Степаньян О.В.¹, Кудрявцева Е.О.²

Oleg V. Stepanyan, Ekaterina O. Kudryavtseva

¹ФИЦ ЮНЦ РАН (Ростов-на-Дону, Россия)
²Ботанический институт имени В.Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург, Россия)

УДК 574.632:581.1:581.526.323(268.45)

Изучено влияние эмульсии бензина на Fucus vesiculosus Баренцева моря. Установлено, что Fucus vesiculosus Баренцева моря способен существовать в среде, загрязненной нефтепродуктами. Показано, что степень подвижности и тип движения антерозоидов F. vesiculosus не могут являться тестовой реакцией при проведении биотестирования морских вод.

Ключевые слова: нефтепродукты; биотестирование; морские водоросли; Fucus vesiculosus; гаметогенез; ювенильный спорофит; зигота

Загрязнение прибрежных вод нефтью и нефтепродуктами – одна из наиболее острых экологических проблем Мирового океана, в том числе и арктического региона. В Баренцевом море наряду с уже имеющимися источниками загрязнения (морской транспорт, речной сток, трансокеанический перенос и др.), появляется угроза катастрофических разливов и хронических утечек нефти и продуктов ее переработки в местах добычи, перегрузки и транспортировки (Патин, 2008).

Углеводороды нефти влияют на развитие водорослей, популяционную и межвидовую структуру, распределение на субстрате, продукционные характеристики (Биологические…, 1972; Нельсон-Смит, 1973; O'Brien, Dixon, 1976; Степаньян, Воскобойников, 2006, 2007; Степаньян, 2008, 2013, 2015, 2018, 2019; Степаньян и др., 2017).

Большинство исследователей рассматривает действие нефти на некоторые морфо-функциональные особенности зрелых водорослей (Воскобойников и др., 2004; Воскобойников, Степаньян, 2006; Ryzhik et. al., 2019; Wegeberga et. al., 2020; Пуговкин и др., 2025) и только в немногочисленных работах по результатам экспериментальных исследований показано, что ранние стадии жизненного цикла водорослей являются наиболее чувствительными к действию углеводородов нефти (Миронов, Цымбал, 1975; O'Brien, Dixon, 1976; Steel, 1977; Миронов, 1985; Lobban et al., 1985). В то же время, высокая чувствительность водорослей в раннем онтогенезе открывает возможность их использования в биологическом мониторинге и тестировании морских вод (Thélin, 1981; North, James, 1987; Steel, Thursby, 1992; Муравейко и др., 1994; Тюрин, Христофорова, 1995; Салахов и др., 2020, 2023).

Цель работы – исследование влияния эмульсии бензина на ранние стадии жизненного цикла массовых видов водорослей Баренцева моря.

Материал и методика исследования

В экспериментах использовали бурые водоросли Fucus vesiculosus, доминирующие на литорали и верхней сублиторали губы Зеленецкой (Баренцево море, 69°07' с.ш., 36°05' в.д.). Экспериментальная работа проводилась в лаборатории альгологии ММБИ КНЦ РАН (пос. Дальние Зеленцы) в летний период. В работе использовали наиболее широко распространенную в России марку бензина АИ-92. Особенности приготовления эмульсии нефтепродуктов в морской воде описаны ранее (Степаньян, 2008). Морскую воду, которая использовалась для получения культур водорослей и в экспериментах, фильтровали и стерилизовали в течение суток при 60ºС. До добавления эмульсии бензина смену воды производили через 2 сут, после добавления среду не меняли.

Стимулирование выхода яйцеклеток и антерозоидов из рецептакул Fucus vesiculosus осуществляли, освещая участки талломов фукуса с рецептакулами галогеновой лампой высокой мощности (18.5 Вт/м²), предварительно выдержав их в полной темноте в течение двух часов. Получение, культивирование и экспериментальные работы с зиготами и ювенильными проростками фукуса проводили в термостатированной комнате в условиях максимально приближенных к естественным (T_{воздуха} – 9±1ºС, T_воды – 8±1ºС, фотопериод – 24 часа).

Наблюдения за развитием исследуемых объектов проводили через 2–3 сут. Материал фиксировали по методу Кларка (этиловый спирт 96% – 3 части + ледяная уксусная кислота – 1 часть) по одному стеклу из каждой серии экспериментов (Основы…, 2000), стекла промывали дистиллированной водой и окрашивали слабым раствором гематоксилина. Затем изготовляли постоянные препараты на основе глицерин–желатиновой смеси. Получение и обработку фотоизображений водорослей осуществляли с помощью программно-аппаратного комплекса: микроскоп ЕС БИМАМ Р-11-1 (Россия), цветная цифровая видеокамера JVC TK-C1381 (Япония).

У F. vesiculosus определяли степень подвижности и тип движения антерозоидов, развитие зигот и рост проростков. Время наблюдения за подвижными спорами и антерозоидами в эксперименте и контроле составляла 10 мин. Вышеуказанные параметры изучали с использованием микроскопа «ЛОМО МИКМЕД-1» (Россия) с помощью окуляр-микрометра. Для расчета скорости роста проростков использовалась формула относительной скорости роста (Coombs et al., 1985):

где A₁ – начальный размер объекта исследований, A₂ – конечный размер объекта исследований, T – время, между начальным и конечным измерением, выражаемое в сутках.

Выборка при подсчете равнялась 70–100 объектов в каждой концентрации токсиканта и в контрольных сериях. Эксперименты проводили в течение 10–14 сут.

Соленость морской воды определяли с помощью денсиметра для морской воды при температуре воды 17ºС. Освещенность рассчитывалась по показаниям спектрарадиометра-пиранометра.

Статистическая обработка материала проводилась с использованием пакета программ STATISTICA.

Результаты

Влияние эмульсии бензина на подвижность антерозоидов Fucus vesiculosus

Эмульсия бензина в концентрациях 5, 20 и 50 мг/л не влияла на подвижность и тип движения мужских гамет фукуса. Полной остановки подвижных антерозоидов не отмечено. Некоторые авторы (Steele, 1977) предлагают использовать подвижность антерозоидов фукуса в качестве критерия при биотестировании морской воды, но наши эксперименты показали, что данный параметр не может использоваться в таком качестве. В наших экспериментах развитие проростков продолжалось, когда тип движения антерозоидов не изменялся, однако дальнейший рост проростков прекращался, что отмечалось при действии максимальной концентрации бензина равной 50 мг/л.

Влияние эмульсии бензина на развитие зигот Fucus vesiculosus

В ходе эксперимента, по наличию проросших зигот установлено, что оплодотворение яйцеклеток и образование зигот произошло при концентрациях эмульсии бензина 0,5–5 мг/л. При действии эмульсии бензина прорастаемость составила при концентрации 0,5 мг/л – 80%, при 1 мг/л – 83,3%, при 5 мг/л – 66,6%. Относительная скорость роста проростков фукуса показана на рис. 1.

a

b

Рис. 1. Влияние бензина (0,5 ppm) на прорастаемость зигот фукуса (a) и длину ризоидов (b) фукуса. Условные обозначения: 1 – контроль; 2 – бензин, Std. Dev. – стандартное отклонение, Mean – среднее

Fig. 1. Effect of gasoline (0.5 ppm) on the germination of Fucus zygotes (a) and the length of Fucus rhizoids (b). Legend: 1 – control; 2 – gasoline, Std. Dev. – standard deviation

Бензин оказывает выраженный токсический эффект на развитие зигот фукуса пузырчатого. Размер зигот достоверно снижается при концентрации 5 ppm, при этой же концентрации отмечено снижение длины ризоидов фукуса. При более высоких концентрациях бензина происходит плазмолиз и гибель прорастающих зигот.

Динамика изменения длины ризоидов проростков в течение экспозиции представлена на примере эксперимента с концентрацией эмульсии бензина, равной 0,5 мг/л (рис.1). В начале эксперимента длина ризоидов практически одинакова, через 4 дня от начала эксперимента в контроле относительная скорость роста ризоидов выше, а на шестой день относительные скорости роста ризоидов выравниваются.

Влияние эмульсии нефти на рост ювенильных спорофитов Fucus vesiculosus

В эксперименте с эмульсией бензина максимальная скорость роста, превосходящая контрольную, отмечена при 0,5 мг/л, а наименьшая величина относительной скорости роста зафиксирована при воздействии 15 мг/л этого токсиканта (рис. 2).

a

b

Рис. 2. Влияние бензина на рост проростков фукуса: a – сферической части ювенильного спорофита, b – ризоидов ювенильного спорофита; Std. Dev. – стандартное отклонение, Mean – среднее

Fig. 2. Effect of gasoline on the growth of Fucus seedlings: a – spherical part of the juvenile sporophyte,
b – rhizoids of the juvenile sporophyte, Std. Dev. – standard deviation

При сравнении результатов экспериментов 1 и 2 видно, что более взрослые проростки фукуса оказываются устойчивей к воздействию токсикантов, чем те проростки, которые еще на стадии яйцеклетки подверглись токсическому воздействию. Такая же закономерность отмечается другими исследователями (Andersson et al., 1992), которые установили, что репродуктивные стадии Fucus vesiculosus более чувствительны к воздействию токсикантов, а наименее толерантными у фукуса являются прорастающие зиготы.

Обсуждение

В начале XX века был сформулирован один из общих биологических законов, который говорит о том, что между возрастом всех живых существ и их устойчивостью к факторам внешней среды имеется связь. Устойчивость, начиная с момента рождения, постепенно растет с возрастом, вплоть до максимума, лежащего в начале полового созревания, далее устойчивость падает до наступления естественной смерти организма (Kirschner, 1927, цит. по: Сиротинин, 1981). Аналогичное положение вытекает из «закона» толерантности Шелфорда: период размножения обычно является критическим, пределы толерантности для размножающихся особей, яиц, эмбрионов, проростков и личинок меньше, чем для взрослых особей (Одум, 1975). Ряд исследователей (Steel, 1977; Steel, Thursby, 1983; 1985; 1992; Миронов, 1985) предлагают использовать ранние стадии развития некоторых водорослей в качестве тест-объектов для биомониторинга, однако экспериментальные данные зачастую противоречивы.

Стил (Steel, 1977) по результатам экспериментальных работ рассматривает возможность использования характера и интенсивности движения антерозоидов фукуса при биотестировании морской воды. Наши эксперименты показали, что указанный тест-объект не может использоваться в таком качестве. Развитие проростков происходит даже в тех случаях, когда наблюдается изменение типа движения мужских гамет, например при концентрациях нефти 15–30 мг/л.

Полученные ранее результаты (Воскобойников и др., 1993а) подтверждают представление о том, что изменение подвижности зооспор ламинарии – это неспецифическая реакция, возникающая при наличии токсических веществ в среде или при изменении самих условий среды. Аналогичные закономерности отмечены для различных видов микроводорослей при воздействии тяжелых металлов, углеводородов нефти (Гапочка, 1981; Воскобойников и др., 1993б). Смена типов движения у зооспор, вероятно, связана с потерей подвижности жгутика, отвечающего за поступательное движение (вращение вокруг своей оси), и последующее снижение активности второго жгутика вплоть до полной остановки зооспор.

Как показали наши исследования, в некоторых случаях остановка движения зооспор или гамет не приводит к прерыванию дальнейшего цикла развития у ламинарии (образование эмбриоспор и гаметофитов) (Степаньян, 2013) или прерыванию процесса оплодотворения у фукусовых водорослей. На наш взгляд, подвижность мужских гамет фукусовых водорослей, не является показательной тест-реакцией при проведении токсикологических экспериментов. Необходимо проследить влияние токсиканта на весь ранний цикл развития фукусовых водорослей.

При сравнении результатов экспериментов видно, что более взрослые проростки фукуса оказываются устойчивей к воздействию токсиканта, чем проростки, которые на стадии яйцеклетки подверглись негативному воздействию. Такая же закономерность отмечается рядом исследователей (Thélin, 1981; Andersson et al., 1992) показавших, что фукусовые водоросли в период размножения более чувствительны к воздействию токсикантов, а наименее толерантными у фукуса являются прорастающие зиготы.

Обнаружено, что при воздействии углеводородов нефти на стадии формирования зиготы фукуса мелкоразмерные зиготы оказываются более устойчивыми к воздействию токсиканта. Добавление эмульсии бензина к 4-х суточным проросткам фукуса тормозит развитие ризоидов проростков; к концу эксперимента увеличивается количество проростков, выросших из зигот с меньшим диаметром, в то время как в контроле прорастаемость выше у крупноразмерных зигот. Биологическое значение этого явления, возможно, заключается в том, что в популяции фукуса размеры яйцеклеток и зигот подчиняются нормальному распределению, оптимальный диапазон размеров яйцеклеток и зигот фукуса пузырчатого – 60–85 мкм, более мелкие или более крупные яйцеклетки и зиготы обладают меньшей жизнестойкостью и толерантностью к факторам среды. Подтверждением являются исследования размеров яйцеклеток F. vesiculosus из порта г. Мурманск и относительно чистого участка побережья; при этом выявлено, что средний диаметр яйцеклеток (мкм) равен 58,34±7,32 (n=420) и 71,24±9,82 (n=470) соответственно (Степаньян, 2015).

Углеводороды нефти высокотоксичны для водорослей (Нельсон-Смит, 1977) за счет способности проникать через клеточную стенку (Reddin, Prendeville, 1981) и подавлять функционирование фотосистемы II хлоропластов (Singh, 1988). Как известно, скорость фотосинтеза у антерозоидов и проростков фукуса ниже, чем у яйцеклеток и прорастающих зигот, причем в зиготах она максимальная (McLachlan, Bidwell, 1978; Тараховская, Маслов, 2005). Поэтому возможно предположить, что углеводороды нефти, подавляя работу фотосистемы II, влияют на рост зигот, а также рост ризоидов проростков в первые дни жизни ювенильного спорофита. Но уже 4-х суточные проростки фукуса, обладающие более низкой скоростью фотосинтеза, оказываются более устойчивыми к действию этого токсического фактора.

Заключение

Проведенные эксперименты показали возможность существования и развития водорослей Баренцева моря в среде, загрязненной углеводородами нефти. Бурые водоросли F. vesiculosus устойчивы к токсическому воздействию эмульсии бензина. Максимально уязвимой стадией жизненного цикла в условиях нефтяного загрязнения для F. vesiculosus является прорастающая зигота. Отметим, что полученные результаты дополняют концептуальную схему реакции сообществ макрофитов на воздействие нефтяного загрязнения (Степаньян, 2020) и могут быть использованы при санитарной очистки морских вод от нефтепродуктов (Воскобойников и др., 2017, 2021, 2023, 2024; Лопушанская и др., 2018).

Финансирование. Работа выполнена в рамках гранта РНФ № 22-17-00243-П «Радиационная океанология и геоэкология прибрежного шельфа Баренцева и Белого морей. Биокосные взаимодействия в системе: донные отложения–вода–макроводоросли– микроорганизмы, их роль в ремедиации морской прибрежной экосистемы при радиационном и химическом загрязнении в условиях Арктики». 

Funding. This work was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 22-17-00243-П).

Степанян О.В. является зам. главного редактора журнала «Вопросы современной альгологии», в остальном авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Stepanyan O.V. is the deputy editor-in-chief of the journal Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). Otherwise, the authors declare that they have no conflicts of interest requiring disclosure in this article.

Список литературы

1. Биологические ресурсы моря и нефтяное загрязнение. – Москва: Пищевая промышленность, 1972. – 105 с.
2. Воскобойников Г.М., Зубова Е.Ю., Тыравска Д., Масликовска Б. Влияние тяжелых металлов на подвижность спор ламинарии сахаристой и клеток морского жгутиконосца платимонаса // Арктические моря: биоиндикация состояния среды, биотестирование и технология деструкции загрязнений. – Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1993a. – С. 81–85.
3. Воскобойников Г.М., Зубова Е.Ю., Тыравска Д., Масликовска Б., Богданович Л. Влияние тяжелых металлов на подвижность спор Laminaria saccharina (Laminariaceae) и клеток Platymonas viridis (Chlamydomonadiaceae) // Бот. журн. 1993b. Т. 78. № 9. С. 9–15.
4. Воскобойников Г.М., Ильинский В.В., Лопушанская Е.М., Макаров М.В., Пуговкин Д.В., Рыжик И.В., Ляймер А.В., Йенсен Д.Б. Санитарная водорослевая плантация для очистки прибрежных акваторий от нефтепродуктов: от теории к практике // Вопросы современной альгологии. 2017. № 3 (15). URL: http://algology.ru/1184 (дата обращения: 15.07.2025)
5. Воскобойников Г.М., Малавенда С.В., Метелькова Л.О. Роль водорослей-макрофитов в биоремедиации от нефтепродуктов Кольского залива Баренцева моря // Морской биологический журнал. 2021. Т. 6. № 3. С. 35-43. EDN: JOOABA. DOI: 10.21072/mbj.2021.06.3.04
6. Воскобойников Г.М., Матишов Г.Г., Быков О.Д, Маслова Т.Г., Шерстнева О.А., Усов А.И. Об устойчивости морских макрофитов к нефтяному загрязнению // Доклады АН. Общая биология. 2004. Т. 397. № 6. С. 842–844.
7. Воскобойников Г.М., Метелькова Л.О., Салахов Д.О., Кудрявцева Е.О. Способность к аккумуляции и трансформации дизельного топлива у зеленой водоросли Ulva lactuca Баренцева моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 4. С. 95–105. EDN: VCUXQT
8. Воскобойников Г.М., Метелькова Л.О., Пуговкин Д.В., Салахов Д.О. Влияние сырой нефти на симбиотическую ассоциацию зелёной водоросли Acrosiphonia arcta (Dillwyn) Gain и эпифитных бактерий // Морской биологический журнал. 2023. Т. 8. № 1. С. 16–26. EDN: LHMCGS. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2023.08.1.02
9. Гапочка Л.Д. Об адаптации водорослей. – Москва: Изд-во МГУ, 1981. – 80 с.
10. Лопушанская Е.М., Жаковская З.А., Метелькова Л.О., Матишов Г.Г., Воскобойников Г.М. Об участии зеленой водоросли Ulvaria obscura в биоремедиации морской среды от нефтепродуктов // Доклады Академии наук. 2018. Т. 481. № 1. С. 111–113.
11. Макаров В.Н. Поведение зооспор и ранние стадии развития Laminaria saccharina (L.) Lam. в связи с вопросами ее культивирования: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. – Ленинград, 1987. – 23 с.
12. Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. – Ленинград: Гидрометиоиздат, 1985. – 127 с.
13. Миронов О.Г., Цымбал И.М. Развитие водорослей макрофитов в условиях нефтяного загрязнения // Науч. докл. Высш. школы. Биол. науки. 1975. № 5. С. 53–56.
14. Муравейко В.М., Аникеенко Г.И., Зайцев В.Б., Ивакина Ю. И., Мотылева Т.А. Биотестирование нефти, газоконденсата, буровых растворов и их компонентов: Препринт. – Апатиты, 1994. – 19 с.
15. Нельсон-Смит А. Нефть и экология моря. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1977. – 302 с.
16. Одум Ю. Основы экологии. – Москва: Мир, 1975. – 740 с.
17. Основы микротехнических исследований в ботанике. Справочное руководство. – Москва: Каф. высш. растений Биолог. ф-та МГУ, 2000. – 127 с.
18. Патин С.А. Нефтяные разливы и их воздействие на морскую среду и биоресурсы. – Москва: Изд-во ВНИРО, 2008. – 508 с.
19. Пуговкин Д.В., Рыжик И.В., Салахов Д.О., Венгер М.П., Воскобойников Г.М. Об устойчивости зеленой водоросли Ulva lactuca L. и ассоциированных с ней микроорганизмов к воздействию дизельного топлива в условиях эксперимента // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2025. №5. С. 580–593.
20. Сиротинин Н.Н. Эволюция резистентности и реактивности организма. – Москва: Медицина, 1981. – 236 с.
21. Салахов Д.О., Воскобойников Г., Рыжик И.В. Влияние дизельного топлива на развитие проростков Ulva lactuca L. (Chlorophyta) Баренцева моря // Наука Юга России. 2020. Т. 16. № 1. С. 55–59.
22. Салахов Д.О., Пуговкин Д.В., Воскобойников Г.М. Влияние сырой нефти на развитие зигот и проростков зеленой водоросли Ulva lactuca (Ulvaceae) Баренцева моря // Ботанический журнал. 2023. Т. 108. № 10. С. 879–886. DOI: https://doi.org/10.31857/S000681362310006X
23. Степаньян О.В. Влияние сырой нефти на основные функциональные параметры макроводорослей Баренцева моря // Биология моря. 2008. Т. 34. №2. С. 144–147.
24. Степаньян О.В. Влияние сырой нефти на ранние стадии развития макроводорослей Баренцева моря // Бот. журн. 2013. Т. 98. №7. С. 903–912.
25. Степаньян О.В. Хроническое загрязнение повышает устойчивость бурой водоросли Fucus vesiculosus (L.) к действию углеводородов нефти // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015. №2. C. 22–25.
26. Степаньян О.В. Влияние нефти и нефтепродуктов на ранние стадии развития макроводорослей Черного моря // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2018. №3. С. 32–37. DOI: https://doi.org/10.30713/2411-7013-2018-3-32-37
27. Степаньян О.В. Воздействие разливов нефтепродуктов на прибрежно-водные и водные растения // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2019. №2. С. 12–17. DOI: https://doi.org/10.33285/2411-7013-2019-2(287)-12-17
28. Степаньян О.В. Концептуальная схема реакции сообществ макрофитов к воздействию нефтяного загрязнения // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2020. №3. С. 26–32. DOI: https://doi.org/10.33285/2411-7013-2020-3(294)-26-32
29. Степаньян О.В. Воскобойников Г.М. Влияние нефти и нефтепродуктов на морфо–функциональные особенности морских макроводорослей // Биология моря. 2006. Т. 32, № 4. С. 241–248.
30. Степаньян О.В., Воскобойников Г.М. Влияние нефти и нефтепродуктов на морские водоросли // Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов российских морей Североевропейского бассейна (проект подпрограммы «Исследование природы Мирового океана» Федеральной целевой программы «Мировой океан»). Вып. 2. – Апатиты: КНЦ РАН, 2007. – С. 556–567.
31. Степаньян О.В., Матишов Г.Г., Кулыгин В.В. Устойчивость макроводорослей Баренцева моря к нефтяному загрязнению // Наука Юга России. 2017. Т. 13. №3. С. 103–108. DOI: https://doi.org/10.23885/2500-0640-2017-13-3-103-108
32. Тараховская Е.Р., Маслов Ю.И. К характеристике фотоситентического аппарата Fucus vesiculosus L. на ранних стадиях эмбриогенеза // Изв. РАН. Сер. биол. 2005. № 5. С. 552–557.
33. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. – Москва: Наука, 2001. – 125 с.
34. Тюрин А.Н., Христофорова Н.К. Выбор тестов для оценки загрязнения морской среды // Биология моря. 1995. Т. 21, № 6. С. 361–368. EDN: JTDFYT
35. Andersson S., Kautsky L., Kautsky N. Effects of salinity and bromine on zygotes and embryos of Fucus vesiculosus from the Baltic Sea // Mar. Biol. 1992. V. 114. P. 661–665.
36. Lobban S.C., Harrison P.T., Duncan M.T. The physiological ecology of seaweeds. – Cambridge Univ. Press, 1985. – 242 p.
37. Maier I., Muller D.J. Sexual pheromones in algae // Biol. Bull. 1986. V. 170. P. 145–175.
38. Maier I., Hertweck C., Boland W. Stereochemical specificity of lamoxirene, the spermeleasing pheromone in kelp (Laminariales, Phaeophyceae) // Biol. Bull. 2001. V. 201. P. 121–125.
39. McLachlan J., Bidwell R.G.S. Photosinthesis of eggs, sperm, zygotes and embryons of Fucus serratus // Can. J. Bot. 1978. V. 56. № 4. P. 371–373.
40. North W.J., James D.E. Use of Cystoseira and Sargassum embryonic sporophytes for festing toxicity effects // Hydrobiologia. 1987. № 151–152. P. 417–423.
41. O'Brien P.Y., Dixon P.S. The effects of oils and oil components on algae: a review // Brit. Phycol. J. 1976. № 11. P. 115–142.
42. Reddin A., Prendeville G.N. Effect of Oils on cell membrane permeability in Fucus serratus and Laminaria digitata // Mar. Poll. Bull. 1981. V. 12. № 1. P. 339–342.
43. Ryzhik I., Pugovkin D., Makarov M., Roleda M.Y., Basova L., Voskoboynikov G. Tolerance of Fucus vesiculosus exposed to diesel water-accommodated fraction (WAF) and degradation of hydrocarbons by the associated bacteria // Environ. Pollut. 2019. V.254. ID 113072. https://doi.org/10.1016/J.ENVPOL.2019.113072
44. Singh A.K. Effects of assam crude oil on photosynthesis and associated electron transport system // Bull. Environ. Contam. and Toxicol. 1988. V. 41. № 5. P. 776–780.
45. Steel R.L. Sensitivity of some brown algal reproductive stages to oil pollution // J. Phycol. 1977. V. 13, № 2. P. 776–780.
46. Steel R.L., Thursby G.B. A toxicity test using life stages of Champia parvula (Rhodophyta) / Aquatic toxicology and hazard assessment // Sixth symposium. Bishop, W.E., R.D. Cardwell and B.B. Heidolph (Eds.). ASTM STP 802. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA. 1983. Р. 73–89.
47. Steel R.L., Thursby G.B. A protocol for sexual reproduction test with Kelps. Draft Report // U.S. EPA, Haffield Marine science Centere, Netport, OR & U.S. EPA, Narragansett, RI. 1992. P. 1–3.
48. Thélin I. Effects, en culture, de deux pétroles bruts et d'un dispersant pétrolier sur les zygotes et les plantules de Fucus serratus Linnaeus (Fucales, Phaeophyceae) // Bot. Mar. 1981. V. 24. P. 515–519.
49. Thursby G.B., Steel R.L., Kane M.E. Effect of Organic Chemicals on Growth and Reproduction in the Marine Red Alga Champia parvula // Environ. Toxicol. Chem. 1985. V. 4. № 6. Р. 797–805.
50. Wegeberga S., Hanssona S.V., van Beesta F.M., Fritt-Rasmussena J., Gustavson K. Smooth or smothering? The self-cleaning potential and photosynthetic effects of oil spill on arctic macro-algae Fucus distichus // Marine Pollution Bulletin. 2020. V.150. ID 110604. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110604

Статья поступила в редакцию 30.10.2025
После доработки 12.12.2025
Статья принята к публикации 24.12.2025

Об авторах

Степаньян Олег Владимирович – Oleg V. Stepanyan

доктор биологических наук
ведущий научный сотрудник, зав. лабораторией, ФИЦ Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Россия (FRC Southern Scientific Centre of RAS, Russia, Rostov-on-Don), Лаборатория прикладной океанографии; ORCID – https://orcid.org/0000-0003-4774-4835; SPIN-код – 6344-5427

step@ssc-ras.ru

Кудрявцева Екатерина Олеговна – Ekaterina O. Kudryavtseva

младший научный сотрудник, Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия (Komarov Botanical Institute of RAS, Russia, St. Petersburg), Лаборатория альгологии; ORCID – https://orcid.org/0009-0003-5666-2513; SPIN-код – 9379-9074

EKudryavtseva@binran.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41, ФИЦ ЮНЦ РАН. Тел. (863) 250-98-08 (125).

ССЫЛКА:

Степаньян О.В., Кудрявцева Е.О. Воздействие эмульсии бензина на ранние стадии развития Fucus vesiculosus Баренцева моря // Вопросы современной альгологии. 2025. №3 (39). С. 25-35. URL: http://algology.ru/2270

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-3(39)-25-35

EDN – HQQZLG

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

The effect of gasoline emulsion on the early stages of Fucus vesiculosus development in the Barents Sea

Oleg V. Stepanyan¹, Ekaterina O. Kudryavtseva²

¹FRC Southern Scientific Centre of RAS (Rostov-on-Don, Russia)
²Komarov Botanical Institute of RAS (St. Petersburg, Russia)
 

The effect of gasoline emulsion on Fucus vesiculosus of the Barents Sea was studied. It was found that Fucus vesiculosus of the Barents Sea is able to exist in an environment polluted with petroleum products. It was shown that the degree of mobility and the type of movement of F. vesiculosus anterozooids cannot be a test reaction when conducting biotesting of marine waters.

Key words: petroleum products; biotesting; seaweed; Fucus vesiculosus; gametogenesis; juvenile sporophyte; zygote

References

1. Andersson S., Kautsky L., Kautsky N. Effects of salinity and bromine on zygotes and embryos of Fucus vesiculosus from the Baltic Sea. Mar. Biol. 1992. V. 114. P. 661–665.
2. Biological resources of the sea and oil pollution. Pishchevaya promyshlennost', Moscow, 1972. 105 p. (In Russ.)
3. Fundamentals of microtechnical research in botany. The reference manual. Kaf. vyssh. rastenij Biolog. f-ta MGU, Moscow, 2000. 127 p. (In Russ.)
4. Gapochka L.D. On the adaptation of algae. Izd-vo MGU, Moscow, 1981. 80 p. (In Russ.)
5. Lobban S.C., Harrison P.T., Duncan M.T. The physiological ecology of seaweeds. Cambridge Univ. Press, 1985. 242 p.
6. Maier I., Muller D.J. Sexual pheromones in algae. Biol. Bull. 1986. V. 170. P. 145–175.
7. Maier I., Hertweck C., Boland W. Stereochemical specificity of lamoxirene, the spermeleasing pheromone in kelp (Laminariales, Phaeophyceae). Biol. Bull. 2001. V. 201. P. 121–125.
8. Makarov V.N. Zoospore behavior and early stages of Laminaria saccharina (L.) Lam. in connection with the issues of its cultivation: PhD Dissertation abstract. Leningrad, 1987. 23 p. (In Russ.)
9. Man-made pollution of natural waters by hydrocarbons and its environmental consequences. Nauka, Moscow, 2001. 125 p. (In Russ.)
10. McLachlan J., Bidwell R.G.S. Photosinthesis of eggs, sperm, zygotes and embryons of Fucus serratus. Can. J. Bot. 1978. V. 56. № 4. P. 371–373.
11. Mironov O.G. The interaction of marine organisms with petroleum hydrocarbons. Gidrometioizdat, Leningrad, 1985. 127 p. (In Russ.)
12. Mironov O.G., Cymbal I.M. Development of macrophyte algae under oil pollution conditions. Scientific essays of higher education. 1975. № 5. P. 53–56. (In Russ.)
13. Muravejko V.M., Anikeenko G.I., Zajcev V.B., Ivakina YU. I., Motyleva T.A. Biotesting of oil, gas condensate, drilling fluids and their components: Preprint. Apatity, 1994. 19 p. (In Russ.)
14. Nelson-Smith A. Oil pollution and marine ecology. Gidrometioizdat, Leningrad, 1977. 302 p. (In Russ.)
15. North W.J., James D.E. Use of Cystoseira and Sargassum embryonic sporophytes for festing toxicity effects. Hydrobiologia. 1987. № 151–152. P. 417–423.
16. O'Brien P.Y., Dixon P.S. The effects of oils and oil components on algae: a review. Brit. Phycol. J. 1976. № 11. P. 115–142.
17. Odum Eu.P. Fundamentals of Ecology. Mir, Moscow, 1975. 740 p. (In Russ.)
18. Patin S.A. Oil spills and their impact on the marine environment and bioresources. Izd-vo VNIRO, Moscow, 2008. 508 p. (In Russ.)
19. Pugovkin D., Ryzhik I., Salakhov D., Venger M. On the resistance of the green alga Ulva lactuca L. and associated microorganisms to the effects of diesel fuel under experimental conditions. Biology Bulletin. 2025. No.5. P. 580–593. DOI: https://doi.org/10.7868/S3034536725050099 (In Russ.)
20. Reddin A., Prendeville G.N. Effect of Oils on cell membrane permeability in Fucus serratus and Laminaria digitata. Mar. Poll. Bull. 1981. V. 12. № 1. P. 339–342.
21. Ryzhik I., Pugovkin D., Makarov M., Roleda M.Y., Basova L., Voskoboynikov G. Tolerance of Fucus vesiculosus exposed to diesel water-accommodated fraction (WAF) and degradation of hydrocarbons by the associated bacteria. Environ. Pollut. 2019. V.254. ID 113072. DOI: https://doi.org/10.1016/J.ENVPOL.2019.113072
22. Salakhov D.O., Voskoboinikov G.M., Ryzhik I.V. The influence of diesel fuel on the growth of plants of Ulva lactuca L. (Chlorophyta) of the Barents Sea. Nauka Yuga Rossii [Science in the South Russia]. 2020. V.16, №1. P. 55–59. (In Russ.)
23. Salakhov D.O., Pugovkin D.V., Voskoboinikov G.M. Influence of crude oil on the development of zygotes and seedlings of the green alga Ulva lactuca (Ulvaceae) of the Barents Sea. Botanical Journal. 2023. V.108, №10. С. 879–886. EDN: YDMRRD. DOI: https://doi.org/10.31857/S000681362310006X (In Russ.)
24. Singh A.K. Effects of assam crude oil on photosynthesis and associated electron transport system. Bull. Environ. Contam. and Toxicol. 1988. V.41, № 5. P. 776–780.
25. Sirotinin N.N. Evolution of resistance and reactivity of the organism. Medicina, Moscow, 1981. 236 p. (In Russ.)
26. Steel R.L. Sensitivity of some brown algal reproductive stages to oil pollution. J. Phycol. 1977. V.13, №2. P. 776–780.
27. Steel R.L., Thursby G.B. A toxicity test using life stages of Champia parvula (Rhodophyta) / Aquatic toxicology and hazard assessment. Sixth symposium. Bishop, W.E., R.D. Cardwell and B.B. Heidolph (Eds.). ASTM STP 802. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1983. Р. 73–89.
28. Steel R.L., Thursby G.B. A protocol for sexual reproduction test with Kelps. Draft Report. U.S. EPA, Haffield Marine science Centere, Netport, OR & U.S. EPA, Narragansett, RI, 1992. P. 1–3.
29. Stepaniyan O.V. Effects of crude oil on major functional characteristics of macroalgae of the Barents Sea. Russian Journal of Marine Biology. 2008. V.34, №2. P. 131–134. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063074008020077
30. Stepanyan O.V. The effect of crude oil on the early stages of macroalgal development in the Barents Sea. Botanical Journal. 2013. V. 98, №7. P. 903–912. (In Russ.)
31. Stepanyan O.V. Chronic pollution increases the resistance of the brown alga Fucus vesiculosus (L.) to the effects of petroleum hydrocarbons. Zashchita okruzhayushchej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental Protection in the Oil and Gas Complex]. 2015. №2. P. 22–25. (In Russ.)
32. Stepanyan O.V. The influence of oil and petroleum products on the early stages of macroalgae development in the Black Sea. Zashchita okruzhayushchej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental Protection in the Oil and Gas Complex]. 2018. №3. P. 32–37. DOI: https://doi.org/10.30713/2411-7013-2018-3-32-37 (In Russ.)
33. Stepanyan O.V. Impact of Oil Spills on Coastal and Aquatic Plants. Zashchita okruzhayushchej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental Protection in the Oil and Gas Complex]. 2019. №2. P. 12–17. DOI: https://doi.org/10.33285/2411-7013-2019-2(287)-12-17 (In Russ.)
34. Stepanyan O.V. Conceptual scheme of the response of macrophyte communities to oil pollution. Zashchita okruzhayushchej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental Protection in the Oil and Gas Complex]. 2020. №3. P. 26–32. DOI: https://doi.org/10.33285/2411-7013-2020-3(294)-26-32 (In Russ.)
35. Stepanyan O.V., Voskoboinikov G.M. Effect of oil and oil products on morphofunctional parameters of marine macrophytes. Russian Journal of Marine Biology. 2006. V.32, №1. P. 32–39.
36. Stepanyan O.V., Voskoboynikov G.M. The influence of oil and petroleum products on seaweed // Comprehensive Research of Processes, Characteristics, and Resources of the Russian Seas of the North European Basin (project of the subprogram "Research of the Nature of the World Ocean" of the Federal Target Program "World Ocean"). V.2. KNC RAN, Apatity, 2007. P. 556–567. (In Russ.)
37. Stepanyan O.V., Matishov G.G., and Kulygin V.V. Resistance of Barents Sea macroalgae to oil pollution. Nauka Yuga Rossii [Science in the South Russia]. 2017. V.13, №3. P. 103–108. DOI: https://doi.org/10.23885/2500-0640-2017-13-3-103-108 (In Russ.)
38. Tarakhovskaya E.R., Maslov Yu.I. Description of the photosynthetic apparatus of Fucus vesiculosus L. in early embryogenesis. Biology Bulletin. 2005. V.32, № 5. P. 456–460.
39. Thélin I. Effects, en culture, de deux pétroles bruts et d'un dispersant pétrolier sur les zygotes et les plantules de Fucus serratus Linnaeus (Fucales, Phaeophyceae). Bot. Mar. 1981. V.24. P. 515–519.
40. Thursby G.B., Steel R.L., Kane M.E. Effect of Organic Chemicals on Growth and Reproduction in the Marine Red Alga Champia parvula. Environ. Toxicol. Chem. 1985. V.4, №6. Р. 797–805.
41. Tyurin A. N., Khristoforova N. K. A choice of tests for the evaluation of environmental marine pollution. Russian Journal of Marine Biology. 1995. 21(6). P. 315–319. EDN: JTDFYT (In Russ.)
42. Voskoboynikov G.M., Il'inskii V.V., Lopushanskaya E.M., Makarov M.V., Pugovkin D.V., Ryzhik I.V., Liaimer A.V., Jensen J.B. Sanitary algae plantation for the bioremediation of coastal waters from oil: from theory to practice. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2017. № 3 (15). URL: http://algology.ru/1184 (date: 15.07.2025) (In Russ.)
43. Voskoboinikov G. M., Malavenda S. V., Metelkova L. O. The role of algae macrophyte in bioremediation of petroleum products of the Kola Bay of the Barents Sea. Marine Biological Journal. 2021. V.6, №3. P. 35–43. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2021.06.3.04
44. Voskoboinikov G.M., Matishov G.G., Bykov O.D., Maslova T.G., Sherstneva O.A., Usov A.I. Resistance of marine macrophytes to oil pollution. Doklady biological sciences. 2004. V. 397. № 6. P. 340–341.
45. Voskoboinikov G.M., Matishov G.G., Metelkova L.O., Zhakovskaya Z.A., Lopushanskaya E.M. Participation of the green algae Ulvaria obscura in bioremediation of sea water from oil products. Doklady biological sciences. 2018. V.481, №1. P. 139–141. DOI: https://doi.org/10.1134/S0012496618040026
46. Voskoboinikov G. M., Metelkova L. O., Pugovkin D. V., Salakhov D. O. The effect of crude oil on the symbiotic association of the green alga Acrosiphonia arcta (Dillwyn) Gain and epiphytic bacteria. Marine Biological Journal. 2023. V.8, №1. P. 16–26. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2023.08.1.02
47. Voskoboinikov G.M., Metelkova L.O., Salakhov D.O., Kudryavtsteva E.O. The ability to accumulate and transform diesel fuel by green algae Ulva lactuca of the Barents Sea. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. 2024. № 4. P. 95–105.
48. Voskobojnikov G.M., Zubova E.Yu., Tyravska D., Maslikovska B. The influence of heavy metals on the motility of spores of Laminaria saccharina and cells of the marine flagellate Platymonas. In: Arctic seas: bioindication of the state of the environment, biotesting and technology of pollution destruction. Izd-vo KNC RAN, Apatity, 1993a. P. 81–85. (In Russ.)
49. Voskobojnikov G.M., Zubova E.Yu., Tyravska D., Maslikovska B., Bogdanovich L. The influence of heavy metals on the motility of Laminaria saccharina (Laminariaceae) spores and Platymonas viridis (Chlamydomonadiaceae) cells. Botanical Journal. 1993b. Т. 78. № 9. С. 9–15. (In Russ.)
50. Wegeberga S., Hanssona S.V., van Beesta F.M., Fritt-Rasmussena J., Gustavson K. Smooth or smothering? The self-cleaning potential and photosynthetic effects of oil spill on arctic macro-algae Fucus distichus. Marine Pollution Bulletin. 2020. V.150. ID 110604. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110604

Authors

Stepanyan Oleg V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-4774-4835

FRC Southern Scientific Centre of RAS, Moscow, Russia

step@ssc-ras.ru

Kudryavtseva Ekaterina O.

ORCID – https://orcid.org/0009-0003-5666-2513

Komarov Botanical Institute of RAS, St. Petersburg, Russia

EKudryavtseva@binran.ru

ARTICLE LINK:

Stepanyan O.V., Kudryavtseva E.O. The effect of gasoline emulsion on the early stages of Fucus vesiculosus development in the Barents Sea. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2025. № 3 (39). P. 25–35. URL: http://algology.ru/2270

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-3(39)-25-35

EDN – HQQZLG

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor, please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147