Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование воздействия некоторых металлов на симбиотическую ассоциации морских звёзд Asterias rubens L. и копепод Scottomyzon gibberum Scott на различных уровнях биологической организации

Сведения об участнике
ФИО
Федюнин Владимир Александрович
ФИО (на английском языке)
Fedyunin Vladimir Aleksandrovich
Название организации
Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова
Тезисы
Название
Исследование воздействия некоторых металлов на симбиотическую ассоциации морских звёзд Asterias rubens L. и копепод Scottomyzon gibberum Scott на различных уровнях биологической организации
Название (на английском языке)
Investigation of the metal impact on the symbiotic association of asteroid Asterias rubens L. and copepod Scottomyzon gibberum Scott threw the different levels of biological organisation
Соавторы (ФИО, организация, город, страна)
Смуров Андрей Валерьевич, Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия; Поромов Артём Андреевич, Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Соавторы (на английском языке)
Smurov Andrey V., Biological faculty of Lomonosov MSU, Moscow, Russia; Poromov Artem A., Biological faculty of Lomonosov MSU, Moscow, Russia
Содержание

Работа посвящена изучению особенностей действия некоторых металлов и их смесей на различные уровни биологической организации симбиотической ассоциации морских звёзд Asterias rubens L. и копепод Scottomyzon gibberum Scott, от молекулярно-генетического до уровня двувидовых симбиоценозов, в районах Кандалакшского залива Белого моря с разными уровнями антропогенной нагрузки и в экспериментальных условиях. Обобщение полученных данных позволит установить закономерности развития токсических эффектов, начиная с молекулярного и заканчивая организменным уровнем организации, определить летальные концентрации и характерные поведенческие реакции изучаемых организмов для некоторых металлов. В качестве объекта исследования выбрана распространённая субарктическая морская звезда A. rubens Linnaeus, 1758. Высокая экологическая пластичность обеспечивает широкое распространение и устойчивость к антропогенному воздействию, что обуславливает возможность их использования в качестве модельных организмов на большой территории и в условия высоких уровней нагрузки. В экосистемах морские звезды являются консументами второго и третьего порядков, а значит конечным звеном биоаккумуляции веществ по пищевым цепям (Matranga, Pinsino, Randazzo, Giallongo, & Dubois, 2012). На морских звездах A. rubens обитают эктосимбионты - копеподы S. gibberum Scott., впервые описанные для Белого моря А.В. Смуровым (Cмуров, 1993) Взрослые самки S. gibberum, обитают на поверхности морских звезд A. rubens, и могут индуцировать образование галлов. Экстенсивность заселенности в некоторых точках может достигать 100%. 

Речная система бассейна Белого моря относится к Северному экономическому району с высокой плотностью промышленных объектов. В промышленности этого района основную роль играют предприятия цветной металлургии. Интенсивное освоение водосбора Белого моря способствовало формированию зон повышенного антропогенного воздействия, в том числе связанного с высоким уровенем загрязненности природных вод неочищенными и недостаточно очищенными промышленными стоками, содержащими тяжелые металлы, такие как медь, цинк, свинец, ртуть и другие (Евсеев, 1996; Обзоры загрязненности окружающей среды в Российской Федераци 2000 – 2012 годы; 2009. Качество морских вод по гидрохимическим показателям, 2009). В качестве исследуемых веществ выбраны хлориды марганца (II), меди (II), кадмия (II), свинца (II), железа (III), кобальта (II), концентрации которых были определены по литературным данным и данным предварительных экспериментов.

Экспериментальные работы были выполнены на базе Беломорской биологической станции им. Н.А. Перцова Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова (ББС МГУ), расположенной на полуострове Киндо в районе Кандалакшского залива.

В ходе работы было исследовано воздействия некоторых металлов на симбиотическую ассоциацию морских звезд A. rubens L. и копепод S. gibberum Scott на различных уровнях биологической организации, первым из которых является уровень двувидовых сообществ – симбиотическая ассоциация. Учет симбионтов может свидетельствовать о состоянии окружающей среды, так как экстенсивность и интенсивность заселенности может напрямую зависеть от условий, в которых находится популяция хозяев. Многие симбионты более чувствительны к изменениям внешней среды за счет планктонных свободноживущих стадий жизненного цикла (Лыскин, 2000; Dinamani 1986; Roberts, 1989; Goh, 1997).

Была проведена оценка заселенности морских звезд A. rubens копеподами S. gibberum из природных популяций, обитающих в районах с разными уровнями антропогеннай нагрузки в Кандалакшском заливе Белого моря. На организменном уровне была оценена выживаемость морских звезд и плодовитость копепод S. gibberum (число науплиев вылупившихся из яйцевых мешков) при воздействии металлов в экспериментальных условиях.

Поведенческие реакции (скорость переворота) морских звезд и биоаккумуляция металлов были определены как в экспериментальных условиях, так и для морских звезд из природных популяций, обитающих в районах с разными уровнями антропогеннай нагрузки.

При переходе на цитогенетический уровень были охарактеризованы клетки целомической жидкости (далее ЦЖ) морских звезд и их функциональная активность при воздействии некоторых металлов: оценена доля микроядер и лизосомальная активность в клетках ЦЖ в экспериментальных условиях и в клетках ЦЖ морских звезд из природных популяций, обитающих в районах с разными уровнями антропогеннай нагрузки.

Целомоциты иглокожих выбраны как клеточная модель благодаря простоте выделения первичных клеточных линий, эти клетки предположительно проявляют схожий ответ на действие поллютантов как в условиях целого организма, так и в условиях клеточной культуры, что связано с практически свободной циркуляцией воды между окружающей средой и целомической полостью.

Были исследованы изменения экспрессии стресс-ассоциированных генов в клетках ЦЖ морских звезд после экспозиции металлов методом количественного ПЦР-анализа.

Описаны различия в концентрации клеток в целомической жидкости морских звезд из разных точек исследуемой акватории, и доли микроядер в этих клетках, что, возможно, связано с уровнями антропогенной нагрузки и заселенностью копеподами. Показаны статистически достоверные корреляции между уровнями заселённости копеподами и числом клеток в целомической жидкости морских звезд. (Poromov 2013b; Поромов,Смуров 2014).

Выявлено увеличение токсических эффектов смеси металлов даже при незначительном понижении солености в короткосрочных экспериментах (3-7 дней) и наступление адаптации при более длительном воздействии (10 дней). Выявлены высокие летальные значения интегральной токсичности металлов, что обуславливает устойчивость морских звезд A. rubens к антропогенному загрязнению.Были исследованы особенности биоаккумуляции металлов в морских звездах в экспериментальных условиях, оценено число клеток и их распределение при воздействии шестью металлами в различных концентрациях (медь, железо, кадмий, марганец, свинец, кобальт).

Выявлена тенденция к различной скорости накопления металлов, убывающей в ряду: Pb>Cu>Fe>Mn>Cd>Co.

Благодарности
Автор выражает благодарность всем сотрудник Беломорской Биологической станции за предоставленное рабочее место, оборудование, помощь в сборе биоматериала, а также неоценимые советы, научному и младшему научному руководителям, А.В. Смурову и А.А. Поромову за содействие и поддержку на каждом этапе выполнения работы, а также сотрудникам Всероссийского Научно-Исследовательского Института Рыбного Хозяйства и Океанографии за помощь в определении содержания металлов в телах морских звезд.