Повышение эффективности использования гидроидов при биотестировании: выбор вида, сезона, температурного режима (стр. 1 из 3)

Карлсен А. Г., Марфенин Н. Н.

Среди различных видов гидроидов чувствительность к повышенному содержанию в морской воде ионов цинка во много раз различается. С помощью регистрации доли рассосавшихся за 1—2 сут гидрантов у ObeUa loveni можно без применения дорогостоящего оборудования даже в полевых условиях установить наличие в воде токсических примесей (ионов цинка в концентрации 0,5 мг/л и выше). Чувствительность метода может быть повышена, если использовать материал в период начала активного роста колоний после зимней диапаузы.

В последнее время была экспериментально доказана высокая чувствительность гидроидов к различным токсическим веществам, добавляемым к морской воде (Karbe, 1972; Stebbing, 1980a, 1981), что ставит их в ряд перспективных объектов для биотестирования (Stebbing, 1980b). Поэтому возникла необходимость выявить среди гидроидов виды, наиболее чувствительные к токсикантам, и условия, при которых указанная чувствительность проявляется в наибольшей мере.

Работа в этом направлении уже была начата нами ранее (Карлсен, Марфенин, 1987). На трех видах гидроидов рода Obelia—О. loveni (Allm., 1859) О. flexuosa (Hincks, 1861), 0. geniculata (L., 1758), взятых из моря в августе, было испытано в лабораторных условиях действие различных концентраций ионов цинка и меди в морской воде. Эффект токсического воздействия регистрировали по доле дедифференцировавшихся гидрантов через 1—2 сут, сопоставляя их в экспериментальных и контрольных колониях. Тогда было установлено, что, вопервых, среди обелий наиболее чувствительный к тосикантам вид О. loveni. а вовторых, чувствительность его к токсическому воздействию повышается при возрастании температуры (от 14 к 18°).

В настоящем исследовании мы продолжили изучение сравнительной чувствительности различных видов гидроидов к ионам цинка, испытав его воздействие на более примитивных гидроидах Clava multicornis (Forskal, 1775) и Coryne tubulosa (M. Sars, 1835), относящихся к подотряду Athecata.

Кроме того, мы проверили реакцию на длительное воздействие (до 22 сут) различных концентраций ионов цинка трех видов обелий: О. longissima (Pallas, 1766), 0. loveni, 0. flexuosa, а также более высокоорганизованного гидроида Dynamena pumila (L., 1758) из семейства Sertulariidae того же подотряда Thecaphora.

Наконец, для О. loveni проведено сравнение реакции гидроида на стандартные испытываемые нами концентрации ионов цинка в разное время вегетационного сезона—в его начале (апрель) и в конце (август).

Полученные результаты позволяют сделать предварительные выводы о характере вариаций в чувствительности гидроидов к токсикантам, что поможет, как мы надеемся, избежать необоснованных экстраполяции и уточнить подход к выбору объектов для биотестирования.

Материал и методы

Основные методы описаны в предыдущих публикациях. Культивирование гидроидов в лабораторных условиях осуществляли по специально разработанному методу (Бурыкин с соавт., 1984). Рост гидроидов учитывали периодически, подсчитывая число имеющихся в колонии гидрантов. Метод определения действия ионов цинка на процесс дедифференцировки гидрантов сводился к сравнению относительного количества дедифференцировавшихся гидрантов в опыте и контроле (Карлсен, Аристархов, 1986; Карлсен, Марфенин, 1987). Относительное количество дедифференцировавшихся гидрантов определяли как отношение их числа к общему числу гидрантов в колонии к моменту наблюдения (в процентах). Общее количество гидрантов в каждом опыте было не менее 30 и, как правило, превышало 100. Самые большие выборки (200— 400 гидрантов) были в опытах, в которых определяли действие минимальных концентраций токсиканта. В этих же статьях описан способ приготовления рабочих растворов, содержавших ионы цинка в повышенной концентрации. При кратковременных наблюдениях (около 2 сут) растворы не меняли, гидроиды находились в чашках Петри в термостате. При хронических экспериментах растворы меняли 1 раз в 2 сут. Срок выбран на основании данных, показывающих, что через 2 сут 20%, а через 6 сут 80% ионов ртути “исчезает” из раствора (Baier et al., 1975). Специальные исследования поведения ионов цинка в растворе не проводили.

Статистическую обработку результатов проводили по критерию Стыодента (Лакин, 1980).

Материал собирали в разные месяцы: в марте, апреле, мае и августе в течение 1984 и 1985 гг. На Еремеевском пороге Великой Салмы Белого моря. Работу проводили на Беломорской биостанции МГУ (пос. Приморский).

Результаты

1. Действие ионов цинка на гидроидов Clava multicornis (Forskal, 1776) и Coryne tubulosa (M. Sars, 1835) (подотряд Athecata). Представители подотряда Athecata оказались менее чувствительными к действию ионов цинка, чем исследованные нами обелии из подотряда Thecaphora. Так, гидроид Clava multicornis, принесенный с моря в августе после полового размножения, сохранял жизнеспособность в растворах, содержавших ионы цинка в концентрациях 10,0, 5,0 и 2,5 мг/л в течение 39 ч (до конца эксперимента).

Колонии Coryne tubulosa, принесенные с моря в марте и постепенно адаптированные к теплой (18°) воде, наблюдали в течение 20 сут. Колонии в контрольных условиях быстро росли, увеличивалось число гидрантов. Практически так же хорошо рос гидроид в растворе с концентрацией ионов цинка 1,0 мг/л. При 2,5 мг/л колонии не погибали, но их рост не сопровождался заметным увеличением числа гидрантов, т. е. количество образовавшихся новых и дедифференцировавшихся старых гидрантов было приблизительно одинаковым (рисунок. А). При 3,0 мг/л все колонии погибали не позднее, чем через 2 сут.

Количество гидрантов в колониях, которые росли в условиях повышенных концентраций ионов цинка; А — Coryne tubulosa, Б—Obelia flexuosa, В—Obelia geniculata Г—Obelia loveni, /—контроль; концентрация ионов цинка 2,5 мг/л (2), 1,0 (3), 0,5 (4), 0,25 мг/л (5)

2. Долговременный рост гидроидов рода ObeUa (подотряд Thecaphora) в присутствии повышенных концентраций ионов цинка. Если колонии, извлеченные из моря в начале марта, когда они находятся в состоянии гипобиоза, предварительно адаптировать к теплой (18°) воде в течение 6 сут, то все они начинают бурно расти. В контрольных условиях этот рост сохраняется на протяжении всего эксперимента (15—22 сут).

В присутствии ионов цинка в концентрации 1,0 мг/л все три вида гидроидов растут хуже, чем в контрольных условиях, и через 10—12 сут погибают (рисунок, б—г). При концентрации 2 мг/л гидроиды погибают через 2 сут. При концентрации 0,5 мг/л Obelia flexuosa и Obelia longissimа растут практически так же, как в контроле (рисунок, Б, 5), а О. loveni растет хуже (рисунок, Г), хотя в течение всего эксперимента не гибнет. При концентрации 0,25 мг/л и О. loveni растет так же, как в контроле.

Если эксперимент проводить с колониями, не адаптированными предварительно к теплу, то при концентрациях 1,0 мг/л они выходят в теплой (18°) воде из гипобиотического состояния (т. е, у них появляются гидранты), но далее практически , не растут, хотя и сохраняют жизнеспособность в течение всего эксперимента (20 сут).

3. Действие повышенных концентраций ионов цинка на гидроид Dynamena pumila (подотряд Thecaphora). Рост колоний D. pumila в эксперименте был неустойчив, поэтому удалось установить только летальные концентрации ионов цинка, которые оказались выше, чем у обелий.

Длительные наблюдения за состоянием гидроида показали, что если его в марте сразу поместить в раствор с ионами цинка в период адаптации к теплой воде, то он погибает в течение 2—3 дней в растворе 3,0 и 2,5 мг/л и через 20 дней при концентрации 1 мг/л. Если же гидроид предварительно в течение 6 сут адаптировать к теплой воде и только после это го поместить в экспериментальные условия, то он, по крайней мере в течение 18 сут, сохраняет жизнеспособность при концентрации ионов цинка 2,5 мг/л.

Таблица 1

Доля дедифференцировавшнхся гидрантов (%) у Obelia loveni при 18° в разные периоды вегетации в материале из моря (*) и в лабораторной культуре (**) после увеличения концентрации ионов цинка

Примечание. Различие в 19% и более достоверно с вероятностью 95—99,9%. Меньшие различия кедосто верны,

4. Особенности регистрации токсического эффекта на гидроидах в зависимости от периода их вегетации. На наиболее чувствительном к воздействию ионов цинка гидроиде О. loveni мы сопоставили реакцию его гидрантов на повышенные концентрации ионов цинка ранней весной (апрель) и в конце лета (август), а также в марте (лабораторная культура). Мы рассчитывали выяснить, одинаковы ли вызывающие токсический эффект пороговые концентрации ионов цинка в начале и в конце сезона вегетации.

Как уже отмечалось выше, ранней весной колонии О. loveni в море еще не растут и бывают без гидрантов. Перенос их в аквариум с более теплой водой (в данном случае 17—18°) стимулирует образование гидрантов и начало роста побегов и столонов. На этом фоне перехода из одного морфофункционального состояния в другое (Марфенин, 1980) было проведено испытание токсического воздействия цинка в одной серии опытов (табл. 1, апрель). В другой серии опыты были осуществлены не сразу после переноса материала из моря в значительно отличающиеся по температуре аквариумные условия, а лишь по прошествии 1—2 нед, т. с. после того, как прошла адаптация гидроидов и культура стала лабораторной (табл. 1, март).

В августе материал для опытов брали иа моря. Различие по температуре при переносе гидроидов в лабораторию было всего в несколько градусов (от 14 до 18°).Результаты опытов, проведенных по единой методике учета доли рассосавшихся гидрантов во взятых для эксперимента побегах О. loveni, показали, что при концентрации цинка, равной 2,0 мг/л, и температуре 18° через 18—22 ч все гидранты у подопытных побегов дедифференцируются во всех случаях.При концентрации ионов цинка, равной 1,0 мг/л, доля дедифференцировавшихся гидрантов через 18—22 ч была выше в августе, а весной была выше в лабораторной культуре (табл. 1). Однако через 43—46 ч в весенних опытах доля рассосавшихся гидрантов стала выше в материале, взятом непосредственно из моря. Это означает, что через 2 сут при данной температуре и при данной концентрации ионов цинка реакция гидроидов во всех случаях приблизительно одинакова.