CC BY
84
УДК 593
УСТОЙЧИВОСТЬ МАЛОЩЕТИНКОВЫХ ЧЕРВЕЙ К ХИМИЧЕСКИМ ЗАГРЯЗНЕНИЯМ
© 1999 В.И. Попченко, Т.В. Попченко
Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти
Весьма выносливыеме к органическому загрязнению, олигохеты весьма чувствительны к серосодержащим веществам, гексахлорану, ионам тяжелых металлов. Нами экспериментально установлены степень токсичности фенолов для ряда видов олигохет и уровень их резистентности к воздействию токсикантов. Впервые показано сильное влияние серосодержащих гетероциклических соединений типа аминозина на нервную и кровеносную системы водных олигохет.
Для малощетинковых червей характерна высокая устойчивость к химическим веществам. Весьма выносливые к органическому загрязнению олигохеты чувствительны к различным серосодержащим веществам, фенолам [12] гексахлорану, ионам тяжелых металлов. Смеси токсических веществ на малощетинковых червей оказывают более сильное воздействие, чем отдельно взятые эти вещества [5, 2, 14].
Из двугидроксильных фенолов для олигохет наиболее токсичны гидрохинон (остротоксичен в концентрации около 0.01 мг/л) и пиракатехин (остротоксичен при 0.1 мг/л). Наши экспериментальные исследования по воздействию на олигохет (Stylarialacustris,Naiscammuni&, LimnodiilushcfEmeisteii, L.udekemianus, Tubifex tubifex Lumbiiculus vaiiegatus, Lamprodrilus isoporus) пиракатехина, фенола, пира-голлола, гидрохинона, ванилина, гваякола, резорцина показали, что все они остротоксичны в концентрациях 0.003-0.120 мг/л (температура среды 16-18 гр Цельсия). Наибольшую чувствительность к этим фенолам проявляют Stylaria lacustris, Naiscommunis и молодь тубифицид, особенно вылупляющаяся из коконов.
Сильное воздействие фенолы оказывают на формирование половой системы малощетинко-вых червей и их половую функцию, вызывая угнетение половой деятельности и дегенерацию половых органов у половозрелых (поясковых) особей даже при концентрации фенолов менее 0.005 мг/л. Все исследованные нами соединения по степени токсичности на олигохет в убывающем порядке можно расположить так: гидрохинон - пи-рокахетин - пентахлорфенол - пираголлол - резорцин - фенол-гваякол - ванилин. Резистентность олигохет (на примере гидрохинона, гваякола и ванилина) увеличивается следующим образом:
Stylaria lacustris - Nais communis - молодь тубифицид - Lamprodrilus isoporus - Limnodrilus udekemianus - Tubifextubifex - Limnodrilus hoffmeisteri -Lumbriculus variegatus. Как известно, содержание фенолов в донных отложениях многих загрязненных водоемов Севера превышает 0.008 мг/л [4], нередко и 1-4 мг/л (особенно в ряде мест Кондопожской губы Онежского озера).
Рядом авторов установлена сравнительно высокая выносливость олигохет к различным органическим интоксикантам: они выживают и размножаются в озерах, обработанных полихлорпи-неном [3, 6, 8, 7, 13]; в р. Неве олигохеты обитают в присутствии нефтепродуктов до 600 мг на 100 г сухого ила [14].
Физиологические системы олигохет Limnodrilus hofmeisteri и Tubifex tubifex проявляют высокую чувствительность к серосодержащим гетероциклическим соединениям как природного, так и синтетического происхождения типа аминазина: хлорпромазина, ларнактила, мегафена и др. Например, фенотиазин оказывает олигохетоцид-ное воздействие в широком диапазоне концентраций (2.5 мг/л). Наиболее устойчивым оказался Tubifex tubifex, наименее выносливыми - Limnodrulus hoffmeisteri и Lamprodrilus pygmaeus [1]. Нами установлено сильное действие этих веществ на нервную и кровеносную системы олигохет.
Особо токсичны для олигохет ионы тяжелых металлов. Сильной токсичностью обладает медь [15]. Для Stylaria lacustris летальная концентрация апапа в воде - 0.2 мг/л, а апапр - 40 мг/л [18]. Исследованиями Е.С. Липеровской и Т.М. Дрожби-ной [11] установлено, что развитие тубифицид в р. Москве подавляется при содержании суммы ионов Cr+Cu более 50 мг/кг сухого ила. В одной из рек Канады в донных отложениях, где обитают
тубифициды, обнаружено по 30-40 мг/кг Си, 100500 мг/кг 7п, 50-500 мг/кг РЬ, 1 -0.2 мг/кг ^ сухой массы [13]. Из литературы известно, что тубифициды живут и при содержании в донных отложениях значительных количеств меди (до 70 мг/кг грунта), цинка (500 мг/кг грунта), свинца, ртути и других известных токсических металлов в разном их соединении [19, 17].
Большой аккумулирующей способностью обладают ионы ртути, свинца. Катионы тяжелых металлов в концентрации 0.1 мг/л значительно снижают скорость дыхания червей, а более низкое содержание катионов заметно увеличивает потребление кислорода этими животными [9,14, 16]. Разновалентные соединения Си, Ге, Сг, Mg и других металлов в течение 30 суток на 95 % переходят из состояния высшей валентности к более низкой непосредственно в фотосинтезирующих водорослевых клетках. Это может приводить к снижению токсичности соединений металлов, попавших по трофической цепи в водоросли, служащие объектами питания олигохет семейств АеоЬдатайёае, Ка1Сс1ае, ЕпсЬу1гае1с1ае, некоторых ТиЫИс1с1ае иЬитЬпсиШае.
Малощетинковые черви, потребляя в качестве пищи грунт, весьма активно концентрируют в своем теле химические элементы, находящиеся в донных отложениях. В Иваньковском водохранилище, например, в теле олигохет содержится значительное количество ионов меди, марганца, цинка, магния, железа, натрия [9] - табл.
Как видим, больше всего металлов концентрируется в водных клещах и двустворчатых моллюсках. Эти группы донных беспозвоночных обитают на поверхности грунта в отличие от олиго-хет, хирономид и др., постоянно совершающих миграции в толще донных отложений до глубины 20-32 см. Поверхностные же слои грунта и пограничная зона «грунт-вода», как правило, содер-
жат большие концентрации ионов тяжелых металлов, чем более нижние слои толщи ила. Соответственно и накопление химических элементов в теле донных организмов различно.
Степень аккумуляции ионов металлов донными беспозвоночными зависит также от доли участия их в общей биомассе гидробионтов биоценоза и трансформации веществ в экосистеме. Значение же малощетинковых червей в составах численности, биомассы и продукции донных беспозвоночных водоемов весьма существенно; следовательно, и их роль как аккумуляторов и трансформаторов веществ в водных экосистемах очень высокая.
Накапливая в своем теле различной природы химические вещества, в том числе и тяжелые металлы, малощетинковые черви трансформируют их из грунта в придонный слой воды, передавая таким образом по трофической цепи.
Существующие данные по чувствительности олигохет к различным классам химических соединений свидетельствует о больших возможностях практического использования их в качественном и количественном анализах состояния токсической среды, не требуя при этом применения дорогостоящего оборудования и сложности выполнения анализов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бейм А.М., Попченко В.И. Исследование токсичности для олигохет фенотиазина // Объе-дин. республик. научно-практич. конф. гигиен., эпидем., микроб., инфекцион. КАССР и секц. географ. общ. АН СССР: тез. докл. Петрозаводск, 1972. С. 62-63.
2. Белявская Л.И. Влияние некоторых пестицидов на выживаемость малощетинковых червей Волгоградского водохранилища // Тр.
Таблица. Содержание химических элементов в теле донных беспозвоночных Иваньковского водохранилища (мг/кг сырой массы)
Организмы Си Мп Zn Mg Ее
Олигохеты 13.92 4.25 43.97 369.70 254.57 438.75
Хирономиды 7,23 8.08 30.60 281.00 246.00 1013.25
Т аниподиды 38.82 2.23 53.85 239.50 729.45 417.50
Г идрахнеллы 422.33 65.23 421.43 3529.67 5625.33 19552.66
Сферииды 83.30 17.35 83.50 305.00 175.00 1375.50
Мокрецы 50.00 13.00 81.50 870.00 543.00 1522.00
компл. эексп. Саратовск. ун-та по изуч. Волгоградок. и Саратовск. водохр. Саратов, 1979. Вып. 8. С. 75-78.
3. Владимирова Т.М. Изменение зоопланктона и зообентоса озера Жемчужного, обработанного полихлорпиненом // Изв. Гос НИОРХ. Ленинград, 1963. Т. 53. С. 70-83.
4. Власова Т.А., Гецен М.В., Сидоров Г.П. Водные системы Европейского Северо-Востока в условиях интенсивного освоения региона // V съезд ВГБО: тез. докл., ч. 2. Куйбышев, 1986. С. 237-239.
5. Воронкин А. С., Лошаков Ю. Т Токсическое воздействие пестицидов на тубифицид // Экспер. вод. токсикология. 1973. N 5. С. 269-173.
6. Гордеев О.Н., Попченко В.И. Донная фауна // рыбохозяйственные результаты удобрения малых лесных озер Северо-Запада РСФСР. Петрозаводск, 1978. С. 65-89.
7. Гордеев О.Н., Русанова М.Н. К вопросу о восстановлении донной фауны малых гумифицированных озер-ламб после обработки полихлорпиненом // XI научная конф. рл изуч. внутр. вод. Прибалтики: тез. докл. Петрозаводск, 1964. С. 24-25.
8. Драко М.М., Гаврилов С.И. Донная фауна озер Витебского рыбозавода, обработанных полихлорпиненом // XI научн. конфер. по изуч. внутр. вод. Пибалтики: тез. докл. Петрозаводск, 1964. С. 23-24.
9. Кобукин А.И, Грибовская И.Ф., Остапенко Л.П. Роль донных биоценозов Иваньковского водохранилища в накоплении некоторых химических элементов // Круговорот вещества и энергии в водоемах. Матер. VI Всесоюзн. лим-нол. совещ. Иркутск, 1985. Вып. 3. С. 111-112.
10. ЛиперовскаяЕ.С., Дрожбина Т.М. Характеристика загрязнения илов р.Москвы и вли-
яние их на распределение олигохет // Процессы загрязнен. и самоочищ. реки Москвы. М., 1972. С. 130-139.
11. Попченко В.И. Жизненные циклы и сезонная динамика массовых видов олигохет сем. Tubificidae водоемов Карелии // Биолог. проц. в морск. и континент. вод.: тез. докл. II съезда ВГБО. Кишинев, 1971. С. 308-309.
12. Тимм Т.Э. Малощетинковые черви (Oligochaeta) водоемов Северо-Запада СССР. Таллин: «Вагус», 1987. 299 с.
13. Туманов А.А., Постное И.Е. Водные беспозвоночные как аналитические индикаторы // Гидробиол. журн. 1983. Т. 19, N 5. С. 3-16.
14. Цветкова Л.И. О роли ссапробных олиго-хет в кислородном балансе водоемов (бассейн р.Невы): Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Л., 1969. 20 с.
15. Aston R.J. Field and experimental studies on the effects of a power station effluent on Tubificidae (Oligochaeta, Annelida) // Hydrobiologia. 1973. V. 42 (2-3). P. 225-242.
16. Bricovic-Popovic J., PopovicM. Effects ofheavy metals survival andrespiration rate oftubifcid Worms. Part 2. Effects on respiration rate // Environ. Pollat. 1977. T. 13, N 2. H. 93-98.
17. Chapmen p.M. Heavy metal studies with oligochaetes // Aquatic oligochaete bilogy. N.Y. 1980. T. 13, N 2. P. 93-98.
18. Gunter B. Testungen der Toxizitat von Abwasserstoffen fur Asellus aquaticus und Stylaria lacustris // Z. ges. Hydrob. 1864. V. 1. S. 97-107.
19. Hall T.M., MerliniL. Concentrations of Cr, Pb, Cu and Mn in some biotic and abiotic components ofthe bentic ecosystem of the Toce River and Isole Borromee basin (Lake Maggiore, Italiy). II. Oligochaetes and other invertebrates // Mem. Inst. Ital. Hydrobiol. 1979. V 37. P. 23-32.
STABILITY OF OLIGOCHAETA TO CHEMICAL POLLUTION
© 1999 V.I. Popchenko, T.V. Popchenko
Institute of Ecology of the Volga River Basin of Russian Academy of Sciences, Togliatti
Oligochaetes, which are rather hardy to organic pollution, are sensitive to the sulfur-bearing substances, hexochlorans and ions of heavy metals. The degree of fenols’ toxicity for a number of various oligochaete types and level of their resistance to influence of these toxicides were experimentally determined. The strong influence of sulfur-bearing heterocyclic compounds of aminosin type on nervous and circulatory system of oligochaetes is demonstrated for the first time.
