научная статья по теме АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ ДАФНИЙ К ГИДРОХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ СТОЧНЫХ ВОД В РАЗЛИЧНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА Биология

Текст научной статьи на тему «АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ ДАФНИЙ К ГИДРОХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ СТОЧНЫХ ВОД В РАЗЛИЧНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА»

УДК 504.45.054

АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ ДАФНИЙ К ГИДРОХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ СТОЧНЫХ ВОД В РАЗЛИЧНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА

Л. Б. Зутова, соискатель, maki1987@rambler.ru,

С. А. Нефедова, д-р биол. наук, профессор, nefedova-s-a@mail.ru Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева

Низшие ракообразные проявляют неодинаковую адаптивную реакцию к гидрохимическому составу сточных вод в разные сезоны года.

В весенне-летний период, когда наблюдается превышение ПДК по содержанию аммонийного иона, выживаемость рачков Cerio-daphnia affinis в сточной воде снижается на 75 %, тогда как аналогичный показатель у Daphnia magna при наличии этого поллютанта, практически не меняется. В тех же условиях среды динамика плодовитости Ceriodaphnia affinis составляет от 21,35 экз./самку (норма) до 4,74 экз./самку, тогда как численность вида Daphnia magna меняется в незначительных пределах 6,45 экз./самку.

В осенне-зимний период при концентрации 300 мг/дм3 хлорид-ионов в пробе воды показатель «выживаемость» Daphnia magna снижается на 5 %, при 400 мг/дм3 на 28 %, при превышении ПДК по хлорид-иону в 1,5 раза выживаемость этих ракообразных снижается на 46 %. Выживаемость Ceriodaphnia affinis при любой из этих концентраций остается в пределах 3—4 %.

Плодовитость вида Ceriodaphnia affinis в осенне-зимний период независимо от загрязнения воды хлорид-ионами остается в пределах 4,75 экз./самку, тогда как численность вида Daphnia magna при выявлении этого поллютанта колеблется от 6,1 до 7,4 экз./самку.

Таким образом, при проведении биотестирования сточной воды на токсичность, рекомендуем использовать в качестве тест-объекта в весенне-летний период Ceriodaphnia affinis в осенне-зимний — Daphnia magna.

Lower crustaceans exhibit different adaptive response to chemical composition of wastewater in various seasons of the year.

In spring and summer, when there is an excess of the permissible concentration of ammonium ion, the amphipods' survival of Ceriodaphnia affinis in the wastewater is reduced by 75 %, while the same indicator in Daphnia magna in the presence of this pollutant, is practically unchanged. In the same environmental conditions, dynamics of the fertility of Ceriodaphnia affin is is 21,35 copies/female (normal) to 4,74 copies/ female, while the number of species of Daphnia magna varies insignificantly 6,45 copies/female.

In the autumn-winter period at a concentration of 300 mg/dm3 of the chloride ions in the water sample the rate of the "survival" of Daphnia magna decreased by 5 % at 400 mg/dm3 28 %, when excessive concentrations of chloride-ion 1,5 times the survival rate of these crustaceans is reduced by 46 %. The survival of Ceriodaphnia affinis at any of these concentrations remains within 3—4 %.

The fecundity of the species Ceriodaphnia affinis in the autumn-winter period, regardless of the water pollution of the chloride ions remain in the range of 4,75 copies/female, while the number of species of Daphnia magna in the identification of this pollutant varies from 6,1 to abs./female.

Thus, when performing biological testing of waste water toxicity, it is recommended to use Ceriodaphnia affinis in spring and summer, and Daphnia magna in autumn and winter as a test object.

Ключевые слова: адаптация, биотестирование, активный ил, дафнии, цериодафнии.

Keywords: adaptation, bio-testing, activated sludge, Daphnia, Cerio-daphnia.

Актуальность. Методологическим основам оценки воды при изменении ее качества в процессе использования от источника до потребителя в последнее время уделяется особое внимание [1]. Масштабы антропогенной деятельности достигли такого уровня, когда существующая система экологического мониторинга должна дополняться исследованиями с использованием биологических тест-объектов. Актуальным являются исследования влияния абиотических факторов в природных и производственных условиях с целью установления пределов толерантности и оценки устойчивости организмов к внешним воздействиям [2]. Основными абиотическими факторами, воздействующими на биоценоз ила, являются температура, состав очищаемых сточных вод и наличие в них токсичных веществ, влияющих на жизнедеятельность микроорганизмов; фактические концентрации и разнообразие растворенных питательных веществ, используемых микроорганизмами для роста; содержание растворенного кислорода в иловой смеси [3]. Исследованиями в области разработки и использования методов биотестирования в водоохранной практике занимаются во многих научно-исследовательских институтах. Однако поиск маркерных показателей тест-объектов, отражающих их адаптивные свойства к гидрохимическому составу сточных и поверхностных вод, и сегодня остается актуальным направлением экологических исследований [4].

Нами было замечено, что два вида низших ракообразных, которых используют при проведении биотестирования, а именно Daphnia magna Straus и Ceriodaphni aaffinis Lilljeborg, не одинаково реагируют на состав сточных вод в различные сезоны года. Таким образом, мы посчитали необходимым проследить динамику адаптивной реакции этих ракообразных к гидрохимическому составу стоков (в зависи-

Таблица 1 Выживаемость и плодовитость Daphnia magna и Ceriodaphnia affinis в зависимости от сезона года

* Примечание: здесь и далее Р < 0,05. Контрольная группа Daphnia magna по показателю «плодовитость» — 6,71 экз./самку, Ceriodaphnia affinis — 21,35 экз./самку; по показателю «выживаемость» у двух видов ракообразных — 100 %.

Таблица 2 Выживаемость и плодовитость ракообразных в зависимости от концентрации ионов аммония в сточных водах в весенне-летний период

Таблица 3

Динамика выживаемости и плодовитости ракообразных в зависимости от концентрации хлорид-ионов в сточных водах в осенне-зимний период

мости от сезона года), и предложить использовать полученные нами показатели в качестве маркерных при биотестировании воды для определения ее токсичности.

Материалы и методы. Токсикологический контроль при биотестировании проводился методом определения показателей выживаемости и плодовитости ракообразных Daphnia magna Straus и Ceriodaphnia affinis Lilljeborg. Гидрохимический анализ сточных вод проводили согласно методикам ПНД Ф 14.1:2.1—95 [5] и ПНД Ф 14.1;2.95—95 [6] на спектрофотометре КФК-3-01.

Результаты исследований. При анализе выживаемости и плодовитости двух тест-чувствительных видов ракообразных Daphnia magna и Ceriodaphnia affinis в зависимости от разных сезонов года нами обнаружена следующая тенденция: в весенне-летний период, когда наблюдается превышение ПДК по содержанию ионов аммония, выживаемость рачков Ceriodaphnia affinis в сточной воде снижается на 75 %, тогда как аналогичный показатель у Daphnia magna при наличии этого поллютан-та практически не меняется. В тех же условиях среды динамика плодовитости Ceriodaphnia affinis составляет от 21,35 экз./самку (норма) до 4,74 экз./самку, тогда как численность вида Daphnia magna меняется в незначительных пределах 6,45 экз./самку (табл. 1).

Для вида Ceriodaphnia affinis, в отличие от Daphnia magna концентрация ионов аммония в сточных водах имеет определяющее значение

о

(табл. 2). При концентрации 3,5 и 4,6 мг/дм3 ионы аммония оказали высокое токсичное действие на Ceriodaphnia affinis. В растворах этого поллютанта с концентрацией в пределах ПДК выживаемость вида Daphnia magna не отличается от контрольной группы, тогда как у Ceriodaphnia affinis показатель снижается на 6 %.

В целом, процент выживаемости Daphnia magna был выше, чем у цериодафний, что указывает на большую чувствительность последних к ионам аммония.

При биотестировании сточной воды с высоким содержанием концентрации хлорид-ионов (500,0 мг/дм3), что свойственно стокам в осенне-зимний период, мы обнаружили следующее — выживаемость и плодовитость вида Daphnia magna достоверно изменяется при загрязнении воды этим поллютантом, чего не наблюдается у Ceriodaphnia affinis (табл. 3). Так, при

о

концентрации хлорид-ионов 200,0 мг/дм3 вы-

Количество хлорид- Daphnia magna Ceriodaphnia affinis

ионов в сточной воде, мг/дм3 выживаемость, % плодовитость, экз./самку выживаемость, % плодовитость, экз./самку

0(контроль) 100 7,11 100 24,39

200 99 6,95 100 24,30

300 95 6,82 97 24,32

400 72 5,97 97 23,41

500 54 3,65 96 22,95

Вид низших ракообразных Показатели Сезоны

зима весна лето осень

Daphnia magna плодовитость*, экз./самку 9,61 6,89 6,01 10,14

выживаемость, % 82 100 99 87

Ceriodaphnia affinis плодовитость*, экз./самку выживаемость, % 21,33 90 5,92 37 3,56 25 21,40 98

Количество ионов аммония в сточной воде, мг/дм3 Daphnia magna Ceriodaphnia affinis

выживаемость, % плодовитость, экз./самку выживаемость, % плодовитость, экз./самку

0 (контроль) 100 7,15 100 20,36

0,50 100 6,87 100 18,75

0,55 100 6,59 94 19,58

3,50 98 6,97 35 10,18

4,60 97 6,31 27 9,34

30

Биоэкология

№ 4, 2014

живаемость Daphnia magna снизилась на 1 %, тогда как Ceriodaphnia affinis на данную концентрацию поллютанта не реагирует. При концентрации 300 мг/дмо хлорид-ионов в пробе воды выживаемость Daphnia magna снизилась на 5 %, при 400 мг/дм3 — на 28 %. При превышении в 1,5 раза ПДК по хлорид-иону выживаемость Daphnia magna снижается на 46 %, Ceriodaphnia affinis при любой из этих концентраций остается в пределах 3—4 %.

При превышении ПДК по хлорид-ионам рачки Daphnia magna по показателю «плодовитость» также обладают более высокой чувствительностью, чем рачки Ceriodaphnia affinis. При концентрации 500 мг/дм3 плодовитость у Daphnia magna снизилась на 50 %, а у Ceriodaphnia affinis на 6 %.

Таким образом, низшие ракообразные, используемые нами в качестве тест-объектов для проведения биотестирования, проявляют неодинаковую адаптивную реакцию к гидрохимическому составу сточных вод в разные сезоны года. Приоритетными поллютантами в воде в весенне-летний период являются ионы аммония, тест-чувствительным объектом для которых является Ceriodaphnia affinis, в осенне-зимний период сточные воды насыщены хлорид-ионами, на эти поллютанты проявляют достоверную реакцию Daphnia magna.

При проведении биотестиро

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком