Zoocenosis-2009 V международная научная конференция биоразнообразие

«Лепидоцид» представляет собой биологический инсектицидный препарат кишечного действия, применяемый для борьбы с листогрызущими вредителями. Основа препарата – кристалло­образующая бактерия Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Ishivata, 1915). Активный ингредиент – бактериальные споры и белковые кристаллы (дельта-эндотоксин); остатки питательной среды и метаболиты культуры-продуцента; инертные наполнители, обеспечивающие сохранность, растекаемость и стабильность препарата. В целом литературные источники по воздействию «Лепидоцида» и его составляющих на водных беспозвоночных встречаются крайне редко.

D. magna легко вводится в культуру, довольно устойчива в искусственных условиях (при культивировании in vitro), дает целый комплекс тест-реакций (иммобилизация, оседание на дно, переход от скачкообразных движений к неупорядоченным, вращение вокруг своей оси или «кувыркание», замедление взмахов антенн и частоты сердечного ритма, выброс яиц и развивающихся эмбрионов) и имеет короткий жизненный цикл, позволяющий прослеживать последствия токсического действия (в малых концентрациях) на протяжении ряда поколений.

Инсектицид исследовали в опытах острой летальной токсичности с D. magna по общепринятой в водной токсикологии методике (Руководство …, 2002). Для опытов использовали молодь рачков, непосредственно вышедших от материнской особи как наиболее чувствительную стадию развития и при необходимости – двухдневных особей. Опыты ставились на одной воде (отстоянная от 2 до 7 суток), жесткость 5,57±0,02 мг экв./дм³, pH 7,49±0,04, содержание кислорода – 9,2±0,1 мг/дм³ (перед проведением опытов отстоянную воду процеживали и насыщали воздухом с помощью аквариумного микрокомпрессора). Все исследования проводились в температурном диапазоне +20±2°С.

В опытах с D. magna использовали концентрации биопрепарата, соизмеримые с нормой его использования для решения сельскохозяйственных задач (от 3 до 0,01 г/л). На каждую концентрацию ставилось по 5 повторностей, высчитывалась медианная летальная концентрация по пробитам. Исследования проводились в 2008–2009 гг. на базе лаборатории кафедры биоэкологи и генетики человека Ульяновского государственного университета.

Первые симптомы отравления молоди D. magna под воздействием высоких концентраций биопрепарата во всех повторностях в целом имеют одинаковые черты. Наблюдалась повышенная двигательная активность молоди дафний, чаще всего особи находились у поверхности растворов и быстро перемещались. Антенны и торакальные ножки дафний двигались беспрерывно с высокой частотой (тремор или дрожание). Через некоторое время активность снижалась, наблюдалось падение особей на дно, явления «толкания» головой о дно и о стенки сосудов, переворачивание через голову. Визуально можно было наблюдать, что функция дыхания и сердечный ритм существенно угнетались, наблюдалось лишь конвульсивное подрагивание тела и антенн – наступала стадия глубокого угнетения. Степень токсического эффекта определялась концентрацией пестицида и длительностью экспозиции. Таким образом, под воздействием исследуемого биопрепарата в высоких концентрациях с момента внесения D. magna в растворы и в течение 24–48 часов можно выделить следующие стадии:

1) стадия возбуждения, повышенной раздражимости молоди D. magna;

2) стадия нарушения координации движений, потеря равновесия и падение на дно;

3) стадия глубокого угнетения жизнедеятельности D. magna – паралич сердечной дея­тель­ности и дыхания и, как следствие, летальный исход.

При низкой концентрации, то есть при которой отмечается гибель лишь некоторого процента особей от общего их числа (в течение 96 часов), можно отметить еще одну стадию – толерантности к растворенному инсектициду. Хотя при этой концентрации также наблюдалась реакция D. magna на токсикант (повышенная возбудимость и нарушение координации движений), такие отклонения в поведении дафний наблюдались в течение первых часов и даже более. Если особи возобновляли равновесие тела и их координация восстанавливалась, то еще некоторое время они находились в таком угнетенном состоянии. В большинстве случаев через 48 часов состояние особей нормализовалось и их по поведению и внешнему состоянию было трудно отличить от контрольных.

Скорость наступления первой и всех последующих стадий возбуждения и продолжительность каждой из них зависели от концентрации биологического инсектицида. Чем выше концентрация, тем быстрее наступала стадия возбуждения молоди дафний и тем короче был период этой стадии, и, наоборот, при низкой концентрации растворов требовалось больше времени для ответной реакции. В опытах при 3 г/дм³ нарушение координации у молоди наступало уже через 4 часа, а при 1 г/дм³ в это время наблюдалось лишь возбуждение молоди, повышенная активность и дрожание антенн, то есть так называемая первая стадия раздражимости.

Микроскопические наблюдения показали, что биопрепарат негативно влиял на линьку и рост молоди дафний. В опытах с высокой концентрацией наблюдалась 100 %-ная линька молоди в течение 24 часов, а 100 %-ная смертность всех дафний наблюдалась через 48 часов. При низкой концентрации биопрепарата линька наступала у 30 % особей в первые 24 часа, остальные – в течение последующих 48 часов.

В таблице приведены линейные размеры тела D. magna по окончании острых опытов и показаны концентрации биопрепарата. Исходная длина особей от основания spina до верхнего края головы колебалась от 0,800 до 0,825 мм.

Таблица. Линейные размеры молоди Daphnia magna S.

Как видно из таблицы, линейные размеры дафний в опытах с различной концентрацией отличались, несмотря на то, что исследования проводились при одинаковых условиях среды.

Таким образом, влияние на дафний разных концентраций биологического пестицида неодинаково: с изменением концентраций меняется степень токсического эффекта. В опытах с концентрацией 1 г/л выжило лишь 3 особи, у которых наблюдалось наличие жировых капель и хорошо развитых печеночных выростов. Очевидно у этих особей происходила детоксикация пестицида и они сумели адаптироваться. Механизмы процессов детоксикации и адаптации к токсикантам очень сложны. Этому способствует накопление жировых капель в теле дафний, что играет положительную роль в их адаптации.

Наше исследование показало, что использование рабочих концентраций биологического пестицида, применяемого для защиты лесных, сельскохозяйственных и парковых культур от гусениц чешуекрылых насекомых вызывает у D. magna нарушение нормальной жизне­деятельности, вызывая определенные морфофизиологические изменения, влияя на обмен веществ, о чем свидетельствует отставание в росте, нарушение линьки дафний. Снижение концентрации до 0,1 г/дм³ уже не оказывает такой токсический эффект, благодаря в том числе механизмам процессов детоксикации и адаптации к токсикантам. Снижение концентрации применяемого инсектицида в районах расположения водных экосистем может служить адекватной мерой по предупреждению токсического влияния на гидробионтов.

СТРУКТУРА ДОННИХ УГРУПОВАНЬ

О. М. Лєтицька*, В. О. Баранов**

BOTTOM COMMUNITIES STRUCTURE

О. M. Lietytska*, V. О. Baranov**

Згідно Водної рамкової директиви ЄС (ВРД ЄС–2000) системи моніторингу поверхневих вод в країнах Європи зазнали суттєвих змін за рахунок переходу з хімічного контролю якості води на біологічний контроль екологічного стану. На сьогодні існує безліч методів визначення екологічного стану водних об’єктів за фізико-хімічними, хімічними, гідроморфологічними, радіологічними, токсикологічними та іншими параметрами, але пріоритетними у вивченні екологічного стану водойм і водотоків ВРД декларує саме біологічні. З огляду на це ясна необхідність вибору та апробації біологічних показників, що можуть виступати як дескриптори у визначенні екологічного стану при різних видах антропогенного впливу на водні об’єкти.

Для визначення сучасного стану водойм і водотоків використовують ряд параметрів біотичних угрупувань, таких як таксономічне багатство, біологічне різноманіття, чисельність, біомаса, первинна продукція тощо. Найрозповсюдженіші методи засновані на аналізі даних про індикаторні організми та їх угрупування, вікову, розмірну або масову структуру угруповань, кореляцію з певними явищами у водоймах. При біоіндикації стану водойм і водотоків широко використовуються макробезхребетні тварини, які відображають негативний вплив різноманітних біотичних, абіотичних і антропогенних чинників. Маючи на меті зробити оцінку екологічного стану річок у зоні комплексного впливу санаторних закладів міста Свалява (яке проявляється у евтрофікації, хімічному та термічному забрудненні тощо), ми зупинилися на таких індикаторних компонентах, як склад і структура донних угруповань.

Вивчення донних угруповань річки Піня, що зазнає значного антропогенного впливу декількох великих санаторних комплексів, проводили в різні сезони 2007–2009 рр. Річка Піня – притока першого порядку р. Латориця (басейн р. Тиса). Виток річки знаходиться на висоті 400–500 м над рівнем моря поблизу гори Великий Вижень у лісистій місцевості. Русло річки підстилають тверді вулканічні породи. Верхня течія характеризується домінуванням у донних субстратах скельних уламків різного розміру та гравію, зустрічається також невелика кількість листяного опаду. До біогенних субстратів у верхній течії також відноситься мох Fontinalis sp. та нитчасті водорості. У середній течії на висотах 200–300 м у районі знаходження рекреаційних комплексів річка набуває передгірського характеру зі зміною будови русла. Збільшується частка замулення субстрату та нитчастих обростань (до 40–50 %).

Проби донної фауни відбирали та обробляли загальноприйнятими в гідробіології методами. Відбір проб проводили у верхній течії річки, в зоні рекреації вище місця потрапляння стічних вод і нижче – скидів стічних вод.

Загалом для басейну р. Піня зареєстровано 20 таксономічних груп макробезхребетних. Найрізноманітнішими були комахи з домінуванням німф одноденок і личинок хірономід і волохокрильців. Личинки хірономід домінували за чисельністю увесь період досліджень (за винятком осені) і нараховували у своєму складі 63 види. Восени за чисельністю домінували олігохети. Найвище групове різноманіття спостерігалося восени: 20 груп вищого рангу проти 11 – навесні та влітку.

У цілому для донних угруповань річки характерне наступне співвідношення чисельності безхребетних: хірономіди – 46 %, олігохети – 34 %, одноденки – 7 %, волохокрильці – 7 %, черевоногі молюски – 2 %, метелики та мошки – по 1 %. Інші таксономічні групи представлені незначною кількістю особин.

Протягом року співвідношення між таксономічними групами та структура угруповань донної фауни річки Піня значно змінювались. Чисельність хірономід знижувалася від 64 % навесні до 57 % влітку та 31 % восени. Чисельність олігохет навесні складала 31 %, різко зменшувалася влітку до 4 %, зростаючи до 48 % восени. У літній період значно зростала питома вага волохокрильців та одноденок (до 14 і 16 % відповідно). Черевоногі молюски, чисельність яких восени та влітку досить значна, повністю відсутні в літніх пробах. У літніх та весняних пробах повністю відсутні ракоподібні.

Залежно від сезону також змінюються домінантні види в межах таксономічних груп безхребетних. Серед хірономід навесні домінували Cricotopus bicinctus (Meigen, 1818), Ortocladius saxicola (Kieffer, 1911), Eukiefferiella hospita (Edwards, 1929). У літній період домінували Rheotanytarsus gr. exigius (Johannsen, 1937), Cricotopus biformis (Edwards, 1929), Rheocricotopus brunensis (Goethebuer, 1937). В осінній та зимовий періоди серед хірономід домінували Cricotopus bicinctus (Meigen, 1818) та Rheocricotopus fuseipes (Kieffer, 1909).

За отриманими даними проведено оцінку екологічного стану річки Піня поза та в межах зони впливу санаторних комплексів. Показники екологічного стану визначалися за допомогою біотичного індексу Вудівісса або Trent Biotic Index (ТВІ) (Woodiwiss, 1964), що базується на наявності індикаторних гідробіонтів і ранжуванні різноманітних індикаторних груп. Значення ТВІ добре співвідносяться з системою екологічного нормування, прийнятою в Україні (Афанасьєв, 2001) та широко застосовуються в гідробіологічних дослідженнях у всьому світі, що дозволяє порівнювати наші дані з результатами, отриманими закордонними фахівцями. Хірономідний індекс Є. В. Балушкіної (1987) є комбінованим індексом, що вказує на загальний стан водного об’єкту. Він широко застосовується для визначення антропогенного навантаження.

Значення індексу ТВІ у верхній течії річки за весь період досліджень дорівнювало 9 балам, що відповідало «відмінному» екологічному стану. У зоні рекреації, але віще скидів із санаторних комплексів, узимку значення індексу ТВІ дорівнювало 8 балів, навесні – 7 балів, влітку показник зростав до 9 балів, а на початку осені – зменшувався до 8 балів. Значення індексу Балушкіної розраховані для цієї ділянки коливались від 0,216 на початку осені до 0,384 улітку. Такі значення індексу Балушкіної відповідають 8–9 балам за індексом ТВІ – «добрий–відмінний» стан водного середовища. Для ділянки нижче скиду стічних вод протягом усього періоду досліджень значення ТВІ дорівнювало 7 балам, індексу Балушкіної – 0,148, що відповідає 10 балам за шкалою ТВІ. Таку невідповідність індексів можна пояснити тим, що в донних угрупуваннях домінували личинки хірономід із родини Orthocladiinae, які, зазвичай, індикують дуже чисті води. Велика кількість ортокладин у донних угрупованнях нижче скиду стічних вод пояснюється їх дрифтом із верхніх ділянок за рахунок великої швидкості течії та відносно добрим кисневим режимом.

На прикладі річки Піня встановлено негативний вплив на водну екосистему скидів побутових стічних вод санаторних комплексів м. Свалява. Навіть незначні забруднення призводять до перебудови структури біотичних угрупувань і деградації екосистем гірських річок. Тут варто зазначити, що висока чисельність хірономід та олігохет у донних угрупованнях не характерна для такого типу річок басейну р. Тиса в цілому (Афанасьєв, 2006) і може бути пояснена тільки негативним впливом скиду стічних вод із санаторних комплексів. Також встановлено можливість помилок і розходжень значень при різних методах індексно-бальної оцінки. ТВІ досить добре відображає зміни екологічного стану річки, що пов’язано зі скидом побутових стічних вод санаторних комплексів. Індекс Балушкіної в умовах гірських і передгірських ділянок річок басейну Тиси не можна рекомендувати для оцінки їх екологічного стану.

ВИДОВЕ РІЗНОМАНІТТЯ ОЛІГОХЕТ

С. Ф. Матчинська

SPECIES DIVERSITY OF OLIGOCHETS OF KYIV RESERVOIR

S. F. Matchinska

Institute of Hydrobiology of the National Academy of Sciences of Ukraine,
Kyiv, Ukraine, hydrobiol@igb.ibc.com.ua

Київське водосховище саме верхнє в каскаді дніпровських водосховищ. Воно розташоване на кордоні лісової та лісостепової зони. Його заповнення відбувалося протягом 1965–1966 рр. У Київському водосховищі малощетинкові черви (олігохети) – важлива складова донних і фіто­фільних біоценозів. Екологічний спектр олигохет досить широкий, однак розвиток їх тісно пов’язаний із швидкістю течії та обумовленим нею типом ґрунту. Відомо, що кожному виду харак­терний певний екологічний діапазон, у межах якого лежить оптимальна зона факторів у кіль­кісному та якісному відношенні найсприятливіша для його існування. Одна з характерних структурних характеристик угруповання організмів – їх видове різноманіття, показник стабільності екосистеми.

У Київському водосховищі виявлено 40 видів олігохет, що належать до 5 родин: Aeolosomatidae – 3, Naididae – 19, Tubifіcidae – 16, Lumbriculidae – 1, Glossoscolidae – 1.

Для представників родини Tubifіcidae, Lumbriculidae, Glossoscolidae характерне заселення донних відкладів починаючи від чистих до пісків різного ступеня замулення, глинистих ґрунтів та мулів. Представники родин Naididae та Aeolosomatidae найчастіше зустрічаються на занурених у воду та повітряно-водних рослинах, поверхні ґрунту між рослинами.

Для визначення складу угруповань олігохет на різних біотопах проведені натурні дослідження на Київському водосховищі протягом 2007–2008 рр.

На чистому та слабко замуленому піску на глибині 3,5 м проточної ділянки, де швидкість течії перевищує 0,3 м/с, поширені найвибагливіші до розчиненого у воді кисню олігохети: Tubifex newaensis (Michaelsen, 1902) – 500 екз./м², Isochaetides michaelsini Lastockin, 1936 – 450 екз./м², Potamothrix moldaviensis (Vejdovsky et Mrazek, 1902) – 300 екз./м², Vejdovskyella intermedia (Bretscher, 1896) – 200 екз./м², Stylaria lacustris (Linnaeus, 1767) – 50 екз./м².

На ділянках, де швидкість течії нижче 0,3 м/с, на глибині 3,6 м сірого мулу домінували види олігохет, мало вибагливі до розчиненого у воді кисню: Potamothrix hammoniensis (Michaelsen, 1901) – 600 екз./м², Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862 – 400 екз./м², L. claparedeanus Ratzel, 1868 – 200 екз./м², Tubifex tubifex (O. F. Muller, 1773) – 150 екз./м².

Треба відмітити найбагатший видовий склад угруповання олігохет на піщаному мулі на глибині 4 м при слабкій течії, серед яких домінували: L. hoffmeisteri – 450 екз./м², P. hammoniensis – 700 екз./м², P. moldaviensis – 400 екз./м², Psammoryctides albicola (Michaelsen, 1901) – 250 екз./м², P. barbatus (Grube, 1861) – 200 екз./м², Aulodrilus limnobius Bretscher, 1899 – 200 екз./м², Peloscolex ferox (Eisen, 1879) – 250 екз./м², Limnodrilus udekemianus Claparede, 1862 – 300 екз./м², L. claparedeanus – 200 екз./м², L. helveticus Piguet, 1913 – 300 екз./м², Lumbriculus variegatus (Muller, 1773) – 200 екз./м². Причиною потягу олігохет саме до цих ґрунтів, як вважає Піддубна (1965) є те, що вони легко доступні для проникнення в них червів та багаті органічною речовиною, яка легко засвоюється. Усупереч піщаним мулам, глинисті ґрунти менш доступні для олігохет. На цих ґрунтах на глибині 1,3 м найвищої чисельності досягав Tubifex newaensis – 700 екз./м². Цей вид олігохет володіє міцною мускулатурою, тому щільні ґрунти для нього доступні.

На глибині 1,4 м на замуленому піску з детритом створюються сприятливі умови для існування олігохет-лімнофілів: L. hoffmeisteri – 250 екз./м², L. claparedeanus – 150 екз./м², Lumbriculus variegatus (Muller, 1773) – 200 екз./м², Dero digitata (Muller, 1773) – 300 екз./м², Criodrilus lacuum Hoffmeister, 1845 – 200 екз./м².

Крім донних угруповань розглянемо угруповання олігохет зоофітосу. При визначенні чисельності організмів на рослинах, розрахунки проводили на 1 кг сирої маси рослин.

Бідний видовий склад олігохет був на глечиках жовтих і водяному орісі. На глечиках жовтих відмічено два види: Dero obtusa d’Udekem, 1855 – 240 екз./кг, S. lacustris – 300 екз./кг. D. obtusa зустрічалася лише на придонних частинах стебел рослин. На водяному орісі відмічений лише один вид – S. lacustris – 260 екз./кг. Незначне різноманіття видів олігохет зареєстроване на нитчастих водоростях: S. lacustris – 148 екз./кг, P. longiseta – 133 екз./кг, A. hemprichi – 167 екз./кг. Значно багатший видовий склад олігохет на рдеснику пронизанолистому: Slavina appendiculata (d’Udekem, 1855) – 3000 екз./кг, Aeolosoma hemprichi Ehrenberg, 1828 – 250 екз./кг, Ae. quaternarium Ehrenberg, 1828 – 250 екз./кг, Chaetogaster diastrophus (Gruithuisen, 1828) – 825 екз./кг, Pristina longiseta Ehrenberg, 1828 – 375 екз./кг, S. lacustris – 3000 екз./кг, Nais pseudobtusa Piguet, 1906 – 1250 екз./кг. На рдеснику грибінчастому найчастіше зустрічалися Chaetogaster limnaei Baer, 1827 – 50 екз./кг, Ch. langi Bretscher, 1896 – 50 екз./кг, Nais communis Piguet, 1906 – 150 екз./м², Dero digitata (Muller, 1773) – 400 екз./кг, Dero obtusa d’Udekem, 1855 – 600 екз./кг, Aeolosoma variegatum Vejdovsky, 1884 – 100 екз./кг. Досить багатим був склад олігохет на очереті звичайному: S. lacustris – 1818 екз./кг, Nais barbata Muller, 1773 – 727 екз./кг, N. variabilis Piguet, 1906 – 527 екз./кг, Dero digitata (Muller), 1773 – 364 екз./кг, S. appendiculata – 400 екз./кг, Ophidonais serpentina (Muller), 1773 – 160 екз./кг. На кушірі темно-зеленому виявлено найбільшу кількість видів олігохет, серед яких домінували Dero dorsalis Ferroniere, 1899 – 875 екз./кг, D. obtusa – 920 екз/кг, S. appendiculata – 550 екз./кг, S. lacustris – 1150 екз./кг, Ch. diastrophus – 875 екз./кг, Ch. diaphanus Gruithuisen, 1828 – 350 екз./кг, A. hemprichi – 475 екз./кг, P. longiseta – 940 екз./кг, N. barbata – 850 екз./кг, N. variabilis – 1050 екз./кг, N. simplex Piguet, 1906 – 100 екз./кг, N. pseudobtusa – 1175 екз./кг. Таким чином, для Київського водосховища характерне високе видове різноманіття, значні показники чисельності та біомаси олігохет, що сприяє нормальному функціонуванню та стабільності екосистеми.