ДИНОФЛАГЕЛЛЯТЫ  КАК  ОДНА  ИЗ  ВОЗМОЖНЫХ  ПРИЧИН  СВЕЧЕНИЯ  ВОДНОЙ  СРЕДЫ  ОЗ.  БАЙКАЛ

Саксонов  Михаил  Наумович

с.  н.  с.,  к.  б.  н.,  в.  н.  с.  лаборатории  водной  токсикологии,

Научно-исследовательский  институт  биологии  ФГБОУ  ВПО  «Иркутский  государственный  университет»,  г.  Иркутск

E-mail:  msaksonov@mail.ru,  stomd@mail.ru

Балаян  Алла  Эдуардовна

с.  н.  с.,  к.  б.  н.,  в.  н.  с.  лаборатории  водной  токсикологии 

Научно-исследовательский  институт  биологии  ФГБОУ  ВПО  «Иркутский  государственный  университет»,  г.  Иркутск

E-mail:  7balla@mail.ru,  stomd@mail.ru

Стом  Дэвард  Иосифович

д.  б.  н.,  профессор,  биолого-почвенный  факультет  ФГБОУ  ВПО  «ИГУ»,

НИ  Иркутский  государственный  технический  университет,  г.  Иркутск

E-mail:  stomd@mail.ru

Евсюнина  Елена  Владимировна

аспирантка,  биолого-почвенный  факультет  ФГБОУ  ВПО  «ИГУ»,  г.  Иркутск

E-mail:  stomd@mail.ru,  elenae87@mail.ru

Свечение  водной  среды  оз.  Байкал  обнаружили  в  1982  году  [2].  Люминесценция  в  озере  зависит  от  ряда  факторов  и  тесно  связана  с  колебаниями  состава  биоты,  органического  вещества,  сезонности.  Есть  основания  полагать,  что  дальнейшее  изучение  этого  явления  окажется  перспективным  для  экологического  мониторинга  оз.  Байкал  [9].  К  сожалению,  о  природе  этого  свечения  до  сих  пор  мало  сведений  и  они  довольно  противоречивы.  Ранее  была  зафиксирована  определенная  корреляция  между  свечением  культур  микроорганизмов  (Pseudomonas,  Achromobacter,  Flavobacterium,  Azotobacter,  Micrococcus,  Cromococcum,  сапрофитные,  циано-  и  железобактерии),  их  концентрацией  и  стадией  развития  [3;  8].  Вместе  с  тем  интенсивность  свечения  была  крайне  низка.  В  данной  работе  предпринимается  попытка  дальнейшего  выяснения  связи  свечения  оз.  Байкал  с  микроорганизмами.

Известно,  что  некоторые  морские  динофлагелляты  способны  к  светоизлучению  с  максимальной  длиной  волны  470-480  нм,  которое  реализуется  в  форме  ярких  вспышек  возникающих  в  ответ  на  какое-либо  внешнее  раздражение:  изменение  рН,  температуры,  давления.  В  естественных  условиях  основная  роль  в  инициации  свечения  динофитовых  водорослей  принадлежит  механическим  стимулам.  Для  появления  свечения  достаточно  даже  ничтожно  слабого  колебания  воды  от  движения  веслоногого  рачка  [11].  Такой  же  результат  дают  электрические  раздражения  –  свечение  наблюдается  уже  через  сотые  доли  секунды.  У  ряда  автотрофных  видов  динофлагеллят  излучение  наблюдается  также  в  форме  редких  спонтанных  вспышек  и  постоянного  низкоуровневого  свечения  (глоу)  [7].  Светится  и  водный  экстракт  из  клеток  представителей  рода  Gonyaulax,  которые  излучают  голубовато-зеленый  свет  с  максимальной  длиной  волны  около  478  нм  [14;  17].  Представители  Noctiluca,  одного  из  родов  динофлагеллят,  испускают  голубоватый  свет  с  максимальной  длиной  волны  470  нм  [11].  Описана  реакция  биолюминесценции  индивидуальных  клеток  динофлагеллят  на  гидродинамический  стресс.  Биолюминесценция  динофлагеллят  служит  модельной  системой  для  изучения  механочувствительности  суспензий  подвижных  одноклеточных  организмов.  Лаг  между  механическим  стимулом  и  люминесцентной  реакцией  составлял  15-22  мс,  характеризуя  биолюминесценцию  как  быстрый  ответ  на  повреждения  [15].  В  работе  [16]  сравнивали  эффективность  двух  экспресс-тестов,  основанных  на  биолюминесценции  динофлагеллят  и  бактерий  для  определения  токсичности  металлов.  Тест  по  гашению  биолюминесценции  динофлагеллят  был  на  2  порядка  чувствительнее,  чем  биотестирование  по  гашению  светящихся  бактерий.  Dinophyceae  в  основном  монады,  хотя  есть  небольшое  количество  амебоидов,  коккоидов,  нитчаток  [4].  Длина  динофитовых  водорослей  от  2  до  4  мкм,  размер  цист  от  10  до  60  мкм.  Динофлагелляты  в  озере  Байкал  представлены  8  видами  и  разновидностями,  при  этом  доминирующие  виды  перидиниевых  водорослей  представлены  преимущественно  беспанцирными  эндемичными  формами,  наибольшее  значение  среди  которых  принадлежит  роду  Gymnodinium  [6,  13,  10].  Плавающие  клетки  динофитовых  водорослей  способны  к  вертикальной  миграции.  Они  не  двигаются  беспорядочно  в  толще  воды,  а  скапливаются  на  определённой  глубине,  которая  может  меняться  в  течение  дня.  Обычно  скорость  этих  вертикальных  миграций  равна  1  м  в  час.  Такое  поведение  даёт  динофлагеллятам  преимущество  перед  другими  неподвижными  фитопланктонными  организмами,  позволяя  быстрее  реагировать  на  изменение  освещённости  и  наличие  источников  питания  в  окружающей  среде  [4].  В  оз.  Байкал  в  марте-апреле  наблюдается  максимальное  развитие  динофлагеллят  (Gymnodinium  baicalense,  G.  baicalense  var.  minor  и  Peridinium  baicalense).  Беспанцирные  перидинеи  в  подледный  период  часто  развиваются  в  огромном  количестве,  что  обусловлено  в  значительной  мере  чистым  прозрачным  льдом  и  малой  заснеженностью  большей  части  озера.  При  этом  следует  отметить,  что  интенсивность  вегетации  весеннего  комплекса  в  отдельных  участках  озера  в  разные  годы  неодинакова.  Основная  масса  планктона  в  этот  период  сосредоточивается  в  5-10  метровом  слое  пелагиали  [1;  5;  6;  12]. 

Анализ  данных  исследований  по  распределению  фитопланктона,  в  частности  Dinophyceae  [12],  и  опубликованных  работ  по  изучению  динамики  люминесценции  байкальской  воды  [2;  8],  выявил  некоторую  корреляцию  между  полученными  результатами,  что  позволило  нам  предположить,  что  одним  из  факторов  свечения  водной  среды  Байкала  могут  являться  динофитовые  водоросли.

Авторы  признательны  Поповской  Г.И.,  Будневу  Н.М.,  Добрынину  В.И.,  Иванову  Н.А.  за  ценные  дискуссии,  советы,  помощь  и  поддержку  в  работе.

Список  литературы:

1.Атлас  и  определитель  пелагобионтов  Байкала  (с  краткими  очерками  по  их  экологии)  /  О.А.  Тимошкин,  Г.Ф.  Мазепова,  Н.Г.  Мельник  [и  др.].  -  Новосибирск:  Наука.  Сибирская  издательская  фирма  РАН,  1995.  —  694  с.

2.Безруков  Л.Б.  О  свечении  глубинных  вод  оз.  Байкал  /  Л.Б.  Безруков,  Н.М.  Буднев,  М.Д.  Гальперин,  В.И.  Добрынин,  Г.Н.  Дудкин,  др.  //  Докл.  АН  СССР.  1984.  Т.  277,  №5.  С.  1240–1244.

3.Безруков  Л.Б.  Свечение  водной  среды  оз.  Байкал  –  инструмент  исследования  динамики  озера  /  Л.Б.  Безруков,  Н.М.  Буднев,  О.А.  Гресс  и  др.  //  Известия  АН  Физика  атмосферы  и  океана.  1998.  Т.  34,  №1,  с.  97-103.

4.Белякова  Г.А.,  Дьяков  Ю.Т.,  Тарасов  К.Л.  Ботаника  :  в  4  т.  Т.  2.  Водоросли  и  грибы  :  учеб.  для  вузов  /  М.:  Изд.  центр  «Академия»,  2006.  –  320  с. 

5.Беркин  Н.С.  Байкаловедение:  учеб.  пособие  /  Н.С.  Беркин,  А.А.  Макаров,  О.Т.  Русинек.  –  Иркутск:  Изд-во  Ирк.  гос.  ун-та,  2009.  –  291  с. 

6.Бондаренко  Н.А.  Экология  и  таксономическое  разнообразие  планктонных  водорослей  в  озерах  горных  областей  Восточной  Сибири:  автореферат  дис.  докт.  биол.  наук:  03.00.18:  защищена  09.06.2009  /  Н.А.  Бондаренко;  Институт  биологии  внутренних  вод  им.  И.Д.  Папанина  РАН.  –  Борок,  2009.  –  46  с.

7.Бородин  Д.В.  Стимуляция  биолюминесценции  морских  динофлагеллят:  анализ  методов  /  Д.В.  Бородин  //  Экология  моря,  2002  г.,  вып.  60.  С.  88-93.

8.Добрынин  В.И.  Свечение  водной  среды  как  источник  фона  для  нейтринных  телескопов  на  озере  Байкал  :  дис.  канд.  физ-мат.  наук.  –  Иркутск.  1993. 

9.Добрынин  В.И.  Свечение  водной  среды  оз.  Байкал  и  экологический  мониторинг  //  Л.:  Гидрометеоиздат,  1991.  С.  79-85

10.Кобанова  Г.И.  О  морфологии  и  жизненном  цикле  Gymnodinium  baicalense  Ant.  (Dinophyta)  из  озера  Байкал  /  Г.И.  Кобанова  //  Сибирский  экологический  журнал,  6  (2009).  –  С.  899-905.

11.Кульский  Л.А.  Фитопланктон  и  вода  /  Л.А.  Кульский,  Л.А.  Сиренко,  З.Н.  Шкварко  //  К.-  Наукова  думка,1986  г. 

12.Поповская  Г.И.  Фитопланктон  Байкала  и  его  многолетние  изменения  (1958-1990)  [Автореф.  дис.  на  соиск.  учен.  степ.  д-ра  биол.  наук].  Новосибирск  /АН  СССР.СО.  Центр.  Сиб.  Бот.  сад;  1991.

13.Таничев  А.И.  Атлас  и  определитель  пелагобионтов  Байкала  /  А.И.  Таничев,  Н.А.  Бондаренко  //  Новосибирск:  Наука,  1995.  С.  146–181.

14.Hastings  J.W.,  Sweeney  B.M.  The  luminescent  reaction  in  extracts  of  the  marine  dinoflagellate  Gonyaulax  polyedra  //  Journal  of  Cellular  and  Comparative  Physiology.  -  April  1957.  Vol.  49,  Issue  2.  –  P.  209–225.

15.Latz  M.  I.,  Bovard  M.,  VanDelinder  V.,  Segre  E.,  Rohr  J.,  Groisman  A.  Bioluminescent  response  of  individual  dinoflagellate  cells  to  hydrodynamic  stress  measured  with  millisecond  resolution  in  microfluidic  device  //  Journal  of  Experimental  Biology.  –  2008.  211,  -  P.  2865-2875.

16.Rosen  G.,  Osorio  R.A.,  Rivera-Duarte  I.,  Lapota  D.  Comparison  of  bioluminescent  dinoflagellate  (QwiLite)  and  bacterial  (Microtox)  rapid  biossays  for  the  detection  of  metal  ammonia  toxicity  //  Arch  Environ  Contam  Toxicol.  –  2008.  54(4):606-611

17.Sweeney  B.M.,  Haxo  F.T.,  Hastings  J.W.  Action  Spectra  for  Two  Effects  of  Light  on  Luminescence  in  Gonyaulax  polyedra  //  The  Journal  of  General  Physiology.  –  1959.  Vol.  43.  –  P.  285-299.