Влияние отработанного машинного корабельного масла на макро-водоросли и мидий



В работе оценивалась токсичность отработанного машинного масла для Mytilus edulis и водорослей Palmaria palmata и Ulvaria obscura по отдельности и совместно. Смертность мидий составила 100 % на 20 сутки при воздействии машинного масла. В присутствии U. obscura смертность мидий снижалась до 0 %, а в присутствии P. palmata — до 10 %. Сами водоросли от машинного масла погибали на вторые сутки, но в присутствии мидий выживали. Интенсивность фотосинтеза была выше у водорослей при совместном содержании с мидиями. Самое высокое содержание белка в водорослях было при совместном содержании обоих видов(P. palmata и U. obscura). Таким образом, отработанное корабельное машинное масло токсично для гидробионтов, а между видами выявлено положительное взаимодействие.

Ключевые слова : мидии, водоросли, нефтепродукты, белок, фотосинтез, Кольский залив.

Побережье Баренцева моря находится в зоне активного хозяйственного освоения, в связи с этим происходит регулярное загрязнение прибрежных и водных экосистем залива нефтепродуктами [1].Актуальность изучения влияния повышенных концентраций нефтепродуктов на массовые виды гидробионтов определяется возможным изменением условий их существования, которые могут привести к деградации природных сообществ. В литературе в основном приводятся данные о влиянии нефтепродуктов на отдельные виды гидробионтов [2], [3].Научных сведений о воздействии данного вида поллютантов одновременно на два или несколько видов растений или животных крайне мало. Недостаточно изучены механизмы взаимодействия морских организмов в условиях антропогенного воздействия, вызванного изменением условий среды. В литературных источниках рассматривалась роль нефтеокисляющих бактерий, поглощающих нефтепродукты с поверхности талломов макроводорослей Баренцева моря [4]. Однако практически не изучено возможное влияние макроводрослей на выживаемость других массовых видов гидробионтов, например, мидий, в загрязненной нефтепродуктами воде. На материале Средиземного и Белого морей подтверждено, что зелёные водоросли способны аккумулировать продукты выделения мидий, а мидии стимулируют рост нитчатых водорослей выделяя большое количество веществ, которые после взаимодействия с микробиотой обогащают воду веществами, необходимыми в качестве минерального питания для водорослей [5].Это утверждение позволило нам сделать предположение о возможной резистентности мидий к действию повышенных концентраций нефтепродуктов в присутствии водорослей-макрофитов.

В качестве животного объекта исследования выбран вид Mytilus edulis, который является наиболее распространенным видом двустворчатых моллюсков класса Bivalvia на побережье Баренцева моря [6]растительных — Palmaria palmata и Ulvaria obscura . Предмет исследования — выживаемость M. edulis при воздействии на них нефтепродуктов. Mytilus edulis — двухстворчатый моллюск. Широко распространённый вид. Обитает на литорали и верхней сублиторали арктических и бореальных морей Атлантического и Тихого океанов. В Баренцевом море встречается повсеместно. Место обитания: литораль и сублитораль. Чаще всего мидии поселяются плотными скоплениями (до нескольких сотен тысяч экз./м²), очень редко можно встретить одиночных особей. Фильтрующий сестонофаг.

Palmaria palmata одна из самых крупных из красных водорослей, обитающих в северных морях России. Растения этого вида достигают в высоту 10–30 см, иногда 50 см. Слоевище пальмарии пластинчатое, дихотомически или пальчато-рассеченное с клиновидным основанием, которое при сужении внизу образует небольшой стебелек, оканчивающийся дисковидной подошвой. Край пластины и его поверхность гладкие, имеют выросты-пролификации, которые могут иметь такие же пролификации второго и третьего порядков. Так как пролификации являются годичным образованием, по количеству их порядков можно определить возраст пальмарии. Слоевище состоит обычно из одного центрального ряда крупных бесцветных клеток, обнаруженных 1–2 рядами более мелких клеток, и корового слоя, образованного одним или несколькими рядами мелких, окрашенных клеток. На Мурманском побережье повсеместно встречается на нижней литорали, кроме эстуариев рек. Вид массовый.

Ulvaria obscura зеленая водоросль с пластинчатым однослойным слоевищем, сравнительно с другими сходными видами плотное. Высота достигает 50 см, ширина 30 см. Могут наблюдаться перфорации. В основании базальный диск. Прикрепляется ризоидами, ризоидные клетки многоядерные. Пластина однослойная. На Мурманском побережье распространена повсеместно на нижней литорали и в верхней сублиторали. В конце весны — начале лета может становиться массовой.

Наиболее токсичным из нефтепродуктов по экспериментальным исследованиям, проведенным на дафниях [7], является отработанное машинное масло (ОММ). Поэтому в нашем исследовании мы воздействовали на объект исследования ОММ.

Цель настоящей работы: оценить влияние отработанного машинного масла на жизнедеятельность M. edulis и возможное положительное влияние на устойчивость совместного их культивирования. Гипотеза: машинное масло токсично для мидий и водорослей, но выживаемость повышается в присутствии друг друга.

Материалы и методы

Водоросли и мидии были собраны в Кольском заливе. Сначала в течение месяца их держали в холодильной камере при +10° С в лаборатории, для того чтобы акклимировались. За их состоянием следили, измеряя концентрацию по соотношению фотосинтеза/дыхания в воде, в которой содержались экспериментальные образцы. Если содержание кислорода за час увеличивалось, значит шёл интенсивный фотосинтез. Если кислород в воде уменьшался, то дыхание преобладало у экспериментальных объектов. Отметим, что просто вода также показала наличие фотосинтеза. Мы можем предположить, что это диатомовые и другие планктонные водоросли, которые могли попасть из моря даже при фильтрации воды. Кислород измеряли только в чистой воде, поскольку это испортило бы датчик. За состоянием мидий следили, измеряя массу. Параметром смерти мидий являлось утрата мышечного рефлекса и открытие створок. Разложили водоросли и мидии по банкам и добавили отработанное машинное масло (ООМ) с одного из морских судов. В банке находились 45–49 гр мидий и 15 гр водорослей. Банка объёмом 1 литр. Объём машинного масла в одной банке составлял 10 мл. В конце эксперимента измеряли общее содержание белка в образцах. Схема эксперимента показана в таблице 1.

Таблица 1

Схема эксперимента

Варианты	Объекты	Токсикант
1	Palmaria palmata + Mytilus edulis	–
1+	Palmaria palmata + Mytilus edulis	ОММ
2	Ulvaria obscura + Mytilus edulis	–
2+	Ulvaria obscura + Mytilus edulis	ОММ
3	Mytilus edulis	–
3+	Mytilus edulis	ОММ
4	Palmaria palmata + Ulvaria obscura	–
4+	Palmaria palmata + Ulvaria obscura	ОММ

Опыт продолжался 4 недели. В конце каждой недели измеряли массу водорослей и мидий.

Обработка данных

По результатам опыта рассчитывали скорость роста экспериментальных образцов по формуле

,

Где М — скорость роста экспериментальных объектов, г/сут., m _н — масса в начале опыта, г, m _{к —} масса в конце опыта, г, Δt –время опыта, сут.

Все полученные данные обрабатывали с использованием программного пакет MS Excel 2010.

Результаты и обсуждение

Токсичность ОММ

При заданной концентрации машинного масла мидии начали погибать на 5 день, к 20 суткам все погибли. А в контрольном варианте погибло 60 % за это же время в тех же самых условиях. Культивируемые водоросли росли интенсивно (рис.2). Водоросли погибли в склянке с ОММ на 2 сутки — почернели стали разрушаться.

Рис. 1. Выживаемость объектов под воздействием ОММ и без в опыте, %

Влияние водорослей на выживаемость

Самая высокая выживаемость у мидий в присутствие U. obscura . Выживаемость 90 % у мидий в присутствии P. Palmata (рис.1).

Можно предположить, что U. obscura давала более сильный фотосинтез, чем P.palmata , поэтому выживаемость мидий с U. obscura гораздо выше, чем мидий с P. palmata.

Результаты опыта с ОММ отражены на рисунке 2. За 20 суток проведения опыта интенсивно росли водоросли в контрольном варианте, а контрольные мидии (без водорослей и без ОММ) погибали. Пальмария уменьшила свою массу при содержании с мидиями. Ульвария при содержании с мидиями росла в чистой воде, в присутствие ОММ масса не изменялась. Мидии увеличили свою массу только в присутствии ульварии, даже при добавлении ОММ. Без водорослей мидии не только худели, но при добавлении токсиканта все погибли к 20 суткам.

Рис. 2. Выживаемость при совместном содержании объектов, г/сут.

Результаты также показали положительное влияние на рост водорослей. В этом опыте мы измеряли содержание кислорода в воде и смогли определить наличие фотосинтеза. При совместном содержании мидий и водорослей, вода обогащалась кислородом и даже интенсивнее, чем просто при содержании водорослей.

Рис. 3. Изменение содержания кислорода в воде за час в конце опыта (кроме вариантов с ОММ)

Таблица 2

Содержание белка в талломах водорослях

Варианты эксперимента	Среднее значение	Экстинция
1 .Palmaria+Ulvaria	5,7	0,545 0,519
2 .Palmaria+Ulvaria	15,2	0,581 0,265
3 .Palmaria+Mytilus	6,9	0,504 0,484
4 .Ulvaria+Mytulis	4,5	0,366 0,551
5.контроль	4	0,243 0,169
6.контроль с ОММ	4,2	0,289 0,216
7 .Ulvaria+Mytulis+ ОММ	8,3	0,282 0,251
8. Ulvaria+Mytulis	9,1	0,299 0,267
9 .Palmaria+Ulvaria	4,3	0,268 0,299

По данным таблицы 2 можно сказать, что наибольшее содержание белка было в образцах из варианта 2. Наименьшее содержание белка было в контроле. При содержании водорослей с мидиями содержание белка становится выше.

При совместном содержании водорослей в вариантах 1 и 2 фотосинтез был интенсивней, чем в других вариантах. Это доказывает, что между Palmaria и Ulvaria положительное взаимодействие, вероятно, они выделяют какие-то вещества, полезные друг для друга.

Таким образом, данный опыт показал, что отработанное корабельное машинное масло токсично для мидий: летальность 100 % при 10 мл на литр в течение 20 суток. В присутствие водорослей смертность резко снижается. Пальмария также интенсивно обогащает воду кислородом и способствует выживанию мидий даже при воздействии сильного токсиканта. Вероятно, она нейтрализует его.

Заключение

Выявили высокую токсичность отработанного машинного масла для Mytilus edilus, Palmaria palmata и Ulvaria obscur , а также показали, что при совместном содержании мидии и водорослей токсичность ОММ снижается.

Приложение. Фото рабочих моментов. 1 — Ulvaria obscura в эксперименте, 2 — экспериментальные сосуды в опыте 2, 3 — Mytilus edulis в опыте, 4 — экспериментальные сосуды в опыте 3, 5 — измерение концентрации растворенного кислорода в опыте 3.

1, 2 3 4 5

Литература:

1. Калинка О. П. Оценка уязвимости акватории Кольского залива и чувствительности его берегов при разливах нефти: дис. — Мурманск, 2016, 2016.
2. Степаньян О. В. Влияние сырой нефти на основные функциональные параметры макроводорослей Баренцева моря //Биология моря. — 2008. — Т. 34. — №. 2. — С. 144–147.
3. Шавыкин А. А., Малавенда С. В. Уязвимость макрофитобентоса Кольского залива от разливов нефти //Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. — 2015. — №. 10. — С. 12–18.
4. Воскобойников Г. М., Пуговкин Д. В. О возможной роли Fucus vesiculosus в очистке прибрежных акваторий от нефтяного загрязнения //Вестник Мурманского государственного технического университета. — 2012. — Т. 15. — №. 4.
5. Tremblay-Gratton A. et al. Bioremediation efficiency of Palmaria palmata and Ulva lactuca for use in a fully recirculated cold-seawater naturalistic exhibit: effect of high NO 3 and PO 4 concentrations and temperature on growth and nutrient uptake //Journal of Applied Phycology. — 2018. — Т. 30. — №. 2. — С. 1295–1304.
6. Любина О. С. и др. Особенности распределения зообентоса в прибрежной зоне Кольского полуострова //Вестник Мурманского государственного технического университета. — 2012. — Т. 15. — №. 4.
7. Фомичева Г. П., Камакин А. М., Федорова И. В. Определение степени токсичности природных поверхностных вод, загрязненных нефтепродуктами, методами количественного химического анализа и биотестирования //Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. — 2016. — №. 4.