Moskva, Moscow, Russian Federation
employee from 01.01.2003 until now
Bauman Moscow State Technical University (Associate Professor)
employee
Moscow, Moscow, Russian Federation
For the first time the results of large-scale ecological and toxicological researches related to phytoplankton communities’ stability (ecological and toxicological monitoring) executed in the same season (summer period of succession) in all seas of Russian Arctic and Subarctic region — Baltic, White, Barents, Kara, Laptev, East Siberian, Chukchi and Bering Seas are presented. The experiments related to influence on primary production by copper’s (Cu) different concentrations were carried out in the conditions approached to natural ones during the voyages on Nikolay Kolomeytsev and Professor Shtokman research vessels. During 68 short-term toxicological onboard experiments the influence of some copper’s additives on the value of primary production of seas’ examined areas was studied.
ecological toxicology, phytoplankton, primary production, toxicants, critical concentrations, Arctic and Subarctic seas.
1. Введение
Экотоксикологический мониторинг морских экосистем является составной частью комплексного экологического мониторинга Мирового океана. В число его задач входят: индикация экологического состояния природных объектов на шкале «норма-патология »; оценка сравнительной уязвимости (устойчивости) природных экосистем, выявление и ранжирование причин нарушения экологического благополучия; нормирование воздействия на экосистемы и прогноз экологического состояния систем на основе предполагаемых значений потенциальных абиотических воздействий [1].
Опасность загрязнения водоемов токсическими веществами заключается в том, что нарушается сбалансированность процессов новообразования и разрушения органического вещества и возникает реальный риск снижения устойчивости экосистемы до критического уровня, при котором даже небольшое дополнительное негативное воздействие может привести к необратимой деградации рассматриваемых систем. Возрастание токсического воздействия на экосистему сначала приводит к резкому снижению численности нерезистентных видов гидробионтов и уменьшению суммарной продукции органического вещества, а при сохранении антропогенного давления — к элиминации некоторых видов и изменению структуры сообщества [1–3]. При снятии антропогенного воздействия возможны как восстановление структуры сообщества, так и критические (необратимые) изменения, выражающиеся, в частности в элиминации отдельных видов и деградации экосистемы. Под критической концентрацией загрязняющего вещества подразумевается такая его концентрация, при которой даже небольшое дополнительное негативное воздействие может привести к необратимому снижению уровня устойчивости биологического процесса или показателя, выбранного в качестве «мишени» [1, 4].
Воздействие различных внешних негативных факторов на морские экосистемы проявляется на различных уровнях организации (от клетки до экосистемы в целом), но ведущую роль для оценки и прогноза состояния экосистем играют реакции первичного звена биологической продукции — микроскопических водорослей, или фитопланктона, определяющих обеспеченность пищей всех последующих звеньев пищевой цепи в водной экосистеме. Среди важнейших параметров, характеризующих состояние фитопланктонного сообщества (скорость роста популяции водорослей, содержание хлорофилла, изменение видового состава сообщества), к негативному воздействию наиболее чувствительна интенсивность фотосинтеза (первичное продуцирование). Поэтому изучение изменения продукционных процессов под воздействием негативных факторов (загрязняющих веществ) дает наиболее адекватное представление о реакции экосистемы на загрязнения [1, 5].
1. Izrael' Yu.A., Tsyban' A.V. Antropogennaya ekologiya okeana. L.: Gidrometeoizdat, 1989. 528 s.
2. Dallakyan G.A., Korsak M.N., Nikiforova E.P. Issledovanie vozdeystviya tsinka, khroma i kadmiya na produktsiyu fitoplanktona // Vodnye resursy. 1988. №1. S. 83-89.
3. Nosov V.N., Korsak M.N., Sirotkina N.V. Vliyanie tsinka i khroma na fitoplankton // Gidrobiologicheskiy zhurnal. 1981. T. KhVII, vyp. 4. S. 83-87.
4. Korsak M.N. Ekologo-toksikologicheskie metody // Metodicheskie osnovy kompleksnogo ekologicheskogo monitoringa okeana / Pod red. Yu.A. Izraelya, A.V. Tsyban'. M: Gidrometeoizdat, 1988. S. 261-268.
5. Korsak M.N., Timoshenkova N.P. Ekologo-toksikologicheskie issledovaniya v pelagiali Baltiyskogo morya letom 1987 g. // Issledovanie ekosistemy Baltiyskogo morya. Vyp. 3, 1990.
6. Fathi A.A., El-Shahed A.M. Response of tolerant and wild of Scenedesmus biguja to copper. 2000 // Biologia Plantarum. V. 43, N 1. R. 99-103.
7. Gidding J.M., Stewart A.J., O’Neil R.V., Gardner R.H. An efficient algal bioassay based on short-term photosynthetic response // Aquatic Toxicology and Hazard Assessment: Sixth Symposium ASTM STP 802 / W.E. Bishop, R.D. Cardwell and B.B. Heidolph (eds.). 1983. R. 445-459.
8. Korsak M.N., Whitledge T.E., Kudryavtsev V.M., Mamaeva N.V. Investigation of negative effects and critical concentrations of some toxic substanses on the plankton community // Results of the Third Joint US-USSR Bering and Chukchi Seas Expedition (BERPAC) Summer 1988 / P.A. Nagel (ed.). Washington D.C., U.S. Fish and Wildlife Service, 1992. R. 357-363.
9. Belevich T.A., Korsak M.N. Response of phytoplankton communities of the Bering and Chukchi Seas to certain organic Pollutants and heavy metals // Proc. NIPR Symp. Polar Biol., 1996. N 9. P. 131-139.
10. Mosharov S.A., Serova E.M., Korsak M.N., Dallakyan G.A. Ekotoksikologicheskie issledovaniya fitoplanktonnykh soobshchestv v Baltiyskom more // Vestnik Moskovskogo Universiteta. Ser. 16, Biologiya. 2005. № 2. S. 42-45.
11. Domnin S.G., Korsak M.N., Mosharov S.A. K probleme otsenki ustoychivosti planktonnogo soobshchestva k negativnym vozdeystviyam // Ekologiya. 2005. №4. S. 294-299.
12. Dallakyan G.A., Korsak M.N., Mosharov S.A. Vliyanie medi na produktsionnye protsessy v Baltiyskom more // Vestnik Moskovskogo Universiteta. Ser. 16, Biologiya. 2002. № 1. S. 42-45.
13. Linder M.C. Biochemistry of Copper. Plenum Press, New York. 1991.
14. Fernandes J.C., Henriques F.S. Biochemical, physiological and structural effects of excess copper in plants // Botanical Review. 1991. V. 57. R. 246-273.
15. Ouzounidou G. Copper-induced changes on growth, metal content and photosynthetic function of Alyssum montanum L. plants // Environmental and Experimental Botany. 1994. N 34. R. 165-172.
16. Ouzounidou G., Eleftheriou E.P., Karataglis S. Ecophysiological andultrastructural effects of copper in Thlaspi ochroleucum (Cruciferae) // Canadian Journal of Botany. 1992. N 70. R. 947-957.
17. Patin S.A. Vliyanie zagryazneniya na biologicheskie resursy i produktivnost' Mirovogo okeana. M.: Pishchevaya promyshlennost', 1979.
18. Mosharov S.A., Korsak M.N., Serova E.M., Dallakyan G.A. Osobennosti toksicheskogo vliyaniya medi na razlichnye fitoplanktonnye soobshchestva Baltiyskogo morya // Vestnik Moskovskogo Universiteta. Ser. 16, Biologiya. 2009. № 3. S. 34-39.
19. Third Periodic Assessment of the State of the Marine Environment of the Baltic Sea, 1989-1993, Helsinki: HELCOM, 1996, issue 64A.
20. Lombardi A.T., Vieira A.A.H. Copper and lead complexation by high molecular weight compounds produced by Sinura (Chrysophyceae) // Phycologia. 1998. N 37. R. 34-39.
