Действие сульфата меди на рост и морфологию клеток клоновых культур четырёх видов бентосных диатомовых водорослей (Bacillariophyta) Чёрного моря
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Аннотация
Многие виды диатомовых водорослей чувствительны к влиянию экологических стрессоров, поэтому изменения показателей их развития под воздействием различных токсикантов могут быть использованы как биоиндикаторы при оценке качества среды. Целью работы было исследование особенностей роста популяции и изменения морфологии клеток диатомовых водорослей при однократном внесении раствора сульфата меди (CuSo4∙5H2O) в пяти последовательно снижающихся концентрациях ионов меди (от 128 мкг·л-1 Cu2+ до 8 мкг·л-1 Cu2+). В эксперименте использованы клоновые культуры четырёх видов морских бентосных форм Bacillariophyta, выделенных из Чёрного моря: Cyclophora tenuis Castracane 1878, Psammodictyon panduriforme var. continua (Grunow) Snoeijs 1998, Entomoneis paludosa (W. Smith) Reimer in Patrick & Reimer 1975 и Haslea sp. Первые два упомянутых вида зарегистрированы нами впервые для черноморской флоры. По результатам 10-суточных токсикологических экспериментов установлено, что по степени резистентности к токсиканту изученные виды подразделяются на две группы. Высокочувствительные виды P. panduriforme var. continua и Haslea sp. прекращают деление клеток уже при минимальных концентрациях токсиканта (8 мкг·л-1). Токсический порог воздействия сульфата меди, вызывающий остановку развития и роста численности клеток, у данных двух видов очень низкий (диапазон между контролем и концентрацией 8 мкг·л-1). В группе среднетолерантных видов для E. paludosa пороговой является концентрация ионов меди 16 мкг·л-1: при воздействии такого уровня токсиканта различия средних значений численности клеток всегда статистически достоверны. Для C. tenuis пороговая концентрация Cu2+, при которой угнетение роста клеток относительно контроля всегда статистически достоверно, составляет 32 мкг·л-1. При низких концентрациях ионов меди (8 и 16 мкг·л-1) рост численности клеток среднетолерантных видов по мере увеличения периода экспозиции аппроксимируется степенной (для C. tenuis) либо затухающей сигмоидной (для E. paludosa) моделью. В контроле у каждого из четырёх исследованных видов диатомовых водорослей рост популяции клеток идёт по экспоненциальной модели на протяжении всего эксперимента. Отмечены особенности отклика клеток диатомовых водорослей при высокой концентрации токсиканта, выраженные в нарушении процесса морфогенеза и множественном нерасхождении створок с одной стороны после вегетативной фазы цитокинеза.
Авторы
Библиографические ссылки
Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей индикаторов окружающей среды. Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. 498 с. [Barinova S. S., Medvedeva L. A., Anissimova O. V. Diversity of algae indicators in environmental assessment. Tel Aviv: Pilies Studio, 2006, 498 p. (in Russ.)].
Гайсина Л. А., Фазлутдинова А. И., Кабиров Р. Р. Современные методы выделения и культивирования водорослей : учебное пособие. Уфа : Изд-во БГПУ, 2008. 152 с. [Gaisina L. A., Fazlutdinova A. I., Kabirov R. R. Sovremenniye metody vydeleniya i kultivirovaniya vodoroslei: uchebnoe posobie. Ufa: Izd-vo BGPU, 2008, 152 p. (in Russ.)].
Гелашвили Д. Б., Безель В. С., Романова Е. Б., Безруков М. Е., Силкин А. А., Нижегородцев А. А. Принципы и методы экологической токсикологии. Нижний Новгород : Нижегородский госун-т, 2015. 142 с. [Gelashvili D. B., Bezel V. S., Romanova E. B., Bezrukov M. E., Silkin A. A., Nizhegorodtsev A. A. Printsipy i metody ekologicheskoi toksikologii. Nizhnii Novgorod: Nizhnegorodskii gosun-t, 2015, 142 p. (in Russ.)].
Крайнюкова А. Н. Биотестирование и охрана вод от загрязнения // Методы биотестирования вод. Черноголовка, 1988. С. 4–21. [Kraynukova A. N. Biotestirovanie i okhrana vod ot zagrazneniya. In: Metody biotestirovaniya vod. Chernogolovka, 1988, pp. 4–21. (in Russ.)].
Маркина Ж. В., Айздайчер Н. А. Оценка качества вод Амурского залива Японского моря на основе биотестирования с применением одноклеточной водоросли Pheodactylum tricornutum Bohlin // Сибирский экологический журнал. 2011. Т. 1. С. 99–105. [Markina Z. V., Aizdaicher N. A. Phaeodactylum tricornutum Bohlin bioassay of water quality of amur bay (the Sea of Japan). Sibirskii ekologicheskii shurnal, 2011, vol. 4, no. 1, pp. 99–105. (in Russ.)].
Неврова Е. Л., Снигирева А. А., Петров А. Н., Ковалева Г. В. Руководство по изучению морского микрофитобентоса и его применению для контроля качества среды / под ред. А. В. Гаевской. Севастополь ; Симферополь : Н. Орiанда, 2015. 176 с. [Nevrova E. L., Snigireva A. A., Petrov A. N., Kovaleva G. V. Guidelines from quality control of the Black Sea. Microphytobenthos. A. V. Gaevskaya (Ed.). Sevastopol; Simferopol: N. Orianda, 2015, 176 p. (in Russ.)].
Шилова Е. Л. Влияние тяжелых металлов на представителей пресноводного фито- и зоопланктона в условиях засоления: дис. ... канд. биол. наук. Саратов, 2014. 133 с. [Shilova E. L. Vliyanie tyazhelykh metallov na predstavitelei presnovodnogo fito- i zooplanktona v usloviyakh zasoleniya: dis. ... kand. biol. nauk. Saratov, 2014, 133 p. (in Russ.)].
Флеров Б. А. Биотестирование: терминология, задачи, перспективы // Теоретические вопросы биотестирования. Волгоград : АН СССР, Ин-т биологии внутренних вод, 1983. С. 13–20. [Flerov B. A. Biotestirovanie: terminologiya, zadachi, perspektivy. In: Teoreticheskie voprosy biotestirovaniya. Volgograd: AN SSSR, In-t biologii vnutrennikh vod, 1983, pp. 13–20. (in Russ.)].
Эколого-токсикологические аспекты загрязнения морской среды / под ред. С. А. Патина. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1985. Т. 5. 116 с. [Ekologo-toksikologicheskie aspekty zagryazneniya morskoi sredy. S. A. Patin (Ed.). Leningrad: Gidrometeoizdat, 1985, vol. 5, 116 p. (in Russ.)].
Behrenfeld M. J., Boss E., Siegel D. A., Shea D. M. Carbon-based ocean productivity and phytoplankton physiology from space. Global Biogeochemical Cycles, 2005, vol. 19, iss. 1, GB1006. doi: 10.1029/2004GB002299.
Berges J. A., Franklin D. J., Harrison P. J. Evolution of an artificial seawater medium: improvements in enriched seawater, artificial water over the last two decades. Journal of Phycology, 2001, vol. 37, iss. 6, pp. 1138–1145. doi: 10.1046/j.1529-8817.2001.01052.x.
Bishop N. I., Senger H. Preparation and photosynthetic properties of synchronous cultures of Scenedesmus. Methods in Enzymology, 1971, vol. 23, pp. 53–66. doi: 10.1016/S0076-6879(71)23079-2.
Cid A., Herrero C., Torres E., Abalde J. Copper toxicity on the marine microalga Phaeodactylum
tricornutum: effects on photosynthesis and related parameters. Aquatic Toxicology, 1995, vol. 31, iss. 2, pp. 165–174. doi: 10.1016/0166-445X(94)00071-W.
Field С. В., Behrenfeld M. J., Randerson J. T., Falkowski P. Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components. Science, 1998, vol. 281, iss. 5374, pp. 237–240. doi: 10.1126/science.281.5374.237.
Florence T. M., Stauber J. L. Toxicity of copper complexes to the marine diatom Nitzschia closterium. Aquatic Toxicology, 1986, vol. 8, iss. 1, pp. 11–26. doi: 10.1016/0166-445X(86)90069-X.
Fourtanier E. Kociolek J. P. Catalogue of Diatom Names. California Academy of Sciences, 2011. Available at: http://researcharchive.calacademy.org/research/diatoms/names/index.asp [accessed 12.07.2017].
Guillard R. R. L., Hargraves P. E. Stichochrysis immobilis is a diatom, not a chrysophyte. Phycologia, 1993, vol. 32, no. 3, pp. 234–236. doi: 10.2216/i0031-8884-32-3-234.1.
Harrison P. J., Waters R. E., Taylor F. J. R. A broad spectrum artificial sea water medium for coastal and open ocean phytoplankton. Journal of Phycology, 1980, vol. 16, iss. 1, pp. 28–35. doi: 10.1111/j.0022-3646.1980.00028.x.
Hustedt F. Die Kieselalgen Deutschlands, Osterreichs und der Schweiz. In: Kryptogamenflora von Deutschland, Osterreichs und der Schweiz. L. Rabenhorst (Ed.). Leipzig, 1961–1966, bd. 7, teil 3, 816 p.
Markina Zh. V., Aizdaicher N. A. Content of photosynthetic pigments, growth, and cell size of microalga Phaeodactylum tricornutum in the copper-polluted environment. Russian Journal of Plant Physiology, 2006, vol. 53, no. 3, pp. 305–309.
Markina Zh. V., Aizdaicher N. A. Influence of the ariel detergent on the growth and physiological state of the unicellular algae Dunaliella salina (Chrorophyta) and Plagioselmis protonga (Cryptophyta). Hydrobiological Journal, 2010, vol. 46, no. 2, pp. 49–56.
Metal ions in Biological systems. Vol. 44: Biogeochemistry, Availability and Transport of Metals in the Environment. H. Sigel, A. Sigel, R. K. Sigel (Eds.). New York, 2005, 352 p.
Nelson D. M., Treguer P., Brzezinski M. A., Leynaert A., Queguiner B. Production and dissolution of biogenic silica in the ocean: revised global estimates, comparison with regional data and relationship to biogenic sedimentation. Global Biogeochemical Cycles, 1995, vol. 9, iss. 3, pp. 359–372. doi: 10.1029/95GB01070.
Polyak Y. M., Zaytseva T. V., Petrova V. N., Medvedeva N. G. Development of mass cyanobacteria species under heavy metals pollution. Hydrobiological Journal, 2011, vol. 47, no. 3, pp. 75–90.
Rijstenbil J. W., Gerringa L. J. A. Interactions of algal ligands, metal complexation and availability, and cell responses of the diatom Ditylum brightwellii with a gradual increase in copper. Aquatic Toxicology, 2002, vol. 56, iss. 2, pp. 115–131. doi: 10.1016/S0166-445X(01)00188-6.
Round F. E., Crawford R. M., Mann D. G. The diatoms. Biology and morphology of the genera. Cambridge : Cambridge University press, 1990, 747 p.
Smolyakov B. S., Ryzhikh A. P., Romanov R. E. The fate of Cu, Zn and Cd in the initial stage of water system contamination: the effect on phytoplankton activity. Journal of Hazardous Materials, 2010, vol. 184, iss. 1–3, pp. 819–825. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.08.115.
Tempère J., Peragallo H., Peragallo M. Diatomées du Monde Entier : in 30 fascs. 2nd ed. Arcachon : J. Tempère, 1912, fascs. 20–23, pp. 305–352.
The Diatom World. Seckbach, J., Kociolek, J. P. (Eds). Dordrecht ; Heidelberg ; London ; New-York: Springer, 2011, 533 p.
Witkowski A., Lange-Bertalot H., Metzeltin D. Diatom flora of Marine coast. Koenigstein: Koeltz Scientific Books, 2000, vol. 1, 926 p. (Iconographia Diatomologica : Annotated Diatom Monographs. H. Lange-Bertalot (Ed.); vol. 7).
Yan J. X., Liu J. L., Yi L., Lang S. S. Effect of water current on the distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons heavy metals and benthic diatom community in sediments of Haihe estuary, China. Environmental Science & Pollution Research, 2014, vol. 21, iss. 20, pp. 12050–12061.
