SRCWFBHKn8

т.е. в 5,2 раза меньше, чем в контроле. Концентрация бихромата калия 0,1 мгCr/л оказала на элодею явно стимулирующее действие: прирост побега в этой концентрации составил 136,9% по отношению к контролю. Первый корень появился уже на 14-е сутки опыта. Общая длина корней в конце эксперимента превышала контрольные показатели в 1,2 раза.

4.5. Влияние ветвистоусых ракообразных на параметры флуоресценции воды

Для уточнения роли водных беспозвоночных в формировании состава флуоресцирующей части РОВ проводили эксперименты с участием ветвистоусых ракообразных Daphnia magna при нормальном развитии культуры и в условиях интоксикации.

Результаты эксперимента с применением в качестве токсиканта бихромата калия в концентрации 0,01 мгCr/л представлены на рис. 30 и 31. Из рисунков видно, что присутствие дафний в течение 21 сут экспозиции оказывало лишь незначительное влияние на динамику уровня свечения воды при всех параметрах регистрации. Во всех случаях, уровень свечения в ходе эксперимента плавно нарастал на незначительную величину, и только для полосы флуоресценции 534 нм это нарастание было более заметным: 123,4 и 116,2% от исходного уровня в контроле и опыте соответственно. Некоторая колебательная динамика была отмечена для полосы флуоресценции 314 нм, которая, как отмечалась выше, связана с присутствием фитопланктона и представляется вполне закономерной. Кстати, конечный прирост уровня излучения в этом случае практически отсутствовал.

Несмотря на частичную гибель дафний в опыте (15%), угнетение их репродуктивной функции (табл. 6) все параметры флуоресценции в нем практически не отличались от контрольных. Это обстоятельство вместе с вялой динамикой уровня свечения воды в эксперименте наводят на мысль о незначительном влиянии испытуемых ракообразных, а также сопутствующей им микрофлоры, на содержание флуоресцирующего РОВ в воде.

Таблица 6

Влияние интоксикации на плодовитость Daphnia magna, количество молоди на 1 самку

81

В последующем эксперименте с медью была предпринята попытка оценить вклад несомненно присутствующей в воде при развитии дафний микрофлоры на показатели флуоресценции. С этой целью проводили отсадку дафний спустя 5 суток экспозиции из соображений того, что ракооб- разные-фильтраторы могут сдерживать численность развивающихся вместе с ними микроорганизмов. С другой стороны, за 5-суточный период вода, очевидно, достаточно обогащается продуктами метаболизма дафний, чтобы служить субстратом для развития гетеротрофной микрофлоры. Из данных, представленных на рис. 32 и 33, следует, что развитие культуры Daphnia magna не сопровождалось, как и в предыдущем опыте, существенным изменением интенсивности полос флуоресценции. Всех, кроме полосы 314 нм. Рост показателя флуоресценции на данной длине волны, вероятно, был связан с ростом численности хлореллы, использованной на первом этапе эксперимента в качества корма для дафний. Так, в период 0–5 сутки в среде наблюдали (перед очередным кормлением) лишь отдельные клетки Chlorella, в то время как в конце эксперимента их численность составила в контроле – 105, а в опыте – 175 тыс. кл./мл. Вероятно, именно рост водорослей приводил к увеличению свечения на полосе 314 нм за счет выделения ими в среду пептидов и циклических аминокислот, как это было показано выше в экспериментах с культурами Ch. vulgaris. Рост хлореллы представлял, пожалуй, единственное заметное отличие между опытом и контролем. Стимуляция роста зеленых одноклеточных водорослей ионами меди в концентрации 0,01 мг/л не является необычной, и данные подобного рода встречаются в научной литературе (Новиков, 1992).

Уровень свечения на полосах, связанных с флуоресценцией гуминовых веществ (452, 500, 534 нм), в опыте с медью почти не менялся в ходе эксперимента. Максимальное отклонение от исходных показателей – 17,6% – наблюдали в опыте на 12-е сутки на полосе 452 нм. Очевидно, что сапрофитная микрофлора в пределах данного периода экспозиции сколько нибудь заметным образом не влияла на динамику содержания флуоресцирующей части растворенного органического вещества среды, где культивировались D. magna.

Незначительные изменения уровня полос флуоресценции приведенных экспериментов с ракообразными теоретически можно объяснить малой плотностью посадки беспозвоночных и поэтому незначительным количеством выделяемых ими метаболитов. Существуют данные литературы, описывающие выделение водными животными при плотной посадке экзометаболитов, придающих воде особые химические свойства. Такую воду обычно называют «водой скоплений» (Эффект группы.., 1976; Frisch, 1941). Для моделирования подобной ситуации был поставлен эксперимент с увеличением плотности посадки рачков до 13 штук на 200 мл воды. Это количество в 3 раза превышает рекомендуемое в стандартных биотестах (Методические рекомендации.., 1998).

83

Тем не менее, результаты эксперимента, представленные на рис. 34 и 35, в очередной раз не обнаруживали заметной динамики изменения флуоресцентных характеристик исследуемой воды. Как в присутствии дафний, так и в отсутствии оных уровень флуоресценции имел незначительную положительную динамику в ходе экспозиции. В очередной раз некоторой индивидуальностью обладала полоса флуоресценции 314 нм. После отсадки дафний в опыте (5-е сутки) ее уровень превысил уровень контроля: незначительно, но на достоверную величину (с позиций критерия Вилкоксона для сопряженных пар). Несомненно, что прирост уровня свечения полосы 314 нм связан с экзо-метаболической активностью зеленых водорослей.

Рис. 34. Динамика уровня свечения полос флуоресценции воды при развитии культуры D. mаgnа (контроль), отн. ед.

Видеале для изучения действия гетеротрофной микрофлоры – чтобы избежать влияния фона водопроводной воды, свести к минимуму влияние одноклеточных водорослей – следовало бы проводить эксперименты с беспозвоночными на дистиллированной воде или искусственной минеральной среде (например, Успенского I). Однако в таких условиях культивирование D. magna, как правило, завершается неудачей.

Врезультате ряда исследований, проведенных нами на ветвистоусых ракообразных, включая плотные скопления, показано, что они не влияют сколько-нибудь заметно на динамику спектров флуоресценции. Ни ракообразные, ни сопутствующая им микрофлора не выделяли в воду заметного количества флуоресцирующих компонентов. Последнее утверждение

85

согласуется с данными А.Д. Семенова с соавторами (1974), не обнаружившими, в отличие от фитопланктона, отчетливой связи между биомассой бактерий и суммарным содержанием РОВ в пресных водоемах (Семенов и др., 1974). Авторы сделали вывод о том, что выделения бактерий не вносят существенных изменений в динамику общего содержания органического вещества.

Рис. 35. Динамика уровня свечения полос флуоресценции воды при развитии культуры D. mаgnа (с последующей отсадкой), отн. ед.

Вышеприведенные эксперименты с водорослями Ch. vulgaris и ракообразными D. magna с последующей отсадкой дафний только подтвердили основной вклад метаболитов водорослей в формирование пиков флуоресценции. В сериях опытов с отсаженными дафниями показатели флуоресценции были заметно выше, чем в тех, где присутствовали ракообразные. Очевидно, что дафнии контролировали численность хлореллы путем выедания и тем самым не давали последней в достаточной степени развиться.

4.6. Исследования на микрокосме

Эксперимент с микрокосмом ставили с целью оценить динамику выделения флуоресцирующей фракции РОВ, которая может место в реальном водоеме. Флуоресценцию воды определяли на отдельно взятых длинах волн, используя прибор «Флюорат». Наиболее показательной оказалась,

86

как и в случае с культурой хлореллы, полоса излучения 314 нм. Для ее уровня вначале были характерны регулярные колебания, несмотря на происходящее в это время в микрокосме бурное поступательное развитие популяций дафний и рост элодеи (рис. 36, 37). Основные результаты развития сообщества микрокосма на примере организмов, выбранных для изучения, представлены в таблице 7.

Таблица 7

Изменение основных биологических показателей при развитии экспериментального микрокосма

Рис. 36. Динамика уровня свечения полос флуоресценции воды микрокосма (контроль), отн. ед. Жирными цифрами на графике отмечена численность Chlorella в тыс. кл./мл.

87

ции. Почти всегда он сколько-нибудь заметно не превышал фонового уровня. Можно предположить, что это может быть вызвано следующими причинами: 1) выделения гидробионтов в данных опытах действительно были малы; 2) фон водопроводной воды исходно достаточно высок; 3) рекомендуемые рядом авторов длины волн возбужения порядка 376 нм и регистрации около 452, 500 и 534 нм (Люцарев, 1968; Синельников, Хмылев, 1987; Сидько и др., 1995; Апонасенко и др., 1997) являются неудачными. Учитывая значительное выделение водорослями метаболитов, флуоресцирующих в данной области, на отдельных фазах развития, был проведен эксперимент с хлореллой на водопроводной воде и использованием спектрофлуориметра для регистрации свечения. В воду были добавлены минеральные соли в концентрациях, соответствующих среде Успенского № 1. Результаты развития культуры в течение 18 сут экспозиции представлены на рис. 38.

Рис. 38. Динамика спектров флуоресценции биологизированной воды при развитии культуры Chlorella, отн ед.

89