EFFECTS OF GASOLINE AND DIESEL FUEL ON TESTATE AMOEBAE COMMUNITIES

Full Text

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%.

About the authors

E. V. Kulyukina

Postgraduate at the Department of Radioelectronic Technologies and Ecological Monitoring Tomsk State University of Control Systems and Radio Electronics

A. G. Kartashev

Tomsk State University of Control Systems and Radio Electronics

Doctor of Biological Sciences, Professor at the Department of Radioelectronic Technologies and Ecological Monitoring

References

Supplementary files