Экология, 2023, № 2, стр. 154-160

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследование проводили в ходе комплексной гидробиологической экспедиции (август 2018 г.) на научно-исследовательском судне “Академик Топчиев” ИБВВ РАН. В качестве полигона использовали акваторию Горьковского водохранилища. Разные участки данного водоема отличаются неоднородностью химического состава, обусловленной наличием различных водных масс [21]. Отбор воды и отлов моллюсков проводили на четырех станциях: 1 – Костромское расширение, 2 – г. Волгореченск, 3 – ниже г. Плес, 4 – г. Пучеж (рис. 1), которые различались по гидрофизическим характеристикам (табл. 1). Первые три станции относятся к озерно-речной части водохранилища, а четвертая – к озерной. Пробы воды отбирали батометром из поверхностного (0.5 м) горизонта.

Рис. 1.

Карта Горьковского водохранилища. Здесь и на рис. 2 и 3 станции: 1 – Костромское расширение, 2 – г. Волгореченск, 3 – ниже г. Плес, 4 – г. Пучеж.

Сравнение концентраций главных ионов в воде из придонного и поверхностного слоев показало, что различия между ними не превышают погрешность метода измерений [22]. В результате было принято решение ограничиться отбором проб воды только из поверхностного горизонта. Пробы воды отбирали в полипропиленовые флаконы емкостью 20 мл с плотной крышкой и хранили при комнатной температуре. Дальнейшие исследования проводили в лабораторных условиях. Перед анализом в соответствии с методикой выполнения измерений воду фильтровали через мембранный фильтр с диаметром пор 0.2 мкм. Определение катионов выполнено методом капиллярного электрофореза на приборе “Капель 103 Р”. За результат принимали среднее арифметическое двух параллельных измерений. Точность измерений оценивали по стандартным образцам, приготовленным из растворов ГСО (Государственные стандартные образцы) с аттестованными значениями определяемых катионов.

Половозрелых моллюсков отлавливали при помощи модифицированного дночерпателя Экмана-Берджа (ДАК-250) с площадью захвата 1/40 м², по 1–5 подъемов на каждой станции. После вылова мягкие ткани отделяли от раковины и сразу замораживали в морозильной камере при температуре ─18…─22°C. В лабораторных условиях непосредственно перед анализом пробы размораживали при комнатной температуре. Для дальнейшего исследования отбирали ткани моллюсков размером 15–20 мм. С каждой станции готовили по 10 суммарных гомогенатов от 5–15 моллюсков одного вида и размера без учета пола на 0.6%-ном физрастворе в соотношении 1 : 6 (масса к объему).

Об интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) судили по накоплению малонового диальдегида (МДА). Концентрацию МДА определяли в гомогенатах тканей на основе учета количества продуктов ПОЛ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой и дающих с ней окрашенный комплекс. Интенсивность окрашивания оценивали спектрофотометрически по изменению максимума поглощения при длине волны 535 нм. Содержание МДА вычисляли с учетом коэффициента молярной экстинкции (1.56 × 10⁵ М^–1 см^–1) и выражали в наномолях на 1 г ткани [23].

Общую антиокислительную активность (ОАА) оценивали по кинетике окисления субстрата восстановленной формы 2,6-дихлорфенолиндофенола кислородом воздуха по общепринятой методике. Сущность метода заключается в том, что чем выше скорость окисления субстрата в присутствии биологического материала, тем ниже содержание антиоксидантов в тканях. Константу ингибирования окисления субстрата (КОС), являющуюся показателем ОАА ткани, определяли относительно контроля по формуле: К_i = К_кон – К_оп/С, где К_кон и К_оп – константы скорости окисления субстрата соответственно в контроле и опыте; С – концентрация гомогената в кювете [24].

Статистическая и графическая обработка данных проведена с помощью прикладных программ Microsoft Office Excel 2010, Statistica 6.0. Для выявления видовых различий применяли непараметрический критерий U Манна-Уитни. Статистическую значимость различий оценивали при р < 0.05. Связь между показателями моллюсков и уровнем Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и K⁺ определяли методом ранговой корреляции Спирмена.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Содержание ионов в воде. Проведенный анализ воды из исследуемых акваторий показал наиболее высокое содержание катионов Ca²⁺ (от 24.44 до 36.48 мг/дм³). Далее в порядке убывания следуют Mg²⁺ (от 7.94 до 12.08 мг/дм³) и Na⁺ (от 3.85 до 6.8 мг/дм³). Для данного водоема содержание катионов К⁺ мало вариабельно – его значение не превышает 2 мг/дм³. При этом стоит отметить различия концентрации ионов в воде на разных станциях. Разброс содержания катионов зависел от количественных показателей: наибольший – Ca²⁺, а наименьший – K⁺. На станции 4 зафиксировано самое высокое содержание ионов Ca²⁺ (36.48), Mg²⁺ (12.08) и K⁺ (1.75), а на станции 1 – Na⁺ (6.8). Самое низкое содержание ионов Ca²⁺ (24.44), Mg²⁺ (7.94), Na⁺ (3.86) было отмечено на станции 2, а K⁺ (1.54) – на станции 3 (табл. 2).

Уровень содержания МДА. Обнаружены отличия уровня МДА в тканях моллюсков на разных станциях (рис. 2): наиболее высокие показатели у обоих видов отмечены на станциях 1 и 4, а низкие – на двух других станциях. Исследование межвидовых различий показало достоверно высокий уровень МДА в тканях D. bugensis со всех станций, кроме 2, по сравнению D. polymorpha.

Рис. 2.

Уровень МДА в тканях двустворчатых моллюсков. Здесь и на рис. 3: 1 – D. polymorpha, 2 – D. bugensis; * – значимые межвидовые различия при р < 0.05. Полосы погрешности на гистограммах отражают ошибку среднего M ± m.

Уровень ОАА. Моллюски из разных станций отличались не только интенсивностью ПОЛ, но и уровнем КОС (рис. 3). Наиболее высокие показатели КОС зафиксированы на станциях 1 и 2. Статистически значимые межвидовые отличия данного показателя зафиксированы на станциях 1 и 4. Более высокий уровень КОС, как и содержание МДА, отмечен у особей D. bugensis.

Рис. 3.

Уровень КОС в тканях двустворчатых моллюсков.

Корреляционный анализ. У обоих видов установлена прямая корреляционная связь между содержанием МДА и концентрацией катионов Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и K⁺, а также у D. bugensis между уровнем КОС и концентрацией катионов Na⁺ и K⁺(табл. 3). Обратная корреляционная связь выявлена в тканях моллюсков D. polymorpha между уровнем КОС и концентрацией катионов Ca²⁺, Mg²⁺ и K⁺.

ОБСУЖДЕНИЕ

Вода Горьковского водохранилища относится к гидрокарбонатному классу, кальциево-магниевой группе, II типу (по классификации О.А. Алекина) [25]. Содержание кислорода в местах отбора проб было выше критических значений, установленных для обеспечения жизнедеятельности дрейссенид [26]. Зафиксированные нами концентрации ионов Ca, Mg, Na и K были выше нижних пороговых значений, установленных ранее В.И. Мартемьяновым для дрейссенид пресноводных водоемов [4, 9]. Различия концентрации ионов на станциях Горьковского водохранилища, как было указано выше, связаны с гидрологическим режимом данного водоема [21], в частности с проточностью и влиянием боковых притоков. В озерной части водохранилища по сравнению с озерно-речной течение воды практически отсутствует (0.04 м/с) [27].

Полученные показатели концентрации катионов существенно выше ранее описанных минимальных значений, требуемых для жизнедеятельности моллюсков [28‒30]. Значительная проточность обеспечивает более высокое содержание кислорода в воде (см. табл. 1) и препятствует накоплению иловых отложений на грунте на станциях 2 и 3. Ранее нами [31] было показано существенное увеличение уровня МДА в тканях двустворчатых моллюсков Unio tumidus из участка реки Ахтуба с заиленным дном и замедленным течением по сравнению с песчаным дном и быстрым течением. Это хорошо согласуется с высокими показателями МДА у моллюсков обоих видов на станциях Костромское расширение и г. Пучеж. Вероятно, влияние гидрологического режима водоема на интенсивность окислительных процессов в организме моллюсков осуществляется вследствие изменения количественного содержания ионов в данных акваториях водохранилища. На это указывает прямая корреляционная связь между концентрациями ионов Ca, Mg, Na и K и уровнем МДА в тканях обоих видов. Необходимо также отметить возможное влияние токсикантов на интенсивность перекисных процессов. При исследовании в 2015 г. Горьковского водохранилища было зафиксировано превышение допустимых концентраций Ni, Cu, Zn, Cr в донных отложениях и рыбохозяйственных ПДК по уровню V, Cu, Zn, Sr, Mo в воде, однако содержание общих растворенных форм металлов не превышало санитарно-гигиенические нормы для водоемов [32]. Вместе с тем авторы не приводят сведения о концентрации тяжелых металлов в грунте и воде на исследуемых станциях.

Анализ уровня ОАА у моллюсков из разных станций показал неоднозначные результаты. Нами не обнаружено отличий данного показателя на разных участках Горьковского водохранилища в зависимости от гидрофизических параметров воды. Однако проведенный корреляционный анализ выявил видовые отличия зависимости уровня КОС от концентрации различных ионов. Увеличение концентрации ионов Na и K в воде повышает этот показатель в организме D. bugensis, тогда как в тканях моллюсков D. polymorpha высокое содержание ионов Ca, Mg и K снижает уровень данного параметра. Это позволяет сделать вывод о видовом различии направления изменений уровня ОАА в тканях моллюсков при повышении концентрации ионов K в воде.

Как было сказано выше, D. bugensis более приспособлена к обитанию при заиленном дне и недостатку кислорода. Высокие темпы роста и скорости фильтрации в неблагоприятных условиях обитания обеспечивают интенсивные метаболические процессы. Это приводит к усилению процессов перекисного окисления в организме, что подтверждается значимо высокими показателями МДА и КОС у D. bugensis по сравнению с D. polymorpha на станциях 1 и 4.

При воздействии негативных стресс-факторов происходит активация окислительных процессов в организме гидробионтов. По изменению содержания МДА в тканях моллюсков оценивают условия среды обитания и характер реагирования на токсиканты [19, 20, 33‒35].

Таким образом, обнаружены отличия уровня МДА и КОС у D. bugensis и D. polymorpha при разных концентрациях катионов Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и K⁺ в воде. Повышение концентрации катионов усиливает окислительные процессы в организме обоих видов дрейссенид. Межвидовые отличия исследуемых показателей указывают на различия в функционировании механизмов прооксидант-антиоксидантной системы у разных видов сем. Dreissenidae. Вероятно, от успешного поддержания окислительно-восстановительного баланса зависят устойчивость и способность адаптации организма к изменениям среды обитания.

Работа выполнена в рамках государственного задания (тема № 121050500046-8).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.