Действие ионов цинка и меди на некоторых гидроидов в лабораторных условиях

А. Г. Карлсен, Н. Н. Марфенин

Изучено действие ионов цинка и меди на колониальных гидроидов ОЬеlia loveni, О. flexuosa и О. geniculata. Скорость рассасывания гидрантов изменяется при действии ионов меди в концентрации от 0,2 до 0,01 мг/л и ионов цинка в концентрации от 2 до 0,5 мг/л. Чувствительность гидроидов к токсикантам выше при температуре 18—19 °С, чем при температуре 14— 16°С. Наиболее чувствителен к изменениям концентраций ионов цинка и меди гидроид О. loveni. Показано, что определение оптимального времени регистрации рассасывания гидрантов важно для установления истинного порога чувствительности гидроида к внешнему воздействию.

В последние годы было обнаружено [3, 4], что колониальные гидроиды Erene viridula и Obelia flexuosa по ряду показателей чувствительны к изменению малых концентраций ионов двухвалентных металлов ,в морской воде. В связи с этим представляется важным точнее определить порог чувствительности гидроидов к различным токсикантам; провести сравнительное исследование чувствительности различных видов гидроидов; найти наиболее простые методики регистрации воздействия ионов металлов на гидроидов.

В данной статье приведены первые результаты наших исследований в этом направлении. Для колониальных гидроидов Obelia loveni (Allm., 1859), 0. flexuosa (Hincks, 1861), 0. geniculata (L., 1758) из семейства Campanulariidae подотряда Thecaphora установлена в лабораторных условиях степень действия различных концентраций ионов меди и цинка в морской воде на процесс рассасывания гидрантов.

Исследуемый материал содержали и наблюдали в чашках Петри, в которых было 10—15 мл раствора. Рабочие растворы солей меди (CuSО4) и цинка (ZnCl2) в морской воде готовили за 5—10 мин до начала эксперимента путем разведения маточного раствора, который готовили за 1 ч до начала эксперимента. В качестве объектов исследования использовали побеги гидроидов, которые вычленяли из крупных колоний. Колонии гидроидов собирали на литорали во время отлива и через несколько часов использовали в эксперименте. Работу проводили на Беломорской биологической станции МГУ в августе 1984 г.

В качестве основного показателя действия ионов исследован процесс рассасывания гидрантов. Этот процесс естествен для изучаемых гидроидов [2]. В выбранных условиях содержания колоний (в малом объеме воды, без питания и аэрации) процесс рассасывания гидрантов заметно преобладает над процессом их образования. Функционирующие гидранты достаточно отчетливо отличаются от рассасывающихся при визуальном наблюдении под бинокуляром (увеличение в 16 раз), поэтому соотношение разных гидрантов легко определять простым подсчетом. Изменения доли рассасывающихся гидрантов в процентах к общему числу гидрантов при повторных наблюдениях служат показателем развития процесса во времени. В начальный момент времени считали, что число рассасывающихся гидрантов равно нулю. Для оценки достоверности отличия доли рассосавшихся гидрантов в разных случаях использован критерий хи-квадрат К. Пирсона [I],

Действие ионов меди изучали при температурах 14—16°С, действие ионов цинка—при температурах 14—15 и 18—19 °С.

Таблица 1.Доля рассосавшихся гидрантов (в %) при действии ионов меди на гидроидов (температура 14—16°С)

Примечание. В таблицах 1 и 2 приведены числа, полученные на основании выборки 50—100 гидрантов в каждом эксперименте. Статистический критерий хи-квадрат обеспечивает достоверность различия 95— 99,9 %, если числа различаются более чем на 20 %, достоверность 90 %, если числа различаются более чем на 13 %; меньшие различия статистически недостоверны.

Обнаружено, что при более высокой температуре и в опыте, и в контроле процесс рассасывания гидрантов идет быстрее и эффект действия проявляется раньше, чем при более низкой температуре. Это отмечено у всех исследованных гидроидов (табл. 1, 2).

Наиболее медленно протекает процесс рассасывания гидрантов в контрольных условиях у О. flexuosa, быстрее у О. loveni и еще быстрее у О. geniculata.

Более чувствительным к действию ионов меди и цинка оказался гидроид О. loveni (см. табл. 1, 2). На этого гидроида Си2+ оказывает токсическое действие в концентрации 0,01 мг/л (с достоверностью 90%), Zn2+— в концентрации 0,5 мг/л при температуре 18—19 °С (с достоверностью 99,9 %). У гидроида О. geniculata также увеличивается доля рассосавшихся гидрантов при концентрации ионов цинка 0,5 мг/л (при 18—19°С), но чувствительность его к ионам меди достоверно проявляется при концентрации Cu2+ 0,2 мг/л. При концентрации Си2+ 0,02 мг/л у О. geniculata с достоверностью 95% уменьшается доля рассосавшихся гидрантов. Вероятно,в данном случае проявляется эффект стимуляции подпороговыми концентрациями токсиканта (“hormesis”), недавно описанный для гидроидов [5].

О. flexuosa, служащий основным объектом исследования действия ионов металлов на гидроидов [4, 5]. в наших экспериментах оказался менее чувствительным — для. него пороговые концентрации Си2+ составляют 0,1 мг/л, Zn2+—более 2 мг/л (при температуре 18—19°С).

Таблица 2. Доля рассосавшихся гидрантов (в %) при действии ионов цинка на гидроидов (в числителе данные при температуре 14—16 °С” в знаменателе—при температуре 18—19°С)

Примененная нами методика изучения действия ионов меди и цинка на процесс рассасывания гидрантов позволила зарегистрировать действие этих ионов в концентрациях от 0,2 до 0,01 мг/л (для меди) и от 2 до 0,5 мг/л (для цинка).

Полученные результаты дают возможность начать изучение условий, от которых зависит обнаруженная в эксперименте чувствительность гидроидов к изменениям концентраций ионов в морской воде. Кроме температуры, действие которой, очевидно, может изменять чувствительность гидроидов к другим факторам внешней среды, регистрируемый порог чувствительности зависит от времени наблюдения. Причина здесь может быть не только в том, что процесс изменяется медленно или же наступает адаптация. Возможность регистрации эффекта зависит от протекания изучаемого процесса в контрольных условиях. В нашей работе особенно отчетливо это заметно на примере О. geniculata, у которых в контроле через 50—56 ч практически все гидранты рассасываются, поэтому в данный момент внешнее воздействие не проявляется. Отсюда следует, что определение оптимального времени наблюдения важно для установления истинного порога чувствительности изучаемого процесса жизнедеятельности к внешнему воздействию.

Список литературы

1. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. школа, 1980.

2. С rowel I S. The regression-replacement cycle of hydranthes of Obelia and Campanularia. — Physiol. Zool., 1953, v. 26,№ 4, p. 319.

3. К а г b e L. Marine Hydroiden als Testorganismen zur Prufung der Toxizitat von Abwasserstoffen. Die Wirkung von Schwermetallen auf Kolonien von Erene viridula. — Mar. Biol., 1972, Bd. 12,№ 4, S. 316.

4. St ebbing A. R. D. The effects of low metal levels on a colonial hydroid. — Joyrn. Mar. Biol. Ass. U. K., 1976, v. 56, p. 977.

5. Stebbing A. R. D. Hormesis-stimulation of colony growth in Campanularia , flexuosa (Hydrozoa) by copper, cadmium and other toxicants. — In: Aquatic Toxicology (Elsevier) North-Holland Biomed. Press, 1981, v. 1, p. 277.