Регистрация / Вход
Прислать материал

БИОТЕСТИРОВАНИЕ НА РАКООБРАЗНЫХ КАЧЕСТВА ВОД АМУРСКОГО ЗАЛИВА ЯПОНСКОГО МОРЯ

Сведения об участнике
ФИО
Черкашин Сергей Анатольевич
ФИО (на английском языке)
Cherkashin Sergey
Название организации
ТИНРО-Центр и МГУ им. адм. Г.И. Невельского
Информация о докладе
Вид доклада
Устный доклад
Секция
Биотестирование в нормировании и токсикологическом контроле
Название доклада
БИОТЕСТИРОВАНИЕ НА РАКООБРАЗНЫХ КАЧЕСТВА ВОД АМУРСКОГО ЗАЛИВА ЯПОНСКОГО МОРЯ
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
Нет
Аннотация
В экспериментах выявлено, что мизиды являются более показательными тест-организмами, по сравнению с личинками краба. Биотестирование 2003-2016 гг. показало токсичность для двух видов мизид отдельных проб воды из внутренней наиболее загрязненной акватории Амурского залива, прилегающей к центральной части г. Владивостока. Однако, лишь в августе, сентябре 2003 и июле 2007 гг., выживаемость мизид в водах из этого района в среднем была достоверно ниже, чем из внешней части залива. В последующие годы экотоксикологическое состояние вод залива улучшилось, вероятно, из-за снижения загрязнения.
Ключевые слова
Амурский залив, биотестирование, токсичность вод, мизиды, личинки краба.
Введение

Спад промышленного производства в Приморском крае в 1990-е гг. способствовал заметному снижению объёмов сброса загрязненных вод и, как следствие, улучшению экотоксикологического состояния Амурского залива, имеющего большое значение для развития марикультуры, прибрежного промысла рыб, беспозвоночных животных и других водных ресурсов. Однако на восточном побережье залива расположен значительный город Владивосток (население примерно 580 тыс. человек); практически по всему побережью залива расположены места отдыха населения и гостей края. В вершину залива впадает крупная река Раздольная, в долине которой ведутся сельскохозяйственные и другие работы. Поэтому загрязнение Амурского залива продолжается.

Существенная роль в оперативной оценке качества природной среды принадлежит биотестированию – экспериментальной оценке состояния компонентов экосистем, основанной на регистрации тест-функции используемой биосистемы (тест-объекта). Эффективность биотестирования и обоснованность выводов определяется, прежде всего, правильным выбором тест-организмов. Наиболее верное решение состоит в использовании нескольких тест-объектов, отвечающих определенным требованиям, в том числе уязвимость или чувствительность, экологическая значимость, массовость, широкая распространенность, доступность и простота содержания и применения в опытах. Вследствие низких концентраций большинства поллютантов в Амурском заливе для биодиагностики необходимы высокочувствительные тест-организмы.

По мнению многих исследователей мелкоразмерные ракообразные оказываются обычно наименее устойчивыми к воздействию неблагоприятных факторов по сравнению с другими группами водных организмов [1-7]. Использование местных видов является благоприятным обстоятельством, повышающим экологический реализм оценки [8].

Задача этой работы – провести анализ экотоксикологического состояния вод Амурского залива с использованием ракообразных, отвечающих приведенным выше требованиям.

Методы и материалы

Биотестирование воды Амурского залива выполняли в июне-сентябре 2003-2016 гг. Для каждой серии опытов отбирали пробы из поверхностного слоя (0 – 0.5 м) обычно на шести станциях, расположенных у побережья внешних и внутренних участков залива. Внутренняя зона залива наиболее подвержена загрязнению, внешняя (условно-фоновая) расположена у о-вов на границе открытых вод зал. Петра Великого. Всего оценили качество вод двадцати станций.

Исходя из того, что токсические уровни загрязнения обычно встречаются в прибрежной зоне, особенно в поверхностном слое вод, где концентрации всех поллютантов повышены в десятки и сотни раз, в качестве тест-объектов использовали широко распространенных и многочисленных в этих биотопах мизид Paracanthomysis shikhotaniensis и Neomysis mirabilis и личинок краба Dorippe granulata. Тихоокеанский, приазиатский краб D. granulata распространен от Гонконга до зал. Петра Великого и от о. Кюсю до о. Хоккайдо. Обитает на глубинах от 1 до 15 м на илистом и илисто-песчаном грунте, реже на других грунтах [9]. Личинок краба длиной 2-3 мм отлавливали из поверхностного слоя воды в районе о. Рейнеке (условно-фоновый район) с помощью заякоренной поверхностной планктонной сети типа Маручи-Ами с диаметром входного отверстия 1,3 м. Собранный материал доставляли в лабораторию научно-экспериментальной базы ТИНРО-Центра на о. Рейнеке, где в течение 48 ч проводили акклимацию личинок. Температура в опытах составляла 18-19ºС.

Бореальный вид мизид Neomysis mirabilis (Czerniavsky, 1882), распространен в северной части Тихого океана от Сангарского пролива до Анадырского залива, Командорских островов и Аляски [10]. Обитает на глубинах от 0,2 до 140 м. Один из наиболее многочисленных и широко распространенных нектобентосных видов в прибрежной зоне дальневосточных морей России. В северной половине Японского моря встречается при температурах от -1,6 до 24 ºС и солености 15-34,3 ‰. Бореальный приазиатский вид мизид Paracanthomysis shikhotaniensis (Petrjashov, 1983) встречается от северо-восточной Японии и зал. Посьета до Берингова моря [10]. В Японском море отмечен в зал. Петра Великого и в Татарском проливе. Верхнесублиторальный вид, обитает на глубинах 0-21,5 м в водах с температурой от -1,5 до +22,6 ºС и соленостью 30-34 ‰ над скалистыми, реже песчаными, илисто-песчанными и валунно-галечными грунтами [10]. Наибольшая численность в районах прибойных мысов и скал.

Мизид отлавливали в прибрежной акватории о. Рейнеке на глубине 0.1 – 1.5 м гидробиологическим сачком из мельничного сита и содержали в акклимационных аквариумах на научно-экспериментальной базе ТИНРО-Центра на о. Рейнеке в течение 48-96 ч. Биотестирование осуществляли на мизидах Neomysis mirabilis и Paracanthomysis shikhotaniensis длиной 15-20 и 9-14 мм соответственно. Эти виды мизид играют существенную роль в прибрежных экосистемах и являются перспективными промысловыми объектами. Наиболее многочисленные рачки N. mirabilis составляли в июне 60-98% от общей численности мизид в мелководных районах Амурского залива. Дополнительные физиологические нагрузки, такие как нерест и линька в процессе биотестирования в июне приводили к тому, что этот тест-объект в данный период оказывался более чувствительным, чем мизиды P. shikhotaniensis, численность которых в июле – сентябре у о. Рейнеке достигала 47-60%, а уязвимость представителей этого вида рачков была выше, чем N. mirabilis.

При биотестировании в каждый стакан с пробой воды помещали по 4-6 экземпляров рачков (мизид на 0,5 л; личинок краба на 0,2 л тестируемого раствора). Все пробы тестировали в трех повторностях. Продолжительность экспериментов составляла 48-96 ч, в зависимости от времени выявления достоверных различий в смертности тест-объектов. В течение всего эксперимента рачков не кормили. Гибель тест-организмов фиксировали каждые 24 ч, погибших животных удаляли.

Опыты в июне, июле, августе и сентябре проводили при температуре проб 13.2–15.4; 14.0–21.8; 19.8–22.4 и 17.4–21.4°C соответственно, и солености 29.6–33.2‰ в экспериментах различных лет. Температура тестируемых вод следовала природным суточным изменениям. Содержание кислорода составляло более 80% насыщения.

Для каждой пробы определяли среднюю долю (%) погибших рачков и стандартную ошибку. Достоверность различий влияния тестируемых растворов на выживаемость тест-организмов определяли при уровне значимости Р = 0.05. Сопоставляя результаты опытов с водой из открытой части залива и из внутренней наиболее загрязненной акватории у центральной зоны г. Владивосток, выявляли отличия качества вод.

Полученные результаты

Результаты биотестирования качества вод, отобранных летом 2003 г. из внутреннего участка залива, показали, что смертность личинок краба Dorippe granulata возрастала по мере увеличения длительности экспозиции, и за 96 ч достигала в среднем 66,67%.

Гибель рачков в пробах из акватории о. Рейнеке при этом достоверно не отличалась и составила 60 %. Биотестирование экотоксикологического состояния Амурского залива в августе 2003 г. показало достоверно меньшую гибель молоди стенобионтного вида мизид Paracanthomysis shikhotaniensis в воде условно-фонового района, чем в пробах из внутренней (более загрязненной) части залива уже после 48-часовой экспозиции - 17 и 60% соответственно (таблица). Следовательно, мизиды являются более показательным тест-объектом, по сравнению с личинками краба, несмотря на меньшие размеры последних.

Таблица – Гибель мизид (%) при биотестировании вод Амурского залива

Дата

Виды мизид

Внешний район

Внутренний более загрязненный район

2003, август*,

сентябрь*

Paracanthomysis shikhotaniensis

16.7±6.71

20.0±0.02

60.0±11.61

66.7±6.72

2004, август,

сентябрь

Paracanthomysis shikhotaniensis

53.3±11.62

13.3±6.72

63.2±16.7 (33.3-93.3)2

26.7±6.72

2005, июнь,

сентябрь

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

46.7±11.62

20.0±0.02

66.7±10.2 (53.3-86.7)2

33.4±6.7 (26.7-40.0)2

2007, июнь,

июль*,

сентябрь

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

6.7±0.0 (6.7-6.7)2

36.7±3.4 (33.3-40.0)2

26.7±5.8 (26.7-26.7)3

13.3±4.7 (6.7-26.7)2

70.0±3.3 (66.7-73.3)2

56.7±5.8 (46.7-66.7)3

2008, июнь,

сентябрь

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

3.4±3.4 (0.0-6.7)3

44.5±5.52

3.4±3.4 (0.0-6.7)3

63.4±6.3 (46.7-76.7)2

2009, июль

Neomysis mirabilis

31.1±5.9 (20.0-40.0)3

33.4±6.7 (26.7-40.0)3

2010, июль,

сентябрь

Paracanthomysis shikhotaniensis

53.3±6.72

20.0±6.72

83.3±3.4 (75.0-91.7)2

29.2±3.3 (25.0-33.3)2

2011, июнь,

август

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

26.7±6.7 (20.0-33.3)3

26.7±6.7 (20.0-33.3)2

36.7±3.4 (33.3-40.0)3

50.0±16.7 (33.3-66.7)2

2012, июнь,

август

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

13.3±3.4 (6.7-20.0)2

52.8±6.7 (40.0-66.7)2

16.7±3.4 (13.3-20.0)2

63.4±5.8 (60.0-66.7)2

2013, июнь,

август

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

44.4±5.7 (33.3-61.1)1

61.1±11.2 (55.5-66.7)3

47.4±6.7 (33.3-61.1)1

63.9±3.1 (50.0-77.8)3

2014, июнь,

август

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

33.3±5.7 (27.8 –44.4)3

41.7±8.3 (33.3 – 58.3)2

24.1±1.8 (22.2 – 27.8)3

69.4±5.7 (58.3 – 75.0)2

2015, июнь,

август

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

31.5±3.3 (27.8-38.9) 3

38.9±3.4 (33.3-50.0) 2

39.7±4.3 (38.9-40.0) 3

69.4±6.7 (58.3-75.0) 2

2016, июнь,

июль,

август

Neomysis mirabilis

Paracanthomysis shikhotaniensis

1.9±1.80 (0.0-5.6)3

40.0±3.9 (33.3-46.7)2

64.0±3.0 (58.3-67.7)2

1.9±1.80 (0.0-5.6)3

71.1±9.7 (53.3-86.7)2

64.0±7.4 (50.0-75.0)2

Примечание – 1 – 48-часовая экспозиция; 2 –72-часовая экспозиция; 3 – 96-часовая экспозиция.

* – Достоверное различие между гибелью мизид в условно-фоновых и загрязненных районах

 

В августе 2004 г. вода оказалась достоверно токсичной лишь на одной из станций внутреннего участка залива у центральной части г. Владивосток. В этой пробе к завершению 72-часового опыта смертность мизид превышала 93%. Биотестирование проб из прибрежных районов Амурского залива, проведённое в июне 2005 г. на эврибионтных мизидах N. mirabilis, выявило достоверную токсичность вод у нефтебазы, расположенной на побережье центральной части внутреннего участка залива. Однако, гибель мизид в водах всех станций внутренних акваторий залива, в среднем, не была достоверно выше, чем в приостровных водах. В экспериментах 2007 г. по оценке влияния загрязнения Амурского залива на выживаемость мизид достоверно повышенная токсичность вод внутреннего района выявлена лишь в июле (таблица).

Значительные, но кратковременные повышения загрязнения после залповых сбросов, случавшиеся за последнее десятилетие, незамедлительно сказывались на выживаемости мизид. Так, биотестирование, проведенное в сентябре 2008 г. после массовой гибели многих видов рыб и ракообразных во внутренней части залива, показало, что вода из этих акваторий увеличивала смертность мизид и в наших опытах. Но качество вод более загрязненной зоны в целом достоверно не отличалось от условно-фонового района (таблица) при уровне значимости Р = 0.05. Достоверная токсичность вод выявлена лишь у нефтебазы и в бухте Новик о. Русский. В воде у о. Рейнеке гибель мизид увеличилась в два раза по сравнению с предыдущим годом, но оставалась меньше, чем в других районах.

В последние годы в заливе появились некоторые признаки улучшения экотоксикологической обстановки. В 2009 – 2016 гг. загрязнение Амурского залива было менее опасно для мизид (таблица). Опыты в июне 2016 г. показали, что качество вод залива у о. Рейнеке и соседних островов достоверно не отличалось от состояния вод внутренних районов Амурского залива. В отличие от исследований 1990-х – 2007 гг. вода не оказывала токсичного влияния на мизид до завершения 96-часовых опытов. Учитывая условия биотестирования и температурный режим, отсутствие достоверных различий смертности рачков в тестируемых пробах говорит о хорошем качестве вод в период исследований и отсутствии достоверных негативных последствия загрязнения для мизид. В июле смертность рачков в тестируемых пробах из островного района была в среднем на 29% выше, чем в воде из внутренних районов, однако достоверную токсичность выявили лишь для пробы, отобранной у м. Створного, в район которого, вероятно, произошел вынос нефтяных углеводородов после их разлива в б. Золотой Рог. В августе 2016 г. смертность мизид в тестируемых пробах из островного района в среднем не отличалась от показателей для внутренних акваторий. Анализируя результаты исследований, необходимо отметить, что в последние годы в заливе сохраняются признаки улучшения экотоксикологической обстановки по сравнению с ситуацией до 2008 г. Однако, основные гидрохимические показатели во внутренней и внешней зоне района исследования, характеризующие состояние прибрежных вод, продолжали заметно отличаться. Тем не менее, межгодовая изменчивость содержания растворенного в поверхностном слое вод кислорода в период биотестирования была незначительной как в загрязненном, так и в условно-фоновом районах залива. Температурный режим, насыщение кислородом и отмечаемое опреснение вод внутреннего района не оказывали существенного воздействия на качество вод. Поэтому ускоренная гибель тест-объектов в пробах воды из акваторий у центральной части г. Владивостока, вероятно, связана с повышенными концентрациями поллютантов, поступающих с городскими стоками.

Подводя итог биотестированию вод залива, необходимо отметить отсутствие токсичности вод большинства исследованных акваторий для двух массовых видов мизид. Поскольку ранее нами доказана повышенная уязвимость мизид для загрязнения по сравнению с большинством других обитателей зал. Петра Великого, то в большинстве районов Амурского залива состояние вод вполне благоприятно и для других промысловых видов ракообразных. Наиболее стабильные экотоксикологические условия характерны для открытой островной зоны залива. Однако в ряде опытов установлено кратковременно снижение качества вод и в этих районах, например, в сентябре 2008 г. Следовательно, последствия загрязнения залива нуждаются в регулярной экотоксикологической оценке. В прибрежной зоне все параметры экосистем чрезвычайно изменчивы в пространстве и времени. Поэтому для принятия управленческих решений по рациональному природопользованию необходимо продолжить экотоксикологические исследования состояния локальных условий и ресурсов.

Заключение

Приведенные результаты свидетельствуют о большей перспективности мизид для биотестирования качества вод Японского моря, по сравнению с личинками краба Dorippe granulata. В экспериментах 2003-2016 гг. показана токсичность для двух видов мизид отдельных проб воды из внутренней наиболее загрязненной акватории Амурского залива, прилегающей к центральной части г. Владивостока. Однако, лишь в августе, сентябре 2003 и июле 2007 гг., выживаемость мизид в водах из этого района в среднем была достоверно ниже, чем из внешней части залива. В последующие годы экотоксикологическое состояние вод залива улучшилось, вероятно, из-за снижения загрязнения. Лучшие экологические условия сохраняются в открытой части залива.

Цитируемая литература
1. Патин С.А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность Мирового океана. М.: Пищ. пром-сть, 1979. – 304 с.
2. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль и оценка влияния: Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 288 с.
3. Cripe G.M. Comparative acute toxicities of several pesticides and metals to Mysidopsis bahia and postlarval Penaeus duorarum // Environ. Toxicol. and Chemistry. – 1994. – Vol. 13, no. 11. – P. 1867–1872.
4. Черкашин С.А. Биотестирование: терминология, задачи, основные требования и применение в рыбохозяйственной токсикологии // Изв. ТИНРО. – 2001. – Т. 128, ч. III. С. 1020-1035.
5. Черкашин С.А. Отдельные аспекты влияния углеводородов нефти на рыб и ракообразных // Вестник ДВО РАН. 2005. № 3. С. 83-91.
6. Verslycke T., Vangheluwe M., Heijerick D. et al. The toxicity of metal mixtures to the estuarine mysid Neomysis integer under changing salinity // Aquat. Toxicol. 2003. Vol. 64, no. 3. P. 307-315.
7. Черкашин С.А., Блинова Н.К. Экспериментальные исследования токсичности фенола для ракообразных (обзор) // Гидробиол. журн. 2013. Том 49, № 3. – С. 61-74.
8. Филенко О.Ф. Биотестирование: возможности и перспективы использования в контроле поверхностных вод // Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 185-193.
9. Животные и растения залива Петра Великого. Л.: Наука. 1976. 363 с.
10. Петряшев В.В. Отряд МИЗИДЫ – MYSIDACEA Boas, 1883 // Ракообразные (ветвистоусые, тонкопанцирные, мизиды, эвфаузиды) и морские пауки) / Биота Российских вод Японского моря под ред. О.Г. Кусакина. Владивосток: Дальнаука. 2004. С. 55-96.
Благодарности
Не заполнено
Название, авторы, резюме (на английском языке)

BIOTESTING ON CRUSTACEANS OF WATER QUALITY OF THE AMUR BAY, THE SEA OF JAPAN

S.A. Cherkashin1, 2

1Pacific Research Fisheries Centre, Vladivostok 690091;

2Maritime Maritime State University named after admiral G. I. Nevelskoy, Vladivostok, 690059

Mysids are more indicative of the test organisms, compared to larvae of the crab, Dorippe granulata, as it is revealed in experiments. Biotesting in 2003-2016 showed toxicity of internal, most polluted, waters of the Amur Bay adjacent to the central part of Vladivostok, to mysids. However, only in August and September, 2003, and July, 2007, their survival in the waters of this region in average was significantly lower than in the open waters. In subsequent years, ecotoxicological status of waters has improved, probably due to the reduction of pollution.

Key words: Amur Bay, biotesting, toxicity of waters, mysids, larvae of crab.