Новости

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени М.ВЛомоносова
Биологический факультет

На правах, рукописи

Элиас Виктория Валентиновна

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ХАРОВЫХ И
ХЛОРОКОККОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ НА ФЕНОЛЫ СТОЧНЫХ ВОД

03.00.18 - Гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук

Москва, 2005

Работа выполнена на кафедре гидробиологии биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:
     доктор биологических наук С.Е. Плеханов

Официальные оппоненты:
     доктор биологических наук, профессор В.А. Абакумов,
     кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Г.Н. Сахаров

Ведущее учреждение: Российский университет дружбы народов

Защита состоится " 27 " октября 2005 г. в 15 чаc. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 501.001.55 в Московском Государственном Университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119892 Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет, 389 ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Отзывы просим направлять по адресу: 119899, Москва, МГУ. биологический факультет, диссертационный совет Д 501.001.55

Автореферат разослан ' 27 ' сентября 2005 г.

Общая характеристика работы

Актуальность

Загрязнение пресных вод фенолсодержащими стоками актуально для нашей страны, богатейшей в мире по запасам чистой пресной воды, 95% которых приходится на оз. Байкал (Павлов, 1995). Ежегодно в Байкал поступает 35 км3 загрязненных вод со стоком рек, от Байкальского целлюлозо-бумажного комбината (БЦБК) (Израэль, 1991; Кожова, Бейм, 1993; Галазий и др., 1995). Загрязнению подвержена также р. Ангара, Братское в-ще, в частности в связи со сбросом стоков химико-фармакологического комбината (ХФК) в г. Усолье-Сибирское.

Фенолсодержащие стоки БЦБК оказывают отрицательное действие на фитопланктон на площади до 50 км2, где наблюдали нарушения структуры фитопланктонного сообщества, которые заключаются в уменьшении доли эндемичной Melosira baicalensis и увеличения доли цианобактерий Chroomonas acuta, Dunobryon cylindricum - обитателей болот и канав (Кожова, Бейм, 1993; Худяков, 2004).

Для регламентации состава и количества сточных вод используют приемы экспериментальной токсикометрии: подбор соответствующих тест-объектов и тест-функций для оценки опасности сточных вод, разработка предельно-допустимых концентраций (ПДК) токсических веществ (Стом, 1982; Филенко, 1990; Рыбальский и др., 1993; Biomonitoring..., 1995; Котелевцев, 1997; Капков, 2004). Вопросы влияния фенольных соединений (ФС) на водоросли - основу функционирования водных экосистем - исследованы недостаточно. Исследования проводили в основном с фенолом, не учитывая активности промежуточных продуктов окисления ФС (Стом, 1982; Юрин и др.,1979). Известны первичные адаптивные реакции водорослей на ФС (Плеханов, 1999). Противоречивы данные по содержанию фенолов в водной среде, очевидно в связи с трудностями методического характера и в связи с неустойчивостью ФС. В связи с вышеизложенным, крайне трудно выбрать функциональные реакции водорослей, которые бы объективно отражали влияние фенолов на водоросли, позволяли использовать их для токсикометрии ФС и установления норм ПДК.

Цель и задачи исследования. Основная цель работы заключалась в исследовании влияния фенолов сточных вод на физиологическое состояние харовых и хлорококковых водорослей, широко используемых в качестве тест-объектов, по функциональным реакциям, связанным с уровнем метаболизма клеток и продуктивностью. В связи с этим были сформулированы следующие задачи:

1. Оценить содержание ФС в очищенных стоках Усольского ХФК и Байкальского ЦБК, загрязненность фенолами поверхностных вод оз. Байкал, в частности района БЦБК.
2. Определить концентрации фенолов сточных вод, вызывающих подавление физиологической активности клеток харовых водорослей по движению цитоплазмы и электрофизиологическим параметрам.
3. Изучить действие ФС на рост и фотосинтетическую активность культур хлорококковых водорослей. Определить наиболее чувствительные к ФС фотосинтетические характеристики клеток и ряд токсичности отдельных фенолов сточных вод БЦБК.
4. Проанализировать специфичность действия фенолов сточных вод на водоросли в связи с их химической лабильностью, оценить возможности зеленых водорослей по дефеноляции вод.

Научная новизна. Проанализированы аналитические методы определения ФС в сточных водах с учетом их чувствительности и пригодности для работы в лабораторных или полевых условиях; для хроматографической идентификации ФС предложена и апробирована система бензол-уксусная к-та (5:1) и бензол-этанол (9:1);

• определены специфические и неспецифические реакции харовых и хлорококковых водорослей на действие ФС сточных вод, а также установлено, что специфичность определяется концентрацией ФС, химической лабильностью и активностью соответствующих хинонов;
• показано, что хлорококковые водоросли, как и харовые, способны к дефеноляции вод путем внутриклеточной окислительной трансформации ФС;
• экспериментально установлено, что изменения параметров индукционной кривой ЗФ Хл хлорококковых водорослей при действии ФС стоков являются наиболее чувствительными (до 1 мкМ ФС) и позволяют дифференцировать нарушения интактности фотосинтетического аппарата клеток, эффективности функционирования ФС 2 фенолами, токсичность которых различается в 100 раз.

Практическая значимость. Чувствительные специфические функциональные реакции харовых и хлорококковых водорослей на ФС можно использовать в системе биомониторинга пресных вод и в токсикометрии ФС, смесей ФС и ТМ, гербицидов фенольного ряда;

• данные по дефеноляции вод водорослями при разработке необходимого соотношения биомассы водоросли и количества ФС можно использовать для очистки пресных вод от ФС.
• результаты химико-биологических исследований УХФК, БЦБК, акватории Южного Байкала, а также результаты функционально-экологических экспериментов по влиянию ФС сточных вод на клетки харовых или хлорококковых водорослей могут быть использованы в учебных курсах вузов для студентов экологического (гидробиологического) профиля.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конференции молодых ученых биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, 1987); 3-й Всес. конф. "Проблемы экологии Прибайкалья" (Иркутск, 1988); Чтениях памяти профессора М.М. Кожова - 5-й Междун. конф. "Проблемы экологии" (Иркутск, 1995); Междун. конф. "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды - ПООС-95" (Томск, 1995); 2-й науч. конф. "Актуальные вопросы биотехнологии" (Москва, 2001); конференциях МГУ "Водные экосистемы и организмы -3; -4; -5" (Москва, 2001; 2003; 2005); Междун. конф. "Биотехнология в охране и реабилитации окружающей среды" (Москва, 2003); конф. "Биотехнология - охране окружающей среды" (Москва, 2004); научных семинарах и заседаниях лаб. охраны природы, каф. гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (1995; 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Структура диссертации традиционна: введение, обзор литературы, объекты и методы исследования, результаты и обсуждение, заключение, выводы, список литературы. Объем работы 125 стр., 24 рисунка, 10 таблиц, библиография 194 источника.