|
Биоиндикация состояния акваторий восточной части Финского залива на основеоценки функционального состояния пресноводных двустворчатых моллюсков
Авторы:Каменцева Дарья, Коц Иван, ГБОУ Лицей №179, Санкт-Петербург, руководитель:Обуховская А. С.
Актуальность. Биоэлектронные методы позволяют выявить незначительное превышение ПДК веществ, попадающих в воду. Это в свою очередь помогает оперативно провести профилактические мероприятия по предотвращению загрязнения среды обитания. Для успешной работы биоэлектронные системы должны соблюдать определённые требования. Данная система была разработана и создана в лаборатории биоэлектронных методов геоэкологического мониторинга Санкт-Петербургского НИЦЭБ РАН. Исследования основываются на регистрации характеристик поведения и кардиоактивности животных-биоиндикаторов в процессе воздействия на них функциональных нагрузок, при разработке которых учитываются физиологические и поведенческие особенности исследуемого вида. Уникальность метода заключается в том, что используются волоконно-оптические технологии, позволяющие неинвазивно регистрировать активность сердца тест-организмов.
Цель работы:Развитие и апробация в лабораторных и полевых условиях нового метода оценки состояния водных экосистем, основанного на измерении новых биомаркеров функционального состояния двустворчатых моллюсков.
Материалы и методы. Для проведения тестов в лабораторных условиях двустворчатые моллюски Anodonta cygnea L. были выловлены в прибрежной зоне восточной части Финского залива (Курортный район, парк «Дубки» и Репино). Моллюски по 10 экземпляров одинакового размера 60-70 мм отлавливали ежемесячно с мая по сентябрь для оценки сезонного изменения экологического состояния акваторий. В течение 1-3 часов после отлова моллюски доставлялись в лабораторию в пластиковых изотермических контейнерах объемом 10 л в природной воде. В лаборатории на створки моллюсков в область сердца наклеивались миниатюрные датчики с оптическим волокном. До проведения экспериментов моллюски были акклимированы к лабораторным условиям в течение 1-2 суток в 100-и литровом аквариуме с системой аэрации и фильтрации воды при искусственном освещении (12 св./ 12 т. часов) и температурой воды 20ºС. Использовали фильтрованную водопроводную воду. В ходе тестирования моллюсков не кормили.
Диагностика функционального состояния моллюсков проводилась путем анализа характеристик сердечной активности, измеряемых оригинальным волоконно-оптическим методом.Метод основан на измерении периодических изменений характеристик отражения и рассеяния света полупроводникового лазера низкой интенсивности, обусловленных пульсацией сердечной мышцы. Измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС) производится непосредственно с поверхности раковины в районе расположения сердца.
В рамках метода измерения кардиоактивности происходит преобразование исходного оптического сигнала в аналоговый (фотоплетизмограмма) с последующей оцифровкой (на 300Гц). Система сбора данных состоит из аналого-цифрового преобразователя (L-Card E14-140), портативного компьютера и оригинального программного обеспечения VarPulse. Производилась непрерывная одновременная регистрация ЧСС восьми моллюсков (рассчитываются средние значения по 50 интервалам сердечного ритма с шагом 10 интервалов). В течение всего времени эксперимента, данные о функциональном состоянии моллюсков непрерывно записывались и сохранялись в виде файлов для последующего анализа.
Оценка состояния моллюсков проводилась на основе анализа их реакций на функциональную нагрузку – кратковременное изменение солености воды в пределах толерантности вида животного. Для выявления физиологической реакции моллюсков на кратковременное (1 час) тест-воздействие были выполнены эксперименты по повышению солености среды путем добавления раствора NaCl в аквариум до концентрации 6 г/л. Под временем восстановления ЧСС понимается время (в минутах) с момента восстановления исходной солености воды до наступления отсутствия достоверных отличий ЧСС от фоновых значений.
Рисунок 1. Изменение средней ЧСС Anodonta (n=8) из референтной акватории при повышении солености воды до 6 г/л в течение 1 часа (Т=20°С): 1 – средняя ЧСС, 2 – фоновый уровень ЧСС, 3 – период восстановления. Стрелка вверх – момент повышения, а стрелка вниз – восстановления солености воды. Результаты и их обсуждение
Полученные данные статистически обработаны и достоверны (P≤0,05).
Время восстановления ЧСС моллюски из района парка «Дубки» во время соленосного теста составляло от 18 до 157 минут и составляло в среднем около 1 часа. Исключением являлись моллюски, выловленные в сентябре после шторма. В данном случае шторм, а именно долговременная турбулентность, явился природным негативным фактором для моллюсков, который вызвал ухудшение экологического состояния места обитания моллюсков. Фоновый уровень времени восстановления ЧСС моллюсков для данной акватории составляет 50±10 мин.
Время восстановления моллюсков из района Репино было больше по сравнению с моллюсками из района парка «Дубки» и составляло 40-670 мин. В данном районе последние годы ежегодно весной производится отсыпка песка на берегу для улучшения рекреационной привлекательности пляжей. Увеличение взвеси в воде приводит к ухудшению условий обитания моллюсков-фильтраторов. Моллюски, собранные в августе сильно выделяются на общем фоне. В данном случае к антропогенному фактору в виде взвеси добавился природный фактор – шторм. В сентябре моллюски показали время восстановления ЧСС на уровне фона для данной акватории – 99±18 мин.
Вывод: Предложенный биомаркер может использоваться в оценке функционального состояния местных видов пресноводных моллюсков. Это, на наш взгляд, представляет интерес с точки зрения возможности ранжирования акваторий по их экологическому статусу, на основании оценок функционального состояния обитающих в них бентосных беспозвоночных животных.
Результаты, полученные нами в ходе исследования, будут отправлены в Роспотребнадзор.
См. также
Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ
|
Библиотека исследовательских работ обучающихся 
