Мар 26 2003

ВИКОРИСТАННЯ МІДІЙ У МОНІТОРИНГУ ЯКОСТІ ВОД

Опубликовано в 14:31 в категории Туризм

ВИКОРИСТАННЯ МІДІЙ У МОНІТОРИНГУ ЯКОСТІ ВОД

РЕКРЕАЦІЙНОЇ ЗОНИ МОРЯ

Ю.М. Деньга, Л.Л. Красота, Е.Ф. Костильов

Український науковий центр екології моря, м. Одеса

Use of mussels for recreational zone marine waters quality monitoring

Y.M. Denga, L.L. Krasota, E.F. Kostylev

Ukrainian Scientific Centre of the Ecology of the Sea

The Black Sea mussels as an object of biogeoindication of the quality of the coastal marine waters provide an illustrative characteristic of the condition of the "Sea health". The parameters used include: accumulation of trace metals, organoclorine and oil hydrocarbons and stability of mussels lysosomal membranes of gemolimf cells.

Як організми-монітори якості води прибережної смуги моря дуже зручні гідробіонти, які не мають змоги залишити місце свого мешкання , так звані "сидячі" форми гідробіонтів. Це можуть бути прикріплені водорості - макрофіти, двостулкові молюски та інші, які "віддзеркалюють" якість оточуючого їх середовища.

Найбільш зручними організмами-моніторами якості морського середовища є двостулкові молюски, які для потреб дихання та живлення пропускають крізь себе значну кількість морської води, здобуваючи з неї все необхідне для життя. Такими молюсками є мідії та вустриці. В процесі фільтрації ці тварини акумулюють хімічні забруднюючі речовини, які потрапляють до їхнього організму з їжі та води. При цьому концентрація ксенобіотиків в тканинах молюсків може досягати дуже високих рівнів і таким чином робити їх корисним інструментом для хімічного моніторингу [1].

Мідії порівняно толерантні до впливу багатьох металів та органічних ксенобіотиків, маючи здатність у стрессових ситуаціях ізолюватися від оточуючого середовища на декілька діб (при цьому вони переходять на анаеробний обмін речовин). Але вчені знаходять свідоцтва їхнього реагування навіть на дуже малі концентрації забруднюючих речовин. Такі патологічні реакції були описані на всіх рівнях біологічної організації - від молекулярного до фізіологічного рівня всієї тварини [2-4].

Виходячи з того, що мідії (родина Mytilidae) розповсюджені по всьому Світовому океану, ведуть осідлий образ життя та не здатні до міграції (тобто змушені пристосовуватися до води будь-якої якості), було запропоновано створити систему "Мідієвого моніторингу" якості морського середовища ("Mussel Watch") [5]. З 1976 року в США проводять хімічний моніторинг за допомогою мідій. Збір мідій здійснюють у 107 пунктах східного та західного узбережжь США. В тканинах молюсків вимірюють концентрції важких металів, нафтових вуглеводнів та радіоактивних елементів.

В наших дослідженнях для хімічного моніторингу мідії видбирались фахівцями з легководолазним обладнанням вздовж узбережжя північно-західної частини Чорного моря.

Аналіз тканин молюсків на вміст приоритетних забруднюючих речовин (металів, хлорованих вуглеводнів та вуглеводнів нафтового походження здійснювали згідно з методиками [6-9].

За результатами досліджень, концетрування мідіями вуглеводнів нафтового походження (насичених і поліароматичних) у мінімальній кількості спостерігалось у мідіях біля курорту Коблево, дещо більше у молюсках Сухого лиману, найбільше в цих гідробіонтах Одеського порту і в районі о. Зміїний, де існувало постійне джерело забруднення з цистерн зберігання дизпалива (рис. 1-3).

Таблиця 1 - Просторовий розподіл хлорованих вуглеводнів  у мідіях

Район

Концентрація (мкг/кг)

ПХБ

Сума ДДТ

g- ГХЦГ

ГХБ

Порт Одеса

700

500

1.86

1.39

Порт Южний

465

128

1.40

0.65

Курорт “Аркадія”

400

52

6.33

0.70

Сухий лиман

31

100

1.36

0.65

Коблево

29

110

1.95

0.94

о. Зміїний

160

156

7.95

2.04

Максимум концентрацій DDT та його метаболіту DDD зафіксовані у мідіях Одеського порту. В районі Сухого лиману і біля курорту Коблево вміст хлорованих вуглеводнів у мідіях мінімальний.

Характерні риси розподілу токсичних металів у чорноморських мідіях різних районів наведено на рисунку 5.

Одержані результати не дозволяють виявити один або кілька районів досліджень у яких вміст того чи іншого металу у молюсках вище порівняно з іншими районами. Просторовий розподіл металів у мідіях має досить рівномірний характер. Існує проблема забруднення мідій усіх районів цинком та міддю.

Сьогодні поряд з хімічним моніторингом морського середовища запропоновано здійснення біологічного моніторингу з використанням мідій.

Існує великий вибір зміних величин, які використовуються в біохімії та в молекулярній біології і можуть бути включені у програму біомоніторингу водного середовища.

На рівні органоїдів таким критерієм є показник стабільності лізосом. На клітиному рівні лізосомна система являє собою особливу "мішень" (з точки зору токсичних ефектів) для багатьох забруднюючих речовин, котрі можуть легко акумулюватись лізосомами. Зміни лізосомних систем прямо вказують на патологію. Використання цього показника особливо корисно при визначенні шкідливих впливів навколишнього середовища, тому що багацько тканин молюсків та іншіх безхребетних, так само як і печінка риб, дуже багаті на лізосоми [10-12].

Встановлено, що лізосоми деяких хребетних, молюсків та риб здатні накопичувати ароматичні вуглеводні, асбест, кремнезем, похідні аміноазобензола, беріліт, іони міді, заліза, свинцю, цінку, нікелю, срібла, ртуті та плутонію [13]. Після того, як накопичення ціх речовин в лізосомах перевищувало деякий рівень, мембрани лізосом зруйновувались і, як наслідок, ферменти виходили у цитоплазму.

За показником стабільності лізосомальних мембран у мідій можна міркувати про їхній стан здоров\’я і, звідси, про якість навколишного морського середовища.

Цей метод з успіхом використовується у міжнародній науковій практиці морських досліджень. Крім того, він був запропонований для практичного втілення у рамках міжнародної програми по Чорному морю (Workshop on biological effects of pollutants in the Black sea. Plymouth, 1996; Odessa, 1996; Istanbul, 1997).

Метод оцінки стабільності лізосомальних мембран базується на визначені часу утримання лізосомами модельного токсиканту (нейтрального червоного). Здорові мідії утримують його довше, ніж послаблені (хворі) мідії, у котрих зруйнування лізосомальних мембран настає через дуже короткий проміжок часу після проникнення токсіканта в ці органели.

Оцінка стабільності лізосомальних мембран клітин крові мідій, (за часом утримання нейтрального червоного, у хвилинах) була проведена для молюсків, які були відібрані з різних місць узбережжя Одеського регіону північно-західної частини Чорного моря:

1) район курорту Коблево (це найбільш чиста рекреаційна зона нашого узбережжя);

2) район біля УкрНЦЕМ (порівняно чистий урбанізований район);

3) забруднена зона у акваторії Одеса-порт;

4) Сухий лиман;

5) Григорівський лиман;

6) район скиду стічних вод з курорту "Аркадія".

Результати наших досліджень наведені у таблиці 2.

Було встановлено, що нейтральний червоний найбільш довго утримувався у лізосомах мідій, відібраних в районі курорту Коблево. При цьому за весь час досліджень деструкції оболонок лізосом не відбулось.

Найбільш ослаблими (за показником стабільності лізосомальних мембран клітин гемолімфи молюсків) виявились мідії, що мешкають на акваторії Одеського морского порту. Вихід барвника до цитоплазми клітин гемолімфи мідій з порту стався за 84 хвилини (у середньому).

До ослаблих, але менш ніж в порту, слід віднести і молюсків, відібраних у Сухому лимані. Деструкція 100% мембран лізосом у них сталася лише на 12,7 хвилини пізніше, ніж у мідій з району Одеського порту.

Молюскам Григорьївського лиману притамані показники сбільності лізосомальних мембран клітин гемолімфи, які подібні таким мідій, відібраним в районі УкрНЦЕМ. Вони досягали 135,0 і 129,0 хвилин, відповідно.

Порівнюючи дані рівня накопичення забруднюючих речовин в мідіях північно-західного району Чорного моря з отриманими нами результатами стабільності оболонок лізосом гемолімфи мідій цих місць мешкання, слід підкреслити наявність кореляції цих показників (рис. 1-5 і табл. 1-2). З підвищенням концентрації забруднюючих речовин у м’яких тканинах досліджених мідій зменшується час утримання нейтрального червоного лізосомами крові мідій.

Таблиця2. Стабільність лізосомальних мембран клітин гемолімфи мідій північно-західної частини Чорного моря (за часом утримання нейтрального червоного, в хвилинах)

Місце

відбору проб

Кількість ушкод-жених лізосом, %

Максимальна

величина

Мінімальна величина

Limit

Середня величина

Довірчий

інтервал

Район УкрНЦЕМ

100

180

90

90

129.0

9.74

Район порту Одеса

100

180

30

150

84.0

16.23

Лиман Григорівський

100

180

90

90

135.0

11.97

Курорт Коблево

100

180

180

0

180.0

0.00

Лиман Сухий

100

180

60

120

96.7

14.28

Враховуючи отримані нами дані з оцінки рівня забруднення м’яких тканин мідій та лізосомальної стабільності мембран клітин гемолімфи цих гідробіонтів із різних місць узбережжя північно-західної частини Чорного моря, спільно досліджені райони можливо розташувати у послідовний ряд за мірою погіршення якості морського середовища:

– курорт Коблево

– Григорівський ліман, район УкрНЦЕМ

– Сухий лиман

– район Одеського порту.

Аналіз отриманих результатів показує, що динаміка процесу деструкції мембран лізосом гемолімфи мідій під час їх 100%-ного зруйнування знаходиться у залежності від якості середовища мешкання мідій. Цей інтегральний показник можна використовувати у моніторингу якості вод рекреаційної зони моря як ілюстративний показник стану здоров\’я не тільки мідій, але й морського середовища в цілому.

Література

1. Topping G. Guidelines for the use of biological material. In: The ferst order pollution assesment and trend monitoring. Dept of agriculture and fisheries for Scotland, Marine laboratory, Scotish Fisheries Research Report N 28. 1983. 28 p.

2. Lowe D.M., Moore M.N. and Evans B.M. Contaminant impact on interactions of molecular probes with lysosomes in living hepatocytes from dab Limanda limanda. Mar.Ecol.Prog.Ser., 1992. 91. 35-140.

3. Lowe D.M., Soverchia C. and Moore M.N.Lysosomal membrane responses in mussels to experimental contaminants exposure.Aquatic Toxicol. 1995. 33. 105-112.

4. Depledge M.N., Amaral-Mendes J.J., Daniel B., Halbrook R.S., Cloepper-Sams P., Moore M.N. and Peaccal D.P. The conceptual basis of the biomarker approch. In:Biomarkers - Research and application in the assesment of environmental health. 1993. 15-29.

5. Goldberg E.D., Bowen V.T., Farrington J.W,.Harvey G., Martin G.H.,Parker P.L., Risebrough R.W., Schneider E. and Gamble E. The mussel wotch. Environ. Conserv. 1978. 101-126.

6. UNEP/FAO/IAEA/IOC "Determination of. total cadmium, zink, lead and copper in selected marine opganisms by flameless atomic absorption spectrofotometry", Reference Methods for Marine Pollution Studies № 11 Rev. 1, UNEP, 1984.

7. UNEP/FAO/IAEA/IOC ”Determination of. total mercury in selected marine opganisms by cold vapour atomic absorption spectrofotometry”, Reference Methods for Marine Pollution Studies № 8, Rev. 1, UNEP, 1984.

8. "Training course on the measurments of organochlorine and petroleum hydrocarbons in environmental samples", IAEA-MEL/MESL, Monaco, September 1995, by editor Dr. J.P.Villeneuve.

9. UNEP/IOC/IAEA Determination of petroleum hydrocarbons in in Selected Marine Organisms. Reference Methods for Marine Pollution Studies № 72, UNEP, 1992.

10. Lowe D.M. Alteration in cellular structure of Mytilus edulis resulting from exposure to environmental contaminants under field and experimental conditions. Mar.Ecol.Prog.Ser.,46, 1988. 91-100.

11. Moore M.N. Cytochemical responses of the lysosomal system and NADPH-ferrihemoprotein reductase in molluscan digestive cells to environmental and experimental exposure to xenobiotics. Mar.Ecol.Prog.Ser. 1988. 46. 81-89.

12. Moore M.N., Pipe R.K., Farrar S.V., Thompson S. and Donkin P. Lysosomal and microsomal responses in Littorina littorea: further investigations of environmental effects in the vicinity of the Sullom Voe Oil Terminal and effects of experimental exposure to phenantherene. In: Oceanic Processes in Marine Pollution - Biological Processes and Waste in the Ocean. 1986. Vol.1, 86-96.

13. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. - М.: изд-во Моск. ун-та, 1985. 158 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.