БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2012, № 2, с. 61-69
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
УДК 577.1:582.2(282.471.45)
ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СОСТАВ ЛИПИДОВ Ulva intestinalis (L.) Link (Chlorophyta) В МАЛЫХ РЕКАХ БАССЕЙНА ОЗ. ЭЛЬТОН ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
© 2012 г. О. А. Розенцвет, В. Н. Нестеров, Е. С. Богданова
Институт экологии Волжского бассейна РАН, 445003 г. Тольятти, ул. Комзина, 10, e-mail: nesvik1@mail.ru Поступила в редакцию 27.01.2011 г.
Изучены содержание и состав липидов водоросли Ulva intestinalis (L.) Link, собранной на 10 станциях, расположенных на малых реках бассейна оз. Эльтон в аридной зоне Прикаспийской низменности. Проведен анализ связей между содержанием липидов U. intestinalis и абиотическими факторами (уровень минерализации, температурный режим, насыщение кислородом, кислотность среды). Установлено, что уровень минерализации воды — определяющий фактор, действующий на состав мембранных липидов.
Ключевые слова: Ulva intestinalis, абиотические факторы среды, липиды.
ВВЕДЕНИЕ
Водоросли — важный элемент водных экосистем. Они способны приспосабливаться к различным уровням солености водных объектов, их кислотности, световым колебаниям, а также к другим факторам среды [5]. Все это отражается в исключительном разнообразии липидов [18, 24]. Особое значение имеют липиды, которые служат основой клеточных мембран и регулируют отношения клетки с внешней средой [20]. К числу таких липидов у водорослей относятся глико- (ГЛ) и фос-фолипиды (ФЛ), а также бетаиновые липиды, например 1,2-диацилглицеро-3-О-4'-(М,М,М-три-метил)-гомосерин (ДГТС) [12, 16].
Имеются сведения о влиянии отдельных факторов (температуры, минерализации и др.) среды на состав липидов различных представителей водорослей [8, 13, 17—19]. Как правило, работы касаются одного-двух видов водорослей и влияния какого-то одного фактора. Меньше известно об изменчивости липидных компонентов мембран одного вида организмов, существующих в местообитаниях с широким диапазоном варьирования абиотических факторов.
Многоклеточная макроводоросль Ulva (=Enter-omorpha) intestinalis (L.) Link (Chlorophyta) — широко распространенный в прибрежной мелководной зоне Мирового океана вид растений [2, 4]. Она растет на разных субстратах у уреза воды и глубже или свободно плавает в соленых, солоноватых и пресных, часто загрязненных водах, успешно развивается как на естественных грунтах — скалах и
камнях, так и на искусственных сооружениях [4,21]. При проведении комплексных эколого-гидробиологических исследований высокоминерализованных рек бассейна оз. Эльтон установлено, что U. intestinalis — один из массовых видов мак-рофитов в этих водных объектах [6].
Цель работы — изучение влияния абиотических факторов водной среды на состав липидов U. intestinalis в малых реках аридной зоны Прикаспийской низменности.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили с 2006 по 2010 г. на 10 станциях рек Хара, Солянка, Сморогда, Чернавка, Ланцуг, расположенных на территории Волгоградской обл. и питающих оз. Эльтон (рис. 1). Среди исследованных малых рек наиболее протяженная — река Хара. Ее длина 39 км. Протяженность рек Большая Сморогда и Ланцуг примерно одинакова (~14 км), рек Солянка и Чернавка — 5 и 2 км соответственно. Биотопы этих рек представлены в основном мощными черными илами с примесью растительных осадков, песка и глины [6]. Выбор станций определялся различиями основных факторов, влияющих на рост водорослей (уровень минерализации, температура, кислотность среды, насыщение воды кислородом), а также обилием данного вида в выбранных местах обитания.
Образцы водорослей и пробы воды отбирали на открытых участках литорали в августе. Для определения видовой принадлежности пробы фиксиро-
Рис. 1. Схема расположения малых рек и станций наблюдений в районе оз. Эльтон (по работе [6]): 1—10 — номера станций.
Саратов О
N,__^si
Камышин
Волгоград О]
р. Червянка >8
р. Большая Сморогда
1
вали в водном растворе формалина. Гидрохимические показатели и физико-химические параметры воды измеряли в соответствии с общепринятыми методическими указаниями [1].
Для анализа липидов отбирали слоевища водорослей и составляли три независимых биологических пробы (2—4 г сырой массы). Образцы инакти-вировали кипящим изопропиловым спиртом в течение 10 мин, затем фиксировали смесью хлороформа и метанола (1 : 2 по объему). Материал в плотно закупоренных стеклянных флаконах доставляли к месту проведения анализов. Липиды экстрагировали смесью хлороформа и метанола в соотношении 1 : 2 по объему [15], затем разделяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках 10 х 10 или 6 х 6 см с закрепленным слоем силикагеля. Для разделения ГЛ использова-
ли одномерную ТСХ в системе растворителей — ацетон : бензол : вода (91 : 30 : 8) и 5%-ный раствор 12MoO3 • H3PO4 в этаноле для их проявления. Количество ГЛ определяли на денситометре Sorbfil (Россия), в отдельных случаях данные уточняли проведением анализа на содержание галактозы. Для построения калибровочных кривых использовали моногалактозилдиацилглицерин (МГДГ) ("Larodan", Швеция). Нейтральные липиды (НЛ) разделяли одномерной ТСХ с последовательным применением систем растворителей — толуол : гек-сан : муравьиная кислота (70 : 30 : 0.5) и гексан : ди-этиловый эфир : муравьиная кислота (60 : 40 : 1). Количество НЛ определяли спектрофотометриче-ски по методу работы [7], в качестве стандарта использовали трипальмитат ("Sigma", США). Разделение ФЛ проводили методом двумерной ТСХ с ис-
Таблица 1. Некоторые абиотические условия на станциях отбора при исследовании содержания липидов в тканях U. intestinalis
Номер станции Число проб Глубина, м Скорость течения*, м/с Минерализация, г/л Температура, °C Насыщение кислородом,% pH
1 8 0.1-0.2 0.2-0.3 6.9 22.0 94 7.2
2 4 0.1-0.2 0.2-0.3 11.0 22.0 52 9.2
3 4 0.1-0.2 0.2-0.3 13.8 22.8 178 8.3
4 8 0.4-0.5 0.1-0.2 6.8 22.0 40 7.6
5 4 0.1-0.2 0.1-0.2 13.7 22.0 124 8.1
6 4 0.1-0.2 0.3-0.4 27.6 24.8 95 7.5
7 7 0.1-0.2 0.3-0.4 27.3 26.0 138 7.8
8 6 0.1-0.2 0.3-0.4 28.5 18.5 53 7.3
9 7 0.2-0.3 0.1-0.2 13.7 24.2 96 8.4
10 8 0.2-0.3 0.1-0.2 9.7 18.6 135 8.3
* Скорость течения в летнюю межень, устье.
пользованием систем растворителей: первое направление — хлороформ : метанол : бензол : аммиак (130 : 60 : 20 : 12), второе — хлороформ : метанол : бензол : ацетон : уксусная кислота (140 : 60 : 20 : : 10 : 8). Проявляли ФЛ 10%-ным раствором H2SO4 в метаноле при нагревании до 180°С в течение 15 мин. Количество ФЛ определяли по содержанию неорганического фосфора [25] с последующим перерасчетом на молекулярные массы липидов [9]. Содержание ДГТС анализировали спек-трофотометрическим методом. Калибровочную кривую строили по предварительно выделенному и очищенному ДГТС в интервале 1—10 мкг. Суммарное содержание липидов (СЛ) рассчитывали как сумму проанализированных отдельно НЛ, ГЛ, ФЛ и ДГТС.
Результаты представлены в виде М ± m, где М— средняя арифметическая, m — стандартная ошибка. Достоверность различий оценивали с использованием непараметрического критерия Стьюден-та при уровне значимости p < 0.05. Влияние отдельных абиотических факторов на содержание липидов оценивали с использованием корреляционно-регрессионного, дисперсионного [10] и канонического корреспондентного анализов (Canonical Correspondence Analysis, или ССА) [23]. При интерпретации ССА-диаграмм основывались на следующих положениях: точки, соответствующие каждому из типов липидов, обозначают среднее значение их количественного содержания или вероятность встречаемости этого количества, которое изменяется с увеличением расстояния от его позиции на графике; точки, соответствующие местообитаниям, лежат на диаграмме ординации в
центре тяжести средних значений содержания ли-пидов, которые встречаются на этих станциях; точки типов липидов на краю диаграммы принадлежат редким типам липидов, либо встречающихся при экстремальных условиях среды обитания, либо имеющих редкую встречаемость, случайно совпадающую с экстремальными местообитаниями [11]. Для статистической обработки использовали программы Statistica 6.0 for Windows, Microsoft Excel 2007 и Сanoco 4.5.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Скорость течения воды в исследованных реках и глубина в местах отбора проб примерно одинаковы (табл. 1). Однако абиотические параметры их водной массы имеют существенные различия. Уровень минерализации в реках варьирует от 7 до 29 г/л. Наиболее минерализованы воды рек Солянка и Чернавка, менее — воды в верхнем течении р. Хара и среднем течении р. Ланцуг. В достаточно широком интервале изменяется уровень насыщения воды кислородом (40—178%). В среднем течении рек Хара и Ланцуг отмечено самое низкое содержание кислорода в воде. По температурному режиму реки Чернавка и Ланцуг более холодно-водные по сравнению с другими реками. Водородный показатель в исследованных водотоках в период наблюдений составлял 7.2—9.2, т.е. воды исследуемых рек нейтральные и слабощелочные.
Сравнение однотипных участков рек показывает, что уровень минерализации воды в устьевых участках рек в пределах зоны смешения река — озе-
Таблица 2. Состав липидов (% от суммы) в тканях U. intestinalis из малых рек бассейна оз. Эльтон
Липиды Номера станций
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Суммарные липиды
СЛ* 7. 5-7.8 8.0 - 8. 7 4.4 - 9. 5 4.8 -1 2.3 5. 6 - 8.6 5 .3 -1 0.5 6 .5 -1 2.0 9.0 - 13. 3 7 . 5 -1 2.0 3.2 - 6.6
7 . 6 ± 0 .1 8 . 4 ± 0 .3 6 . 8 ± 1 .2 8.9 ± 3. 1 8 . 1 ± 0 .3 8.1 ± 1. 4 9.7 ± 1.7 1 0 .9 ± 1.6 9.8 ± 1. 3 5 . 3 ± 1 .1
ГЛ 5 5.1 -70. 8 69.3 -90. 3 5 8.6 -72. 0 57.9 -81. 8 72.8 - 73. 2 57.0 - 70. 9 46.1 - 72. 8 66.9 - 80. 0 72.0 - 84. 4 6 1.1 - 73. 6
63 . 0 ± 2 .5 79 . 7 ± 2 .1 66 . 0 ± 0 .8 70 . 4 ± 3 .7 73 . 0 ± 0 .2 61 . 6 ± 0 .9 62 . 4 ± 2 .2 73 . 2 ± 4 .5 78 . 8 ± 3 .5 69 . 0 ± 2 .6
ФЛ 6. 3 6. 8 0 .0 -1 0.2 6.6 - 8.5 4.5 -1 7.3 5.5 - 7.2 6.3 - 8.5 7. 6 - 12. 3 5 .4 -1 1 .4 2.5 - 8.0 3.6 - 7.3
6.6 ± 0.2 5.7 ± 0. 5 7 . 7 ± 0 .4 8.8 ± 1. 0 6 . 4 ± 0 .2 7 . 6 ± 0 .6 10.4 ± 0.9 8.4 ± 0. 7 4. 3 ± 0 .4 5 . 0 ± 0 .5
НЛ 3. 7 - 24.4 4.5 - 6.6 1 3.3 -2
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.