Неспецифическая адаптационная реакция байкальского фитопланктона в ответ на антропогенную нагрузку
https://doi.org/10.18699/VJGB-22-57
Аннотация
Представлены первые результаты по изучению окислительного стресса фитопланктона из озера Байкал и его адаптивных свойств к изменению среды обитания в условиях повышенной антропогенной нагрузки. Анализ фитопланктона, отобранного в поверхностном слое воды (~0.3 м) на прибрежной (глубина 5 м, расстояние от берега 10 м) и пелагической станциях (глубина 543 м, расстояние от берега 1000 м), показал смену доминирующих видов с февраля по июнь 2021 г. В феврале доминировали динофитовые (~40 %), диатомовые (до 33 %) и зеленые (до 12 %) водоросли с низкой биомассой – 100 мг/м3. В марте преобладали золотистые (до 50 %), криптофитовые (до 40 %) и динофитовые (до 30 %) (биомасса 160–270 мг/м3). В апреле наблюдалось увеличение биомассы до 700–3100 мг/м3 с доминированием крупноклеточных динофитовых (до 99 %), золотистых (до 50 %) и криптофитовых (до 35 %) водорослей. К концу первой декады мая доля динофитовых снизилась и увеличилась доля золотистых. Уровень развития диатомовых повышался во второй декаде мая до ~26–38 % при минимальной биомассе фитопланктона (13–30 мг/м3). К июню доля диатомовых в пробах достигала 44–75 % при биомассе 60–550 мг/м3. Окислительный стресс фитопланктона как неспецифическую адаптационную реакцию на длительное, интенсивное либо повторяющееся воздействие стресс-фактора оценивали по содержанию в пробах веществ, вступающих в реакцию с тиобарбитуровой кислотой. Среднее содержание данных веществ – маркеров перекисного окисления липидов – было оценено спектрофотометрически. Окислительный стресс фитопланктона выявлен только в период доминирования в пробах диатомовых водорослей. Это может быть объяснено лучшей адаптацией водорослей других отделов к стресс-фактору. Содержание маркеров перекисного окисления липидов в прибрежном фитопланктоне, отобранном вблизи населенного пункта и крупного туристического центра пос. Листвянка, составило от 100 до 500 мкг/г сухой массы пробы. В 2016 и 2018 гг. в период массового развития диатомовых водорослей обнаружен окислительный стресс фитопланктона вблизи крупных населенных пунктов. В фитопланктоне глубоководных пелагических станций, максимально удаленных от населенных пунктов, стресс не найден. С помощью метода газовой хроматографии показано более низкое (до 15 %) содержание полиненасыщенных жирных кислот в планктоне, характеризующемся наличием стресса. Это свидетельствует о повреждении мембран клеток. Повышенное содержание анионных синтетических поверхностно-активных веществ, а именно алкилбензолсульфонатов натрия, являющихся компонентами моющих средств и вызывающих окислительный стресс гидробионтов, обнаружено в поверхностной воде оз. Байкал (до 30 ± 4 мкг/дм3). Наличие данных соединений в водной экосистеме может приводить к исчерпанию ресурсов фитопланктона, нарушению гомеостаза, стрессу, патологическим изменениям и перестройкам планктонного сообщества.
Об авторах
А. А. Никонова
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Иркутск
С. С. Воробьёва
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Иркутск
Список литературы
1. Al-Rashed S.A., Ibrahim M.M., El-Gaaly G.A., Al-Shehri S., Mostafa A. Evaluation of radical scavenging system in two microalgae in response to interactive stresses of UV-B radiation and nitrogen starvation. Saudi J. Biol. Sci. 2016;23(6):706-712. DOI 10.1016/j.sjbs.2016.06.010.
2. Belykh O.I., Bessudova A.Yu., Gladkikh A.S., Kuz’mina A.E., Pomazkina G.V., Popovskaya G.I., Sorokovikova E.G., Tikhonova I.V., Usol’tseva M.V., Firsova A.D., Likhoshvay E.V. Guideline for the measurement of phytoplankton biomass in the pelagic zone of Lake Baikal. Irkutsk, 2011. (in Russian)
3. Bondarenko N.A., Logacheva N.F. Structural changes in phytoplankton of the littoral zone of Lake Baikal. Hydrobiol. J. 2017;53(2):16-24. DOI 10.1615/HydrobJ.v53.i2.20.
4. Datta A., Marella T.K., Tiwari A., Wani S.P. The Diatoms: from eutrophic indicators to mitigators. In: Gupta S.K., Bux F. (Eds.) Application of Microalgae in Wastewater Treatment. Springer, 2019;19-40. DOI 10.1007/978-3-030-13913-1_2.
5. Dixit S.S., Smol J.P., Kingston J.C., Charles D.F. Diatoms: powerful indicators of environmental change. Environ. Sci. Technol. 1992; 26(1):22-33. DOI 10.1021/es00025a002.
6. Glezer S.I., Bondarenko N.A., Shchur L.A. Diatoms in lakes of southern and northern East Siberia. Rybinsk: Rybinskiy Dom Pechati Publ., 2011. (in Russian)
7. Goncalves A.M.M., Marques J.C., Goncalves F. Fatty acids’ profiles of aquatic organisms: revealing the impacts of environmental and anthropogenic stressors. In: Catala A. (Ed.) Fatty Acids. London: Intech Open, 2017;89-117. DOI 10.5772/intechopen.68544.
8. Hampel M., Ortiz-Delgado J.B., Sarasquete C., Blasco J. Effects of sediment sorbed linear alkylbenzene sulphonate on juveniles of the Senegal sole, Solea senegalensis: toxicity and histological indicators. Histol. Histopathol. 2008;23(1):87-100. DOI 10.14670/HH-23.87.
9. Haraguchi H., Ishikawa H., Kubo I. Antioxidative action of diterpenoids from Podocarpus nagi. Planta Med. 1997;63(3):213-215. DOI 10.1055/s-2006-957655.
10. Jorgensen E., Christoffersen K. Short-term effects of linear alkylbenzene sulfonate on freshwater plankton studied under field conditions. Environ. Toxicol. Chem. 2000;19(4):904-911. DOI 10.1002/etc.5620190417.
11. Karthikeyan P., Manimaran K., Sampathkumar P., Jaikumar M., Robin R.S., Saravanakumar C., Sureshkumar C. In vitro antioxidant activity of marine diatoms. IOSR J. Environ. Sci. Toxicol. Food Technol. 2013;5(2):32-37. DOI 10.9790/2402-0523237.
12. Ladeishchikov N.P. Study of Baikal climate. In: Galazii G.I., Votintsev K.K. (Eds.) The Way of Knowing Baikal. Novosibirsk: Nauka Publ., 1987;76-84. (in Russian)
13. Lewis A.M. Chronic and sublethal toxicities of surfactants to aquatic animals: a review and risk assessment. Water Resour. 1991;25(1): 101-113. DOI 10.1016/0043-1354(91)90105-Y.
14. Makarova I.V., Pichkily L.O. Some issues in the calculation of phytoplankton biomass. Botanicheskiy Zhurnal = Botanical Journal. 1970;55(10):1788-1794. (in Russian)
15. Marnett L.J. Lipid peroxidation-DNA damage by malondialdehyde. Mutat. Res. 1999;424(1-2):83-95. DOI 10.1016/s0027-5107(99)00010-x.
16. Matvienko O.M., Litvienko R.M. Key to sweetwater algae of the Ukrainian Soviet Socialist Republic. III. Part 2. Pyrrophyta. Kiev: Naukova Dumka Publ., 1977. (in Ukrainian)
17. Nakashizuka T., Stork N. (Eds.) Biodiversity Research Methods: YBOY (International Biodiversity Observation Year) in Western Pacific and Asia. Kyoto: Univ. Press; Trans Pacific Press, 2002. Nikonova A.A., Shishlyannikov S.M., Shishlyannikova T.A., Avezova T.N., Babenko T.A., Belykh O.I., Glyzina O.Y., Obolkin V.A., Pavlova O.N., Smagunova A.N., Sukhanova E.V., Tikhonova I.V., Khanaeva T.A., Khutoryansky V.A. Determination of free and esterified fatty acids in hydrocoles of different content of polyunsaturated fatty acids by gas-liquid chromatography. J. Anal. Chem. 2020;75:1310-1321. DOI 10.1134/S1061934820100093.
18. Nikonova A.A., Shishlyannikov S.M., Volokitina N.A., Galachyants Yu.P., Bukin Yu.S., Blinov V.V., Gnatovsky R.Yu., Vorobyeva S.S. Fatty acid changes in nearshore phytoplankton under anthropogenic impact as a biodiversity risk factor for the world’s deepest Lake Baikal. Diversity. 2022;14(1):55. DOI 10.3390/d14010055.
19. Popovskaya G.I., Usoltseva M.V., Domysheva V.M., Sakirko M.V., Blinov V.V., Khodzher T.V. The spring phytoplankton in the pelagic zone of Lake Baikal during 2007–2011. Geogr. Nat. Resour. 2015; 36:253-262. DOI 10.1134/S1875372815030051.
20. Poryadin G.V. Stress and Pathology: Moscow, 2009. (in Russian) Rakita S.M., Čolović D.S., Levart A.R., Banjac V.V., Čolović R.R., Dragojlović D.M., Duragić O.M. A rapid spectrophotometric method for determination of thiobarbituric acid reactive substances in rainbow trout feed. Food Feed Res. 2020;47(1):43-53. DOI 10.5937/FFR2001043R.
21. Round F.E., Crawford R.M., Mann D.G. The Diatoms. Biology and morphology of the genera. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1990.
22. Rusinek O.T. (Ed.) Baikal Research: In 2 volumes. Volume 2. Novosibirsk: Nauka Publ., 2012. (in Russian)
23. Srivastava S., Tripathi G., Mishra S., Gupta G. Copper-induced oxidative stress and responses of antioxidants and phytochelatins in Hydrilla verticillata (L. f.) Royle. Aquat. Toxicol. 2006;80(4):405-415. DOI. 10.1016/j.aquatox.2006.10.006.
24. Starmach K. Chrysophyceae und Haptophyceae. In: Pascher A. (Ed.) Subwasseflora von Mitteleuropa. Bd. 1. Jena: VEB Gustav Fischer Verlag, 1985.
25. Tsarenko P.M. Short key to Chlorococcales algae of the Ukrainian Soviet Socialist Republic. Kiev: Naukova Dumka Publ., 1990. (in Russian)
26. Vega-López A., Ayala-López G., Posadas-Espadas B.P., Olivares- Rubio H.F., Dzul-Caamal R. Relations of oxidative stress in freshwater phytoplankton with heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbon. Comp. Biochem. Physiol. Part A. Mol. Integr. Physiol. 2013;165(4):498-507. DOI 10.1016/j.cbpa.2013.01.026.
27. Vorobyeva S.S. Phytoplankton assemblages of the Southern Baikal in 1990–1995 and 2016–2018. Limnol. Freshw. Biol. 2018;2:141-143. DOI 10.31951/2658-3518-2018-A-2-141.
28. Votintsev K.K., Meshcheryakova A.I., Popovskaya G.I. Organic matter cycle in Lake Baikal. Novosibirsk: Nauka Publ., 1975. (in Russian) Zelzer S., Oberreither R., Bernecker C., Stelzer I., Truschnig-Wilders M., Fauler G. Measurement of total and free malondialdehyde by gas–chromatography mass spectrometry – comparison with highperformance liquid chromatography methology. Free Radic. Res. 2013;47(8):651-656. DOI 10.3109/10715762.2013.812205.
29. Zhou J., Wu Z., Yu D., Pang Y., Cai H., Liu Y. Toxicity of linear alkylbenzene sulfonate to aquatic plant Potamogeton perfoliatus L. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2018;25(32):32303-32311. DOI 10.1007/s11356-018-3204-7.
Рецензия
Просмотров:
461
Послать статью по эл. почте 