ВЛИЯНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ПОЛИКУЛЬТУРУ ИНФУЗОРИЙ

Авторы: Щинникова А., Швенк Т.Д., Чернышова Л.М.,
филиал центра детского творчества при
Малозоркальцевской средней школе

Научные руководители: Швенк Т.Д., к.б.н., ст. преп.
каф. зоол. с основами экологии
ТГПИ им. Д.И. Менделеева, Чернышова Л.М.,
учитель Малозлркальцевской ср. шк.

с. Мало-Зоркальцево, Тобольский р-н, Тюменская обл.

Цель работы: 1. Определить влияние синтетических моющих средств, минеральных удобрений на поликультуру инфузорий в лабораторных условиях. 2. Выявить степень воздействия загрязняющих веществ в зависимости от их концентрации.

Задачи. Для этого нужно:

- получить устойчивую поликультуру инфузорий;

- определить их адаптивную реакцию на антропогенный стресс;

- установить длительность стрессового воздействия при различных концентрациях испытуемых веществ;

- оценить степень опасности опытных веществ для микроорганизмов.

Литературный обзор. Изучение инфузорий началось еще в 19 веке. За это время открыты многие тайны их биологии, над которыми ломали головы Трейси Соннеборн и Джон Гопкинс (Афонькин, 2000). Двадцатый век породил множество проблем, в том числе – экологические. Стихийный рост промышленности, энергетики, транспорта, широкая химизация сельского хозяйства, создание новых химических соединений, накопление стойких загрязняющих веществ, которые почти не разрушаются в природе, в количествах, превышающих способности биосферы к их переработке. Все это нарушает сложившиеся в ходе длительной эволюции природные системы, связи в биосфере, подрывает способность природных комплексов к саморегуляции. (Чернова, Былова, 1988; Захаров, Повесткин, 1995) приводит к антропогенным стрессам (Одум, 1986). Только по Тюменской области в воды Иртыша ежегодно сбрасывается недоочищенных сточных вод – 100 и 135 млн. куб.м., 1998 и 1999 гг. соответственно; сточных вод без очистки – 25 и 24 млн. куб.м., соответственно; загрязняющих веществ с поверхностными стоками - 2 и 24 тыс. т. (Обзор, 1999).

Поступление в водоемы сельскохозяйственных, бытовых и промышленных стоков стимулирует процессы эвтрофирования, приводящие к ухудшению качества вод. Экологические нарушения проявляются в сокращении численности и видового разнообразия растений и животных, в снижении продуктивности водоемов и рыбохозяйственных угодий, приводят к деградации экосистем и появлению патологических аномалий у животных.

Первыми подвергаются антропогенному воздействию микроогранизмы и простейшие. Поэтому в конце двадцатого века ученые вернулись к исследованию инфузорий. Так алтайские исследователи (Иванова, 1997), изучая загрязненные воды р. Барнаулки, выявили тестовые виды инфузорий на различные типы загрязнений. Это определило наш выбор объекта исследования.

Методика. Работа проводилась в лабораторных условиях, в качестве испытуемой модели была взята поликультура инфузорий (хищников и бактериофагов), полученная по методикам, предложенным Г.С. Нога (1979). Для этого измельченное разнотравное сено заливали водопроводной, аквариумной, дистиллированной и водой из лужи. Через 7 дней периодически проводился осмотр культур. Лучшую использовали в опытах. Инфузорий поместили в пробирки с питательной средой, раствор молока, приготовленный из расчета: 5-10 капель снятого молока на 100 мл воды (Мишина, 1995). Пробирки закрывались рыхлым ватным тампоном. Оценка обилия производилась по пятибалльной шкале. Для этого из каждой пробирки брали каплю культуры, готовили микропрепараты, просматривали их с помощью микроскопа. Если инфузорий в видимом поле было очень много – 5 баллов, много – 4 , средне – 3, мало – 2, очень мало, единично – 1. Для опыта брали пробирки с 4-5 балльными поликультурами. Эксперимент осуществляется по схеме: Контроль и вариантное количество опытных пробирок с предварительным и текущим тестированием во временном интервале от 5 минут до 48 часов, установленном экспериментально (Швенк, 1993). В качестве исследуемых веществ брали минеральные (мочевина, суперфосфат, калийные удобрения), органические (водная вытяжка навоза, сок лука и клюквы), синтетические моющие средства («Лотос», «Комет»). Из них готовили растворы различных концентраций (в массовых долях). Вещества оценивали по изменению физиологического состояния инфузорий, их численности с течением времени. Опыт проводился в 8 сериях, с трехкратной повторностью. Результаты представлены в виде математической средней, в табличном варианте.

Собственные данные. Из четырех заложенных культур наиболее продуктивным оказался сенной настой, приготовленный на водопроводной воде. Эту культуру использовали во всех 8 сериях опытов.

В 1-ой серии в пробирки вносили по капле раствора стирального порошка «Лотос» начиная с концентрации 0,08 м.д. Все инфузории уже через 5 минут либо погибали, либо цистировались. Через двое суток никаких изменений не произошло (табл. 1.). Лишь при понижении концентрации раствора до 0,01 м.д. часть инфузорий сохраняла свою жизнеспособность в течении 5-15 минут, остальные – цистировались. Через 24 часа – все цистировались. При уменьшении концентрации раствора вдвое первые 15 минут характер воздействия был аналогичен предыдущему опыту (табл. 1.), но через 24 часа бактерии сумели изменили среду обитания и инфузории начали выходить из цист.

Таблица 1.

Влияние синтетических моющих средств на поликультуру инфузорий.

Серия опыта	Действующее вещество	№ опыта	Концентрация действующего вещества, м.д.	5 минут		15 минут		24 часа		48 часов
				Цисты	Инфузории	Цисты	Инфузории	Цисты	Инфузории	Цисты	Инфузории
1	Раствор порошка «Лотос»	1	0,08	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	0,03	+	-	+	-	+	-	+	-
		3	0,025	+	-	+	-	+	-	+	-
		4	0,02	+	-	+	-	+	-	+	-
		5	0,01	+	1,3	+	-	+	-	+	-
		6	0,005	+	1,3	+	-	+	-	+	-
2	Раствор моющего средства «Комет»	1	0,015	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	0,007	+	5	+	5,3	+	2	+	1,3
		3	0,003	+	5,6	+	5,6	+	6	-	6,6

Вторая серия опытов была начата с более низких концентрацией раствора «Комета» - 0,015 м.д. Результат аналогичен первому опыту (табл. 1.). Цисты сохранялись и через 48 часов. При уменьшении концентрации раствора вдвое часть инфузорий цистировалась, некоторые особи сохранили жизнестойкость, но с увеличением длительности воздействия их число сокращалось. При повторном снижении концентрации первые 15 минут характер воздействия был аналогичным. Через 24 часа численность инфузорий начала медленно расти, возможно, за счет выхода из цист (табл. 1.)

В 3-5 сериях опыта гибель инфузорий наступала при концентрациях растворов в 1000 раз больших. (табл.2.) По результатам этих серий видно, что влияние минеральных удобрений зависит не только от концентрации, но и от химического состава. Азотные удобрения сильно изменяют кислотность воды, что отрицательно сказывается на поликультуре.

Таблица 2.

Влияние минеральных и органических веществ на
поликультуру инфузорий.

Серия опыта	Действующее вещество	№ опыта	Концентрация действующего вещества, м.д.	5 минут		15 минут		24 часа		48 часов
				Цисты	Инфузории	Цисты	Инфузории	Цисты	Инфузории	Цисты	Инфузории
3	Минеральные вещества: раствор мочевины	1	10	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	5	+	-	+	-	+	-	+	-
		3	1	+	3,3	+	1	+	-	+	-
4	Раствор суперфосфата	1	10	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	5	+	3	+	3	+	-	+	-
		3	1	+	10	+	10	-	15	-	24
5	Раствор калийных удобрений	1	10	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	5	+	-	+	-	+	-	+	-
		3	1	+	8	+	8	+	8	+	8
6	Органические вещества: водная вытяжка навоза	1	10	+	5,6	+	2,6	+	8,6	-	25
		2	5	+	5,3	+	5,6	+	9	-	26,6
		3	1	+	5,3	+	5,6	+	9	-	27
7	Раствор сока лука	1	0,5	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	0,2	+	24,3	+	12	+	-	+	-
8	Раствор сока клюквы	1	0,5	+	-	+	-	+	-	+	-
		2	0,2	+	-	+	-	+	-	+	-

Для сравнения была поставлена 6-ая серия опытов с водной вытяжкой навоза. В поликультуре инфузории при концентрации раствора 1 – 5 м.д. через 24 часа начиналось размножение (табл. 2.), при 10 м.д. – в первые минуты она испытывала угнетение.

7 – 8 серии показали, что не все органические вещества безобидны для инфузорий. Так, фитонциды лука убивают их или приводят к цистированию при концентрации в 10 раз меньшей, чем у раствора навозной вытяжки. Даже разбавление в 25 раз постепенно угнетает инфузории (табл. 2.) Раствор сока клюквы сильно изменяет кислотность среды, поэтому более губителен для инфузорий, чем фитонциды. Проведенные исследования показали, что поступление в водоемы с неочищенными сточными водами синтетических моющих средств приводит к изменению микрофауны. Особенно опасны импортные моющие средства. Это обстоятельство играет важную роль в условиях с. Мало-Зоркальцева, так как оно расположено на правом берегу Иртыша, где находятся крупнейшие нерестилища правобережья в Тобольском районе (Швенк, 2000). Микрофауна водоемов – это стартовый корм для ранних стадий развития рыб.

Необходимо довести до сведения населения, что неконтролируемое использование минеральных удобрений, особенно азотных, приносит вред не только человеку, но и водным экосистемам. Более экологичные органические удобрения не должны попадать с водостоком в водоемы, так как и они в больших концентрациях способны угнетать жизнедеятельность мироорганизмов.

Опыты показали, что фитонциды лука и органические кислоты клюквы можно использовать не только в борьбе с вирусными и бактериальными заболеваниями, но и с протозойными – амебиозом, балантидиозом.

Выводы.

1. Синтетические моющие средства, минеральные удобрения, органические кислоты, фитонциды вызывают цистирование и массовую гибель инфузорий.

2. Длительность стрессового воздействия – более 24 – 48 часов, даже при очень низких концентрациях синтетических моющих средств (0,003-0,007 м.д.) и минеральных удобрений (1 м.д. и менее).

3. Более опасны для водной микрофауны импортные синтетические моющие средства (так как их пороговая концентрация ниже вдвое, по сравнению с отечественными) и минеральные удобрения с азотом.

4. Избыточное поступление органических удобрений в водоемы (более 5 м.д.) угнетает жизнедеятельность инфузорий.