СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ ЛИПИДНО-УГЛЕВОДОРОДНОГО КОМПЛЕКСА МОЛЛЮСКОВ В ПРИБРЕЖНОЙ АКВАТОРИИ СЕВАСТОПОЛЯ (ЧЕРНОЕ МОРЕ)

СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ ЛИПИДНО-УГЛЕВОДОРОДНОГО КОМПЛЕКСА МОЛЛЮСКОВ В ПРИБРЕЖНОЙ АКВАТОРИИ СЕВАСТОПОЛЯ (ЧЕРНОЕ МОРЕ)

Научная статья

Миронов О.А.^1, *, Муравьева И.П.²

¹ ORCID: 0000-0003-2083-3221;

^{1, 2} Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр

«Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия

* Корреспондирующий автор (mironov87[at]gmail.com)

Аннотация

Прибрежные акватории приморских городов имеют большое хозяйственное и рекреационное значение. Здесь концентрируются загрязняющие вещества, поступающие как со стороны берега, так и со стороны моря, в то же время происходит наиболее массовый контакт людей с морской средой. Важная роль во взаимодействии с загрязняющими веществами принадлежит прибрежным зарослевым сообществам макрофитов. В севастопольском регионе обширные подводные заросли образует бурая водоросль Cystoseira barbata (Stackh.) C.Agardh (1920), на талломах которой обитают различные представители брюхоногих и двустворчатых моллюсков, таких как Rissoa splendida (Eichwald, 1830), Bittium reticulatum (da Costa, 1778), Gibbula divaricata (Linnaeus, 1758), Tricolia pullus (Linnaeus, 1758), Parvicardium exiguum (Gmelin, 1791), Mytilaster lineatus (Gmelin, 1791). В работе приводятся данные по содержанию общих липидов и нефтяных углеводородов в этих моллюсках. Определение содержания в моллюсках общих липидов проводилось по цветной реакции с фосфованилиновым реактивом с последующим денситометрированием, а нефтяных углеводородов – методом инфракрасной спектрометрии. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать обитающих на цистозире наиболее массовых моллюсков Rissoa splendida в качестве новых индикаторных видов для оценки малых уровней нефтяного загрязнения в прибрежной морской зоне черноморского побережья Крымского полуострова. Одновременно эти гидробионты могут использоваться для оценки микробиопотоков нефтяных углеводородов при прогнозе экологических последствий нефтяного загрязнения прибрежных акваторий.

Ключевые слова: липиды, нефтяные углеводороды, брюхоногие и двустворчатые моллюски, прибрежная акватория. 

ONTENTS OF LIPID-HYDROCARBON COMPLEX COMPONENTS IN MOLLUSCS IN SEVASTOPOL OFFSHORE STRIP (BLACK SEA)

Research article

Mironov O.A.^1, *, Muravyova I.P.²

¹ ORCID: 0000-0003-2083-3221;

^{1, 2} Federal State Budgetary Institution of Science, Federal Research Center, A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas, Sevastopol, Russia

* Corresponding author (mironov87[at]gmail.com)

Abstract

The offshore strips of coastal cities are of a great economic and recreational importance. They concentrate pollutants from both a coast and a sea, while at the same time providing the most significant contact of people with the marine environment. An important role in the interaction with pollutants belongs to coastal overgrown communities of macrophytes. As for the Sevastopol region, brown alga Cystoseira barbata (Stackh.) C.Agardh (1920) forms the vast underwater marine growth; its thalli are inhabited by various representatives of gastropods and bivalves, such as Rissoa splendida (Eichwald, 1830), Bittium reticulatum (da Costa, 1778), Gibbula divaricata (Linnaeus, 1758), Tricolia pullus (Linnaeus, 1758), Parvicardium exiguum (Gmelin, 1791), Mytilaster lineatus (Gmelin, 1791). The paper presents data on the content of total lipids and petroleum hydrocarbons in these mollusks. The content of total lipids in mollusks was determined by a color reaction with a phosphovaniline reagent followed by densitometry, and petroleum hydrocarbons by infrared spectrometry. The results of the studies allow us to recommend the most common mollusks Rissoa splendida living on the Cystoseira as new indicator species for assessing low levels of oil pollution in the offshore strip of the Black Sea coast of the Crimean peninsula. At the same time, these hydrations can be used to assess the microbiological flows of petroleum hydrocarbons in predicting the environmental consequences of oil pollution of coastal waters.

Keywords: lipids, petroleum hydrocarbons, gastropods and bivalves, offshore strip.

Введение

Изучение экологического состояния прибрежной акватории Севастополя остается актуальным в связи с развитием города. Особое значение имеет мелководная прибрежная акватория, которая используется как рекреационная зона, а с другой стороны, здесь происходит концентрация загрязняющих веществ, попадающих со стороны открытого моря (нефть) и смываемых с берега, где нефтяные углеводороды  (НУ) присутствуют в большом количестве [1].

Липиды и нефтяные углеводороды тесно связано между собой, поскольку накопление нефтяных углеводородов происходит преимущественно в тканях, богатых липидами. В этой связи эти соединения часто объединяют в единый липидно-углеводородный комплекс. Некоторые авторы считают липиды эволюционными предшественниками углеводородов.

Важная роль во взаимодействии с загрязняющими веществами принадлежит прибрежным зарослевым сообществам макрофитов. Полученные в этом направлении материалы были опубликованы в различных изданиях, включая материалы конференций, и в настоящее время возникла необходимость в их обобщении. Поскольку исследования проводились в зарослях прибрежных макрофитов, то первая попытка такого обобщения охватывала данные по подводной растительности [2]. Данная работа является  логическим продолжением цитируемой выше работы, однако объектом исследования стали массовые моллюски, обитающие на прибрежных макрофитах, а предметом исследования – содержание в них общих липидов и нефтяных углеводородов. При этом рассматриваются основные источники поступления в моллюски углеводородов и их выведение, что вносит определенный вклад в изучение микробиопотоков нефтяных углеводородов в прибрежной зоне моря.

Материал и методы

Отбор проб проводился в мае – сентябре 2018 г. в прибрежной акватории Севастополя на двух станциях, имеющих различную гидродинамическую активность и антропогенную нагрузку (рис. 1).

Рис. 1 – Схема станций отбора проб. Станция 1 – акватория парка Победы, станция 2 – б. Казачья

 

Станция 1 располагалась на открытом галечном пляже парка Победы, а станция 2 – на песчаном пляже в глубине б. Казачьей. Собранные образцы бурой водоросли Cystoseira barbata (около 1 кг сырого веса) помещались в пластиковые пакеты и доставлялись в лабораторию. Здесь с талломов макрофитов пинцетом собирались брюхоногие и двустворчатые моллюски, которые затем помещались в сушильный шкаф и при температуре 105^оС доводились до суховоздушного состояния. Дальнейшая обработка проб проводилась по гостированной методике [3]. Липидно-углеводородный комплекс из навесок высушенных и измельчённых образцов экстрагировали смесью хлороформ-этанол (в соотношении 2:1). Количество общих липидов определяли по цветной реакции с фосфованилиновым реактивом с последующим денситометрированием. Все анализы проводили в трехкратной повторности. Нефтяные углеводороды в гидробионтах определяли методом экстракции  четырёххлористым углеродом с последующей очисткой на оксиде алюминия.  Количество НУ определяли в инфракрасном спектре (волновое число 2700 – 3100 см^-1) на ИК Фурье спектрофотометре ФСМ 1201.

Результаты и обсуждение

В 60-70-х годах прошлого века, когда уровень нефтяного загрязнения Севастопольских бухт был высок, и часто в прибрежной зоне над зарослями цистозиры визуально фиксировалось скопление нефтепродуктов. В этот период проведены работы по изучению влияния нефти на массовые организмы, в частности, обитающих в зарослях макрофитов. При этом в экспериментах использовались концентрации нефти, превышающие уровень ПДК в сотни раз [5].

При изучении влияния различных нефтепродуктов на выживаемость гастропод, обитающих на макрофитах, было установлено, что наиболее чувствительным является моллюск R. splendida, что представлено в таблице 1.

 

Таблица 1 – Влияние различных нефтепродуктов в морской воде в концентрации 1 мл/л на 50% и 100% гибель моллюсков (сутки от начала эксперимента)

Нефть (нефтепродукты)	B. reticulatum		G. divaricata		R. splendida
	50%	100%	50%	100%	50%	100%
Анастасиевская	12	21(80)*	11	21(60)*	4	9
Малосернистая арчадинская	10	14	10	11	4	7
Урусинская обессоленная	15	21(70)*	15	21(80)*	4	7
Ромашкинская	15	21(60)*	18	21(80)*	5	7
Малосернистая малгобекская	6	12	10	12	3	5
Керосин	+	+	+	+	3,5	1,5
Мазут флотский	2	6	+	+	0,5	1,5

Примечание: * - 100 % -ная гибель не наступила (в скобках дан процент погибших организмов за 20 суток); (+) – 90 % оставались жизнеспособными в течение восьми суток

Как видно из таблицы 1, некоторое число B. reticulatum и G. divaricata не погибали в морской воде, содержащей высокие концентрации нефти (свыше 20 суток). Это позволяет утверждать, что существующие в настоящее время в этом районе уровни нефтяного загрязнения морской воды не являются токсичными для живущих на макрофитах моллюсков.

В этой связи изучалось накопление наиболее чувствительным моллюском R. splendida НУ в условиях низких концентраций нефти в морской воде. Поскольку материал собирался в мелководной зоне, то оно происходило в теплое время года (май - сентябрь), когда волновая активность была минимальной и организмы не смывались с водорослей. Полученные результаты приведены на рис. 2.

Рис. 2 – Среднее содержание НУ в R. splendida в теплое время 2018 г.

 

Средние значения содержания НУ в R. splendida, собранной на станциях 1 и 2 были практически идентичны и находились в пределах 0,16±0,01 мг/100 мг. Некоторое увеличение уровня НУ в июле и августе можно объяснить пиком рекреационной нагрузки и увеличением активности маломерных прогулочных судов.

Помимо R. splendida,  уровни нефтяного загрязнения изучались и на других моллюсках, обитающих в зарослях цистозиры. В моллюсках Bittium reticulatum в среднем содержалось 0,36±0,04 мг/100 мг НУ. В моллюсках Tricolia pullus среднее содержание НУ в 2018 г. составляло 0,25±0,01 мг/100 мг. Средние величины НУ в G. divaricata на обеих станциях были близки в пределах 0,11±0,03 мг/100 мг. Схожую картину наблюдали при изучении НУ в митилидах (в основном, Mytilaster lineatus). Средние величины НУ в митилидах были несколько выше и находились в пределах 0,26±0,06 мг/100 мг, что можно объяснить их способом питания – фильтрацией.

Поскольку в живых организмах липиды постоянно сопутствуют углеводородам и имеют сходные с ними химические свойства, они являются фактором, способным влиять на накопление НУ в гидробионтах. В то же время при нефтяной интоксикации наблюдается так называемое «жировое перерождение» тканей - повышение содержания липидов в гидробионтах. При этом, что было отмечено нами в ряде черноморских организмов, идет увеличение фракций триглицеридов и холестерина.

Уровень содержания общих липидов в моллюсках состалвял:  Bittium reticulatum – 1,22±0,11, Rissoa splendida – 1,48±0,15, Gibbula divaricata – 1,02±0,05, Tricolia pullus – 1,12±0,08, Mytilaster lineatus – 1,36±0,12 мг/100 мг, за исключением Parvicardium exiguum, количество липидов в котором (0,82±0,05 мг/100 мг) было примерно в 1,5 раза ниже.

Накопленная в организме моллюсков нефть затем выводится из организма с фекалиями. На основании литературных данных по встречаемости Rissoa splendida [8], [9], опубликованных данных по аллометрическим характеристикам моллюска [7] и его питании [6] был проведен примерный расчет участия этого моллюска в микропотоке НУ в прибрежной мелководной акватории [5]. Полученная величина составила 0,13 мг НУ в сутки с одного килограмма живой цистозиры.

Поскольку в доступной научной литературе мы не встретили аналогичных количественных данных по питанию моллюска биттиума, то расчёты микробиопотока НУ через этот организм будут весьма приблизительными. Путём аналогичных расчётов, проведенных с моллюском R. splendida получена величина 0,04 мг НУ в сутки с одного килограмма нативной цистозиры.

В связи с еще меньшей встречаемостью других моллюсков, обитающих в зарослях цистозиры в прибрежной акватории Севастополя, данных по содержанию НУ в их фекалиях получить не удалось. Можно предположить, что вклад этой группы моллюсков в общий микробиопоток НУ в прибрежной зоне ещё менее значителен. При этом из литературных данных следует [10], [11], что моллюск  Mytilaster lineatus, обитающий на бетонных стенках гидротехнических сооружений активно участвует в процессах самоочищения прибрежных акваторий от нефтяного загрязнения, формируя естественный биофильтр.

Заключение

Полученные данные по содержанию нефтяных углеводородов и общих липидов в массовых моллюсках, зарослевых сообществ макрофитов в прибрежной акватории Севастополя позволяют рекомендовать в качестве нового индикаторного вида для экологического мониторинга брюхоногого моллюска Rissoa splendida. Приведенные расчетные данные по выведению и накоплению нефтяных углеводородов этими моллюсками являются основой для последующего изучения биопотоков НУ в прибрежных акваториях. Приведенные данные свидетельствуют о необходимости учета биологической составляющей при переносе нефтяных углеводородов прибрежной зоне моря, включая аварийные ситуации.

Финансирование Работа выполнена в рамках темы Государственного задания Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН» «Молисмологические и биогеохимические основы гомеостаза морских экосистем» (№ 0828-2019-0006).	Funding This work was financed by the Government research and development program No. 0828-2019-0006 “Molismological and biogeochemical foundations of homeostasis of marine ecosystems” in the Federal State Budgetary Institution of Science, Federal Research Center, A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas.
Конфликт интересов Не указан.	Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Миронов О. Г. Состав органических компонентов ливневых стоков в районе г. Севастополя / О. Г. Миронов // Материалы международной конференции «Оценка расположения на суше источников загрязнения морей, омывающих государства СНГ». Севастополь, ЭКОСИ-Гидрофизика, – 1992. – С. 81 – 84.
2. Миронов О. Г. Углеводородно-липидный состав макрофитов в прибрежной акватории Севастополя / О. Г. Миронов, О. А. Миронов, И. П. Муравьева, А. И. Острецова. // Энергетические установки и технологии. – 2017. – Т. 3. № 1. – С. 130 – 135.
3. Леоненко И.И. Методы определения нефтепродуктов в водах и других объектах окружающей среды (обзор) / И.И. Леоненко, В. П. Антонович А. М. Андрианов, И. В. Безлуцкая, К. К. Цымбалюк // Методы и объекты химического анализа. 2010. – Т. 5, №2. – с. 58 – 72.
4. Миронов О. А. Нефтяные углеводороды в массовых организмах зарослевых сообществ в прибрежной зоне Севастополя (Черное море) / О. А. Миронов //: Автореф. канд. дисс. биол. наук. Севастополь, – 2014. – 24 с.
5. Миронов О. Г. Нефтяное загрязнение и жизнь моря / О. Г. Миронов // – Киев: Наук. Думка, – 1973. – 86 с.
6. Миронов О. Г. Влияние нефти и нефтепродуктов на морские организмы и их сообщества / О. Г. Миронов// Проблемы химического загрязнения вод Мирового океана. Т. 4, Л.: Гидрометиздат, – 1985. – 136 с.
7. Гаевская Н. С. Питание и пищевые связи животных, обитающих среди донной растительности и в береговых выбросах Чёрного моря /Н. С. Гаевская // Тр. ин-та океанологии. – 1954. – Т. 8. – С. 269 – 290.
8. Макаров М. В. Экологические особенности Gastropoda (Mollusca) верхней сублиторали Крыма (Черное море) / М. В. Макаров //: Автореф. канд. дисс. биол. наук. Севастополь, – 2008. – 21 с.
9. Маккавеева Е. Б. Беспозвоночные зарослей макрофитов Черного моря. / Е. Б. Маккавеева // Киев : Наук. Думка, 1979. – 228 с.
10. Соловьева О. В. Митилидное обрастание отдельных гидротехнических сооружений в прибрежных акваториях Севастополя (Крым, Черное море) / О. В. Соловьева // Экология и строительство. – 2019. – №2. – с. 27 – 34.
11. Соловьева О. В. Процессы самоочищения на гидротехническом сооружении с обильным митилидным обрастанием/О. В. Соловьева, Н. В. Бурдиян // Вода: химия и экология. 2018. № 10-12. С. 84-90.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Mironov O. G. Sostav organicheskih komponentov livnevyh stokov v rajone g. Sevastopolja [The composition of the organic components of storm water in the area of Sevastopol] / O. G. Mironov //Materialy mezhdunarodnoj konferencii «Ocenka raspolozhenija na sushe istochnikov zagrjaznenija morej, omyvajushhih gosudarstva SNG» [Materials of the international conference "Assessment of the location on land of sources of pollution of the seas washing the CIS countries]. Sevastopol', JeKOSI-Gidrofizika, – 1992. – P. 81 – 84. [in Russian]
2. Mironov O. G. Uglevodorodno-lipidnyj sostav makrofitov v pribrezhnoj akvatorii Sevastopolja [The hydrocarbon-lipid composition of macrophytes in the coastal waters of Sevastopol] / O. G. Mironov, O. A. Mironov, I. P. Murav'eva, A. I. Ostrecova. // Jenergeticheskie ustanovki i tehnologii [Power plants and technologies]. – 2017. – V. 3. № 1. – P. 130 – 135. [in Russian]
3. Leonenko I.I. Metody opredeleniya nefteproduktov v vodah i drugih ob"ektah okruzhayushchej sredy (obzor) [Methods for the determination of oil products in waters and other environmental objects (review)] / I.I. Leonenko, V P. Antonovich, A M Andrianov, I V Bezluckaya, K. K. Cymbalyuk // Metody i ob"ekty himicheskogo analiza [Methods and objects of chemical analysis]. 2010. – V. 5, №2. – P. 58 – 72. [in Russian]
4. Mironov O. A. Neftjanye uglevodorody v massovyh organizmah zaroslevyh soobshhestv v pribrezhnoj zone Sevastopolja (Chernoe more) [Petroleum hydrocarbons in mass organisms of overgrown communities in the coastal zone of Sevastopol (Black Sea)] /O. A. Mironov // Avtoref. kand. diss. biol. nauk. [ ... of PhD in Biology] Sevastopol', – 2014. – 24 p. [in Russian]
5. Mironov O. G. Neftjanoe zagrjaznenie i zhizn' morja [Oil pollution and sea life] /O. G. Mironov//. – Kiev: Nauk. Dumka, – 1973. – 86 p. [in Russian]
6. Mironov O. G. Vlijanie nefti i nefteproduktov na morskie organizmy i ih soobshhestva [Influence of oil and oil products on marine organisms and their communities] /O. G. Mironov// Problemy himicheskogo zagrjaznenija vod Mirovogo okeana [Problems of chemical pollution of the waters of the World Ocean]. V. 4, L.: Gidrometizdat, – 1985. – 136 p. [in Russian]
7. Gaevskaja N. S. Pitanie i pishhevye svjazi zhivotnyh, obitajushhih sredi donnoj rastitel'nosti i v beregovyh vybrosah Chjornogo morja [Nutrition and food relations of animals living among bottom vegetation and in coastal emissions of the Black Sea] / N. S. Gaevskaya// Tr. in-ta okeanologii [Studies of the Oceanology institute]. – 1954. – V. 8. – P. 269 – 290. [in Russian]
8. Makarov M. V. Jekologicheskie osobennosti Gastropoda (Mollusca) verhnej sublitorali Kryma (Chernoe more) [Ecological features of Gastropoda (Mollusca) of the Crimean upper sublittoral (Black Sea] / M. V. Makarov// Avtoref. kand. diss. biol. nauk. [ ... of PhD in Biology] Sevastopol', – 2008. – 21 p. [in Russian]
9. Makkaveeva E. B. Bespozvonochnye zaroslej makrofitov Chernogo morja [Invertebrate thickets of macrophytes of the Black Sea] /E. B. Makkaveeva//. Kiev : Nauk. Dumka, 1979. – 228 p. [in Russian]
10. Solov'eva O. V. Mitilidnoe obrastanie otdel'nyh gidrotehnicheskih sooruzhenij v pribrezhnyh akvatorijah Sevastopolja (Krym, Chernoe more) [Militid fouling of individual hydraulic structures in the coastal waters of Sevastopol (Crimea, Black Sea)] /O. V. Solov’eva// Jekologija i stroitel'stvo [Ecology and Construction]. – 2019. – №2. – p. 27 – 34. [in Russian]
11. Solov'eva O.V. Processy samoochishhenija na gidrotehnicheskom sooruzhenii s obil'nym mitilidnym obrastaniem [Self-cleaning processes in a hydraulic structure with abundant mitilid fouling] /O. V. Solov’eva, N. V. Burdiyan// Voda: himija i jekologija [Water: chemistry and ecology]. 2018. № 10-12. P. 84-90. [in Russian]