Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цилиаты-биоиндикаторы среды Балтийского моря

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Цилиаты-биоиндикаторы среды 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

в

МОСКВА - 1990

Работа выполнена в Институте биологии Латвийской Академии наук ..'>'. ' ,, ,:

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор К. М. СУХАНОВА

Официальные оппоненты:

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

Ведущее учреждение:

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

Защита состоится „ _

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 „

Ученый секретарь специализированного совета

к.б.н. Г. Г. НИКОЛАЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. 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 зоогланктона, однако исследование простейших носило крайне фрагментарный характер. Это и привело к гому, что в обзорных работах по экологии Балтики до сих пор не приводится данных о простейших как биотической компоненте моря (Герша-нович, 1984;I.lelvassalo , 1981; Schulz , 1985; Vfulf et al , 1987). В рамках Международной программы биологического мониторинга Балтийского моря простейшие и цшшаты,в частности,относятся к группе факультативных параметров среды. На Балтике регулярно проводятся наблюдения за уровнями загрязнения тяжелыми металлами воды и блоты,.но не рассматривается экотоксикологический аспект изучения действия загрязнякших веществ, 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 вешества и энергии от бактерий к фито- и мезо-зоопланктону (Сорокин, 1975; Туманцева, 1979, 1985; Бурковский, 1984; Виноградов, Шушкина, 1987; Williams , 1981; Buskill ,1982 и др.) и экосистемные исследования не представляются возможными без учета данной группы организмов.

Цель и задачи исследования. В связи с вышеизложенным, настоящее исследование имело следующие цели и задачи:

1. Провести экслогсмфаунистические исследования цилиат в сообществах бентоса, планктона Рижского залива и в пелашали 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 тест-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 сообшеств цилиат на воздействие свинца и цинка.

Научная новизда. Впервые для Балтийского моря и Еикского 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 сообщества цилиат 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 шдробионтов в экотоксикологических исследованиях.

Нэдчно-цра^тическая значимость. Полученные данные эколого-фау-нистических исследований 'цилиат 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-организм эв 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 сообшеств 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 загрязняших вешеств на биоту.

Апробашщ .рабдты. Материалы исследований доложены: на I съезде советских океанологов (Москва, 1977), на 17 Советско-шведском симпозиуме (Рига, 1977), на Ш Международной конференции балтийских океанографов (Ленинград, 1981), на Ш и 17 съездах Всесоюзного оЗшества протозоологов (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 моря (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 объем работы. Диссертация востоит из введения, пяти глав, обшего заключения, выводов и списка литературы, содержа-шей Zbt, отечественных hiZZt иностранных работ. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, содержит ¿¿"рис. и /6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

Необходимость сохранения окружающей среды и ее самовосстанав-ливашегося потенциала привела к резкому качественному и количественному скачку в области фундаментальных и прикладных экологических исследований. 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 среды важнейшим аспектом биологического мониторинга является расширение и углубление системы знаний

и методов наблюдений в целях прогноза состояния биоты.

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

Конкретная цель биологического мониторинга - определение ас-симмиляцнонной емкости экосистемы при антропогенной нагрузке (Израэль, Цыбань, 1983; Caima , 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; Elbrächter , 1970; Smetatek , 1981; Lindholm , 1978, 1987).

Действию тяжелых металлов на простейших в лабораторных условиях посвящено ограниченное количество работ, выполненных в основном на пресноводных видах (Cucds , 1982;Bryan , 1984; stoecker et al,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 экотоксикологических исследованиях.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОЛУ ИССЛЕДОВАНИЯ

эколого-Фаунистцчеоких исследованиях. Первые исследования цилиат (тип Ciiiophora , Dofiein 1901) Рижского залива осуществлялись круглогодично в течение 1975-1976 гг. на литорали и сбор бентосных цилиат проводили на 4-х станциях, различавшихся 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".

Q

В июне-июле 1978 г. материалы собирали во время 26 рейса НИС "Академик Курчатов" Института океанологии АН СССР на полигонах в Рижском заливе, у Клайпеды, в предустьевых 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 цилиат подсчитывали на живом материале с помошью 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 Mesodinium rubrum и strombidium sp. . Количество остальных видоз цилиат определяли в концентриров£нных пробах. В прибрежье, заливах и поверхностном слое воды в открытом море для концентрирования пробы использовали метод прямой фильтрации (фильтр Опт эр й 2) объемом от 0,5 до 1,0 л. Дгя обследования толши воды с меньшей численностью организмов применяли метод обратной фильтрации. 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, 1966), 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 дая более детального изучения морфологии цилиат в качестве наркотизирупшх вешеств или для фиксации применяли 1%-те растворы HgCi2 , Люголя, нейтрального формалина, глютаральдешда, 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 РНК клетки (Пирс, 1968).

Биомассу цилиат 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), дая 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 цилиат в. лаборатрощи-усдовц-ях. 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 кавдого вида. Исходные массовые и клоновые культуры поддерживались методом периодического культивирования в течение 3 лет, что позволило исследовать действие тяжелых металлов на едином экспериментальном материале.

2.3. Методика проведения исследования .действия тяжелых металлов нэ .цилиат.,в. лабораторных условия^.

Устойчтаос^ь^ дыкива_§мос^ьл 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 выживаемость массовых монокультур цилиат путем регулярного пересева культур в среды, содержащие соответствуйте концентрации свинца и цинка.

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

j^rorpi£03.. 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 пищевым объектом в определенный промежуток времени.

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

Методайа^пдодедедиа эк2д§рз,м£Н£оа. Для выявления действия тяжелых металлов (свинца и цинка) на клетку-организм в качестве

токсикантов применяли ацетат свинцаръ(сн3соо)2 и ацетат цинка гп(снзсоо)2 • н2о. '

Для оценки действия металлов по каждому тест-критерию проводили эксперименты в 3-4 параллельных повториостях (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 220О-В.

2.4. Материал .и методика экотоксикологических исследований ^ _sit4 Зкотоксикологические эксперименты в контролируемых экосистемах in sit" проводили в июне-июле 1980 и 1981 гг. в прибрежье северной части Рижского залива в сферических емкостях объемом 1,3 м3.

Изучение изменения природных сообшеств 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.

Для оценки состояния сообшеств простейших в качестве критериев использовали видовой состав и численность организмов. '

Глава 3. ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СООБЩЕСТВ ЦИЛИАТ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

3.1. Бентосн.не дилидты .прибрежья Рижского залива. За период исследования в литорали Рижского залива выявлено 57 видов цилиат, относялшхся к 21 семействам трех классов: Kinetophragminophora - 28, Oligohymenophora - 8, Polyhyraenophora - 21 вид соответственно. Только 5 видов были общими для всех 4 обследованных биотопов, различавшихся по характеру грунта.

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

marina, Stylonychia mytilus, Euplo-tes harpa, Euplotes taylori, Euplotes trisuloatu3,Euplotes vaimusj

остальные 39 видов составляли группу субдоминантных ( ld<£I,0) и подчиненных ( ld 4. 0,1).

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

Развитие сообшеств цилиат в течение сезона характер!зуется 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 июле - 832 480 и 641 134 тыс.экз/м^, на 2 биотопах (Энгуре, Туя) - в августе: 994 058 и I 301 286 тыс.гкз/м2 соответственно (при температуре воды - 18-19°С). Несмотря на то, что в сентябре происходит снижение температуры воды до П,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 Елияние 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.экз/м^, однако на всех 3 остальных биотопах она колебалась от 876 до 117 734 тыс.экз/м2.

Важным фактором, оказывающим 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 сообшества 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. Планктонцые цилиаты 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 суши 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 игобаьах 5 и 20 м) --I4 видов соответственно. Однако группу доминантных видов цилиат по частоте встречаемости и численности состэеляли Zoothamnium communae , Lohmaniella spiralis , Tin-tinnopsis pistillum , Helicostomella subulatum , Euplotes trisulcatus . Группу субдоминантных видов составляли Didinium nasatum, Mesodinmum pulex,I.lesodinium rubrum, Vorticella-sp., Cothurnia maritima, Strombidium viridis, Strombidium spe

Фаунистический комплекс видов цилиат южной 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/м^, 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 наблюдается 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/м3.

Отбор проб цилиат на изобате 5 м против 6 населенных пунктов южной части Рижского залива весной, летом и осенью отражает сходный характер развития сообществ цшшат 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 (манишь) в южной части Рижского залива и особенно в предустьевых районах рек образуется богатый протозойный планктон, который пришила ет активное участие в разложении аллохтонного органического вещества и биогенных элементов в весенний сток рек, и, таним образом, играет существенную роль в процессах самоочищения вод.

3.3. Сообщества цшшат Балтийского моря. Во время исследований в разные периоды развития планктонных сообществ было обнаружено 28 видов, относящихся к 12 семействам. Из класса кхпе-ьо-рьга^1порьога определено 4 вида, из класса 01^оьутепор1юга 4 и из рохуъутегюрьога - 20 видов.

В июне-июле 1978 г. обнаружено 18 видов цилиат. Группу доминантных видов составляют э^отмспип еэ^апз,мезо(1:т1ит гиъгит, т1п'ы1торз1з р1э1;111'ит,31;гот'ь1<11ит эр., гоо-йштпгит сототае.

• Б июле 1979 г. в центральной части Балтийского моря обнаружено II видов цилиат. Группу доминантных составляют Mesodinium rubrum , Strombidium sp. , Cothurnia maritima . В отдельных районах моря как субдоминантные виды отмечены Tintinnopsis baltica И Tintinnopsis pistillum.

В августе-сентябре 1983 г. видовое разнообразие цилиат в сообществах увеличивается и лидирующими видами являются strombidium sp., Strombidium 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: Strombidium sp., Mesodinium sp., Tintinnopsis meunieri, Tinti-nopsis pistillum, Helicostomella subulatum.

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

Исследования пространственного распределения цилиат в июне-июле 1979 г. проводились по центральному разрезу. Температура воды на 0-м горизонте колебалась от 13,2°С в северной части разреза до 14,8°С - в юго-западной. Тёрмоклин расположен на глубине 15-20 ы, 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 цилиат имеет гетерогенный характер. Неравномерным является также горизонтальное распределение цилиат по разрезу. Наивысшее развитие сообществ цилиат обнаружено в центральной и южно?, 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-;.: 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 нике. Распределение цилиат 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/м2в слое 0-30 м. Второй район повышенного развития цилиат расположен в южной и юго-западной частях моря.

В сентябре-октябре 1380 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 5 и 20 м. Более равномерное по сравнению с летом было вертикальнее распределение цилиат также нике термоклина.

В горизонтальном распределении цилиат выявлены следушке тенденции. В западнрй части Финского залива численность цилиет отно-

О

сительно невысока, 300-800 тыс.экз/м. Однако у выхода из Финского залива, численность цшшат 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 мг/м2 до 7 663,6 мг/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 ес температура сохранялась и в южной части.

Низкая температура воды, с одной стороны, и отсутствие достаточных резервов пиши - 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 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, ио и 8-часового интервала времени. Так, было выявлено резкое увеличение численности автотрофной формы цилиат МеБО(Шп.ил1 гиЪгит - от 3 665 до 126 ООО тыс.экз/м^. В это ке 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 моря 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 Балтики биомасса цилиат в летне-осеннем периоде достаточно высокаособенно 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 оообшества 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 цшшат повышают буферность планктонных сообществ в условиях антропогенного эвтрофкрования Балтийского моря.

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

Глава 4. ДЕЙСТВИЕ ТЯШЫХ МЕТАЛЛОВ НА ЦИЛИАТ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

4.1. Устойчивость и выживаемость едоно- и клдновцх; культур _ци-лиат. 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 putrinum оказалась повышенная устойчивость к действию цинка в это зремя (прирост особей снизился всего на 25$ по сравнению с контролем). В последушие 3 сут. действие цинка вызвало различную реакцию трех ВИДОВ ЦШШат. Так, у Paramecium putrinum на 4-е сутки отмечено резкое снижение численности по сравнению с контролем, у Eupiotes harpa в это время численность организмов достигала контрольного уровня, у stylonychia mytilua шнгибиру-кшее действие цинка после 24 ч сменялось сильным стимулирующим 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 биофильному металлу - цинку.

В целях изучения структуры популяций цилиат 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 цилиат б 10 клонах после 120 ч действия тяжелых металлов при температурном режиме 18-20°С и 4-6°С. Отдельные ¡слоны цилиат характеризуются неодинаковой выживаемостью. В ходе эксперимента наблюдалась полная гибель 3 клонов, однако в остальных клонах количество живых 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 выживаемость массовых монокультур цилиат 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 различны?: 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 кяоновыми культурами цилиат styionychia mytiius и Eupiotes harpa , сохраняя видовую специфичность. Гетерогенность отдельных клонов принадлежит к физиологическому полиморфизму простейших и играет большое адаптивное значение в процессе приспособлен™ видов цилиат к токсическому фактору. По признаку токсикорезистентности в популяции мо:нно ввдеяить три группы клонов: слабоустойчивые, среднеустойчивые и устойчивые. Таким образом, внутривидовой полиморфизм, на наш взгляд, является механизмом приспособления популяций цилиат к действию токсического фактора.

4.2. Темп деления. В результате агатного 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 Рагатесзлт ри1;г1тип были отобраны три клона, обладающие разной степенью токсикорезистентнос-ти: устойчивый, среднеустойчивый 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 туЬНиэ 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 последушие 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: действиэ отбора в присутствии токсического фактора и адаптивные реакции у более устойчивой части популяции.

Неодинаковая степень устойчивости отдельных клонов, выражающаяся в различном темпе деления, квк 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 веществ, в том числе и тяжелых металлов.

11ействие_цинкаА 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$), а затем скорость его снизилась и на 15-е сутки не достигала контрольного уровня. Действие цинка в концентрации 0,1 мг/л на протяжении всего времени наблвдения выражалось в небольшой стимуляции, Высокая концентрация цинка в культуральной среде (10,0 мг/л) оказала сильное ингибирушее действие на скорость фагоцитоза: в течение 15 сут образование пищеварительных вакуолей составляло от 20 до 33$ по сравнению с контролем.

Действие^снидщ.. 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 стимулирукшее действие на фагоцитоз цилиат оказал свинец в

концентрации 0,1 мг/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 -Ю,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).

Совм£стн£е_дейстдид дидм и ¿виндаА Влияние цинка и свинца в соотношении 1:1 в обшей концентрации 0,05 мг/л выражалось в небольшой стимуляции процесса заглатывания пили: 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 конъюгации 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.

Дедохвие^циш^ 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 мг/л оказывало заметное влияние на коныогантов - 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.

Де1с^вде_свинц§.. Действие свинца в течение 5 сут на цилиат в концентрациях 0,1 и 1,0 мг/л слабо влияло на образование коньюги-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 , ТЭК 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 галлоцианика на ДНК и РНК клетки, проводили также исследования на уровне светового микроскопа с целью изучения возможных изменений в морфологии клетки. Было установлено, что в присутствии 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 шкронуклеусы— т.е. конъюгация практически не происходит, хотя у частт популяции отмечено слияние особей комплементарных клонов. Глубокие патологические нарушения проявлялись при концентрации свинца 10,0 мг/л. В клетках коныогируших Euplotes harpa в присутствии цинка в концентрациях 1,0 и 10,0 мг/л патологических изменений не обнару-нено.

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 метке 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 ТЖЕПЫХ МЕТАЛЛОВ НА СТРУКТУРУ

СООБЩЕСТВА ЦИЛИАТ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ IN SITU

5.1. Изменение структуры сообщества цилиат по видовому составу.. 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 последукшх двух недель s между видовым составом цилиат в море и контрольных емкостях снизилась. Одновременно повысилось различие мевду 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 видввого 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 se время s между морем и контролем составляло лишь 0,3.

При оценке совместного действия на цшшат свинца и цинка результаты оказались следушими. Контрольная серия емкостей отличалась довольно высокой s видового состава цилиат с тэкоеым в море с 1-х по 14-е сутки и только к концу эксперимента, нг 19-е сутки степень сходства между контролем и морем была 0,5. Внесение металлов в различных концентрациях в сочетаниях ( ръ/zn 0,1/0; 1,0/0; 0,1/0,1; 0,1/1,0; 1,0/0,1; 1,0/1,0; 0/0,1; 0/1,0 мг/л) повлияло на видовую структуру сообщества цилиат спустя 4 сут. При сочетании свинца и цинка в концентрациях 0,1/1,0 и 1,0/СД мг/л и цинка 1,0 мг/л цилиагы в пробах не были обнаружены. Внесение свинца и цинка в концентрации 1,0/1,0 мг/л и цинка ОД 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 цилиат пд 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 - strombidium 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

Metastromtedium sp. , как проявление действия токсического фактора В еМКОСТЯХ СО СВИНЦОМ развитие ЦИЛИЭТ 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 Euplotes sp„ . В емкостях с металлами этот процесс запаздывал. Можно предполагать, что при данном объеме изолированных экосистем ( v = 1,3 м3) 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 среды 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 ТЭКСОНОВ, Oligohymenophora

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

II и Poiyhymenophora - 20 таксонов соответственно.

2. Анализ видового состава и численности цилиат по индексу доминантности ( id ) выявил лждирушие виды в сообществах бентоса: Trachelocerca sp. , Paramecium putrinum , Pleuronena sp. , Oxy-tricha sp., E'upiotes sp. , Prorodon su,b сообществах планктона

- Strombidium sp., Hesodinium rubrum, Zoothamnium communae, Vor-ticella sp., Cothurnia maritima, Tintinnopsis sp., Euplotes sp.

3. Обнаружена четкая сезонность в развитии сообществ цилиат: на литорали максимальное значение видового разнообразия и численности наблвдается с июля 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 являются чувствительными показателями различных гидрофронтов по температуре и солёности, участвуют в круговороте биогенных элементов,особенно автотрофНЫЙ ВИД - I/iesodiniuin 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 цилиат выделяется район Готландского моря.

6. В лабораторных условиях разработана методика длительного культивирования моно- и клоновых культур доминантных видов цилиат литорали - Paramecium putrinum, Euplotes harpa, Stylonychia mytiius - 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 тест-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 токсикорезистентности клоновых культур цилиат отражает физиологический полиморфизм популяций простейших,что предложено рассматривать в качестве механизма приспособления попу-

ляций цшшат 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. Экотоксикологические эксперименты in situ по влиянию свинца и цинка показали, что природные сообщества цилиат Балтийского моря, аналогично лабораторному эксперименту, проявляют чувствительность и селективность по отношению к действию цинка

и свинца. При совместном ас воздействии более существенные различия соответствуют изменению соотношений, а не абсолютным концентрациям металла. Токсический эффект в течение эксперимента варьировал 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 следушие 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.- Л., 1978.- С. 105--III.

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

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

6. Бойкова З.Е. Изменение темпа делений инфузорий stylonychia mytilus в условиях длительного действия цинка и свинца: Рук. деп. в ВИНИТИ,- 1979.- £ 4224.- 10 с.

7. Бойкова Э.Е. Простейшие Балтийского моря как показатели различных гидрофронтов// Материалы }Л конференции балтийских океанологов.- Л., 1981.- С. 452-456.

8. Бойкова З.Е. О применении клонирования в эксяого-токсиколо-гических исследованиях на инфузориях// Гидробиол. курн.-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,- I., 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 СЭВ.- 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.