Влияние засоления на морфометрические показатели клеток Eustigmatos mangus

Преобразовательное влияние на природную среду человеком неизбежно. Изменения, вносимые в ходе деятельности, растут по мере повышения производственного потенциала и увеличение объема веществ, вовлекаемых в хозяйственную деятельность. Но, к сожалению, эти негативные явления учитываются недостаточно, что приводит к проблемам регионального и глобального характера. Среди них – нарушение водообмена в зоне аэрации, нарушение гидрологических функций почв, их избыточное увлажнение при орошении, что сопровождается вторичным засолением, опустыниванием в аридных зонах. Так, из-за несовершенных технологий полива за историческое время в мире подверглись вторичному засолению и оказались непригодными для использования 120-150 млн. га земель. Вследствие нарушения естественного водного баланса при орошении привело к опустыниванию экосистем и почв в целых регионах [3].

С увеличением производства увеличивается нагрузка на почвенную экосистему. Огромная роль в процессах самоочищения почвы и в круговороте веществ в природе принадлежит микроорганизмам. Так как почва является средой обитания для многих организмов и составляет с ним единую систему, оценка качества почвы в настоящее время является важной частью биологического мониторинга [2]. В связи с этим, изучение почвенных водорослей под прессингом растворимых солей является актуальной задачей, имеющей практическое значение.

Цель работы заключалась в исследовании влияния засоления на морфометрические показатели клеток водорослей Eustigmatos mangus.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: изучить влияние солей NaCl, Na 2 SO 4 , NaHCO 3 на морфометрические показатели почвенных водорослей E. magnus; в ыявить границы устойчивости изучаемых водорослей к разным концентрациям солей натрия.

В исследовании был использован аутентичный штамм: ACKU № 809-08 - Eustigmatos magnus .

Кроме того, для внутривидового анализа устойчивости штаммов в зависимости от их местообитания в исследовании были использованы дикие изоляты вида E. magnus:

Baikal – Республика Бурятия, территория Фролихинского государственного заказника. Изолирован из почвы.

S11-5 - Республика Башкортостан, Абзелиловский р-н, окрестности озера Атавды. Изолирован из микробиотических корочек.

Для проведения эксперимента в качестве загрязняющих веществ использовали растворы растворимых солей NaCl, Na 2 SO 4 , NaHCO 3 следующих концентраций: 1x10^-4 моль/л, 1x10^-3 моль/л, 1x10^-2 моль/л, 1x10^-1 моль/л, 2x10^-1 моль/л, 4x10^-1 моль/л, 6x10^-1 моль/л, 7x10^-1 моль/л, 8x10^-1 моль/л, 9x10^-1 моль/л, 1 моль/л, 1,5 моль/л, 2 моль/л, 2,5 моль/л, 3 моль/л, 3,5 моль/л, 4 моль/л, 4,5 моль/л, 5 моль/л. Расчет производили по действующему веществу.

Наблюдения проводились на 3, 7, 14, 21и 28 сутки. При этом во всех градациях факторов, измеряли диаметр 50 вегетативных клеток.

В экспериментах использовались альгологически чистые культуры. Все испытания проводились в жидкой питательной среде Болда. При подготовке растворов химических веществ, готовили питательную среду и добавляли в нее исследуемое на токсичность вещество [1]. Использование жидкой среды в таких экспериментах обусловлено тем, что в ней можно более точно определить токсичность того или иного вещества.

Для выявления размерных или морфологических изменений, происходящих в клетках, под воздействием солей натрия оценивали диаметр клеток водоросли, описывали морфологические нарушения, а также состояние протопласта, т.е. внутреннего содержимого клеток.

При анализе результатов эксперимента, клетки водорослей, подверженных воздействию солями натрия сравнивались с контрольными группами, в среде Болда без внесения токсиканта.

Сильное воздействие соли гидрокарбоната натрия сказалось на штамме Baikal, и на ACKU № 809-08. Полная гибель клеток наблюдалась уже на 3 сутки при концентрации 3,5 моль/л. Более устойчивым к патогенному фактору оказался штамм S11-5, где полную гибель клеток наступала на 14 сутки при концентрации 3 моль/л.

Характерной особенностью влияния засоления на растительные клетки является плазмолиз, который проявлялся при действии гидрокарбоната натрия уже на 3 сутки с начала постановки эксперимента, что особенно сильно проявлялось у штамма Baikal. Выше 3 моль/л наблюдалась полная гибель клеток. Аналогичное действие этой соли наблюдалось у штамма ACKU № 809-08. Также было замечено изменение цвета хлоропласта и резкое увеличение размеров клеток на 28 сутки.

У штамма S11-5 наряду с плазмолизом наблюдалось изменения формы клеток (яйцевидные формы). 21 сутки характеризовались большим количеством автоспор.

Действие соли сульфата натрия сопровождалось незначительным плазмолизом, уродливыми формами клеток. Было замечено сильное варьирование размеров у штамма Baikal, деформация хлоропласта и гранулированность протопласта клеток. Ярко выраженные каратиноидные глобулы были выявлены у штамма ACKU № 809-08. Плазмолиз в клетках был незначительным. Сильному морфологическому изменению подверглись водоросли штамма S11-5 на 21 сутки эксперимента, это отображалось в нарушениях оболочек, в связи, с чем клетки приобретали уродливые формы. Также наблюдалось увеличение количества автоспор.

Влияние соли хлорида натрия при высоких концентрациях (2 – 5 моль/л) сопровождалось плазмолизом и незначительным уродством клеток. У штамма S11-5 происходили сильные изменения в протопласте, хлоропласты, большинства клеток приобретали яркую зеленую окраску, которая с течением времени, по мере гибели клеток обесцвечивалась. У большинства клеток каратиноидные глобулы отсутствовали. Элиминация водорослей наступала на 14 сутки при концентрации 5 моль/л. У штамма Baikal, при высоких концентрациях (3-4 моль/л) наблюдался плазмолиз и гранулированность содержимого клеток. Наименьшим изменениям подвергся штамм ACKU № 809-08.

Таким образом, результаты исследования показали, что влияние солей натрия на изученные штаммы вида Eustigmatos magnus имеет следующий ряд токсичности: E. magnus (S11-5): NaHCO 3 >NaCl>Na 2 SO 4 ; E. magnus (Baikal): NaHCO 3 >Na 2 SO 4 >NaCl; E. magnus (ACKU № 809-08): NaHCO 3 >Na 2 SO 4 >NaCl.

По средним значениям размерных характеристик были построены лепестковые диаграммы, которые характеризуют максимальные и минимальные отклонения диаметра клеток, зависящие от концентрации внесенных солей для водорослей E. magnus (штамм S11-5).

Рис. 1. Влияние солей натрия на морфометрические показатели E. magnus S11-5

В зависимости от концентраций солей натрия на 7 сутки просмотра, у E. magnus (штамм S11-5), диаметр клеток варьировал от 8 до 11 мкм. Под воздействием NaHCO3 клетки уменьшались в диаметре до 8 мкм во всех концентрациях солей, влияние солей Na2SO4 и NaCl на размерные показатели водорослей были незначительными.

В ходе лабораторного эксперимента было изучено влияние солей NaCl, Na 2 SO 4 , NaHCO 3 на морфометрические показатели почвенных водорослей Eustigmatos magnus. Выявлено, что под воздействием этих солей происходили следующие морфологические нарушения в клетках всех исследуемых водорослей: изменение форм клеток, деформация хлоропласта, образование ярко выраженных каротиноидных глобул, плазмолиз.

Установлены границы устойчивости Eustigmatos magnus к разным концентрациям солей натрия: (штамм S11-5): NaHCO₃ – 3 моль/л, Na₂SO₄ – 3,5 моль/л, NaCl – 5 моль/л; (штамм Baikal): NaHCO 3 – 3,5 моль/л, Na 2 SO 4 – 3,5 моль/л, NaCl – 5 моль/л; (штамм 809-08): NaHCO 3 – 3,5 моль/л, Na 2 SO 4 – 4,5 моль/л, NaCl – 5 моль/л.

Определен ряд токсичности исследуемых солей к отдельным штаммам Eustigmatos magnus : (штамм S11-5): NaHCO₃>NaCl_. >Na₂SO_4; (штамм Baikal): NaHCO 3 >Na 2 SO 4 >NaCl; (штамм 809-08): NaHCO 3 >Na 2 SO 4 >NaCl.