|
 |
|
29 ноября - 29 декабря 2015 г. Закономерности накопления тяжелых металлов морскими травами вида Zostera marina L.
Крупина М.В.1, Любимов М.В.2, Стуколова И.В.1 Marina V. Krupina1, Mikhail V. Lyubimov2, Irina V. Stukolova1
1Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова,
УДК 581.526.3:574.52
Рассматривается накопление тяжелых металлов морской травой Zostera marina L. с 4 станций Белого моря с различными экологическими условиями. Металлы определялись в листьях и корневищах растения. Соленость воды может влиять на накопление некоторых элементов. Рассматривается влияние возраста на накопление металлов. Приводятся данные также по содержанию тяжелых металлов в зостере одного вида из трех морей России – Белом, Черном и Японском. Ключевые слова: концентрация металлов в морских травах; Zostera marina; Белое море; Черное море; Японское море; тяжелые металлы.
В прибрежной зоне морей России обитает 10 видов морских трав из 200 описанных (Вехов, 1979; Возжинская, 1977; Блинова, 1979; Блинова и др., 2014а; Блинова и др., 2014b; Блинова и др., 2015). Морские травы растут на мягких заиленных субстратах, глубоко пуская свои корни в грунт, и испытывают воздействие как со стороны растворенных в воде токсических веществ, так и со стороны веществ, осевших на дно. Водные макрофиты (водоросли и высшие растения) составляют продукционную основу прибрежно-морских экосистем, испытывающих наиболее сильное антропогенное воздействие. Тяжелые металлы занимают второе место после пестицидов в списке веществ, наиболее опасных для живых организмов. В отличие от водорослей, на высшие растения действуют токсиканты растворенные в воде и осевшие в грунт. Воздействие загрязняющих веществ на надкорневую и корневую части растений может приводить к разнообразным нарушениям физиологических процессов и, прежде всего, фотосинтеза и минерального обмена (Brix, Lyngby, 1982). Среди морской флоры группа покрытосеменных растений является наименее изученной в отношении способности концентрировать металлы с установленной и не установленной физиологической ролью. Приведенные в настоящей работе данные содержания тяжелых металлов в различных частях морской травы семейства Взморников Zostera marina L. Белого, Черного и Японских морей получены методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии при кислотном озолении пробы из 3-10 штук растений. Средние, максимальные и минимальные значения концентраций металлов в листьях и корневой системе Zostera marina Белого моря (1980 г.) представлены в табл. 1.
Таблица 1. Концентрация металлов (мкг/г с.в.)
Сбор проб Z. marina проводился на 4 станциях как в 1980 г., так и в 1981 г. Данные по концентрированию металлов на этих станциях в 1980 г. приведены на рисунках. Концентрации металлов по данным исследования 1980 г. можно расположить в порядке убывания в следующие ряды: Для листьев: Fe > Zn > Mn > Ni > Cu Для корневой системы: Fe > Zn > Mn > Ni > Cu Концентрации всех металлов (кроме Fe) в пробах 1980 года выше, чем в пробах 1981 года. Сравнение средних значений концентраций Fe, Zn, Mn, Ni и Cu показывает, что наибольшая разница наблюдается в концентрациях Zn, Ni и Fe. В то же время, во всех пробах 1981 года содержатся заметные концентрации Pb, а в пробах 1980 года он не обнаружен. Как видно из диаграмм, в 1980 г. наибольшие концентрации Ni обнаружены в пробах со станции Черная речка, Fe и Cu – в Еремеевской губе, а Zn и Mn– в Нильме-губе. На станции Черная речка в пробах Z. marina концентрация Ni в листьях в 10 раз выше, чем в корневой системе. Кроме того, эта концентрация является одной из самых высоких концентраций из всех проанализированных проб.
Рис. 1. Концентрации Fe, Zn, Mn, Ni и Cu (мкг/г с.в.) в листьях и корнях Zostera marina из Белого моря в зависимости от места сбора (1980 г.).
Как видно из табл. 1, средние значения концентраций Fe в 1980 г. в корневой системе выше, чем в листьях. Однако сравнение данных 1980 и 1981 гг. показывает, что эта общая картина нарушается для проб, собранных на станции Черная речка с высокой распресненностью воды. Там концентрация Fe в листьях Z. marina в 1981 году в два раза выше, чем в корневой системе, а Mn в корневой системе – в 2,5 раза больше, чем в листьях. Следует особо отметить, что в пробах со станции Черная речка наблюдаются резкие колебания концентрации Fe в корневой системе и Mn в листьях в зависимости от года сбора. Факторы внешней среды, такие как соленость, могут влиять на содержание тяжелых металлов в травах и на коэффициент их накопления (Саенко, 1981): он выше при низкой солености и ниже в местах с высокой соленостью, особенно это различие можно проследить при впадении рек в море. В зоне активного перемешивания растворенные в пресной воде соли некоторых элементов, особенно Fe и Mn, с увеличением солености и ионной силы раствора выпадают в осадок с образованием мелкодисперсной взвеси. Эта взвесь, в свою очередь, способна соосаждать другие элементы – Zn, Cu. Большинство проб было собрано именно в таких зонах. Соленость на станции Черная речка 2-5‰, Нильма-губа 5-12‰, Ермолинская губа – 18-23‰. Эти станции характеризуются переменной соленостью – во время отлива распресненность воды резко возрастает, а во время прилива снижается. Можно наблюдать, что с повышением солености содержание Fe, Zn и Cd в листьях и корневищах зостеры падает. Для выяснения зависимости накопления металлов от возраста листьев на станциях Черная речка и Ермолинская губа (с разной соленостью) пробы листьев делили на три группы – молодые, зрелые и старые. У растений с опресненного местообитания содержание нескольких металлов в старых листьях выше, чем в молодых. Содержание Zn в зрелых листьях ниже, чем в молодых, а в старых в 2 раза выше, чем в молодых. Некоторые металлы (Mn, Cd) накапливаются равномерно. В соленых водах Ермолинской губы характер накопления выглядит иначе: несмотря на то, что содержание Mn, Fe и Zn в листьях на порядок ниже, заметно повышенное содержание их в старых листьях по сравнению с молодыми. Содержание Cd во всех трех возрастных группах находится на низком уровне. Особое положение занимает Cu, содержание которого монотонно снижается с возрастом листьев как в распресненной, так и в соленой воде. В табл. 2 приведены минимальные, максимальные и средние значения содержания металлов в морской траве Zostera marina L. из трех морей России (сборы 1979-1985 гг.). Средняя соленость воды 10-16‰ (Черное и Белое моря) и 34‰ (Японское море) оказывает влияние на биодоступность металлов.
Таблица 2. Минимальные, максимальные и средние значения содержания металлов (мкг/г с.в.)
Наибольшие значения Mn обнаружены в пробах Черного моря, Fe – в пробах Белого моря (как в корневой, так и в стеблевой части). Также достаточно высокие концентрации железа отмечены в корневой части растений из Японского моря. Самые высокие концентрации цинка обнаружены в стеблевой части растений из Белого моря. Не исключено, что это может быть связано с локальным загрязнением мест взятия проб. Свинец в пробах растений из Белого моря практически отсутствует. В Черном море обнаруживаются только незначительные концентрации этого металла в стеблях растений. В Японском море концентрации свинца в среднем значительно выше, однако в некоторых пробах данный металл не был обнаружен. Возможными объяснениями относительно высокой концентрации свинца в пробах Японского моря могут быть как загрязненность этим металлом большинства мест взятия проб, так и бо'льшая биодоступность этого металла при высокой солености, имеющей место в данном регионе. Максимальные концентрации никеля обнаружены в пробах зостеры из Японского моря, при этом во всех трех морях никель больше накапливается в корнях. Однако необходимо отметить, что в пробах из Белого моря зарегистрировано несколько экземпляров с очень высоким содержанием этого метала в стебле. Во всех морях содержание железа также выше в корневой части растений, тогда как марганца – в стеблевой. Во всех рассмотренных морях наблюдалась примерно одинаковая ситуация по накоплению меди, небольшое превышение отмечено в корнях Zostera marina в Японском море. Контроль за изменением уровня загрязнения морской среды является основой для принятия решений о мерах по сохранению и улучшению ее качества и это возможно только при изучении закономерностей влияния загрязнителей на морские организмы.
Список литературы 1. Вехов В.Н. Современное состояние и экология зостеры на Белом море. // Тез.докл. III Всесоюзн. Совещания по морской альгологии-макрофитобентосу. – Киев, 1979. 2. Возжинская В.Б. Донная растительность // Биология океана. Биологическая структура океана. – М.: Наука, 1977. Т.1. 3. Блинова Е.И. Ресурсы морских водорослей и трав в океане // Биологические ресурсы и их использование. М., 1979. 4. Блинова Е.И., Камнев А.Н., Крупина М.В., Осташева Н.В., Стуколова И.В. Морские травы морей России: экология, распространение, запасы, история исследований. Часть 1. Морские травы южных морей европейской части России // Проблемы региональной экологии. 2014a. № 4. С. 19-28. 5. Блинова Е.И., Ермаков И.П., Камнев А.Н., Крупина М.В., Осташева Н.В., Стуколова И.В. Морские травы морей России:экология, распространение, запасы, история исследований. Часть 2. Морские травы северо-западных морей России. Посвящается замечательному русскому ботанику В. Н.Вехову // Проблемы региональной экологии. 2014b. № 5. С. 119-126. 6. Блинова Е.И., Ермаков И.П., Камнев А.Н., Крупина М.В., Осташева Н.В., Стуколова И.В. Морские травы морей России: экология, распространение, запасы, история исследований. Часть 3. Морские травы дальневосточных морей России // Проблемы региональной экологии. 2015. № 6. С. 85-92. 7. Саенко Г.Н. Биологическое концентрирование микроэлементов морской воды. // Микроэлементы в СССР. М., 1981. Вып. 22. С. 49-53. 8. Brix H., Lyngby Y.E. The distribution of cadmium, copper, lead and zinc in seagrass (Zostera marina L.) // The Scie. of the Total Environ., 1982. Vol. 24. Статья поступила в редакцию 20.12.2015
Accumulation's patterns of heavy metals in sea grass of the species Zostera marina L. Marina V. Krupina, Mikhail V. Lyubimov, Irina V. Stukolova Accumulation of heavy metals in sea grass Zostera marina L. within 4 stations in the White Sea with different environmental conditions has been studied. Concentration of metals has been determined in leaves and rhizomes of the plants. Water salinity may influence on accumulation of some metals. Examines the impact of age on the accumulation of metals. Presented in the article are data on the content of heavy metals in Zostera marina of the three seas of Russia: the White Sea, the Black Sea and the Sea of Japan. Key words: the metals concentrations in sea grass; Zostera marina; the White Sea; the Black Sea; the Sea of Japan; heavy metals.
Об авторах Крупина Марина Владимировна - Krupina Marina V. кандидат биологических наук markrupina@yandex.ru Любимов Михаил Владимирович - Lyubimov Mikhail V. кандидат биологических наук ООО «Аджилент Текнолоджиз», Москва, Россия (Agilent Technologies, Moscow, Russia) michail.lyubimov@agilent.com Стуколова Ирина Владимировна - Stukolova Irina V. ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова», Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), биологический факультет, каф. физиологии растений iri_sk@inbox.ru Корреспондентский адрес: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, Московский Государственный Университет им.М.В.Ломоносова, д. 1, стр. 12, Биологический ф-т, каф. гидробиологии; тел.: (495) 939-11-48
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Крупина М.В., Любимов М.В., Стуколова И.В. Закономерности накопления тяжелых металлов морскими травами вида Zostera marina L. // Вопросы современной альгологии. 2016. № 1 (11). URL: http://algology.ru/682 Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
При перепечатке ссылка на сайт обязательна
На ГЛАВНУЮ
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
