ВЛИЯНИЕ БЕНЗИНА И ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА 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 (Карташев 2007: 218). Дизельные и бензиновые загрязнения почв характерны на автозаправках. Снеговые и дождевые воды способствуют распространению нефтепродуктов и негативному влиянию их на растительные и животные сообщества (Карташев, Смолина 2006). Беспозвоночные животные достаточно широко используются для целей биоиндикации (Карташев 1999: 192). Состояние сообществ почвенных раковинных амеб при нефтезагрязнениях изменяется в зависимости от уровня деградации почв. Устойчивость раковинных амеб варьирует в широких пределах (Залялетдинова и др. 2016: 146; Карташев и др. 2011: 146). В настоящее время недостаточная изученность влияния нефтепродуктов на сообщества раковинных амеб не позволяет перейти к комплексной биоиндикации. Поэтому целью исследований являлось изучение изменений сообществ раковинных амеб в зависимости от концентрации бензина и дизельного топлива в почве в контролируемых лабораторных условиях. 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 бензина и дизельного топлива на раковинных амеб, относящихся к 14 видам: Phryganella acropodial, Cyclopyxis aroelloides, Plagiopyxis intermedia, Plagiopyxis glyphostoma, Cryptodifflugia compressa, Nebela dentistoma, Nebela lageniformis, Nebela collaris, Nebela militaris, Centropyxis vandeli, Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis, Phryganella paradoxa, Cryptodifflugia minor. Исследования проводились в контролируемых лабораторных условиях в течение четырех недель при внесении нефтепродуктов: бензин 20 г/кг, бензин 100 г/кг, дизельное топливо 20 г/кг, дизельное топливо 100 г/кг. Опыты проводились в пластиковых кюветах размером 0,5х0,2х0,15 м. В лабораторные кюветы помещалась смешанная проба гумусового слоя (Аı, 0-20 см) серых лесных почв зернисто-комковатой структуры влажностью 35-45% по килограмму почвы в каждую кювету. 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 нефтепродуктов на сообщества раковинных амеб использовались бензин и дизельное топливо. В состав нефтепродуктов входят легкие углеводороды, сера, азот, свинец и 10-40% парафиновых углеводородов (от 20 до 60% - нафтеновые и 14-30% - ароматические углеводороды). Влияние бензина и дизельного топлива приводит к изменению свойств почв и повышению химической токсичности. Ароматические углеводороды, находясь в почвах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы и приводят к их гибели. Анализ численности и видового состава раковинных амеб производился прямым микроскопированием водной почвенной суспензии в чашках Петри в определенном количестве полей зрения (Гельцер и др. 1985: 79). Почвенные образцы грунта, доведенные до воздушно-сухого состояния, распределялись тонким слоем на ровной поверхности. 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 (Агротехнические методы исследования почв 1965). Виды амеб определяли при помощи руководств (Карпов 2000: 451-508; Bonnet et al. 1960: 78; Lechowicz et al. 1991: 687-696). Результаты и обсуждения Видовой состав раковинных амеб в зависимости от разной концентрации бензина и дизельного топлива однороден. Основное количество видов раковинных амеб в лабораторных исследованиях составляют представители семейств Phryganella, Nebelа, Centropyxis, Plagiopyxis, остальные семейства представлены по одному виду. Раковинки обнаруженных видов раковинных амеб относятся к 4 морфологическим типам и имеют 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: Nebela dentistoma, Nebela militaris, Nebela lageniformis, Nebela collaris. Плагиостомный тип характеризуется эксцентричным расположением раковинки на вентральной стороне, полость не разделена на брюшко и козырек: Chlamydohprys minor, Cryptodifflugia compressa, Centropyxis vandeli, Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis. К циклостомному типу относятся Phryganella acropodia, Phryganella paradoxa, Cyclopyxis aroelloide, 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, Plagiopyxis intermedia. Изменение видового разнообразия раковинных амеб при внесении различной концентрации бензина и дизельного топлива в период исследований представлено в таблице 1. Анализ данных, представленных в таблице 1, позволяет заметить, что с увеличением концентрации нефтепродуктов происходит гибель раковинных амеб. Виды Centropyxis platystoma и Centropyxis cassis отсутствуют только при концентрации бензина и дизельного топлива 100 г на кг почвы. Это свидетельствует о низкой устойчивости к химическим неорганическим загрязнениям двух видов раковинных амеб. Остальные виды, наблюдаемые в исследуемых пробах, имеют тенденцию к снижению численности особей в зависимости от концентрации нефтезагрязнений. 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 первую неделю исследования в контрольной пробе. Минимальная численность амеб отмечается в четвертую неделю исследований при концентрации бензина 100 г на килограмм почвы. Снижение общей численности на 50% относительно контрольных значений свидетельствует о критическом уровне выживания сообществ раковинных амеб при действии нефтезагрязнений. Таблица 1 Изменение видового состава раковинных амеб при внесении различной концентрации бензина и дизельного топлива в период исследований Виды раковинных амеб Концентрации растворов г/кг Особенности строения 0 Б-20 Б-100 Д-20 Д-100 Морфотип Раковинка Chlamydohprys minor + + + + + Плк* Однокамерная Phryganella acropodia + + + + + Ц* Однокамерная Phryganella paradoxa + + + + + 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 Centropyxis platystoma + + + Плк* Двухкамерная Centropyxis cassis + + + Плк* Двухкамерная Plagiopyxis glyphostoma + + + + + Крк* Двухкамерная Plagiopyxis intermedia + + + + + Крк* Двухкамерная Примечание: *Акс - акростомный сжатый; Плк - плагиостомный простой; Ц - центростомный; Крк - криптостомный с козырьком. Рис. 1. Изменение общей численности раковинных амеб в зависимости от концентрации внесения бензина и дизельного топлива Анализ данных, представленных в таблице 2, позволяет заметить, что при исследуемой концентрации бензина происходит снижение численности сообществ раковинных амеб. Максимальная численность наблюдается у вида Phryganella acropodia в первую неделю исследований и составляет 51,6±1,7тыс. экз/г абсолютно сухой почвы, что в 1,8 раза меньше по сравнению с контролем. Минимальная численность наблюдается у вида Centropyxis cassis и составляет 1,6±0,05 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы, в контрольной кювете численность Centropyxis cassis была выше в 4 раза. При действии бензина с концентрацией 20 г/кг элиминируются виды Nebela militaris, Centropyxis platystoma с третьей недели, виды Chlamydohprys minor, Phryganella paradoxa, Cryptodifflugia compressa, Centropyxis vandeli, Plagiopyxis glyphostoma, Plagiopyxis intermedia исчезают на четвертой неделе исследования. Таблица 2 Изменение численности раковинных амеб при концентрации бензина 20 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация бензина 20 г/кг Длительность действия токсиканта 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Phryganella paradoxa Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Centropyxis platystoma Centropyxis cassis Plagiopyxis glyphostoma Plagiopyxis intermedia Примечание: в числителе дроби - среднестатистическая численность вида в контроле, в знаменателе - в опыте. Результаты, представленные в таблице 3, показывают, что доминантный вид Phryganella acropodia сохраняет свое положение и наблюдается в первую неделю исследования с численностью 37,4±1,2 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы. Минимальная численность отмечается у видов Cyclopyxis aroelloides, Nebela dentistoma, Nebela lageniformis и составляет 1,7±0,05 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы на четвертой неделе исследования, в контрольной серии наблюдается превышение в 12-14 раз. Виды Phryganella paradoxa, Centropyxis vandeli, которые встречались в лабораторных кюветах с концентрацией 20 г/кг, элиминируется при концентрации бензина 100 г/кг. Виды Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis не встречаются. Таблица 3 Изменение численности раковинных амеб при концентрации бензина 100 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация бензина 100 г/кг Длительность действия токсиканта 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Phryganella paradoxa Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Centropyxis platystoma Centropyxis cassis Plagiopyxis glyphostoma Plagiopyxis intermedia Примечание: в числителе дроби - среднестатистическая численность вида в контроле, в знаменателе - в опыте. Анализ данных, представленных в таблице 4, позволяет заметить, что при исследуемой концентрации дизельного топлива происходит увеличение численности сообществ раковинных амеб по сравнению с численностью раковинных амеб при внесении концентрации бензина 20 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы. Максимальная численность наблюдается у вида Phryganella acropodia в первую неделю исследований и составляет 75,9±2,6 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы, что в 1,2 раза меньше по сравнению с контролем и в 2 раза больше численности в эксперименте с бензином. Минимальная численность наблюдается у нескольких видов: Cryptodifflugia compressa, Nebela militaris, Centropyxis vandeli, Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis и составляет 2±0,07 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы, в то время как в контрольной кювете численность этих видов увеличивается почти в 3,8 раза. При дальнейшем наблюдении хода эксперимента было установлено, что все виды, кроме Cryptodifflugia compressa, исчезли. Таблица 4 Изменение численности раковинных амеб при концентрации дизельного топлива 20 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация дизельного топлива 20 г/кг Длительность действия токсиканта 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Phryganella paradoxa Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Centropyxis platystoma Centropyxis cassis Plagiopyxis glyphostoma Plagiopyxis intermedia Примечание: в числителе дроби - среднестатистическая численность вида в контроле, в знаменателе - в опыте. Анализ данных, представленных в таблице 5, позволяет заметить, что доминантный вид Phryganella acropodia сохраняет свое положение и характеризуется численностью, равной 50,7±1,7 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы в первую неделю исследований. Минимальная численность наблюдается у вида Cryptodifflugia compressa на четвертой неделе исследования и составляет 1,9±0,06 тыс. экз./г абсолютно сухой почвы и по сравнению с контрольной серией снижается в 9,8 раз. При действии дизельного топлива с концентрацией 100 г/кг элиминируются виды Chlamydohprys minor, Phryganella paradoxa, Centropyxis vandeli, Plagiopyxis intermedia с третьей недели исследований, за исключением Nebela militaris, который наблюдается только в первую неделю. Виды Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis наблюдаются только в контрольных кюветах. Таблица 5 Изменение численности раковинных амеб при концентрации дизельного топлива 100 г/кг почвы Виды раковинных амеб Концентрация дизельного топлива 100 г/кг Длительность действия токсиканта 1 неделя 2 неделя 3 неделя 4 неделя Chlamydohprys minor Phryganella acropodia Phryganella paradoxa Cryptodifflugia compressa Cyclopyxis aroelloides Nebela dentistoma Nebela militaris Nebela lageniformis Nebela collaris Centropyxis vandeli Centropyxis platystoma Centropyxis cassis Plagiopyxis glyphostoma Plagiopyxis intermedia Примечание: в числителе дроби - среднестатистическая численность вида в контроле, в знаменателе - в опыте. Выводы Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: - На исследуемых участках, загрязненных бензином и дизельным топливом с различной концентрацией, определено 14 видов раковинных амеб. - Доминантный вид раковинных амеб сохраняется во всех сериях исследований - Phryganella acropodia Hopkinson. - К субдоминантным видам можно отнести Cyclopyxis aroelloides Deflandre, Cryptodifflugia compressa Penard, N. dentistoma Penard, N. lageniformis Penard, N. collaris Leidy. - Выявлены устойчивые к воздействию нефтепродуктов виды раковинных амеб: Phryganella acropodia, Cryptodifflugia compressa, Cyclopyxis aroelloides, Nebela dentistoma, Nebela lageniformis, Nebela collaris, Plagiopyxis glyphostoma. - Показано снижение видового разнообразия раковинных амеб при концентрации бензина 20 г/кг, проявляющееся в элиминации Centropyxis cassis, Nebela militaris. - При концентрации дизельного топлива, равной 20 г/кг, установлена элиминация видов: Nebela militaris, Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis. - При концентрации бензина, равной 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. Элиминирующими видами являются Chlamydohprys minor, Phryganella paradoxa, Nebela militaris, Centropyxis vandeli, Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis, Plagiopyxis glyphostoma, Plagiopyxis intermedia. - При концентрации дизельного топлива, равной 200 г/кг, исчезающие виды сохраняют то же положение, что и при воздействии бензина с концентрацией 200 г/кг. Элиминирующими видами являются Chlamydohprys minor, Phryganella paradoxa, Nebela militaris, Centropyxis vandeli, Centropyxis platystoma, Centropyxis cassis, Plagiopyxis glyphostoma, Plagiopyxis intermedia. По сравнению с контрольными данными, численность сообществ раковинных амеб в опытной группе ниже на 50%.

Об авторах

Е. В. Кулюкина

аспирант кафедры РЭТЭМ

А. Г. Карташев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

доктор биологических наук, профессор кафедры РЭТЭМ

Список литературы

Дополнительные файлы