ВЛИЯНИЕ СЕНОМАНСКИХ ВОД НА СООБЩЕСТВА РАКОВИННЫХ АМЕБ

Полный текст

Развитие нефтедобывающей отрасли Западной Сибири привело к региональным экологическим изменениям. Нарушение естественной среды обитания начинается с проведения разведочных работ. Механическому разрушению подвергается почвенный покров на кустовых площадках, буровых скважинах, автодорогах. Высокотоксичные буровые отходы складируются в непосредственной близости от водоемов, что приводит к их долговременному загрязнению. Снеговые и дождевые воды способствуют распространению токсических веществ и негативному влиянию их на растительные и животные сообщества (Борисович 1985: 43). Разливы высоко полиминерализированных сеноманских вод приводят к деградации биоценозов на площадях в десятки квадратных километров. В зависимости от типа экосистемы, количеств нефтезагрязнений и площади разливов, можно выделить различные уровни деградации экосистем с характерными комплексами биоиндикационных показателей. Степень нарушености растительного покрова зависит от глубины проникновения сеноманских вод в почвенный слой. Наиболее чувствительными являются растения с поверхностным типом корневой системы, к наиболее устойчивым относятся многолетние кустарники и деревья. Деградация поверхностного слоя приводит к существенному изменению плодородия почв и сообществ беспозвоночных животных (Карташев 2007: 218). Состояние сообществ почвенных простейших при воздействии нефти изменяется в зависимости от уровня деградации почв (Залялетдинова, Карташев 2016; Карташев, Смолина 2011). В естественных условиях сложно выявить зависимость трансформации биосистем от концентрации нефтезагрязнения и длительности его воздействия. Для мониторинга почв наиболее широко используемым методом остается анализ уровней концентраций токсичных соединений с использованием физико-химических методов. Для получения наиболее точных данных, включая весь комплекс воздействующих факторов, необходимо использовать не только химический анализ, но и внедрять новые подходы. К таковым относятся биоиндикационные методы, позволяющие определить состояние среды по изменению состояния живых существ (Шмараев, Шорина 2009: 642-645). Биоиндикационные методы в настоящее время широко используются в экологических исследованиях. К наиболее чувствительным биоиндикаторам относятся почвенные микроорганизмы, в том числе и раковинные амебы (Биоиндикация ... 1988). Раковинные амебы среди почвенных простейших являются одним из самых удобных объектов для почвенно-зоологических исследований, что связано с наличием твердой раковинки, сохраняющейся в почве даже после отмирания самой амебы и дающей сведения не только о таксономическом статусе организма, но и о составе жизненных форм и экологических групп в локальной фауне. Сообщества раковинных амеб распространены достаточно широко во всех влажных почвах и устойчивы к нефтезагрязнениям. В то же время недостаточная изученность влияния сеноманских вод на сообщества раковинных амеб не позволяет перейти к комплексной биоиндикационной оценке уровня деградации почв при нефтедобыче. Целью исследований являлось изучение изменений сообществ раковинных амеб в зависимости от концентрации сеноманских вод природных комплексов. Методика исследований Объектом исследования являлись сообщества раковинных амеб. Строение амеб характеризуется наличием твердой раковинки, сохраняющейся в почве после отмирания самой амебы и дающей сведения о таксономическом статусе организма, о жизненных формах и экологических группах в локальной фауне. В работе рассматривалось влияние сеноманских вод на раковинных амеб, относящихся к 11 видам: Euglypha anodonta, Chlamydohprys minor, Phryganella acropodial, Cryptodifflugia compressa, Cyclopyxis aroelloides, Nebela dentistoma, Nebela militaris, Nebela lageniformis, Nebela collaris, Centropyxis vandeli, Plagiopyxis glyphostoma. Исследования проводились в контролируемых лабораторных условиях в течение четырех недель с концентрациями внесения сеноманских вод: 50, 100, 200 г/кг почвы при параллельном контроле. Опыты проводились в пластиковых кюветах с размерами: 0,5×0,2×0,15 м. В лабораторные кюветы помещалась смешанная проба гумусового слоя (Аı, 0-20 см) серых лесных почв зернисто-комковатой структуры влажностью 35-40%, по килограмму почвы в каждой кювете. Каждая кювета делилась на две части: опытную и контрольную. Пробы почв для анализа брали в поверхностном горизонте на глубине 0-10 см. Для исследования влияния высокополиминерализированных сеноманских вод на сообщества раковинных амеб использовались минеральные, подземные воды апт-альб-сеноманского водоносного комплекса нижнего гидрогеологического этажа Среднеугутского месторождения. Воды относятся к классу соленых, с величиной минерализации 19,3 г/л. Они сохраняют хлоридный натриевый состав и хлоркальциевый тип, имеют пластовую температуру от 28 до 35 °С (Сулин 1935: 174). Водородный показатель варьирует от 5,5 до 7,6 и изменяется от слабокислых до слабощелочных. Хлор является доминирующим ионом в общем химическом облике и в ряду катионов стоит на первом месте и составляет 11347,3-12431,3 г-экв/дм³, натрий стоит на втором месте и составляет 6650,2-7400,3 г-экв/дм³, ионы кальция (44,0- 53,7 г-экв/дм³) превалирует над ионами магния (0,9-12,7 г-экв/дм³). Гидрокарбонат-ионы присутствуют в количестве 1,8-5,4 г-экв/дм³. Воды очень жесткие, диапазон проявлений общей жесткости неширок и составляет 29,1 мг-экв/дм³. Анализ численности раковинных амеб и видового состава производился прямым микроскопированием водной почвенной суспензии в чашках Петри в определенном количестве полей зрения (Гельцер и др. 1985: 79; Гельцер 1980: 154-165). Почвенные образцы грунта, доведенные до воздушно-сухого состояния, распределялись тонким слоем на ровной поверхности, отбирались крупные корешки и мелкие корешки растений. Водная суспензия приготавливалась из 200 мг почвы и 20 мл дистиллированной воды. Взвесь отстаивали в течение суток, надосадочную прозрачную жидкость сливали, оставшееся количество фильтрата переносили в градуированную емкость и повторно отстаивали. Суспензию, содержащую 5 г субстрата в 10 мл воды, окрашивали раствором эритрозина в течение суток. Для микроскопирования 2 мл фильтрата помещали в чашку Петри. Фильтрат разбавляли водой до объема, удобного для микроскопирования и равномерно распределяли по дну чашки. Под микроскопом БИОМЕД-2 при увеличении ×160 по полям зрения просматривали суспензию. Определяли видовой состав раковинных амеб, количество живых тестаций и пустых раковинок в двукратной повторности. В каждой пробе подсчитано не менее 150 экземпляров. Полученные значения численности раковинок пересчитывали на 1 г сухого субстрата. Влажность определяли весовым методом (Соколов, Аскинази 1965). Виды амеб определяли при помощи руководств (Bonnet, Thomas 1960; Lechowicz M., Bell. 1991; Ettema, Wardle 2002; Bonnet 1975: 378). Результаты и обсуждения Видовой спектр раковинных амеб в зависимости от разной концентрации сеноманских вод неоднороден. Основное количество видов раковинных амеб в лабораторных исследованиях составляют представители семейств Phryganella - до четырех видов, остальные семейства представлены по одному виду. Раковинки обнаруженных видов раковинных амеб относятся к четырем морфологическим типам, имеющим как однокамерное строение раковинки, так и двухкамерное, обуславливающее дополнительную изоляцию цитоплазмы относительно внешней среды. К акростомному типу относятся раковинные амебы с терминально расположенным устьем при осевой симметрии с возможным латеральным сжатием: Euglypha anodonta, Nebela dentistoma, Nebela militaris, Nebela lageniformis, Nebela collaris. Плагиостомный тип характеризуется эксцентричным расположением раковинки на вентральной стороне и полость не разделена на брюшко и козырек: Chlamydohprys minor, Cryptodifflugia compressa, Centropyxis vandeli. К циклостомному типу относятся Phryganella acropodia, Cyclopyxis aroelloides, имеющие сферическую или полусферическую форму с уплощенной центральной поверхностью и центрально расположенным устьем. К криптостомному типу относятся раковинные амебы, имеющие щелевидные, эксцентрично расположенные на вентральной подошве псевдостомы, прикрытые выступами дорзальной стенки - Plagiopyxis glyphostoma (Мазей, Цыганов 2006). Изменение видового разнообразия раковинных амеб при внесении различной концентрации сеноманских вод в период исследований представлено в таблице 1. Таблица 1 Изменение видового состава раковинных амеб при внесении различной концентрации сеноманских вод в период исследований Виды раковинных амеб Концентрации растворов, г/кг Особенности строения 0 50 100 200 Морфотип Раковинка Euglypha anodonta + Акс* Однокамерная Chlamydohprys minor + + + Плк* Однокамерная Phryganella acropodia + + + + Ц* Однокамерная Cryptodifflugia compressa + + + + Плк* Однокамерная Cyclopyxis aroelloides + + + + Ц* Двухкамерная Nebela dentistoma + + + + Акс* Однокамерная Nebela militaris + + + + Акс* Однокамерная Nebela lageniformis + + + + Акс* Однокамерная Nebela collaris + + + + Акс* Однокамерная Centropyxis vandeli + + + + Плк* Двухкамерная Plagiopyxis glyphostoma + Крк* Двухкамерная Примечание. *Акс - акростомный сжатый; Плк - плагиостомный простой; Ц - центростомный; Крк - криптостомный с козырьком. Анализ данных, представленных в таблице 1, позволяет заметить, что с увеличением концентрации сеноманских вод происходит гибель раковинных амеб. Вид Chlamydohprys minor отсутствует только при концентрации сеноманских вод 100 г на кг почвы, Euglypha anodonta и Plagiopyxis glyphostoma наблюдаются только в контрольной пробе, при внесении загрязнителя не встречаются, что свидетельствует о низкой устойчивости к химическим неорганическим загрязнениям двух видов раковинных амеб. Рис. 1. Изменение общей численности раковинных амеб в зависимости от концентрации внесения сеноманских вод: 1 - контроль; 2 - при концентрации 50 г сеноманских вод на 1 кг почвы, 3 - 100 г на 1 кг почвы; 4 - 200 г на 1 кг почвы Таблица 2 Изменение численности раковинных амеб при концентрации сеноманских растворов 50 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация сеноманского раствора 50 г/кг Длительность действия токсиканта 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Euglypha anodonta Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Plagiopyxis glyphostoma Примечание. В числителе дроби - среднестатистическая численность вида в контроле, в знаменателе - в опыте. Анализ среднестатистических результатов, представленных на рисунке 1, позволяет считать, что увеличение концентрации токсических веществ коррелирует со снижением общей численности раковинных амеб. Максимальная общая численность тестаций наблюдается в третью неделю исследования в контрольной пробе. Минимальная численность амеб отмечается в четвертую неделю исследований при концентрации сеноманских вод 100-200 г на 1 кг почвы. Снижение общей численности на 50% относительно контрольных значений свидетельствует о критическом уровне выживания сообществ раковинных амеб при действии сеноманских растворов. Анализ представленных в таблице 2 данных позволяет заметить, что при исследуемой концентрации сеномана происходит снижение численности сообществ раковинных амеб. Максимальная численность наблюдается у вида Phryganella acropodia в первую неделю исследований и составляет 53,9±1,9 тыс. экз/г абсолютно сухой почвы, что в 1,4 раза меньше по сравнению с контролем. Минимальная численность наблюдается у вида Chlamydohprys minor и составляет 1,5±0,1 тыс. экз/г абсолютно сухой почвы, в то время как в контрольной кювете численность превышает в 2 раза. Виды Euglypha anodonta, Plagiopyxis glyphostoma при действии сеноманских вод с концентрацией 50 г/кг элиминируются. Таблица 3 Изменение численности раковинных амеб при концентрации сеноманских растворов 100 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация растворов 100 г/кг почвы Длительность влияния сеноманских растворов 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Euglypha anodonta Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Plagiopyxis glyphostoma Примечание. В числителе дроби - среднестатистическая численность вида раковинных амеб в контроле, в знаменателе - в опыте. Представленные в таблице 3 результаты показывают замещение по степени устойчивости к раствору вида Phryganella acropodia, наблюдаемого в первую неделю исследования, видом Nebela dentistoma с максимальной численностью 46,6±1,4тыс. экз/г абсолютно сухой почвы. Минимальная численность отмечается у вида Centropyxis vandeli и составляет 1,8±0,06 тыс. экз/г абсолютно сухой почвы, в контрольной серии наблюдается превышение в 4 раза. Вид Chlamydohprys minor встречался в лабораторных кюветах с концентрацией 50 г/кг и элиминируется при концентрации сеноманских растворов 100 г/кг. Виды Euglypha anodonta, Plagiopyxis glyphostoma не встречаются. Анализ представленных в таблице 4 данных позволяет заметить, что доминантный вид Nebela dentistoma сохраняет свое положение и характеризуется численностью, равной 44,7±1 тыс. экз/г абсолютно сухой почвы в третью неделю исследований. Минимальная численность наблюдается у вида Chlamydohprys minor в первую неделю исследования и составляет 1,7±0,4 тыс. экз/г абсолютно сухой почвы и по сравнению с контрольной серией снижается в 1,9 раз. Вид встречается только в первую неделю исследования. Виды Plagiopyxis glyphostoma, Euglypha anodonta наблюдаются только в контрольных кюветах. Таблица 4 Изменение численности раковинных амеб при концентрации сеноманских растворов 200 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация растворов 200 г/кг Длительность влияния сеноманских растворов 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Euglypha anodonta Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Plagiopyxis glyphostoma Примечание. В числителе дроби - среднестатистическая численность вида раковинных амеб в контроле, в знаменателе - в опыте. Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы. Выявлены устойчивые к сеноманским водам виды раковинных амеб: Phryganella acropodial, Cryptodifflugia compressa, Cyclopyxis aroelloides, Nebela dentistoma, Nebela militaris, Nebela lageniformis, Nebela collaris. Показано снижение видового разнообразия раковинных амеб при концентрации сеноманских вод (50 г/кг), проявляющееся в элиминации Euglypha anodonta, Plagiopyxis glyphostoma. При концентрации сеноманских растворов, равных 100 г/кг, установлена элиминация видов: Euglypha anodonta, Plagiopyxis glyphostoma, Chlamydohprys minor и снижениечисленности устойчивых видов амеб. При концентрации 200 г/кг происходит снижение видового разнообразия сообщества раковинных амеб, снижение численности в опытной группе больше 50%, что является критическим уровнем выживания популяций раковинных амеб.

Об авторах

Е. В. Кулюкина

аспирант кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники

А. Г. Карташев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

доктор биологических наук, профессор кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга

Список литературы

Дополнительные файлы