Чувствительность байкальских и небайкальских амфипод к некоторым компонентам водной среды

Несмешиваемость фауны открытого Байкала с гидробионтами водоемов, прилегающих к Байкалу, а также с организмами заливов озера многими исследователями связывалась с гидрохимическими особенностями водоемов [1, 4].

Среди таких особенностей можно, в частности, отметить более высокое содержание кислорода в Байкале по сравнению с водоемами его бассейна. Последние характеризуются меньшим уровнем аэрации и большим содержанием гуминовых веществ. Более того, выдвинута гипотеза о значительной роли в эволюции биоты озера окислительного стресса. По мнению некоторых авторов, уровень перекиси водорода в воде может играть важную роль в жизнедеятельности гидробионтов. Наличие перекиси водорода скорее характерно для водоемов с повышенным содержанием кислорода. В противоположность этому в более сапротрофных водах содержится большее количество органических производных и более высокие концентрации гуминовых веществ.

Ранее было обнаружено, что байкальские виды амфипод в экспериментальных условиях предпочитали байкальскую воду воде из впадающих в Байкал рек и близлежащих озерков. Голарктический Gammarus lacustris вел себя противоположным образом [6].

В связи с изложенным целью работы было изучение отношения байкальских и голарктического видов амфипод к перекиси водорода и гуминовым веществам.

Для перекиси водорода более характерны окислительные свойства, а для гуминовых веществ – восстановительные. Поэтому представлялось интересным сопоставление соотношения чувствительности эндемиков и го-ларктиков к окислительным и восстановительным формам одних и тех же соединений.

Коты в километре от Байкала. Из него же и вылавливали G. lacustris .

В экспериментах использовали здоровых, активно передвигающихся рачков. Воду, подаваемую в разные отсеки проточной камеры, перед опытами доводили до одной и той же температуры +8оС, близкой к байкальской.

Реакции преференции изучали в проточных установках, близких к описанным в [6]. Они состояли из 2-х камер 25 ⋅ 45см. Камеры отделялись друг от друга перегородкой, которая не доходила до конца. Поэтому потоки воды, независимые с противоположных концов, здесь перед сливом вода из 2-х камер перемешивалась. Уравнивания скоростей потока (до 1,5 л/ч) достигали, пропуская предварительно подкрашенную витальными красителями воду. Уровень жидкости в камерах поддерживали равным 4-5 см. Для устранения влияния света опыты проводили в темноте. В установку запускали по 20 экземпляров взрослых особей. Затем в камеры подавали воду одного и того же состава из 2-х разных емкостей и добивались близкого числа амфипод в обеих камерах. После этого в установку подавали воду с разными гидрохимическими характеристиками с интервалом 15 минут, подсчитывали количество рачков в каждом отсеке. Потоки периодически взаимозаменяли. Это устраняло возможные различия в камерах. Если нет особых указаний, то данные, приведенные в статье, отражают распределение амфипод через 90 мин от начала опыта.

В работе, в основном, использовали реактивы марки х.ч. и чда. В качестве гуминовых веществ брали препараты “Гумат-80”, выпускаемый ООО “Гумат”, г. Иркутск.

Чувствительность амфипод к гуматам определяли при концентрациях (г/л.): 1; 0,5; 0,25; 0,1; 0,05. Реакцию рачков на перекись водорода исследовали при концентрациях (ммоль/л): 3; 1,5; 0,3; 0,15. Концентрации перекиси водорода в растворе в начале и в конце эксперимента проверяли с помощью спектрофотометрического метода [3]

В экспериментах оценивали токсичность растворов гидрохинона и пара-бензохинона при концентрациях (моль/л): 10-1, 10-2,

10-3, 10-4, 10-6. Общая продолжительность опыта составляла 24 часа. Критерием токсичности пара-бензохинона, гидрохинона и их смесей с пероксидом водорода являлась гибель рачков.

Для статистической обработки применяли пакет программ “Statistica 5.0”. В таблицах и на рисунках представлены среднеарифметические величины и доверительный интервал. Выводы при сопоставлении результатов сделаны при вероятности безошибочного прогноза P ≥ 0,95 [2].

Результаты

В ходе экспериментов изучали реакции преференции амфипод по отношению к растворам, содержащим перекись водорода в диапазоне от 3 ммоль/л до 0,15 ммоль/л. При высоком содержании Н₂О₂ (3 ммоль/л; 1,5 ммоль/л) рачки видов P. cancellus, G. fasciatus уходили из отсеков с перекисью водорода. Вместе с тем E. verrucosus и E. vittatus не избегали концентрации перекиси водорода 1,5 ммоль/л. E. vittatus даже выбирал растворы с таким содержанием пероксида водорода. При более низком уровне и некоторые другие виды амфипод также предпочитали раствор с перекисью водорода. Так P. cancellus , E. vittatus и E. verrucosus облюбовывали отсеки с содержанием перекиси водорода – 0,3 ммоль/л. А, например, G. fasciatus концентрировался в отсеках с содержанием перекиси водорода 0,15 ммоль/л, однако, в отличие от голарктического рачка, он не избегал растворы пероксида водорода в диапазоне от 1,5 до 0,5 ммоль/л. Голарктический вид G. lacustris проявлял выраженную реакцию избегания растворов пероксида водорода при всех испытанных концентрациях кроме 0,15 ммоль/л. На рис. 1 приведены нижние границы концентраций растворов перекиси водорода, избегаемых амфиподами. Рис. 2 отражает верхние границы содержания Н₂О₂, вызывающие реакцию преференции.

Высокие концентрации (0,5 г/л) растворов гумата проявляли репеллентные свойства по отношению к амфиподам исключение составили лишь G. lacustris и G. fasciatus . При снижении содержания гуматов они вели себя

Рис. 1. Нижние границы избегаемых амфиподами концентраций перекиси водорода

Рис. 2. Верхние границы предпочитаемых амфиподами концентраций перекиси водорода

как атрактанты. G. lacustris начиная с концентрации 0,25 г/л предпочитал растворы гумата вплоть до 0,05 г/л (рис. 3, 4). Промежуточные концентрации - 0,25 и 0,1 г/л слабее влияли на распределение рачков. При таком уровне гу-матов реакции гидропреференции либо не обнаруживались, либо были выражены слабо.

В следующей серии экспериментов изучали влияние фенольных соединений на амфипод, а также возможное влияние перекиси водорода на токсичность фенольных соединений. Концентрации пара-бензохинона 10-1моль/л, 10-2моль/л были летальными как для E.vittatus, так и для G. lacustris. Растворы 10-6моль/л пара-бензохинона не оказывали видимого влияния на амфипод за время опыта. Поэтому для комбинированного действия соединения вместе с перекисью водорода были выбраны концентрации: 10-3моль/л, 10-4моль/л.

В растворах гидрохинона 10-4моль/л и 10-6моль/л поведенческая реакция амфипод не отличалась от контроля. Исходя из этого, для дальнейшего анализа использовали концентрации гидрохинона 10-2моль/л и 10-3 моль/л.

На рис. 5, 6 представлены данные по выживаемости E.vittatus и G.lacustris в растворах 10^-3моль/л гидрохинона и пара-бензохинона. Как и следовало ожидать, исходя из более ранних наших работ, для обоих видов амфипод пара-бензохинон был более ток-

виды амфипод

Рис. 3. Нижние границы избегаемых амфиподами концентраций гуминовых веществ

виды амфипод

Рис. 4. Верхние границы предпочитаемых амфиподами концентраций гуминовых веществ

Рис. 5. Выживаемость E.vittatus в растворах 10^-3моль/л пара-бензохинона и гидрохинона

длительность опыта, час

Рис. 6. Выживаемость G. lacustris в астворах 10^-3моль/л пара-бензохинону и гидрохинону

сичным, чем гидрохинон [9].

Большинство исследователей подчеркивают, что байкальские эндемики более чувствительны к действию загрязнителей, чем палеарктические виды. Поэтому любопытно, что токсикорезистентность E.vittatus к парабензохинону была выше, чем G.lacustris.

При добавлении к выбранным концентрациям пара-бензохинона и гидрохинона 30 моль/л пероксида водорода наблюдали снижение токсичности пара-бензохинона, а также статистически незначимое изменение токсичности гидрохинона. Результаты отражены в табл. 1, 2.

Таким образом, можно констатировать ослабление токсического эффекта растворов пара-бензохинона при добавлении перекиси водорода. Проведенные эксперименты выя- вили также, что байкальские виды амфипод обладают большей чувствительностью к гуминовым веществам по сравнению с небайкальским G. lacustris. Они избегали растворы с более низкими концентрациями гумата, чем G.lacustris, а верхние границы предпочтения ими гуматсодержащих растворов были ниже, чем у голарктического вида. Противоположную картину выявили опыты с перекисью водорода. Здесь репеллентные и атрак-тантные свойства для эндемиков были выше, чем для G.lacustris.

Хотя полученные данные и можно трактовать в пользу того, что соотношение гуминовых веществ и перекиси водорода могут определять несмешиваемость байкальских и небайкальских видов, пока это утверждать преждевременно.

Таблица 1. Устойчивость E.vittatus и G. lacustris к пара-бензохинону до добавления пероксида водорода и при его внесении (в таблице указано количество живых особей, %)

	E.vittatus				G. lacustris
	10-3м/л		10-4м/л		10-3м/л		10-4м/л
	без Н 2 О 2	Н 2 О 2	без Н 2 О 2	Н 2 О 2	без Н 2 О 2	Н 2 О 2	без Н 2 О 2	Н 2 О 2
1	83±10,3	80±1,9	83±10,3	98±3,6	50±12,5	80±1,9	83±10,3	80±1,9
2	40±12,0	63±9,9	40±12,0	98±3,6	17±5,1	63±9,9	40±12,0	63±9,9
4	18±6,9	48±13,1	18±8,9	95±5,8	5±0,5	48±13,1	18±4,9	48±13,1
8	5±2,5	5±0,5	5±2,5	95±6,7	3±0,3	3±0,5	3±0,5	5±0,5
12	3±1,5	3±0,3	2±1,5	60±3,6	3±0,3	2±1,5	1±0,3	3±1,5

Таблица 2. Устойчивость E.vittatus и G. lacustris к гидрохинону до добавления пероксида водорода и при его внесении (в таблице указано количество живых особей, %)

	E.vittatus				G. lacustris
	10-2м/л		10-3м/л		10-2м/л		10-3м/л
	без Н 2 О 2	Н 2 О 2	без Н 2 О 2	Н 2 О 2	без Н 2 О 2	Н 2 О 2	без Н 2 О 2	Н 2 О 2
1	99±0,4	99±0,4	99±0,4	98±0,5	98±0,5	99±0,4	99±0,4	99±0,4
2	95±3,3	89±8,2	95±3,3	98±0,5	98±0,5	89±8,2	95±3,3	89±8,2
4	95±3,3	82±8,2	95±3,3	98±3,6	60±5,2	82±8,2	95±3,3	82±8,2
8	78±13,7	31±12,5	78±13,7	98±5,1	60±8,2	31±12,5	78±13,7	31±12,5
12	8±3,6	3±0,5	6±2,5	50±14,2	50±10,5	5±2,3	5±0,5	3±0,3

Выражаем благодарность за обсуждение Д.Ю. Щербакову