|
 |
|
29 ноября - 29 декабря 2015 г. Эффект хрома на культуру Scenedesmus quadricauda при разных режимах интоксикации
Ипатова В.И. Valentina I. Ipatova
Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова,
УДК: 581.1:582.232: 628.394
Исследована динамика роста культуры микроводоросли Scenedesmus quadricauda Turb. Breb. в присутствии хрома при изменении дозовой нагрузки. Проанализировано действие хрома как при однократном его внесении в культуральную среду для водорослей, так и при постепенном добавлении с учетом дозы вещества на одну клетку. Полученные данные свидетельствуют о высокой токсичности вещества и слабой степени адаптации к нему исследуемого тест-объекта. Ключевые слова: микроводоросли; бихромат калия; адаптация.
Усиление масштабов и разнообразие форм производственной деятельности человека приводит к постоянно меняющимся в качественном и количественном отношении условиям окружающей водной среды. При этом загрязняющие вещества могут поступать в водоем как однократно при случайных аварийных или залповых сбросах, так и постепенно с разной периодичностью. И водные организмы далеко не всегда обладают механизмами, позволяющими им быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды. В условиях постоянного изменения токсической нагрузки для оценки токсического действия вещества важно знать не только концентрацию вещества, но и количество токсиканта, приходящееся на организм или клетку. Целью настоящей работы послужило исследование динамики роста культуры зеленой хлорококковой микроводоросли Scenedesmus quadricauda Turb. Breb. при изменении дозовой нагрузки тяжелых металлов на примере хрома.
Материалы и методы Культуру водоросли Scenedesmus quadricauda Turp. Breb. (=Desmodesmus communis (E. Hegew.) E. Hegew.) выращивали на среде Успенского №1 (Успенская, 1966) в люминостате при освещенности 3000 люкс со сменой дня и ночи и температуре 22-25°C. Для опытов использовали культуру в логарифмической фазе роста с исходной численностью 100-150 тыс.кл/мл. Показателем токсического действия токсиканта служило изменение общей численности клеток водоросли, которая учитывалась с помощью камеры Горяева. В качестве токсиканта использовали бихромат калия в концентрациях 1 и 3 мг/л в пересчете на хром. Токсикант в концентрации 1 мг/л вносили однократно в день постановки эксперимента (0 сутки) и постепенно в течение 14 суток по 0,2 мг/л 5 раз (на 0, 3, 7, 11 и 14 сутки) (опыт №1). Хром в концентрации 3 мг/л добавляли однократно в день постановки эксперимента (0 сутки), постепенно в течение 15 суток по 0,5 мг/л 6 раз (на 0, 3, 6, 9, 12 и 15 сутки) и однократно на 15 сутки (опыт №2). Кроме того, в серии параллельных повторностей добавляли токсикант в концентрации 1 мг/л на разные сроки развития культуры (0, 4, 7, 11, 15, 21 сутки), не меняя ее численности на эти моменты времени, так что доза хрома на клетку на эти сроки была разной, а концентрация везде одинаковая (опыт №3). Отдельно был поставлен эксперимент с 7-суточной культурой с разной исходной численностью 100, 200 и 400 тыс.кл/мл в присутствии 1 мг/л хрома (опыт №4). Оценку токсического действия производили по достоверности различий опытных значений от контрольных с использованием критерия достоверности td. Контролями служили рост культуры в чистой среде и рост при однократной добавке токсиканта в день постановки эксперимента. В опыте №1 доза токсиканта, приходящаяся на клетку, при однократном его внесении в начале эксперимента в концентрации 1 мг/л составляла 6,7·10-9 мг/кл, а при постепенном его добавлении и доведении концентрации до уровня 1 мг/л в течение 14 суток составляла 1,3·10-9 (0 сутки); 1,4·10-9 (3 сутки); 0,8·10-9 (7 сутки); 0,72·10-9 (11 сутки); 0,69·10-9 мг/кл (14 сутки). В опыте №2 доза токсиканта в день постановки эксперимента составляла 20·10-9, при добавлении однократно на 15 сутки роста контрольной культуры – 2,7·10-9, а при постепенном добавлении – 3,3·10-9 (0 сутки); 5,1·10-9 (3 сутки); 9,2·10-9 (6 сутки); 15·10-9 (9 сутки); 20·10-9 (12 сутки); 20·10-9 мг/кл (15 сутки). В опыте №3 доза хрома для культур разной стадии развития составляла 5·10-9 (0 сутки); 2,8·10-9 (4 сутки); 2,4·10-9 (7 сутки); 2,5·10-9 (11 сутки); 2,2·10-9 (15 сутки) и 2,17·10-9 мг/кл (21 сутки). В опыте №4 для исходной численности культуры 100, 200, 400 тыс.кл/мл доза хрома составляла 1·10-8, 5 и 2,46·10-9 мг/кл, соответственно.
Результаты и обсуждение Как показали результаты исследования, постепенное добавление токсиканта в процессе роста культуры в 5-10 раз меньших дозах, чем при одномоментной добавке 1 мг/л, не приводило к заметному улучшению роста водоросли (рис. 1). Отмечалось лишь незначительное улучшение роста в отдельные периоды развития в 4 случаях из 10 дат наблюдений (опыт №1).
Рис. 1. Изменение численности клеток культуры Scenedesmus quadricauda при однократной добавке хрома в начале эксперимента (0 сутки) и многократной добавке (*) на 0, 3, 7, 11, 14 сутки эксперимента.
В опыте №2 доза исследованного токсиканта на клетку при концентрации 3 мг/л хрома, добавленного однократно в самом начале эксперимента, была почти на порядок выше дозы этого токсиканта, добавленного однократно на 15 сутки роста чистой (без токсиканта) культуры в той же концентрации 3 мг/л. Тем не менее, 15-суточная культура с достаточно высокой исходной численностью 1,5 млн.кл/мл после добавления 3 мг/л токсиканта не росла и ее численность постепенно уменьшалась вплоть до конца эксперимента длительностью 45 суток (рис. 2).
Рис. 2. Изменение численности клеток культуры Scenedesmus quadricauda при однократной добавке хрома в начале эксперимента (0 сутки), многократной добавке (*) на 0, 3, 6, 9, 12, 15 сутки и однократной добавке (**) на 15 сутки эксперимента.
Сравнение результатов этих двух опытов показало, что хотя при постепенном добавлении токсиканта до 1 мг/л его доза на клетку практически уменьшалась, начиная с 3 суток опыта вследствие роста культуры (рис. 1), а при постепенном добавлении токсиканта до 3 мг/л доза практически все время увеличивалась вследствие незначительного изменения роста культуры (рис. 2), но результат оказался сходным. А именно, в обоих случаях, как при однократной добавке токсиканта, так и при длительном постепенном его добавлении до уровня концентрации однократной добавки, рост культуры отличался мало. Таким образом, даже постепенное добавление токсиканта небольшими порциями за относительно большой для культуры срок (14-15 суток) может приводить к одинаковому эффекту, как и при одномоментном попадании токсиканта сразу в большом количестве, соответствующем суммарной концентрации, достигнутой за такой же срок (14-15 суток) при его постепенном добавлении. Сходные результаты были получены и другими авторами (Ipatova et al., 2007) на зеленых и диатомовых водорослях в опытах с хромом, в которых поддерживалась постоянная доза хрома на клетку на протяжении всего роста водорослей. Оказалось, что по показателю численности клеток водорослей в отношении высоких концентраций хрома в условиях сохранения постоянной дозы можно говорить о совпадении понятий концентрация и доза. Добавление токсиканта на разных стадиях развития культуры в условиях разной плотности популяции на момент добавления 1 мг/л токсиканта (опыт №3) показало, что конечная численность во всех случаях была близкой. Это можно объяснить физиологическим состоянием и невысокой скоростью роста культуры в зимний период постановки эксперимента. Разная исходная плотность популяции в пределах от 100 до 400 тыс.кл/мл 7-суточной культуры также не повлияла на токсичность 1 мг/л хрома (опыт №4), хотя его доза отличалась более, чем в 2 раза при разной исходной численности культуры. Традиционно действие токсических веществ в диапазоне концентраций на водные растения оценивается в режиме однократного внесения исследуемого вещества. В настоящей работе было проанализировано действие хрома, как при однократном его внесении в культуральную среду для водорослей, так и при постепенном его добавлении с учетом дозы вещества на одну клетку с целью моделирования реальных экологических ситуаций и изучения условий адаптации водорослей к токсическому загрязнению. Полученные данные свидетельствуют о высокой токсичности вещества и слабой степени адаптации к нему исследуемого тест-объекта. Хронические уровни загрязнения окружающей среды в условиях постоянного поступления хрома малыми порциями в водную среду не гарантируют лучшего развития водорослей, чем при однократном залповом сбросе его в больших дозах.
Список литературы 1. Успенская В.И. Экология и физиология питания пресноводных водорослей. М.: Изд-во МГУ, 1966. 124 с. 2. Ipatova V. I., Prokhotskaya V. Yu., Dmitrieva A. G. Structural Changes and Adaptation of Algal Population under Different Regimens of Toxic Exposure // Proc. Seventh Int. Conf. on Complex Systems. Boston, 2007. http://necsi.org/events/iccs7/viewpaper.php?id=32 Статья поступила в редакцию 10.12.2015 The effect of chromium on the culture Scenedesmus quadricauda at different modes of intoxication Valentina I. Ipatova The dynamics of the microalgae culture Scenedesmus quadricauda Turp. Breb. growth was studied in the presence of chromium at different toxic exposure. It was analyzed the effect of chromium, both by a single adding of chromium in culture medium and by gradually adding the given dose of the chromium per cell. The findings suggest that there is the high toxicity of the substance and a low degree of adaptation of the test object to chromium. Keywords: microalgae; potassium dichromate; adaptation.
Об авторе Ипатова Валентина Ивановна - Ipatova Valentina Ivanovna кандидат биологических наук viipatova@hotmail.com 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) 939-27-73
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Ипатова В.И. Эффект хрома на культуру Scenedesmus quadricauda при разных режимах интоксикации // Вопросы современной альгологии. 2016. № 1 (11). URL: http://algology.ru/962 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
|
|
|
 | | ||
|
| ||
