Таким образом, трофическая активность моллюсков и связанный с этим перенос вещества и энергии по трофической цепи (фитомасса – фитофаги – пеллеты, экскретируемые фитофагами) ингибировались под воздействием ксенобиотиков. Поскольку пеллеты оседают на дно и служат существенным компонентом пелагиально-бентального сопряжения, то вышеупомянутое ингибирование вместе с другими данными [14, 15] указывает на новый вид потенциальной экологической опасности химических веществ, которые могут выступать как разобщители этого сопряжения. Результаты ранее опубликованных опытов автора [ 9-11 ] доказывают, что ПАВ и детергенты (СМС, ЖМС) являются кандидатами в примеры разобщителей пелагиально-бентального сопряжения в пресноводных и морских экосистемах. Данная работа показывает, что соединения тяжелых металлов (хрома) также способны действовать как такие разобщители. По химической природе исследованные нами вещества различаются, но общим для химически разных веществ является характер их воздействия на гидробионтов (фильтраторов), связанный с экологической опасностью указанного типа.
На основании наблюдения за поведением фильтраторов в экспериментах и проведенного анализа представляется возможным предсказать следующее. В ходе дальнейших исследований и экспериментов будут получены новые факты того, что в условиях воздействия сублетальных концентраций поллютантов на пресноводных и морских фильтраторов их фильтрационная активность, изъятие ими из воды взвешенного вещества и количество экскретируемых ими пеллет (фекалий и псевдофекалий) снижается, что приводит к уменьшению накопления массы осевших пеллет (и материала взвесей) на дне экспериментального сосуда или водоема по сравнению с контролем (когда воздействие поллютанта отсутствует).
Опасность указанного выше подавления активности фильтраторов, связанного с возможностью разобщения пелагиально-бентального сопряжения и снижения потока вещества от пелагиали к бентали (то есть, используя терминологию В. И. Вернадского, снижения миграции атомов от пелагиали к бентали) фундаментально значима по следующей причине. Указанное разобщение есть антропогенное нарушение двух фундаментальных закономерностей ("эмпирических обобщений", "биогеохимических принципов" [ 1 ] ) в структуре и функционировании биосферы: (1) Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению; (2) Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов в биосфере" [ 1 ].
Автор благодарит А. Ф. Алимова, В. В. Малахова, А.Г.Дмитриеву, Н.В.Ревкову, Н.Н.Колотилову, других сотрудников МГУ и РАН, сотрудников ИНБЮМ НАНУ Г. Е. Шульмана, Г. А. Финенко, З. А. Романову, А. В. Пиркову, А. Я. Столбова, А. А. Солдатова, J. Widdows, N. Walz, участников конференции "Водные экосистемы и организмы – 3" (июнь 2001 г., Москва) и других за критическое обсуждение, помощь и советы, О. С. Остроумова за помощь. Часть работы поддержана the Open Society Support Foundation, grant RSS No. 1306/1999.
1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1965. 374 с.
2. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. Санкт-Петербург: Наука. 2000. 147 с.
3. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 531 с.
4. Монаков А. В. Питание пресноводных беспозвоночных. М.: ИПЭЭ, 1998. 321 c.
5. Сущеня Л.М. Количественные закономерности питания ракообразных. Минск: Наука и техника, 1975. 208 с.
6. Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. Л.: Наука, 1981. 248 с.
7. Шульман Г.Е., Финенко Г.А. Биоэнергетика гидробионтов. Киев: Наукова думка. 1990. 248 с.
8. Остроумов С.А., Донкин П., Стафф Ф. // ДАН. 1998. Т.362. № 4. С. 574-576.
9. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на биосферу. М.: МАКС-Пресс, 2000. 116 с.
10. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на организмы. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М.: МГУ, 2000.
11. Остроумов С.А. // ДАН. 2001. т. 378. № 2. С. 283-285.
12. Остроумов С.А., Колесников М.П. // ДАН. 2000. Т. 373. №. 2. С. 278-280.
13. Остроумов С.А., Колесников М.П.//ДАН. 2001. Т. 379. №. 3. С. 426-429.
14. Остроумов С.А. // ДАН. 2000. Т. 375. № 6. С. 847-849.
15. Остроумов С.А. // ДАН. 2001. Т. 381. № 5. С. 709-712.
Таблица 1. Усвояемость пищи и средний процент неусвоенного вещества для различных групп беспозвоночных
| Группа организмов | Усвоя-емость, интер-вал зна-чений % | Усвояемость, среднее зна-чение (рассчитано автором), % | Неусвоенное вещество, среднее значение, (рассчитано автором) % | Источник, комментарии |
| Rotatoria | 48-80 | 64 | 36 | Для Brachionus calyciflorus [ 4 ] |
| Bryozoa | 41.6; | 41.6 | 58.4 | Plumatella fungosa; данные И.А. Скальской - цит. по [ 4 ] |
| Gastropoda | 42-82; | 62 | 38 | [ 4]. Количественная оценка переноса химических элементов с пеллетами прудовика Lymnaea stagnalis (L. ) сделана в [ 12, 13 ] |
| Bivalvia | 4.8 - 90 | 47.4 | 52.6 | [ 4, 7]. В природных условиях усвояемость мидий Mytilus galloprovincialis ниже, чем в лабораторных опытах [7 ]; количественная оценка переноса химических элементов с пеллетами Unionidae сделана в [ 13 ] |
| Cladocera | 50.5-85.5 | 68 | 32 | [ 4, 5 ] |
| Copepoda | 30-88 | 59 | 41 | [4, 5 ] |
| Mysidacea | 84.2-95 | 89.6 | 10.4 | [ 4 ] |
| Isopoda | 68 | 68 | 32 | Водяной ослик Asellus aquaticus [4] |
| Amphipoda | 5.5-98 | 51.75 | 48.25 | [ 4 ] |
| Decapoda | 38.7-96.1 | 67.4 | 32.6 | [ 4 ] |
| Odonata* | 20-97.2 | 58.6 | 41.4 | [ 4 ] |
| Ephemero-ptera* | 41-72 | 56.5 | 43.5 | [ 4] |
| Plecoptera* | 9-73 | 41 | 59 | [ 4 ] |
| Trichoptera* | 5-51 | 28 | 72 | [ 4 ] |
| Diptera* | 1-31.4 | 16.2 | 83.8 | Cricotopus silvestris; Родова, Сорокин, 1965 – цит. по [ 4 ] |
| Диапазон средних значений | - | 16.2-89.6 | 10.4-83.8 | На основе данных, приведенных в таблице для конкретных групп организмов |
* Личинки
Таблица 2. Воздействие бихромата калия (0.05 мг/л) на снижение оптической плотности (550 нм) суспензии S. cerevisiae при ее фильтрации мидиями M. galloprovincialis.
| Изме-рение, № | Время, мин | Мидии + Cr A | Мидии, - Cr (контроль) B | Без мидий, - Cr (контроль) С | А/B, % |
| 1 | 5 | 0.202 | 0.177 | 0.287 | 114.12 |
| 2 | 15 | 0.195 | 0.111 | 0.224 | 175.68 |
| 3 | 25 | 0.144 | 0.085 | 0.218 | 169.41 |
| 4 | 35 | 0.148 | 0.084 | 0.218 | 176.19 |
| 5 | 45 | 0.166 | 0.062 | 0.272 | 267.74 |
Таблица 3. Ксенобиотики, которые при воздействии на фильтраторов снижают количество изымаемой ими из воды взвеси (клеток планктона)
| Организм (фильтратор) | Ксенобиотик | Источник |
| Mytilus edulis | Бихромат калия | Данная статья (табл. 2) |
| M. edulis | Пестициды | Donkin et al., 1997, цит. по [ 10 ] |
| M. edulis | ДСН | [ 8 ] |
| M. edulis | Тритон Х-100 | [ 8 ] |
| Сrassostrea gigas | ДСН | [ 10, 11 ] |
| C. gigas | ТДТМА | [ 10, 11 ] |
| M. galloprovincialis, C. gigas | СМС1(L) | [10, 11 ] |
M. galloprovincialis, C. gigas | ЖМС1 (Е) | [ 10, 11 ] |
M. galloprovincialis, C. gigas | ЖМС2 (F) | [ 10, 11 ] |
| M. galloprovincialis | СМС2 (I) | [ 10, 11 ] |
| M. galloprovincialis | AHC | [9, 10] |
| M. galloprovincialis x M. edulis (гибриды) | TДTMA | Widdows, Ostroumov, неопубликованные результаты |
| Unionidae (несколько видов) | ПАВ, детергенты | [ 9, 10 ] |
| Brachionus calyciflorus | TДTMA | Walz, Rusche, Ostroumov, неопубликованные результаты |
Примечание. TДTMA – тетрадецилтриметиламмоний бромид; СМС1(L) - Lanza-automat (Benckiser); СМС2 (I) - IXI Bio-Plus (Cussons); ЖМС1 (Е) - dish washing liquid E (Cussons International Lts); ЖМС2 (F) - dish washing liquid Fairy (Procter&Gamble Ltd); AHC – Avon Hair Care. ПАВ - поверхностно-активные вещества. Таблица не претендует на полноту списка веществ и организмов-фильтраторов, для которых показано ингибирующее действие.
Комментарий и дополнение в связи с помещением статьи на сайт SciPeople (2009).
Новые исследования, проведенные после опубликования этой статьи, подтвердили ее основные выводы. Как показано дополнительными исследованиями автора данной статьи, найдены новые свидетельства того, что индивидуальные ПАВ и ПАВ-содержащие синтетические моющие средства (СМС) и другие смесевые препараты ингибировали скорость питания фильтраторов (т.е. скорость изъятия фитопланктона из воды фильтраторами). В дополнение к исследованиям бентосных фильтраторов, были получены новые факты, показавшие негативное воздействие ПАВ на скорость изъятия клеток водорослей из воды в результате активности беспозвоночных-фильтраторов из числа планктонных организмов (коловраток и ракообразных). В 2003 году была опубликована статья о том, что сублетальная концентрация ПАВ ТДТМА (0.5 мг/л) ингибировала фильтрационную активность коловраток Brachionus calyciflorus [ 16 ]. Затем, в 2009 году в ДАН опубликована статья, в которой показано, что низкие концентрации ПАВ додецилсульфата натрия (ДСН) ингибировали скорость питания дафний Daphnia magna, клетками зеленых водорослей, т.е. ПАВ ДСН ингибировал скорость изъятия клеток водорослей из воды этими планктонными фильтраторами [17].