Водоросли как биомаркеры загрязнения тяжелыми металлами морских прибрежных экосистем

• Автор: Капков, Валентин Иванович
• Шифр специальности: 03.00.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 342 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С КОМПОНЕНТАМИ СРЕДЫ И ИХ ФОРМЫ В МОРСКИХ ЭКОСИСТЕМАХ
1 Л. Материал и методы исследования
1.2. Содержание различных форм меди в морской воде
1.3. Содержание и формы тяжелых металлов в морских седиментах
1.4. Взаимодействие соединений меди с компонентами среды.
Глава 2. ТОКСИЧНОСТЬ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
ДЛЯ ВОДОРОСЛЕЙ!
2.1. Материал и методы исследования
2.2. Токсичность тяжелых металлов
для массовых видов морских водорослей
2.3. Исследование влияния тяжелых металлов и других поллютантов на фитопланктон в опытах «in situ»
2.4. Токсичность комплексных соединений
ртути и меди для водорослей
2.5. Альгицидные свойства полиметаллических руд
Глава 3. ОТВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ ВОДОРОСЛЕЙ НА ДЕЙСТВИЕ
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1. Материал и методы исследования
3.2. Первичные реакции водорослей
на действие тяжелых металлов
3.3. Действие тяжелых металлов на деление водорослей.
3.4. Влияние тяжелых металлов на содержание фотосинтетических пигментов у водорослей
3.5. Изменение ассимиляции 14С водорослями
под действием тяжелых металлов

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ВОДОРОСЛИ
4.1. Материал и методы исследования
4.2. Комбинированное действие тяжелых металлов
на лабораторные культуры водорослей
4.3. Эксперименты по изучению комбинированного действия тяжелых металлов на фитопланктон «in situ»
Глава 5. БИОАККУМУЛЯЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
ВОДОРОСЛЯМИ
5.1. Материал и методы исследования
5.2. Динамика накопления и выведения водорослями токсичных концентраций меди
5.3. Аккумуляция тяжелых металлов
морскими макроводорослями
5.4. Красные водоросли со сходным типом биоаккумуляции тяжелых металлов
5.5. Сезонные изменения в содержании
тяжелых металлов в талломе макроводорослей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Концепция использования биомаркеров в качестве индикаторов и предиктов токсического действия тяжелых металлов на водные организмы занимает центральное место при оценке экологических последствий антропогенного загрязнения водных экосистем. Она необходима при выборе из множества откликов гидробионтов наиболее информативных и пригодных для целей биологического мониторинга.
Оценка отклика биомаркеров на действие токсиканта позволяет пользоваться информацией, которая в принципе не может быть получена лишь при анализе уровня загрязняющего вещества в среде или в организме. Реакции биомаркеров служат доказательством того, что гидробионты подвержены влиянию токсиканта на уровне, который превышает способность организма к детоксикации и который индуцирует повреждение клеточных мишеней. Результаты ответных реакций биомаркеров являются важным аргументом при установлении связи между действием токсиканта и экологическими эффектами на уровне популяции или сообщества.
Биомаркеры дают информацию о действии как любого загрязнителя, так и токсического метаболита, образующегося в результате его трансформации в природной среде. Прямые и непрямые взаимодействия токсикантов в среде и организме, их синергетическое или антагонистическое действие интегрируются в ответных реакциях биомаркеров. Биомаркеры, таким образом, отражают кумулятивный эффект загрязняющих веществ, вследствие чего их использование особенно перспективно при исследовании прибрежных морских экосистем, которые подвержены антропогенному прессу. При этом особо опасными оказываются загрязнения тяжелыми металлами - поллютантами со множественными путями их поступления в гидросферу. Опасность связана с тем, что, циркулируя длительное время, они в итоге

лизную форму, представленную соединениями металла с молекулярной массой < 1000 и взвешанный на сестоне кадмий (Kruse, Löffler, 1986). Причем в пресных водах олиготрофных и не эвтрофи-рованных водоемов кадмий на 50-80 % представлен ионом Cd2+ , а в высоко эвтрофированных водах доля кадмия, связанного органическими веществами, может достигать 53 %. В морях и эстуариях растворенный кадмий присутствует в основном (до 70 %) в форме иона CdCL. Однако, в зависимости от концентрации ионов хлора в воде соотношение хлоридных соединений кадмия может заметно меняться. В морской воде с pH 8.5 присутствуют, в основном, ионы CdCL и СйС1г, а в сильно хлорированных водах возможно образование и других соединений: CdCl3 и CdCl4 (Hahne,Kroontje,1973).
Органические соединения, присутствующие в водоеме или вносимые со сточными водами, как, например, нитрилтриацетат, способны конкурировать с хлоридами за кадмий, связывая его в устойчивые комплексные соединения. Следует, однако, подчеркнуть, что практически все известные комплексы кадмия с органическими лигандами способны к биодеградации устойчивыми к кадмию микроорганизмами. Биологическое разрушение комплексов кадмия лучше протекает при высокой TeMnepaType(Ramamoorthy, Rast, 1978).
Антропогенно вносимый в водные экосистемы кадмий частично аккумулируется организмами плейстона и планктоном, взвешенными органическими и неорганическими частицами, и поэтому значительная доля кадмия включается в биотический круговорот и в конечном счете оказывается в донных отложениях водоемов, где концентрация токсичного металла достигает > 2500 мг/кг сухой массы (Hardy et al., 1985). Хотя в незагрязненных водоемах, особенно в морских, донные осадки содержат существенно меньше кадмия, концентрация металла в них на несколько порядков выше, чем в толще воды. В результате связанный в донных отложениях кадмий на некоторое, а иногда и на значительное время, как бы выключается из круговорота. Однако процессы ресорбции могут идти доста-