ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ СИНЕ–ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ СИНЕ–ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ
В АЛЬГОЦЕНОЗАХ ОДЕССКОГО ЗАЛИВА
Ф.П. Ткаченко
Одесский государственный университет им. И.И. Мечникова
Изучение экологии растений и, в частности, морских водорослей является важнейшей задачей в охране окружающей среды [8].
Экологическая роль сине-зеленых водорослей многообразна. В прошлом они сыграли решающую роль в повышении уровня кислородного компонента атмосферы Земли [5]. Немаловажная их роль и в настоящее время. Являясь фототрофными организмами, Cyanophyta активно участвуют в первичном продуцировании органического вещества и кислорода в водной среде и почве. Среди этой группы организмов известны формы, осуществляющие хемосинтез, а многим свойственна гетеротрофная ассимиляция, при которой источником углерода служат органические соединения и практически все виды способны питаться миксотрофно [7]. В процессе метаболизма сине-зеленые водоросли выделяют в окружающую среду до 40 % ассимилированного ими углерода в виде аминокислот и их амидов [11]. Кроме того, Cyanophyta продуцируют и выделяют в окружающую среду и ряд других биологически активных соединений: белковые вещества, углеводы, липиды, органические кислоты, стерины, изопреноиды, фитогормоны, экомоны, фенольные соединения и витамины [6].
Расшифровка механизмов образования антибиотических метаболитов сине-зеленых водорослей, установление их химической природы и трансформации в водной среде представляет большой интерес не только для процессов самоочищения водоемов от патогенной микро - и микофлоры, но и для получения природных антимикробных и антигрибных препаратов путем управляемого биосинтеза с использованием водорослей [2].
Благодаря образованию различных химических соединений, сине-зеленые водоросли вступают в разнообразные аллелопатические взаимоотношения в альгоценозах. Причем в морской воде аллелопатический
эффект имеет более специфический характер и регистрируется для опре-деленного набора органических соединений, более узкого, чем в пресных водах, но физиологически более активного. Это связано с высоким фоном галогенов в морской воде и их включением в синтез биологически активных соединений водорослей [12].
Особая группа веществ, присущая многим видам сине-зеленых водорослей – токсические метаболиты. Они относятся к числу факторов, формирующих не только качество воды, но и гидробиоценозы за счет подавления и отмирания отдельных его компонентов. Токсины сине-зеленых водорослей являются нервно-паралитическими и дыхательными ядами [1].
Свойство сине-зеленых водорослей (около 130 видов) фиксировать атмосферный азот способствует его накоплению в мезотрофных водоемах до 10 % от общего баланса, а в эвтрофных – даже до 80 %. Кроме того, клетки этих водорослей могут быстро поглощать фосфор (как минеральных, так и органических форм), что имеет важное значение в переносе в эвфотическую зону его запасов, аккумулированных в донных отложениях или поступающих в водную среду со сточными водами [5, 10].
Районом нашего исследования является акватория Одесского залива – составная часть северо-западного района Черного моря, экология которого в последние десятилетия изменилась в худшую сторону [4]. Целью исследования было изучение видового разнообразия гормогониевых сине-зеленых водорослей и выяснение их роли в функционировании донных фитоценозов залива.
Идентификацию видов Cyanophyta проводили по соответствующим определителям [3, 9]. Всего собрано на различных грунтах и глубинах залива (1998-2000 г.г.) 50 бентосных проб водорослей.
Роль сине-зеленых водорослей, как поставщиков N и Р в водную среду, оценивалась при сравнительном изучении содержания в талломах Cyanophyta и водорослей-макрофитов нитратной и аммиачной форм азота и Р2О5. Дополнительно измерялось и содержание К2О Параллельно, по этим же параметрам, оценивалась морская вода, взятая среди зарослей сине-зеленых водорослей и среди водорослей-макрофитов. Химические параметры водорослей и воды изучали с использованием методов фотометрии и объемно-весового анализа.
Всего в альгофлоре залива в настоящее время нами выявлено 14 видов гормогониевых сине-зеленых водорослей [табл.1].
Изученные Cyanophyta входят в состав двух порядков (Nostocales и Oscillatoriales), двух семейств (Rivulariaceae и Oscillatoriaceae) и четырех родов (Calothrix, Lyngbya, Oscillatoria и Spirulina). Наибольшим видовым разнообразием выделяются роды Lyngbya (5) и Oscillatoria (4). Роды Calothrix и Spirulina представлены 3 и 2 видами, соответственно.
Таблица 1. Флористический состав гормогониевых сине-зеленых водорослей Одесского залива (1998-2000 г.г.)
№
п/п
Вид
Местообитание
Известняки бетон
Воды с пониженной соленостью
Макроводоросли
Глубинный район
1.
Calothrix consociata
(Kutz.) Bornet
+
2.
C.scopulorum (Veb.et
Mohr) Agardh
+
3.
C.confervicola (Roth.)
Agardh
+
+
4.
Lyngbya aestuarii
(Mert.) Liebman
+
+
5.
L.confervoides C.Agardh
+
+
6.
L.lutea (Ag.) Gomont
+
7.
L. majuscula (Dillw.) Harv.
+
8.
Lyngbya semiplena (C.Ag.) J.Agardh
+
+
9.
Oscillatoria margaritifera Kützing
+
10.
O.nigro-viridis Thwaites
+
+
+
+
11
O. salinarum Collins
+
12
O.coralline(Kütz) Gomont.
+
+
13
Spirulina rosea Crouan
+
14.
S.tenuissima Kütz.
+
Следует заметить, что сине-зеленые водоросли в Одесском заливе сосредоточены в основном в двух специфических эконишах: на понтическом известняке и бетонных сооружениях в пределах колебания уровня воды и в зоне заплеска, а также в глубоководном районе (5-15 м) на илистых, илисто-песчаных и ракушечных грунтах. На твердом субстрате вдоль береговой линии залива выявлено 12 видов Cyanophyta, вблизи мест сброса дренажных вод – 5, а эпифитирует на водорослях-макрофитах – 4. В глубоководной зоне залива, несмотря на доминирование этой группы водорослей, выявлено их лишь два вида, а Lyngbya majuscula отмечена только здесь. Такая специфика распределения сине-зеленых водорослей в заливе объясняется их высокой толерантностью к экстремальным условиям. Так, в зоне заплеска наблюдаются резкие сезонные и суточные перепады температуры, высокая инсоляция и периодичность увлажнения. В глубоководном районе они развиваются при избытке органики (в основном хозяйственно-бытового стока), а в летние месяцы – при повышенной мутности и дефиците кислорода, а также периодического подъема вод из сероводородной зоны моря [4]. В таких условиях здесь существуют лишь некоторые виды сине-зеленых и бентосных диатомовых водорослей.
В литературе имеются отдельные сообщения о том, что сине-зеленые водоросли аккумулируют и поставляют в окружающую среду азот и фосфор, а также служат своеобразными предшественниками развития макроскопических водорослей [10]. С целью выяснения этой роли сине-зеленых водорослей в фитоценозах Одесского залива, нами проведено количественное определение основных макроэлементов (N, P, K) в талломах доминирующих водорослей-макрофитов и сопутствующих им Cyanophyta, входящих в состав фитоценозов водной растительности прибрежных скал. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Как следует из полученных данных, клетки сине-зеленых водорослей содержат аммиачный азот в количестве примерно в два раза больше, чем у других исследованных нами видов водорослей. Повышенное содержание ионов аммония в талломах Сyanophyta – результат фиксации клетками этих водорослей атмосферного азота.
Избыток аммонийного азота выделяется в окружающую среду, где бактерии рода Nitrobacter превращают его в формы, включаемые в метаболические процессы других водорослей [5].
В талломах исследуемых сине-зеленых водорослей нами выявлено и повышенное содержание фосфора.
Параллельно предыдущему исследованию, по тем же параметрам, нами выполнялся химический анализ морской воды. Установлено следующее: в смыве из сине-зеленых водорослей содержится азот аммонийный в количестве 1.40 ± 0.36 мг/100 мл воды, фосфор выявлен в следовых количествах. В морской воде, отобранной, среди других водорослей содержатся лишь следовые количества нитратного азота и фосфора.
Таблица 2. Результаты химического анализа талломов некоторых видов водорослей Одесского залива (май, 1999 г.)
Вид
Измеряемые химические параметры, в мг/100 г сырой массы
N – NH4
N - NO3
P – P2O5
K – K2O
Porphyra leucosticta Thur.
1.56 ± 0.41
3.52± 0.22
0
137.81± 6.34
Polysiphonia denudata (Dillw.) Kütz.
6.22 ± 0.79
1.60 ± 0.35
8.09 ± 0.68
305.82± 11.19
Enteromorpha intestinalis (L.) Link.
4.75 ± 0.50
7.72± 0.63
0
188.84 ±14.48
Cladophora vagabunda (L.) Hoek
5.76 ± 0.78
6.01 ± 0.49
Cледы
207.62 ± 9.73
Сине-зеленые водоросли (Oscillatoria nigro-viridis Thwait + Lyngbya сonfervoides C.Ag.)
11.28±0.89
0
14.5 ± 1.13
136.4 ± 7.62
Таким образом, проведенные исследования показывают, что сине-зеленые водоросли играют важную роль в водорослевых фитоценозах как связующее звено между неорганическим и органическим миром.
Литература
1. Биргер Т.И. Метаболизм водных беспозвоночных в токсической среде.-Киев: Наук.думка, 1979.- 190 с.
2. Гурин И.С., Ажгихин И.С. Биологически активные вещества гидробионтов – источник новых лекарств и препаратов.- М.: Наука, 1981.- 131 с.
3. Косинская Е.К. Определитель морских сине-зеленых водорослей.- М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948.- 278 c.
4. Михайлов В.И. Исследование состояния экосистемы Черного моря зимой 1996 гю (19-й рейс научно-исследовательского судна “Владимир Паршин” 24 февраля – 24 марта 1996 г.)// Океанология.- 1997.- Т.37.-№ 5.- с.783-791.
5. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии.- М.: Мир, 1990.- 587 с.
6. Сиренко Л.А., Козицкая В.Н. Биологически активные вещества водорослей и качество воды.- Киев: Наук.думка, 1988.- 256 с.
7. Сиренко Л.А., Кондратьева Н.В. Роль Cyanophyta в природе// Альгология, 1998.- Т.8.-№ 2.- С.117-131.
8. Ситник К.М. Ботаніка. Порядок денний на ХХI століття. 1. Екологія рослин // Укр.ботан.журнал, 2000.- Т.57.- № 1.- С.5-10.
9. Топачевский А.В., Масюк Н.П. Пресноводные водоросли Украинской ССР.- Киев: Вища шк.б 1984.- 336 с.
10. Birch P.B., Gabrielson J.O. Cladophora growth in the Peel-Harvey Estuarine system following blooms of cyanobacterium Nodularia spumigena //Bot. Mar., 1984.-V.27, № 1.- P.17-21.
11. Fogg G.T. Physiology and Biochemistry of Algae.- London: Acad. Press, 1962.- 232 p.
12. Hager L.P. Mother nature likes some halogenated compounds// Genet. Eng. Microorganisms Chem.: Proc. Symp., Champaign – Urbana, 26-29, May, 1981.- New York; London, 1982.- P. 415-428.
Схожие публикации:
