., Скурлатов Ю.И., Кузнецова Н.А., Эрнестова J1.C. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU1286995 А1 "Способ определения пероксида водорода в водных растворах", 1987.

27. Вотинцев К.К. Гидрохимия озера Байкал // Тр. Байкальской лимнологической станции АН ССР, 1961.-Т. XX-311с.

28. Вотинцев К.К., Глазунов И.В., Толмачева А.П. Гидрохимия рек бассейна озера Байкал. -М., Наука, 1965.-495 с.

29. Вотинцев К.К., Мещерякова А.И., Поповская В.И. Круговорот органического вещества в озере Байкал. Новосибирск, 1975. - 190 с.

30. Галазий Г. И. Байкал в вопросах и ответах. М., 1988. - 231 с.

31. Глазунов И.В. Гидрохимический режим и химический сток р. Ангары /В кн.: Гидрохимические исследования озера Байкал. М., Наука, 1963. - С. 57-94.

32. Гланц С.А. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1999. - 459 с.

33. Глинка H.JI. Общая химия: Учеб. пособие для вузов / Под. Ред. А.И. Ермакова. изд. 30-е, исправленное - М.: Интеграл-Пресс, 2003. - 728 с.

34. Горшкова О.М., Пацаева С.В., Федосеева Е.В., Шубина Д.М., Южаков В.И. Флуоресценция растворенного органического вещества природной воды // Вода: химия и экология. 2009. - №11. - С. 31-37.

35. Грачев М.А. О современном состоянии экологической системы озера Байкал. -Новосибирск: Из-во СО РАН, 2002. 154 с.

36. Грезе И.И. Гидробиология низовьев реки Ангары // Тр. Всесоюз. Гидробиол. об-ва. 1953.-Том.5.-С. 203-211.

37. Грибовская И.В., Гладышев М.И., Степень А.А., Новикова Н.В. Динамика кинетических и гидрохимических характеристик воды рекреационного озера Бугач // II съезд биофизиков России. Тезисы. М., 1999 // http://www.library.biophys.msu.ru/

38. Добрынин В.И., Скурлатов Ю.И., Буднев Н.М. К вопросу о природе свечения водной среды озера Байкал // Химическая физика. 1990. - Т. 9, №2. - С. 212- 217.

39. Дука Г.Г. Кинетика химических превращений в водных экосистемах // Экологическая химия водной среды. Материалы I Всесоюзной школы. Кишинев, 1985 / Под. Ред. Ю.И. Скурлатова. М.: ЦМП ГКНТ, 1988. - С. 95-109.

40. Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2001.-с. 392.

41. Жалсанова Д.Б., Батоева А.А., Рязанцев А.А., Ханхасаева С.Ц. Окислительная деструкция органических загрязнителей сточных вод в процессе гальванокоагуляции //Химия в интересах устойчивого развития. 1998. - №6 - С.409-415

42. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и функции в растениях. — М.: Наука, 1993. 272 с.

43. Зырин Н.Г., Орлов Д.С. Физико-химические методы исследования почв. М., 1964. -348 с.

44. Калабин Г.А., Каницкая J1.B., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки. М.: Химия, 2000. 408 с.

45. Камалтынов P.M. Амфиподы (Amphipoda: Gammaroidea) //Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна / под ред О.А.Тимошкин -Новосибирск: Наука, 2001. Т. 1: Озеро Байкал, кн.1. - С. 572 - 831.

46. Камалтынов P.M. Сообщества амфипод юга Байкала и их изменение под действием сточных вод Байкальского целлюлозно-бумажного комбината: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Иркутск, 1987. - 24 с.

47. Кауричев И. С., Орлов Д. С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М: Колос, 1982. - 247 с.

48. Кириченко К.А. Отношение байкальских и палеарктических амфипод к кислороду как фактору среды и механизмы адаптации при снижении его уровня: Автореф. дис. канд. биол. наук. Иркутск, 2007. - 20 с.

49. Ключевская А.А., Стом Д.И., Колесова У.О. Некоторые экологические особенности байкальских и общесибирских турбеллярий // Сибирский экологический журнал. 2006. - № 6. - С. 761 -766.

50. Кожов М.М. Биология озера Байкал. Иркутск, 1962. - 315 с.

51. Кожов М.М. Очерки по Байкаловедению. Иркутск: Вост. Сиб. кн. изд-во, 1972. - 254 с.

52. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Изд-во «Высшая школа», 1998. - 558 с.

53. Коряков Е.А. Ободной из причин несмешиваемости байкальской фауны в связи с вопросом её реконструкции // Биологич. основы рыбного хозяйства. — Томск, 1959. -С.67-80.

54. Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. JL, 1970. - 439 с.

55. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита// Соросовский образовательный журнал. 1999. -№1.-С. 2-7.

56. Кулипский В.И., Колесниченко JI.C. // Успехи современной биологии. 1990. - Т.110. -вып. 1(4).-С. 20-33.

57. Лапин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биологических спец. ВУЗов. 3-е издание, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1980. - 293 е., ил.

58. Леванидова И.М. Байкальские ручейники и некоторые соображения о причинах их эндемизма // Тр. Байкальск. Лимн. Станции АН СССР. Иркутск, 1945. - С.1-208.

59. Леванидова И.М. К вопросу о причинах несмешиваемости байкальской и палеарктической фаун // Труды Байкальской станции. — Иркутск, 1984. №.12. - С. 240251.

60. Линник П.Н., Васильчук Т.А., Линник Р.П. Гумусовые вещества природных вод и их значение для водных экосистем (обзор) // Гидробиологический журнал. 2004. - Т.40, №1. - С. 81-107.

61. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 286 с.

62. Луценко Т.Н., Ким Н.Ю. Сравнительная оценка растворенного органического вещества и его гуминовых компонентов в реках Приморья // Гуминовые вещества в биосфере: Труды IV Всероссийской конференции. — М.: Изд-во Сенкт-Петербург, 2007 г. С.66-71.

63. Любимцев В.А., Холодкевич. С.В. Метод измерения трендов микроконцентраций пероксида водорода в природных водах // Экологическая химия. 1997. - №6(3). - С. 158-164.

64. Люцарев С.В., Горшкова О.М., Чубаров В.В. Исследование растворенного коллоидного органического вещества морских и иловых вод методом лазерной флуориметрии // Океанология. 1984. - Вып. 1, Том 24. - С. 95-102.

65. Наумова Г.В., Кособокова Р.В., Косоногова Л.В., Райцина Г.И., Овчиникова Т.Ф. Гуминовые препараты и технологические приемы их получения // Гуминовые вещества в биосфере. М.: Наука, 1993. - С. 178-188.

66. Никаноров A.M. Гидрохимия: учеб. пособие Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 350 с.

67. Обухова Е.Г., Стом Д.И., Тимофеев М.А., Храмцова Т.Г. Реакции преференции амфипод в воде из Байкала, Ангары и близлежащих водоемов // Экология речных бассейнов: Тез. докл междунар. науч.-практ. конф. Владимир: Владимиринформэкоцентр, 1999.- С. 96-97.

68. Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере // Соросовский образовательный журнал. 1997. №2.-С. 56-63.

69. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990.-325 с.

70. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для хим., хим.-технол. и биол.спец.вузов. М.: Высш.шк., 2002. - 334 с.

71. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв: Учебник- М.: Высш.шк., 2005.-558 е.: ил.

72. Пацаева С.В., Фадеев В.В., Филиппова Е.М., Чубаров В.В., Южаков В.И. Эффект насыщения флуоресценции природного растворенного вещества // Вестн. Моск. ун-та. Физ. Астрон. 1992. - Том 33, №5. - С. 38-43.

73. Перминова И.В. Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот: Автореф. дис. . докт. хим. наук. — М., 2000. 50с.80

Информация о работе

Федосеева, Елена Васильевна
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.00.18

Диссертация

Сопоставление влияния окислительно-восстановительных условий среды на выживаемость и поведенческие реакции байкальских амфипод и голарктического Gammarus lacustris - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы