Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цилиаты - биоиндикаторы Балтийского моря

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Цилиаты - биоиндикаторы Балтийского моря"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им.П. П. ШИРШОВА

На правах рукописи

УДК 577.472/26/:593.17:546.48

БОЙКОВА ЭЛМИРА ЕВГЕНЬЕВНА

ЦИЛИАТЫ -БИОИНДИКАТОРЫ СРЕДЫ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

03.00.18 — гидробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА -

1990

Работа выполнена в Институте биологии Латвийской Академии наук ..■!•!';• . -н ¡¡Г ' ^ г

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор К. М. СУХАНОВА

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук И. В. БУРКОВСКИЙ кандидат биологических наук Н. И. ТУМАНЦЕВА

Ведущее учрежде^ре,:;;

Лаборатория мониторинга природной среды и климата ГОСком-гидромета СССР и АН СССР.

Защита состоится „ " 199^. в ^

часоз на заседании специализированного совета К 002.86.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Институте океанологии имени П. П. Ширшова АН СССР: 117218, Москва, ул. Красикова,23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии.

Автореферат разослан „ ' и " / ' / < 199б~г.

Ученый секретарь специализированного совета

,у^к.б.н

б.н. Г. Г. НИКОЛАЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность црдблемы. Глобальный характер загрязнения шельфо-вых районов Мирового океана, в частности, Балтийского моря, вызывает необходимость разработки научных основ охраны морской среды. Биологическая индикация справедливо является наиболее адекватным методом оценки состояния■среды и биологических последствий загрязнения.

Балтийское море - одно из наиболее хорошо изученных водоемов в отношении фито- и зоопланктона, однако исследование простейших носило крайне фрагментарный характер. Это и привело к тому, что в обзорных работах по экологии Балтики до сих пор не приводится данных о простейших как биотической компоненте моря (Герша-нович, 1984;Melvassalo , 1981; Schulz , 1985; Wulf et al , 1987). В рамках Международной программы биологического мониторинга Балтийского моря простейшие и щишаты,в частности,относятся к группе факультативных параметров среды. На Балтике регулярно проводятся наблюдения за уровнями загрязнения тяжелыми металлами воды и биотн,.но не рассматривается экотоксикологический аспект изучения действия захрязнякших вешеств,,что■может быть реализовано путем лабораторных и натурных экспериментов.

Комплексные исследования' отдельных регионов Мирового океана показали, что простейшие являются важнейшим звеном морских сообществ при переходе вещества и энергии от бактерий к фито- и мезо-зоопланктону (Сорокин, 1975; Туманцева, 1979, 1985; Бурковский, 1984; Виноградов, Шушкина, 1987; Williams , 1981; Burkiii ,1982 и др.) и экосистемнне исследования не представляются возможными без учета данной группы организмов.

Цель, и заддчи исследования. Б связи с вышеизложенным, настоящее исследование имело следушие цели и задачи:

1. Провести эколого-фаунистические исследования цилиат в сообществах бентоса, планктона Рижского залива и в пелагиали зсей акватории Балтийского моря.

2. Разработать методику культивирования массовых солоноватовод-ных видов цилиат литорали с целью в дальнейшем использовать их в качестве биотестов по действию тяжелых металлов цинка и свинца, апробировать шкалу тесг-критериев, позволявших оценить действие

токсикантов на функциональную активность клетки-организма и популяции.

3. Провести исследования путем натурных экспериментов, применяя изолированные экосистемы с целью выявления реакции природных сообществ цшшат на воздействие свинца и цинка.

Научна^ новизна. Впервые для Балтийского моря и Рижского залива произведены многолетние эколого-фаунистические исследования цилиат. Впервые проведена методическая работа по длительному культивированию моно- и клоновых культур цилиат литорали и апробирована шкала тест-критерий в лабораторных условиях по изучению действия тяжелых металлов (цинк, свинец) на функциональную активность цилиат на уровне клетки-организма и популяции. Оценено влияние тяжелых металлов на природные сообшества цшшат in situ с применением мезокосмов.

Таким образом, научная новизна состоит в развитии представлений об организмах-индикаторах, в разработке теоретических основ биологического мониторинга Балтийского моря и расширения представлений о применении гидробионтов в экотоксикологических исследованиях.

Научно-практическая значимость. Полученные данные эксшого-фау-нистических исследований 'цшшат могут быть использованы для оценки состояния качества морской среды, при выявлении роли простейших в энергетическом балансе экосистемы Балтийского моря, при создании банка данных для анализа экологической информации' и построения моделей.

Разработанные методы по применению цилиат в качестве тест-организмов и апробации шкалы тест-критериев позволили предложить несложные и эффективные методы оценки биологических последствий загрязнения морской среды.

Раскрыт механизм действия токсического фактора на уровне популяции цилиат и выявлены адаптивные реакции по отношению к био-фильному металлу - цинку. Установлена высокая чувствительность и пластичность природных сообществ цилиат в море к действию металлов, что позволяет их рекомендовать для экспресс-контроля среды. Таким образом, полученные результаты путем лабораторных и натур-

ных экспериментов, позволяют более объективно оценить действие загрязнякшх вешеств на биоту.

Апробация; работы. Материалы исследований доложены: на I съезде советских океанологов (Москва, 1977), на 17 Советско-шведском симпозиуме (Рига, 1977), на ХП Международной конференции балтийских океанографов (Ленинград, 1981), на Ш и 17 съездах Всесоюзного общества протозоодогов (Вильнюс, 1982, Ленинград, 1987), на совещании стран-членов СЭВ (Рига, 1981, 1987), на Ш и 17 Всесоюзной конференции токсикологов (Рига, 1983, 1987), на международном симпозиуме экологического мониторинга Балтийского морд (Рига, 1983), а также на симпозиуме Балтийских морских биологов (Швеция, 1983), на симпозиуме протозоологов (Венгрия, 1986), на научных семинарах университета г.Росток (ГДР, 1989) и в институте океанологии г.Сопот (Польша, 1990), а также на других конференциях и семинарах по морской экологии и экотоксикологии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 статьи, 7 из них - за границей, и одна монография.

Структура и объед работы. Диссертация востоит из введения, пяти глав, обшего заключения, выводов и списка литературы, содержа-шей Ж отечественных и иностранных работ. Диссертация изложена на /f2 страницах машинописного текста, содержит ^/""рис. и// таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

Необходимость сохранения окружавшей среды и ее саыовосстанав-ливакшегося потенциала привела к резкому качественному и количественному скачку в области фундаментальных и прикладных экологических исследовании. Конкретным проявлением этого процесса является реализация международных региональных научных программ. Так, в 1974 г. была принята Балтийская конвенция, согласно которой страны-участницы проводят постоянный контроль за состоянием химических и биологических процессов.

Для управления качеством среда важнейшим аспектом биологического мониторинга является расширение и углубление системы знаний

и методов наблвдений в целях прогноза состояния биоты.

Океанологические процессы Балтики и ее биотическая составляющая проявляют чрезвычайную чувствительность к антропогенным воздействиям (Цыбань, 1978, 1981, 1986; Cairns , 1981;Jansson , 1976; Brtlgmann , 1980, 1985). По данным Хельсинской комиссии (Melvassalo , 1981), в течение последних 10 лет содержание тяжелых металлов в грунтах Балтики возросло в 3 раза.

Конкретная цель биологического мониторинга - определение ас-симмиляционной емкости экосистемы при антропогенной нагрузке (Израэль, Цыбань, 1983; Cairns , 1986). Для реализации этого необходимо изучить структурно-функциональные параметры всех трофических уровней.

В отношении цилиат экологические исследования на Балтике проводились крайне фрагментарно, в основном в прибрежных районах, изучались отдельные виды, что связано с методическими трудностями (Николаев, 1957; Biernacka , 1948, 1962, 1968; Halme , Lukkarinen , I960; EXbrâohter , 1970; Smetabek , 1981; Lincüiolm , 1978, 1987).

Действию тяжелых металлов на простейших в лабораторных условиях посвящено ограниченное количество работ, выполненных в основном на пресноводных видах (Cucds , 1982;Вгуап , 1984; stoecker et а;,1986). В качестве тест-критериев авторы использовали выживаемость и размножение.

Таким образом, изучение реакции тяжелых металлов на цилиат, которые представляют собой важное звено в трофических цепях и в процессах биологической очистки загрязненных вод, учитывая их особую биологическую организацию, определяет целесообразность применения их в экотоксиколошческих исследованиях.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Районы исследования, методика сбора и учета цилиат в эколого-Фаунистических исследованиях. Первые исследования цилиат (тип Ciliophora , Doflein 1901) Рижского залива осуществлялись круглогодично в течение 1975-1976 гг. на литорали и сбор бентооных цилиат проводили на 4-х станциях, различашихся по характеру грунта.

Исследования планктонных цилиат Рижского залива проводили в

течение вегетационного сезона 1976-1977 гг. на 14 станциях, расположенных по разрезам в основном в предустьевых районах рек Даугава, Гауя, Лиелупе и в устье р.Даугава. Пробы планктона отбирали с приповерхностного горизонта (глубина 0,5 м) на изобатах 5, 20 и 40 м во время рейсов НИС "Дзинтарюра".

о

В июне-июле Г978 г. материалы собирали во время 26 рейса НИС "Академик Курчатов" Института океанологии АН СССР на полигонах в Рижском заливе, у Клайпеды, в лредустьевых районах рек Висла и Одра, в районе Арканской и Готландской впадин. 1979 г. в июне-икше во время Ш Советско-шведской экспедиции и в сентябре-октябре 1980 г. пробы отбирали на НИС АН ЭССР "Аю-Даг". В сентябре 1983 г. исследования проводили на борту судна "Стрелец" в марте-апреле 1984 г. - судна "Профессор Дорофеев". Протозойный планктон во время этих экспедиций обследовался по осевому разрезу моря.

Количество бентосных цюшат подсчитывали на живом материале с помощью общепринятых методов (Гаевская, 1949; Чорик, 1969; Лиепа, 1975; Агамалиев, 1977).

Для учета планктонных цилиат применяли несколько методов. Количество наиболее обильных мелких цилиат определяли в некснцент-рированных пробах под микроскопом МБС-I при увеличении х16 в камерах Ю.И.Сорокина (Сорокин, 1980) разного объема. В этих камерах вели подсчет цилиат Mesodinimn rubrum и strombidium sp. . Количество остальных вкдоз цилиат определяли в концентрировгнных пробах. В прибрежье, заливах и поверхностном слое воды в открытом море для концентрирования пробы использовали метод прямой фильтрации (фильтр Синпзр И 2) объемом от 0,5 до 1,0 л. Дет обследования толпш воды с меньшей численностью организмов применяли метод обратной фильтрацш. Этот способ фильтрации позволяет быстро сконцентрировать пробу объемом до 5,0 л (Туманцева, 1984).

Для точного подсчета организмов в концентрированной пробе ! (объем - 10 мл) мы впервые применили дробную камеру с микроаквариумами, диаметр лунок которых совпадает с полем зрения микроскопа МБС-I при увеличении х16. Применение микроаквариумов позволяет точно и быстро вести подсчет организмов.

Видовую принадлежность цилиат определяли по Калю ( Kahl ,1935), Кофойду-Кемпбеллу ( Kofoid-Cempbell , 1929), БалекУ ( Balech ,

1948), Хаду ( Hada, I96G), Маршаллу ( Marschall , 1967) и др. Для таксономической классификации состава цилиат была использована система Корлиса ( Corliss, 1979).

Изучение цилиат проводили на живом материале непосредственно после отбора проб. Однако для более детального изучения морфологии дилиат в качестве наркотизирушстх веществ или для фиксации применяли 1%-we растворы HgCi2 , Люголя, нейтрального формалина, глютаральдегида, а также витальные красители: метиленовый синий и нейтральный красный. Для изучения формы нуклеусов использовали цитохимические методы: реакцию Фельгена на определение содержания ДНК клетки и реакцию с хромовыми квасцами и галлоциани-ном - на ДНК и ИЖ клетки (Пирс, 1968).

Биомассу цилиаг определяли по унифицированной методике геометрического подобия (Сеничкина, 1978) и по рекомендациям ассоциации балтийских морских биологов ( Edler , 1979).

Для изучения роли вида в биоценозе вычисляли индекс доминантности (Иоганзен, Фаизова, 1978), для сравнения степени общности разных биотопов - индекс сходства ( Sorensen , 1948).

Для характеристики изменения уровня биогенных элементов вычисляли индекс эвтрофирования ( Karydis et al , 1983).

В основу исследований положены результаты обработки .900 количественных проб протозойного планктона, собранного на 114 станциях, часть которых относится к международным станциям биологического мониторинга.

2.2. Выделение .и культивирование .цщшат в'лабораторных условная. Для лабораторных экспериментов с целью изучения действия тяжелых металлов (свинца и цинка) на цилиат были выбраны 3 доминантных вида: Paramecium putrinum , Stylonychia mytilus И Euplo-tes harpa . Два первых вида встречаются как в пресных, так и в солоноватоводных водоемах, Euplotes harpa - морской вид.

Были разработаны методические подходы к культивированию цилиат Балтийского моря. В качестве среды культивирования применяли искусственную морскую воды ( sterba , 1956), которую разводили до 4 %о (типичная для вод Рижского залива) органической средой -стерильным сенным отваром.

В качестве пиши для цилиат использовали дрожжи Sacharomyces

cereviseae и бактерий Bacillus subtilis в отношении 1:1 ПО объему сырой биомассы (Ковалева, 1963).

Для успешного культивирования цилиат в лабораторных условиях необходимо постепенно адаптировать их к искусственной, стандартизированной среде. Были выделены массовые монокультуры и 30 клоновых культур для каждого вида. Исходные массовые и югановые культуры поддерживались методом периодического культивирования в течение 3 лет, что позволило исследовать действие тяжелых металлов на едином экспериментальном материале.

2.3. Методика проведения исследования лейст.вдд ..тяжелых металлов на цилиат .в лабораторных, .условия^.

Устойчивость,, йыживадмдсть^. Устойчивость массовых монокультур и клоновых культур 3 видов цилиат определяли путем подсчета количества живых и погибших особей (в 20 полях зрения) в эксперименте по сравнению с контролем или путем подсчета численности; организмов в средах с добавлением токсикантов и в контроле. Во время длительного действия токсикантов (5 мес) наблюдалась внжиьае-мость массовых монокультур цилиат путем регулярного пересева культур в среды, содеряашие соответствующие концентрации свинца и цинка.

Темп^деления^ Для изуч'ения темпа деления цилиат применяли методику индивидуального культивирования клеток клоновых культур цилиат, которая широко применяется в цитологических исследованиях (Ковалева, 1963; Суханова, 1965; Curds, Vandyke , 1966).

^агодатоз.. На основе предварительных опытов из 3 экспериментальных видов цилиат для определения интенсивности фагоцитоза был выбран вид Euplotes harpa.

Критерием интенсивности фагоцитоза служило количество образовавшихся вакуолей с модельным пишевнм объектом в определенный промежуток времени.

Ко^ыоггация^ Для экспериментов с использованием в качестве тест-критерия феномена конъюгации были определены 30 комплементарных типов спаривания У цилиат Euplotes harpa и Stylony-chia mytilus.

Метода£а_пдовейеаи& дксп^да^н^од. Для выявления действия тяжелых металлов (свинца и цинка) на клетку-организм в качестве

токсикантов применяли ацетат свинца PMCH^coojg и ацетат цинка гп(снзсоо)2 • н2о. '

Для оценки действия металлов по какдому тест-критерию проводили эксперименты в 3-4 параллельных повторностях (в каждом опыте использовали 50-100 особей). Результаты экспериментов подвергали статистической обработке (Унифицированные методы исследования качества вод, 1976; Liepa , 1974). Для подсчетов использовали программы статистической обработки, составленные для ЭВМ Wang 2200-В.

2.4. Материал и методика экотоксикологичесюц исследований ^ situ. Зкотоксикологические эксперименты в контролируемых экосистемах in situ проводили в июне-июле 1980 и 1981 гг. в прибрежье северной части Рижского залива в сферических емкостях объемом 1,3 м3.

Изучение изменения природных сообществ цилиат под влиянием тяжелых металлов являлось частью комплексных исследований Лаборатории морской биологии (Сейсума и др., 1986).

Для тестирования реакции планктонного сообщества тяжелые металлы добавляли однократно, в начале эксперимента, изучали.раздельное действие свинца и совместное действие свинца и цинка по схеме ПФЭ 23.

Дяя оценки состояния сообществ простейших в качестве критериев попользовали видовой состав и численность организмов.

Глава 3. ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСШЕ ИССЗДОВАШЯ СООБЩЕСТВ ЦИЛИАТ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

3.1. Гснтсснне ,;ул:гатк прибрежья Рижского зашща. За период исследования в литорали Рижского залива выявлено 57 видов цилиат, относящихся К 21 семействам трех классов: Kinetophragminopliora - 28, Oligohymenophora - 8, Polyhymenophora - ZI вид соответственно. Только 5 видов были общими для всех 4 обследованных биотопов, различавшихся по характеру грунта.

Группу доминантных видов ( > 1,0) составляли цилиаты:Тга-chelocerca sp»,Prorodon marina, Paramecium putrinum, Pleuronema marinum, Metopus sp., Strombidium sp.,Oxytricha ap., Oxytricha

marina, Stylonychia mytilus, Euplotes harpa, Euplotes taylori, Euplotes trisulcatus,Euplotes vannus;

остальные 39 видов составляли грушу субдоминантных ( ld<;i,0) и подчиненных ( Id 4 0,1).

Перечисленные выше виды цилиат в основном принадлежат к отрядам Hymenostomatiidae , Scuticociliatidae , Heterotrichida; таким образом видно, что формирование сообществ происходит за счет исаымофильных и аэробно-сапробионтных цилиат. Во время исследования солёность колебалась в пределах от 1,86 %о до 5,91 %о, и наряду с типичными морскими видами широкое распространение имеют пресноводные и солонэватоводные виды.

Развитие сообществ щлиат в течение сезона характеризуется следующими тенденциями. В мае, при прогревании воды до температуры 9,6°С и присутствие богатого слоя детрита на всех биотопах обеспечило начало сезонного развития цилиат в литорали. В июне, при температуре воды 13,7°С их численность колебалась в пределах 52 938 - 66 466 тыс.экз/м^. Однако, максимумы численности цилиат _на 2 биотопах (Рагациемс, Салацгрива) во время вегетационного сезона обнаружены в икше - 832 480 и 641 134 тыс.экз/г/% на 2 биотопах (Энгуре, 1уя) - в августе: 994 058 и I 301 286 тыс.5кз/м2 соответственно (при температуре воды - 18-19°С). Несмотря на то, что в сентябре происходит снижение температуры воды до Ц,5°С, в вредней численность цилиат на всех 4 биотопах относительно высокая и колебалась от 294 100 до I 042 878 тыс.экз/м2. Снижение температуры воды в октябре до 0,3°С оказало существенное ьлияние на развитие цилиат литорали. В феврале, в подледный период при температуре долы от 0°С до -0,3°С, только на одном биотопе (Туя), где более выражена прибойная зона, численность цилиат составляла 17 646 тыс.зкз/м2, однако на всех 3 остальных биотопах она колебалась от 876 до 117 734 тыс.экз/м2.

Важным фактором, оказывашим влияние на формирование сообществ цилиат, является механический состав песка (Буровский, 1970, 1984). В наших исследованиях как по видовому составу, так и по численности, наиболее слабо развитым оказались сообщества цилиат на биотопе, характеризушимся крупнозернистым песком, с выраженной прибойной зоной (Туя), наиболее обильное развитие цилиат -

на биотопе с мелкозернистым песком, расположенным недалеко от устья реки (Салаца) и на биотопе с постоянным слоем детрита, с водной растительностью (Энгуре).

Настоящие результаты свидетельствуют о том, что во время массового развития цилиат на границе грунт-вода, они являются существенным компонентом сообществ бентоса литорали Рижского залива.

3.2. Планктонные, цилиагы южной части .Рижского залива. В южной части Рижского залива выявлено 33 вида цилиат, относящихся к 15 семействам трех классов: 8 видов - к Kinetophragminophora , 7 ВИДОВ - К Oligohymenophora , 18 ВИДОВ - К Polyhymenophora .

Особенностью гидрологического режима южной части Рижского залива является активное взаимодействие вод суш и моря, что проявляется в значительном опреснении вод залива стоком рек Даугава, Лиелупе, Гауя (первые две содержат значительные стоки промышленных и коммунальных вод) и сгонно-нагонное явление в предустьевых районах этих рек.

В предустьевом районе р.Даугава (на изобатах 5»' 20 и 40 м) и в устье обнаружено наибольшее видовое разнообразие цилиат - 28 видов. В предустьевом районе р.Лиелупе (на изобатах 5 и 20 м) было обнаружено 16 видов цилиат, в предустьевом районе р.Гауя (на ИЕобаьах 5 и 20 ы) --I4 видов соответственно. Однако группу доминантных видов цшшат по частоте встречаемости и численности

СОСТЭЕЛЯЛИ Zoothamnium communae , lohmaniella spiralis ', Tiii-tinnopsis pistillum , Helicostomella subulatum , Euplotes trisulcatus . Группу субдоминантных ВИДОВ составляли Didinium nasatum, Mesodinmura pulex,Mesodinium rubrum, Vorticella-sp., Cothumia maritima, Strombidium viridis, Strombidium sp«

Фаунистический комплекс видов цилиат ганной части Рижского залива можно отнести к экологически особенно пластичным видам по отношению к фактору солёности.

Формирование и развитие сообществ цилиат в данном районе проявляет четкую сезонность. Так, в мае, июне, при повышении температуры от 10,8 до 17°С, высокой концентрации биогенных элементов (в среднем достигая 980 мкг/л) и сильном опреснении вод наблюдалось максимальное развитие планктонных цилиат за время вегетационного периода (в среднем от'1 до 3 млн.экз/ы^, биомасса -

о

до 100 мг/м ). В июле воды залива продолжали прогреваться, и в поверхностных слоях температура достигала 21°С. Солёность колебалась в пределах 3,38-6,25 %о, отмечено резкое снижение концентрации биогенных элементов. Для данного периода исследования характерен летний минимум в развитии цилиат (численность колебалась в пределах 10-170 тыс.экз/м3, биомасса - от 0,2 до 41,6 мг/м3) и снижение видового разнообразия.

В конце августа-начале сентября наблвдается увеличение численности цилиат (до 420 тыс.экз/м3), при понижении температуры до 16,7°С. В это же время отмечено наивысшее видовое разнообразие в сообществах цилиат - до 10 видов.

В октябре при понижении температуры до 5,1°С численность планктонных цилиат снизилась и колебалась в пределах 30-70 тыс.экз/и3.

Отбор проб цилиат на изобате 5 м против 6 населенных пунктов южной части Рижского залива весной, летом и осенью отражает сходный характер развития сообществ цилиат с таковым в предустьевых районах рек. Однако как численность организмов, так и концентрация биогенных элементов здесь была на порядок ниже по сравнению с предустьевыми районами рек.

На основе полученных результатов была выявлена положительная корреляция (г = +0,547 при Р = 0,05) между обшей численностью цилиат и концентрацией биогенных элементов.

В заключении можно отметить, что в весенне-летний период (май-июнь) в южной части Рижского залива и особенно в предустьевых районах рек образуется богатый протозойный планктон, который принимает активное участие в разложении аллохтонного органического вешества и биогенных элементов в весенний сток рек, и, таким образом, играет существенную роль в процессах самоочищения вод.

3.3. Сообщества цилиат Балтийского моря. Во время исследований в разные периоды развития планктонных сообществ было обнаружено 28 видов, относящихся к 12 семействам. Из класса Kineto-phragminophora определено 4 вида, из класса Oligohymenophora 4 и из Polyhymenophora - 20 видов.

В июне-июне 1978 г. обнаружено 18 видов цилиат. Группу доминантных ВИДОВ составляют Strombidium elegans,Mesodinium rubrum, Tintinnopsis pistillum,Strombidiujn sp., Zoothamnium communae»

• В шше 1979 г. в центральной части Балтийского моря обнаружено II видов цилиат. Грушу доминантных составляют Mesodinium rubrum , Strombidium sp« , Cothurnia maritima . В отдельных районах моря как субдоминантные виды отмечены Tintinnopsis bai-tica И Tintinnopsis pistillum.

В августе-сентябре 1983 г. видовое разнообразие цшшат в сообществах увеличивается и лидирушими видами являются strombi-dium sp., Strombidiura conicum, Vorticella sp., Mesodinium rubrum , в это время возрастает разнообразие раковинных цилиат - тинтиннид.

В сентябре-октябре 1980 г. разнообразие продолжает увеличиваться, о чем свидетельствует состав доминантных видов цилиат: Strorr.bidium sp., Mesodinium sp., Tintinnopsis meunieri, Tinti-nopcis pistillum, Helicostomella oubulatum.

В марте-апреле 1984 г. доминирушую роль занял Mesodinium rubrum ( id = 62,5). Цилиаты рода strombidium значительно уступают ( ld = 3,7). Группа тинтиннид, хотя и представлена 5 видами, в сообществах встречается лишь эпизодически.

Исследования пространственного распределения цилиат в июне-ше 1979 г. проводились по центральному разрезу. Температура воды на 0-1,1 горизонте колебалась от 13,2°С в северной части разреза до 14,8°С - в юго-западной. Термоклин расположен на глубине 15-20 м, что типично для летнего периода. Анализ данных вертикального распределения цилиат показал, что они населяют толшу воды 0-20 м, что связано с расположением термоклина. Несмотря, на то, что открытым водам пелигиаля моря свойственны менее резкие колебания параметров среды по сравнению с прибрежными районами, распределение цшшат имеет гетерогенный характер. Неравномерным является также горизонтальное распределение цилиат по разрезу. Наивысшее развитие сообществ цилиат обнаружено в центральной и южной частях моря, где средняя биомасса в слое 0-30 м составляет 212,6 и 247,5 мг/м2.

Пространственное распределение сообществ цилиат в августе-сентябре 1983 г. в развитии планктонных сообществ моря можно рассматривать как период перехода от летнего состояния к осеннему. Уровень температуры на 0-м горизонте колебался в более широких

пределах по сравнению с июлем. Так, в Финском заливе температура достигает лишь 13,3°С, в северной части - 15,3°С, в центральной - 16,9°С, в юго-западной - 19,2°С.

Если в июле был равномерно прогрет только верхний, 10-метровый слой воды, то в августе-сентябре по всей акватории моря гомогенно прогрелся слой воды 0-20 метров и термоклин опустился ниже. Распределение цитат по вертикали иллюстрирует их определенную связь с распределением температуры. Тенденция образования 2 максимумов выражена слабее, чем в сообществах в летнее время. Для данного периода исследования выделяются районы северной и центральной части моря с максимумом численности 23 527 тыс.экз/м2, биомассы - I 120 мг/ы2в слое 0-30 и. Второй район повышенного развития цилиат расположен в южной и юго-западной частях моря.

В сентябре-октябре 1080 г. температура воды по центральному разрезу на 0-м горизонте колебалась от 11,2 до 13,8°С, в отдельных случаях отмечалась тенденция повышения температуры на горизонте 5 м.

На подавляющем большинстве обследованных станций максимальная численность цилиат обнаружена на 0-м горизонте, и только на 3 станциях максимум численности их находился на горизонтах Е и 20 м. Более равномерное по сравнению с летом было вертикальнее распределение цилиат также ниже термоклина.

В горизонтальном распределении цилиат выявлены следушие тенденции. В западной части Финского залива численность цилиет относительно невысока, 300-800 тыс.экз/м^. Однако у выхода из Финского залива, численность цилиат резко возрастала, достигая максимума за период исследования на границе между заливом и открытой частью моря - 30 695 тыс.экз/м при биомассе I 963,3 мг/м°. В дальнейшем происходило постепенное снижение численности цилиат.

В осенний период исследования в слое 0-30 м биомасса цилиат колебалась от 169,2 ыг/м2 до 7 663,6 ыг/м2.

Пространственное распределение цилиат в марте-апреле 1984 г. проводились по центральному разрезу моря. Режим температуры по вертикали и горизонтали - характерный для зиней гомотермии. Так, в северной части моря температура на 0-м горизонте составляла лись 0,17°С, в центральной части моря повышалась до 2,01°С, та-

кая же температура сохранялась и в южной части.

Низкая температура вода, с одной стороны, и отсутствие достаточных резервов ниш - с другой, ограничивали развитие сообществ цилиат. В этот период на 0-м горизонте численность цилиат колебалась от 0 до I 600 тыс.экз/м3, биомасса - до 22,94 мг/м3. В начале апреля намечается тенденция увеличения численности цилиат, очевидно, это связано с началом медленного прогревания поверхностных вод.

Средняя численность для данного периода исследования в слое

О О

0-30 м составляла 6 305тыс.экз/м при биомассе 98,53 мг/м .

Во время данной экспедиции в южной части моря проводились исследования на многосуточной станции. Сбор материала четко выявил высокую изменчивость численности цилиат по отдельным горизонтам в течение не только 4-суточного, но и 8-часового интервала времени. Так, было выявлено резкое увеличение численности автотрофной формы цилиат Мезо<Ш11ш1 г-аЪгиш - от 3 665 до 126 ООО тыс.экз/м^. В это же время прослеживалась четкая тенденция снижения концентрации биогенных элементов, таким образом высокая численность автотрофной формы цилиат способствует утилизации биогенных элементов.

Анализ пространственного распределения цилиат по всей акватории меря показал, что их численность и биомасса снижаются в направлении от устьевых районов рек, заливов и прибрежных районов к открытому морю. Однако и в открытых водах Балтию! биомасса цилиат в летне-осеннем периоде достаточно высока,'¿особенно в районе Готландской впадины.

В распределении цилиат отмечена высокая гетерогенность как по вертикали, так и по горизонтали. На изменение температуры и солёности сообщества простейших реагируют изменением видового состава и численности, являясь, таким образом, хорошими показателями различных гидрофронтов.

В прибрежных районах в летнее время в условиях гомотермии численность цилиат меняется равномерно. В открытых водах, где начиная с весны до поздней осени образуется термоклин, цшшаты приурочены к верхнему перемешанному слою и слою скачка плотности.

Результаты говорят о том, что оообжества цилиат формируются из

разнокачественных трофодинамических групп организмов на автотроф-ном, гетеротрофном и симбиотрофном уровнях и этим качественно отличаются от сообществ бактерий, фито- и зоопланктона.

Можно предполагать, что сообщества цилиат повышают буферность планктонных сообществ в условиях антропогенного эвтрофирования Балтийского моря.

Высокий потенциал размножения, тесный контакт клетки-организма с окружающей средой определяет их высокую чувствительность по отношению к состоянию морской среды. Сообщества цилиат, являясь чувствительными биоиндикаторами, могут выступать в качестве ранней предупреждающей системы, отражающей изменения фонового состояния морской среды. Ввиду выше изложенного, целесообразно вкдючать данную группу организмов в стандартные программы биологического мониторинга Балтийского моря.

Глава 4. ДЕЙСТВИЕ ТЯШШХ МЕТАЛЛОВ НА ЦИЖАТ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

4.1. Устойчивость и выживаемость мдно- и .клоновыу культур_ци-¿щец. На примере действия цинка и свинца в сублетальной концентрации 10,0 мг/л изучалась интенсивность роста монокультур цилиат в течение 96 ч. Была выявлена высокая чувствительность цилиат всех 3 видов к действию металла в первые сутки эксперимента. Так, прирост ОСОбеЙ В культурах снизился на 50%, И только у Paramecium] pu-trinum оказалась повышенная устойчивость к действию щетка в это время (прирост особей снизился всего на 25$ по сравнению с контролем). В последующие 3 сут. действие цинка вызвало различную реакцию трех видов цилиат. Так, у Paramecium putrinum на 4-е сутки отмечено резкое снижение численности по сравнению с контролем, у Euplotes harpa в это время численность организмов достигала контрольного уровня, у styionychia mytiius мшгибиру-кшее действие цинка после 24 ч сменялось сильным стимулирукшим действием (численность в 2 раза превосходила таковую в контроле).

В отличие от цинка, действие свинца продолжало угнетать интенсивность роста цилиат всех 3 видов, которая к концу эксперимента составляла от 75 до 90% по сравнению с контролем. Таким образом, монокультуры 3 видов цилиат обладают различной степенью устойчи-

вости к действию тяжелых металлов, особенно к биофшхьному металлу - цинку.

В целях изучения структуры популяций цшшат в присутствии токсического фактора были выделены клоновые культуры, являшиеся дискретными единицами популяций.

Результаты изучения устойчивости отдельных клонов цилиат Paramecium putrinum к действию цинка и свинца дают представление о среднем количестве (,%) живых цшшат б 10 клонах после 120 ч действия тяжелых металлов при температурном режиме 18-20°С и 4-6°С. Отдельные клоны цилиат характеризуются неодинаковой выживаемостью. В ходе эксперимента наблюдалась полная гибель 3 клонов, однако в остальных клонах количество кивых цилиат колебалось от 30 до 78%. Отдельные клоны обладали неоднородной реакцией также и к действию свинца: выживаемость при температуре 18-20°С составляла 5-30$, погибли 3 клона. Наряду с частичной или полной' гибелью цилиат отдельных клонов происходило размножение особей других клонов. Следовательно, популяция цилиат оказалась гетерогенной к действию токсического фактора, что обеспечило въ-живаемость массовых монокультур цшшат при длительном культивировании в токсичной среде. Выживаемость отдельных клонов цилиат Paramecium putrinum при низкой температуре была значительно выше в присутствии цинка и свинца.

Таким образом, результаты, полученные при различию: температурных режимах, показали, что внутрипопуляционная вариабельность выживаемости и устойчивости клоновых культур в присутствии тяжелых металлов имеет наследственную природу, обусловленную генотипичес-кими особенностями клона. Аналогичные результаты были получены также с 10 клоновыш культурами цилиат styionychia mytilus и Eupiotes harpa , сохраняя видовую специфичность. Гетерогенность отдельных клонов принадлежит к физиологическому полиморфизму простейших и nipaer большое адаптивное значение в процессе приспособления видов цилиат к токсическому фактору. По признаку токсикорезистентности в популяции мозно выделить три группы клонов: слабоустойчивые, среднеустойчлвые и устойчивые. Таким образом, внутривидовой полиморфизм, на наш взгляд, является механизмом приспособления популяций цилиат к действию токсического фактора.

4.2. Темп .деления. В результате агамного размножения естественных популяций простейших возникает высокая их плотность в био-те. Таким образом, темп деления является важным показателем физиологического состояния клетки-организма.

Для серии экспериментов по изучению действия цинка на скорость агамного размножения цилиат Paramecium putrinum были отобраны три клона, обладающие разной степенью токсикорезистентности: устойчивый, средиеустойчивый и слабоустойчивый.

Скорость размножения цилиат в контроле была относительно постоянной на протяжении всего времени наблюдения - 26 сут. Наиболее высокий темп, равный 3,3 делений в сутки, оказался у цилиат устойчивого клона, цилиаты среднеустойчивого и слабоустойчивого клонов делились в среднем со скоростью 2,1 и 2,3 деления в сутки соответственно.

В культурах этих же клонов, содержащих цинк 10,0 мг/л, деление цилиат отличалось: в первые 4 суток эксперимента у всех 3 клонов скорость размножения не превышала 1,0-1,5 деления в сутки. Тенденция к снижению скорости размножения наблюдалась и в последующие 6-10 сут. Однако затем было отмечено повышение скорости, особенно у устойчивого и среднеустойчивого клона в течение последующих 15 сут. Наличие цинка в культуральной среде подавляет деление цилиат и рост численности популяций происходит значительно медленнее, чем в контроле. Действие как свинца, так и цинка приводит к нарушению процесса цитокинеза в клетке-организме цилиат.

Темп деления определяли у трех клонов stylonychia mytilus различавшихся по признаку устойчивости к действию свинца в концентрации 10,0 мг/л в течение 24 сут. У всех 3 клонов наблюдалось существенное различие в темпе деления по сравнению с контролем. В первые 3 сут только у устойчивого клона темп деления под действием свинца составлял около 10$ от контроля, а у двух остальных - ниже 50$.

В последующие 6 сут эксперимента темп деления продолжал снижаться во всех трех клонах. В это время темп деления особей чувствительного 'клона снизился до критического уровня и на 10-е сутки культура погибала. Качественно отличался характер темпа деления у двух остальных клонов. Так, у устойчивого клона спустя 9 сут наблюдалась четкая тенденция к повышению скорости размноже-

ния и на 18-е сутки она была равна таковой в первые 3 сут: 2,6 делений в сутки. Цилиаты среднеустойчивого клона на 15-18-е сутки проявляли вторично повышенную чувствительность к действию свинца: скорость размножения снизилась до 1,1 деления в сутки. В дальнейшем, как и у устойчивого клона, наблюдалось повышение скорость размножения до 2,5 делений в сутки.

Таким образом, в экспериментах по темпу деления четко прослеживаются два важных процесса: действие отбора в присутствии токсического фактора и адаптивные реакция у белее устойчивой части популяции.

Неодинаковая степень устойчивости отдельных клонов, выражающаяся в различном темпе деления, кнк уже ранее было отмечено, является признаком внутривидового физиологического полиморфизма простейших, которое важно учитывать в проведении экотоксикологи-ческих исследований.

4.3. Фагоцитоз. Одним из критериев оценки физиологического состояния клетки-организма простейших служит фагоцитоз., интенсивность которого меняется в зависимости от условий окружающей среды. Поэтому скорость фагоцитоза как тест-критерий целесообразно применять и при оценке воздействия на цилиат токсических вешеств, в том числе и тяжелых металлов.

Действие^цинка.!. Фагоцитарная активность цилиат при концентрации цинка 0,05 мг/л в течение 3 сут практически не отличалась от контроля, спустя 10 сут проявлялось увеличение интенсивности фагоцитоза (112$), а затем скорость его снизилась и на 15-е сутки не достигала контрольного уровня. Действие цинка в концентрации 0,1 мг/л на протяжении всего времени наблюдения выражалось в небольшой стимуляции. Высокая концентрация цинка в культуральной среде (10,0 мг/л) оказала сильное ингибирушее действие на скорость фагоцитоза: в течение 15 сут образование пишеварнтельных вакуолей составляло от 20 до 33% по сравнению с контролем.

Действде_СЕинц§.. Свинец в концентрации 0,05 мг/л более заметно, чем цинк, повлиял на фагоцитоз Eupiotes harpa . В начале эксперимента, т.е. на 3-й сутки, происходило снижение скорости фагоцитоза на 20%, на 10 сутки отмечалась стимуляция. Более яркое стимулирушее действие на фагоцитоз цшшат оказал свинец в

концентрации 0,1 ыг/л. Уже через 3 сут при действии токсиканта скорость фагоцитоза на 44% превышала контрольную и такая же скорость этого процесса сохранялась для организмов на 10-е сутки эксперимента (количество образовавшихся вакуолей в контроле -10,7±0,5, в эксперименте - I5,0¿0,5).

Уровень фагоцитоза в среде, содержащей свинец в концентрации 10,0 мг/л, уже на 3-й сутки значительно ниже контрольного. На 5-е сутки и 10-е сутки эксперимента фагоцитоз составлял всего 25 и 8% по отношению к контролю и только на 15-е сутки отмечалось некоторое повышение (37^ от контроля).

Совместно.е_действи^ ¡jngKg, и ¿винца,,. Влияние цинка и свинца в соотношении 1:1 в обшей концентрации 0,05 мг/л выражалось в небольшой стимуляции процесса заглатывания пиши до 10-х суток. Однако через 15 сут стимуляция сменилась ингибированием. Эта же тенденция проявлялась и при более высоком, совместном действии металлов - 0,1 мг/л. Действие высоких концентраций цинка и свинца (5,0:5,0 мг/л) сильно угнетало формирование пишевых вакуолей.

При совместном действии цинка и свинца в соотношении 4:1 (близкое к соотношению в водах Балтийского моря) менялся характер токсического эффекта.

Таким образом, полученные нами результаты позволяют сделать следующие выводы.

Токсическое действие цинка и свинца имеет различный характер. При высокой концентрации металлов (10,0 мг/л) действие цинка проявляется в более ранние сроки эксперимента, действие свинца несколько запаздывает, но оно более токсично.

Результаты показали, что фагоцитоз является чувствительным тест-критерием при изучении действия цинка и свинца.

4.4. Конъюгация. В исследованиях действия загрязняющих веществ в качестве тест-критериев используются показатели, которые не позволяют дать ответ на чрезвычайно важный вопрос - как влияют токсические вещества на генетическую структуру популяций. Поэтому было решено апробировать в качестве тест-критерия феномен конъюгации цилиат.

Серии экспериментов по изучению способности цилиат двух видов - Euplotes harpa И Stylonichia mytilus - К КОНЫОГаЦИИ В присутствии цинка и свинца проводили после содержания простей-

ших в токсических средах (концентрация металлов 0,1; 1,0; 10,0 и 50,0 мг/л) в течение 5 и 35 суток.

Дедствие_1ЩНкаА Действие цинка в концентрации 0,1 мг/л в течение 5 сут незначительно влияло на способность к конъюгации у ци-лиат. Увеличение концентрации цинка до 1,0 мт/л оказывало заметное влияние на коньюгантов - пары образовали только 60% цилиат по сравнению с контролем. При дальнейшем увеличении концентрации металла (10,0 мг/л) феномен конъюгации был выражен крайне слабо. Так, если в норме и в сериях экспериментов с двумя предыдущими концентрациями цинка (0,1 и 1,0 мг/л) для каждого типа спаривания образовалось от 30 до 50 коньюгантов, то при концентрации 10,0 мг/л - только 3-10 пар.

После хронического действия цинка (35 сут) в средах, содержащих металл 0,1 и 1,0 мг/л, феномен конъюгации не отличался от нормы.

Дедсхвце^свинца. Действие свинца в течение 5 сут на цилиат в концентрациях 0,1 и 1,0 мг/л слабо влияло на образование конъюги-руюших пар (93 и 87$ соответственно). При увеличении содержания металла до 10,0 мг/л конъюгация происходила только у 20^ пар по отношению к норме.

Как У цилиат Euplotes harpa , так И у Stylonichia :nytilus при концентрациях металлов, когда прекращается или снижается способность к конъюгации, продолжается агамное размножение.

Бо время серий экспериментов в качестве тест-критерия, используя цитохимическую реакцию галлоцяаниь;а на ДНК и РНК клетки, проводили также исследования на уровне светового микроскопа с целью изучения возможных изменений в морфологии клетки. Было установлено, что в прюутствии свинца в концентрации 1,0 мг/л у цилиат Euplotes harpa по сравнению с контролем зона агглютинации более узкая, или более широкая, не обнаружены в клетках микронуклеусы— т.е. конъюгация практически не происходит, хотя у часта: популяции отмечено слияние особей комплементарных клонов. Глубокие патологические нарушения проявлялись при концентрации свинца 10,0 мг/л. В клетках коньюгируших Euplotes harpíi в присутствие цинка в концентрациях 1,0 и 10,0 мг/л патологических изменений не обнаружено.

Таким образом применение цитохимической реакции на ДНК и РНК клетки позволяет сделать вывод о том, что практически феномен конъюгации у цилиат нарушен уже при концентрации свинца, составляющей 1,0 мг/л.

Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что свинец в клетке вызывает очень сходные изменения с теми, которые отмечены при действии рентгеновских лучей (Ковалева, Янковский,1966).

Таким образом, наличие у цилиат качественно разных типов размножения позволяет применять конъюгацию как чувствительный тест-критерий. Экспериментальные данные показали, что по мере увеличения концентрации тяжелых металлов происходит уменьшение числа клонов с новым генотипом. Следовательно, для осуществления одной из практических задач биологического мониторинга - изучение возможных генетических последствий загрязнения - в качестве удобного модельного организма могут быть рекомендованы простейшие, в частности, цилиаты.

Глава 5. ВЛИЯНИЕ ТЯЕЕПЫХ МЕТАЛЛОВ НА СТРУКТУРУ

СООБЩЕСТВА ЦИЛИАТ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ IN SITU

5.1. Изменение структуру .сообщества.цилиат по видовому соста-в£. Степень сходства ( s ,) является показателем, характеризующим качественную перестройку сравниваемых биоценозов. Если s = I, тогда сравниваемые биоценозы идентичны по видовому составу, но если S = 0, общих видов нет.

Сравнение видового состава цилиат в контрольной серии с морем показало, что до 4-х суток s колебалась от 1,0 до 0,7. В течение последукпгах двух недель s между видовым составом цилиат в море и контрольных емкостях снизилась. Одновременно повысилось различие между данным показателем в контрольных емкостях, так, на 19-е сутки - S = 1,0-0,2. Таким образом, по мере увеличения времени изоляции морской среды появляется "эффект мешка".

При добавлении свинца в концентрациях 0,1; 0,5; 1,0 и 1,5 мг/л с 1-х по 3-й сутки эксперимента не наблюдалось существенных изменений видэвого состава цилиат по сравнению с контролем. Однако на 25-е сутки при концентрациях свинца 1,0 и 1,5 мг/л видовой состав цилиат полностью изменялся по сравнению с контролем ( s = 0), в

то нее время s между морем и контролем составляло лишь 0,3.

При оценке совместного действия на цилиат свинца и цинка результаты оказались следушими. Контрольная серия емкостей отличалась довольно высокой s видового состава цилиат с тэкоеык в море с 1-х по 14-е сутки и только к концу эксперимента, на 19-е сутки степень сходства между контролем и морем была 0,5. Внесение металлов в различных концентрациях в сочетаниях ( Pt/Zn 0,1/0; 1,0/0; 0,1/0,1; 0,1/1,0; 1,0/0,:; 1,0/1,0; 0/0,1; 0/1,0 мг/л) повлияло на видовую структуру сообщества цилиат спустя 4 сут. При сочетают свинца и цинка в концентрациях 0,1/1,0 и I,0/С,1 мг/л и цинка 1,0 мг/л цилиаты в пробах не были обнаружены. Внесение свинца и цинка в концентрации 1,0/1,0 мг/л и цинка 0,1 кг/л в это время снизило s видового состава цилиат с таковым в контроле на 50%. В течение дальнейших 10 сут произошло частичное восстановление видового состава цилиат по сравнению с контролем и проявился токсический эффект совместного действия свинца и цинка в концентрации 1,0/1,0 мг/л и цинка в концентрации 1,0 мг/л. С 14-х по 19-е сутки практически во всех экспериментальных емкостях произошло снижение степени сходства с 8 емкостями контрольной серии.

5.2. Изменение структуры сообщества цилиа,т по индексу, доминантности. Во время проведения эксперимента было идентифицировано свыше 30 видов цилиат. Однако в основном их появление было эпизодическим и численность незначительной. Поэтому представлялось интересным провести анализ сообществ цилиат в море, контроле и эксперименте, применяя индекс доминантности ( id ), который характеризует роль вида в биоценозе по встречаемости и численности. Как показали расчеты, id для доминантной группы цилиат рода strom-bidium в море колебался в пределах 88-100 ед. Иной результат был получен при изоляции морской среды (контроль) и добавлении металлов.

Отрицательное воздействие свинца в среднем на доминантную группу цилиат - s-trombidium sp. проявлялось с 7-х по 13-е сутки эксперимента. На 19-е сутки наблвдалось восстановление их численности, однако на 25-е сутки численность этих простейших резко снизилась как в контроле, так и в эксперименте. С 19-х по 25-е сутки в контроле и эксперименте в качестве доминантного вида появилось

Me-taatrombidium зр. , как проявление действия токсического фактора В емкостях СО СВИНЦОМ развитие цилиат рода Metastrombidium запаздывало.

Анализ структуры сообщества цилиат при совместном воздействии свинца и цинка показал, что в отличие от раздельного действия свинца токсический эффект проявлялся быстрее и выражался более ярко - с 1-х по 4-е сутки. С 8-и по 14-е сут в контрольной серии в качестве доминантного рода появлялись и резко возрастали по численности Eupiotes spo . В емкостях с металлами этот процесс запаздывал. Можно предполагать, что при данном объеме изолированных экосистем ( v = 1,3 иР1) результаты, полученные в течение 1014 сут, объективно отражают влияние токсикантов на сообщества цилиат в море, однако в дальнейшем токсический эффект перекрывается "эффектом мешка".

Природные сообщества цилиат проявляли четкую селективность по отношению к действию металлов и при совместном их воздействии более существенные различия соответствуют изменению соотношений, а не абсолютным концентрациям металлов. Токсический эффект при взаимодействии металлов с биотическими и абиотическими составляющими среда в течение эксперимента варьировал от антагонистического до синергического.

ВЫВОДЫ

1. На основе эколого-фаунистических исследований в литорали прибрежья Рижского залива выявлено 57 видов цилиат, относящихся К классу Kinetophragminophora - 28 таксонов, Oligohymenophora

- 8, Polyhymenophora - 21; исследование планктонных цилиат Рижского залива и Балтийского моря выявило 41 вид цилиат, принадлежащих К классу Kinetophragminophora - 10, Olygohymenophora -

II и Polyhymenophora - 20 таксонов соответственно.

2. Анализ видового состава и численности цилиат по индексу доминантности ( ld ) выявил лидирующие виды в сообществах бентоса: Trachelocerca зр. , Paramecium putrinum , Pleuronema sp. , Oxy-tricha sp., E'uplotes sp. , Prorodon sj>,b сообшествах планктона

- Strombidrum sp., Ifesodiniura rubrum, Zoothamnium communae, Vor-ticella sp., Cothurnia maritime, Tintinnopsis sp., Eupiotes sp.

3. Обнаружена четкая сезонность в развитии сообществ цилиат: на литорали максимальное значение видового разнообразия и численности наблюдается с шаля по сентябрь; у планктонных дилиат выражен весенний пик численности (май), летний минимум (июль), и второй, менее выраженный максимум численности в конце лета, начале осени. В зимний период сообщества цилиат представлены фоновыми видами.

4. Установлено, что сообщества планктонных цилиат формируются в тесной связи со сменой биологических сезонов моря и яеляются чувствительными показателями различных гидрофронтов по температуре и солёности, участвуют в круговороте биогенных элементов,особенно автотрофный вид - Llesoüinium rubrum.

5. Распределение численности и биомассы цилиат по акватории Балтийского моря характеризуется высокой неоднородностью, что отражает интенсивность процессов самоочищения. Так, наивысшее развитие сообществ цилиат обнаружено в предустьевых районах рек, в заливах. В открытых водах моря основная их масса сконцентрирована в трофогенном слое 0-30 м, повышенной численностью цилшт выделяется район Тотландского моря.

6. В лабораторных условиях разработана методика длительного культивирования моно- и клоновых культур доминантных видов цилиат литорали - Paxamecium p-utrimom, Euplotes harpa, Styl.onychia raytilus - с целью их применения в качестве биотестов по действию тяжелых металлов цинка и свинца на уровне клетки-организма и популяции, а также проведена апробация шкалы гест-критериев - выживаемость, устойчивость, темп деления, фагоцитоз, конъюгация, цитохимические реакции на ДНК и РНК клетки.

7. На основе экспериментального материала выявлено, что структура популяций цилиат гетерогенна по признаку устойчивости к тяжелым металлам, и это обусловлено генетическими особенностями клонов. Сохранение жизнеспособности популяции в условиях сублетальных концентраций металлов обеспечивается за счет более устойчивых клонов, а также за счет появления адаптивных реакций, особенно по отношению к биофильному металлу - цинку.

8. Гетерогенность токсикорезистенгности клоновых культур цилиат отражает физиологический полиморфизм популяций простейших,что предложено рассматривать в качестве механизма приспособления попу-

ляций цилиат к токсическому фактору.

9. Высокой чувствительностью к действию тяжелых металлов характеризуется фагоцитарная активность цилиат при действии сублетальных концентраций токсикантов: образование пишевых вакуолей резко снижается и, следовательно в районах моря с повышенной концентрацией металлов снижается роль цилиат в процессах биологической очистки воды.

10. Экспериментальные данные с апробацией в качестве тест-критерия феномена конъюгации показали, что по мере увеличения концентрации токсикантов (особенно свинца) нарушается обмен генетической информацией между комплементарными типами спаривания клонов цилиат. На примере цитохимических реакций установлено нарушение процесса цитокинеза и конъюгации. Высокая чувствительность данного тест-критерия позволяет рекомендовать цилиат в качестве модельных организмов для изучения генетических последствий загрязнения. "

11. Экотоксиколошческие эксперименты in situ по влиянию свинца и цинка показали, что природные сообшества цилиат Балтийского моря, аналогично лабораторному эксперименту, проявляют чувствительность и селективность по отношению к действию цинка

и свинца. При совместном ж воздействии более сушественные различия соответствуют изменению соотношений, а не абсолютным концентрациям металла. Токсический эффект в течение эксперимента вырьировал от антагонистического до синершческого.

12. Экологические и экотоксикологические исследования цилиат Балтийского моря позволяют рекомендовать эти организмы в целях применения для диагностического и прогностического биомониторинга морской среды.

По теме диссертации опубликованы следупше основные работы:

1. Бойкова Э.Е. Влияние тяжелых металлов как антропогенного фактора на жизнеспособность некоторых простейших прибрежной зоны Рижского залива// I Съезд советских океанологов: Тез.докл. - М., 1977.- С. 155-156.

2. Бойкова Э.Е. Эколого-фаунистическая характеристика планктонных и бентосных инфузорий Рижского залива// Биологические основы рационального использования животного и растительного мира: Тез.докл.- Рига, 1978.- С. 190-192.

3. Бойкова Э.Е. Действие ацетата цинка на инфузорий Paramecium putrinum // Вопросы экологии простейших.- Д., 1978.- С. 105--III.

4. Бойкова З.Е. Действие свинца и цинка на фагоцитарную активность инфузорий Euplo-tes harpa//; Рук. деп. в ВИНИТИ.-1979. - JS 4321,- 15 с.

5. Бойкова Э.Е. Феномен конъюгации морской инфузории Euplotes harpa в условиях токсического фактора// Материалы 20-й конференции Прибалтики,- Рига, 1979.- С. 146-148.

6. Бойкова З.Е. Изменение темпа делений инфузорий stylonyohia mytiius в условиях длительного действия цинка и свинца: Рук. деп. в ВШИТИ,- 1979,- Ja 4224.- 10 с.

7. Бойкова Э.Е. Простейшие Балтийского коря как показатели различных гздрофронтов// Материалы >11 конференции балтийских океанологов.- Л., 1981,- С. 452-456.

8. Бойкова З.Е. О применении клонирования в эколого-токсиксло-гических исследованиях на инфузориях// Гидробиол. журн.-1981,- Т. 17.- С. 77-83.

9. Бойкова Э.Е. Об адаптивных реакциях одноклеточных нэ действие токсического фактора// Эксперим. вод. токсикология.- Рига, 1982.- Вып. 8.- С. 19-32.

10. Бойкова Э.Е. Простейшие как модельные организмы по изучению генетических последствий загрязнения// Биология океана: Материалы П съезда сов.океанологов.- Ялта, 1982.- С. 45.

11. Бойкова З.Е. Простейшие ( Ciliata , Flagellata )// Экосистема и ее компоненты.- Л., 1983.- С. 165-170.

12. Бойкова Э.Е. Об опыте применения простейших в качестве биомониторов состояния морской среды// Разработка и внедрение на комплексных фоновых станциях методов биологического мониторинга: Совешан. стран-членов СЗВ.- Рига, 1983.- И. 2,- С.112--125.

13. Бойкова Э.Е., Андрушайтис А.Г., Витола И.И. Действие свинца и цинка на сообщество простейших Балтийского моря в условиях изолированных экосистем// Эксперим. вод. токсикология.- Рига, 1984.- Вып. 9.- С. I08-II9.

14. Бойкова Э.Е. Планктонные инфузории шной части Рижского залива// Гидробиология Рижского залива.- Рига, 1984.- С. I08-II9.

15. Бойкова Э.Е. Бентосные инфузории прибрежья Рижского залива// Гидробиология Рижского залива.- Рига, 1984,- С. 120-127.

16. Бойкова Э.Е., Андрушайтис А.Г. Влияние тяжелых металлов на структуру сообщества простейших Балтийского моря// Влияние тяжелых металлов на планктон в экспериментальных экосистемах in situ .- Рига, 1986.- С. 79-107.

17. Бойкова Э.Е. Простейшие - биомониторы морской среды'/- Рига, Зинатне, 1989.- 265 с.

18. Boikova Е. Ecological character of Protozoans (Ciliata, Flagellata) in the Baltic Sea// Intern.Joum.of Marine Scien ces,Ophelia.-1984«- Suppl.3.-P„23-32.

19. Boikova E. Protists-biomonitors of marine environment//Symp. Biol. Hving.-I986.-N 33.-P.205-212.

20. Boikova E. Protozoans in ecotoxicological investigations// • Abstr. Ilth BMB Symposium, Szczecin,Poland,1989.-P«6.

21. Boikova E. Protozoans aa a component of biological monitoring of■the'Baltic sea// Limnologica (Berlin).-1990.-Vol.20,N I.

-P <,119-125.