Опыт учета влияния аэрозолей ДДТ и ГХЦГ на фитопланктон (Куксн М.С.) [1964 - - Водоросли и грибы Западной Сибири. Часть 1. (Труды центрального Сибирского ботанического сада. Вып. 8)]

Летом 1961 г. в Михайловском районе Новосибирской области для борьбы с гнусом в природных условиях были применены аэрозоли. Для образования аэрозолей использовались растворы ДДТ и ГХЦГ в дизельном топливе.

Во время испытаний были проведены также исследования по выяснению влияния аэрозолей на полезных насекомых, млекопитающих, растительность, зоопланктон и т. д. Нами изучалось влияние аэрозолей ДДТ и ГХЦГ на водорослевую растительность озера. В исследованиях принимали участие Куксн М. С, Удилова Т. С. и Андросова Е. Я.

Михайловский район расположен в северной части Барабинской лесостепи, которая характеризуется в общем равнинным рельефом с наличием грив, чередующихся с межгривными понижениями. Местность изобилует небольшими бессточными озерами [1]. Для опытов было выбрано одно из таких озер - Елименчик, находящееся в междуречье р. Оми и ее притока Крутихи (в 5 км от д. Зоново).

Оз. Елименчик вытянуто с СВ на ЮЗ. Его длина около 2 км, ширина около 1 км. Максимальная глубина озера, отмеченная нами, 1,5 м, преобладают глубины 1-1,2 м. Вода желтовато-зеленоватая, прозрачность по белому диску до дна, рН воды 6,5-7 (определялась по чехословацкому универсальному индикатору Multiphan). Дно озера вязкое, илистое. Шест свободно опускается в пласт ила на 1-1,5 м. Берега озера пологие, поросшие травянистой растительностью, главным образом тростником. В некоторых местах встречается рогоз. В прибрежной более мелководной полосе много белокрыльника, вахты трехлистной и нитчатых водорослей (особенно кладофора). По всему озеру разбросаны участки зарослей телореза, рдеста, кубышки, роголистника. В общем это мелководное зарастающее озеро.

Методика. Опыты по изучению влияния аэрозолей на фитопланктон были начаты 28 июня и продолжались до 24 июля. Испытывались растворы ядохимикатов следующих концентраций: 8% ДДТ; 5% ДДТ+3,5% ГХЦГ; 8% ДДТ+3,5% ГХЦГ; 10% ДДТ+3,5% ГХЦГ. Расход раствора до 0,5 л/га. Для более точного определения степени влияния аэрозолей на водорослевую растительность наблюдения за ее развитием в озере начали проводиться за месяц до начала опытов (с 25 мая) и продолжались еще месяц после их окончания (до 20 августа). Пробы фитопланктона отбирались три раза в месяц и, кроме того, до и после обработки озера аэрозолями. Отбор производился на трех гидробиологических станциях, расположенных в разных участках озера, планктонной сетью из мельничного газа № 75. Объем пропускаемой через сеть воды 4-6 л. Одновременно измерялась температура воды и прозрачность (по белому диску). Водоросли фиксировались формалином, подсчет их производился в камере Нажотта. Для колониальных водорослей определялось количество колоний в 1 л и среднее количество клеток в 1 колонии. При построении графиков ритма сезонного развития водорослей учитывалось количество клеток.

Проводилось также определение интенсивности фотосинтеза водорослей методом склянок [3].

При постановке опытов по изучению воздействия аэрозолей на фитопланктон предполагалось, что если ДДТ и ГХЦГ в аэрозолях оказывают влияние на жизнь водорослей, то это должно неминуемо отразиться на их численности и интенсивности фотосинтеза.

Видовой состав и развитие фитопланктона в оз. Елименчик

Первый отбор проб был сделан 25 мая. В этот период насчитывалось 74|млн. клеток водорослей в 1 л воды (биомасса 18,5 мг/л; рис. 1). Господствующими видами были Microcystis pulverea f. holsatica (Lemm.) Elenk. (45 млн. клеток), Dinobryon sociale Ehr. (24 млн.) и Gomphosphaeria lacustris Chod. (2 млн. клеток; рис. 2). Около 1 млн. клеток приходилось на долю хлорококковых. Интенсивность фотосинтеза водорослей составляла 4,24 мг/л o сутки O₂, чистая продукция (Ф-Д)=3,20 мг/л o сутки O₂ (табл. 1).

Рис. 1. Фитопланктон оз. Елименчик в 1961 г.: 1 - общее количество водорослей, 2 - золотистые водоросли, 3 - сине-зеленые водоросли, 4 - хлорококковые водоросли

Рис. 2. Сине-зеленые водоросли оз. Елименчик в 1961 г.: 1 - общее количество сине-зеленых водорослей, 2 - Microcystis pulverea, 3 - Microcystis aeruginosa, 4 - Gomphosphaeria lacustris

В конце мая-начале июня наблюдалось похолодание. Температура воздуха в ночное время опускалась иногда до 2° С, температура воды снизилась с 18 до 10° С (см. рис. 3). Началось отмирание планктона, численность водорослей упала до 3 млн. клеток/л. Изменений в видовом составе не было. Вследствие вышеуказанного снизилась интенсивность фотосинтеза водорослей и резко возросло потребление O₂. 27 мая кислородный баланс был отрицательным (см. табл. 1).

Таблица 1. Интенсивность фотосинтеза водорослей в оз. Елименчик в летний период 1961 г.

(Примечание. Ф-фотосинтез водорослей, мг\л o сушка O₂; Д - поглощение кислорода на дыхание водорослей и другие окислительные процессы, мг\л - сушка; Ф-Д-чистая продукция O₂.)

Рис. 3. Совмещенный график температуры воды в оз. Елименчик и температуры воздуха в районе озера: 1 - максимальная температура воздуха, 2 - минимальная температура воздуха, 3 - температура воды

В середине июня отмечено обильное развитие Gomphosphaeria lacusiris Chod. (9 млн. клеток/л). Количество Microcystis pulverea f. holsatica (Lemm.) Elenk. было небольшим (2 млн. клеток!л), Dinobryon sociale Ehr. совсем не обнаруживался. В этот период в планктоне появился Microcystis aeruginosa Kütz. emend. Elenk. (0,4 млн. клеток!л), единично в пробах попадались Peridinium, Ceratium hirundinella типа furcoides (Lev.) Schroder, Trachelomonas hispida (Perty) Stein emend. Defl. Биомасса в июне по сравнению с маем стала - значительно ниже (3,85 мг/л).

С 18 июня и до 20 июля численность водорослей колебалась в небольших пределах (от 6 до 7 млн. клеток/л, биомасса 1,83 мг/л рис. 1). Господствующие виды: Microcystis pulverea f. holsatica (Lemm.) Elenk.; Gomphosphaeria lacustris Chod. и Microcystis aeruginosa Kütz. emend. Elenk. (см. рис. 2).

Количество первого вида в указанный срок почти не менялось (4,5-4,2 млн. клеток/л), второго постепенно падало, содержание третьего возрастало, и во второй половине июля этот вид стал доминирующим. К концу июня уменьшилось количество хлорококковых водорослей (до 0,04 млн. клеток). Таким образом, произошла смена одних видов водорослей другими.

В первую декаду июля наблюдалась самая высокая интенсивность фотосинтеза водорослей за исследованный период: Ф=7,04 мг/л, Ф-Д=4,6 мг/л o сутки O₂.

В третью декаду июля отмечалось "цветение" воды (13 млн. клеток/л, биомасса 5,86) в основном за счет развития Microcystis aeruginosa Kütz. emend. Elenk. (10,5 млн. клеток/л). "Цветение" водоема сине-зелеными продолжалось до середины августа. К 20 августа фитопланктон стал заметно беднее (2,2 млн. клеток/л, биомасса 0,4 мг/л). Основной фон составляли выше указанные виды Microcystis, изредка встречались Chlorella mucosa Korschik.; Pediastrum tetras (Ehr.) Ralfs; Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.; Gomphosphaeria lacustris Chod.; Ankistrodesmus acicularis (A. BR.) Hansg.; Dictyosphaerium pulchellum Wood.

Итак, в озере наблюдалось три пика численности водорослей, которые были обусловлены развитием разных видов: в мае - Dinobryon sodale Ehr. и Microcystis pulverea I. holsatica (Lemm.) Elenk., в середине июня - Gomphosphaeria lacustris Chod., в конце июля и начале августа - Microcystis aeruginosa Kütz. emend. Elenk. (см. рис. 1, 2).

Снижение численности водорослей в начале июня совпало с понижением температуры воды в озере (см. рис. 1,3). Второе снижение произошло в период самой высокой температуры воды (3-я декада июня, 1, 2-я декады июля). Последнее, по-видимому, стоит в связи с обильным развитием в озере высшей водной растительности. Однако интенсивность фотосинтеза водорослей в этот период была наиболее высокой. Фитопланктон в летний период 1961 г. был представлен в основном сине-зелеными водорослями (19 видов), хлорококковыми (26 видов) и жгутиковыми (18 видов). Постоянно, но в небольших количествах встречались десмидиевые (14 видов) и диатомовые (6 видов). Вольвоксовые были найдены только в конце июня. Кроме видов, указанных выше, наиболее распространенными были Pediastrum boryanum Meyen; Tetraedron caudatum (Corda) Hansg.; T. incus (Teiling) G. M. Smith; Kirchnerieila intermedia Korschik.; Crucigenia irregularis Wille; Scenedesmus acuminatus (Lagerh.) Chod.; 5. bijugatus (Turp.) Kütz.

В обрастаниях особенно часто встречались виды рода Staurastrum и Navicula. В планктоне десмидиевые и диатомовые попадались лишь единично.

При оценке количественного развития водорослей в оз. Елименчик по числу клеток и биомассе следует учитывать, что фильтрация проб через мельничный газ дает сильно заниженные результаты по сравнению с отстойным методом и фильтрацией через мембранные фильтры. Хлопьев отмирающих водорослей на поверхности воды не наблюдалось, но вода была насыщена водорослями настолько, что имела зеленоватый оттенок и плохо фильтровалась через мельничный газ. Колониальные водоросли можно было видеть невооруженным глазом.

По степени развития фитопланктона и его составу оз. Елименчик можно отнести к эвтрофному типу.

Влияние аэрозолей на численность водорослей и интенсивность их фотосинтеза

Оз. Елименчик и его окрестности подвергались обработке аэрозолями три раза: 30 июня, 20 и 24 июля. В первый срок аэрозольной волной был накрыт только юго-западный участок озера, в последующие - все озеро. Во время июльских испытаний аэрозольное облако держалось над водой 25-45 мин. На воде после прохождения аэрозоля были хорошо заметны радужные маслянистые пятна. В прибрежной полосе они сохранились до следующего дня. Сплошной пленки не наблюдалось ни разу. После первой обработки озера видимых изменений в фитопланктоне не наблюдалось. Время второй и третьей обработок совпало с периодом "цветения" озера сине-зелеными водорослями: Microcystis aeruginosa Kütz. emend. Elenk. и M. pulverea f. holsaiica (Lemm.) Elenk. (см. рис. 2). В третью декаду июля как раз происходило нарастание численности этих водорослей, и за 2 дня, с 20 до 22 июля, т. е. уже после повторного опыления, количество их увеличилось с 7 млн. до 13,5 млн. клеток/л. Даже обработка озера 24 июля, когда аэрозольное облако было особенно густым, не оказала на фитопланктон вредного воздействия. "Цветение" продолжалось еще в августе.

Одновременно с наблюдением за численностью водорослей определялась интенсивность их фотосинтеза до и после обработки озера аэрозолями. Для этого перед началом работы генератора проводился отбор контрольной пробы фитопланктона в стеклянную бутыль объемом 10 л, которая затем закрывалась притертой пробкой и ставилась в озеро. Через 8 ч после опыливания отбирались пробы воды из озера. Затем производилось определение интенсивности фотосинтеза водорослей в обеих пробах, при этом склянки (темные и светлые) подвешивались в водоеме к плавающей раме на глубине 10-15 см.

Результаты получились противоречивые. 30 июня и 24 июля интенсивность фотосинтеза в пробах, взятых после обработки, оказалась даже выше, чем в контрольных, 20 июля - ниже, чем в контрольных.

Параллельно с указанными были проведены опыты с подстановкой проб фитопланктона под опыливание во время работы аэрозольных генераторов в окрестностях д. Зоново и оз. Елименчик.

Пробы фитопланктона брались из озера в стеклянную бутыль объемом 10 л, которая затем перевозилась к месту опыта. За 5-10 мин до работы генератора часть воды переливалась в чистый эмалированный таз, который ставился под аэрозольное облако, часть воды оставалась в бутыли и являлась контролем. Затем исследовалась интенсивность фотосинтеза водорослей, подвергавшихся и не подвергавшихся воздействию аэрозолей. Опыты проводились 28, 30 июня и 3, 6, 7 июля. Для образования аэрозолей использовался генератор ТДА. Аэрозоль держался в приземном слое 5-10 мин.

Пробы фитопланктона ставились на расстоянии 50-100 м от работающего генератора. После обработки на воде и стенках посуды хорошо были заметны капельки дизельного топлива.

Интенсивность фотосинтеза водорослей в 4 опытах из 6 несколько увеличилась, возросло и потребление кислорода. В итоге, чистая продукция (Ф-Д) почти во всех вариантах после воздействия аэрозолей была несколько ниже, чем в контроле (табл. 2). Количество раствора ядохимикатов, попадавшее в этих опытах на водную поверхность, было значительно большим, чем при обработке озера, т. е. в естественных условиях, но даже здесь отклонения данных анализа опытных проб от контрольных в основном были небольшими.

Таблица 2. Влияние обработки проб фитопланктона аэрозолями ДДТ и ГХЦГ на интенсивность фотосинтеза водорослей

(Примечание. Обозначения те же, что и в табл. 1.)

Влияние аэрозолей ДДТ и ГХЦГ на Euglena gracilis Klebs в альгологически чистой культуре

Euglena gracilis Klebs для опыта выращивалась в органической питательной среде с дрожжевым экстрактом. За 2-3 дня до опыта культура водоросли пересевалась в пробирки с питательной средой. В качестве среды использовалась также профильтрованная озерная вода. Пробирки с культурой ставились затем на рассеянный свет. На время обработки окрестностей оз. Елименчик аэрозолями (20 и 24 июля) среда с культурой Е. gracilis Klebs из пробирок была перелита в чашки Петри. Слой воды в чашках не превышал 1 см. Часть чашек закрывалась крышками (контроль), часть оставалась открытыми. Через 8 ч после обработки среда с водорослями из чашек снова переливалась в пробирки. Наблюдения за состоянием Е. gracilis Klebs проводились до и после опыта путем просматривания проб под микроскопом.

К 20 июля было подготовлено 8 пробирок культуры Е. gracilis Klebs. в питательной среде с дрожжевым экстрактом и 6 пробирок в профильтро. ванной озерной воде. Все эвглены перед опытом находились в активном движении. Аэрозольное облако держалось 25-30 мин Наблюдения показали, что состояние эвглен, подвергавшихся обработке аэрозолями и не подвергавшихся, было совершенно одинаковым. К 23 июля во всех пробирках заметно увеличилось количество водорослей (пробирки позеленели), появились неподвижные клетки, но большинство эвглен находилось в активном движении. К 27 июля на дне пробирок, и контрольных, и опытных, образовался небольшой осадок из клеток, сбросивших жгутики. К концу второй недели все эвглены осели на дно. В озерной воде водоросли чувствовали себя несколько хуже, чем в питательной среде. Второй опыт дал точно такие же результаты, как и первый.

Было проведено определение остаточного влияния воды, попавшей под обработку аэрозолями, на эвглен. Е. gracilis Klebs пересевалась в пробирки с озерной водой, обработанной аэрозолем и не обработанной. Наблюдения показали, что состояние эвглен в течение 13 дней во всех пробирках изменялось одинаково. К концу срока наблюдений большинство клеток сбросило жгутики и осело на дно.

Эти опыты показали, что ДДТ и ГХЦГ (10% ДДТ+3,5%ГХЦГ) в аэрозолях на чистую культуру Euglena gracilis Klebs губительно не действуют.

Заключение

Как показали наши исследования, ДДТ и ГХЦГ в аэрозолях при концентрациях, применяемых в 1961 г., не оказали существенного влияния на жизнь водорослей.

Правда, расход ядохимикатов очень небольшой: даже при максимальной концентрации их (10% ДДТ+3,5% ГХЦГ) и максимальном расходе раствора (0,5 л/га) он составил всего около 70 г/га. При обработке озера аэрозолями на поверхности воды оставались отдельные радужные маслянистые пятна, но они долго не задерживались (сгонялись зетром в прибрежья). Кроме того, известно, что применяемые яды очень плохо растворяются в воде. По наблюдениям Е. Памазовой, которые проводились параллельно с нашими, видимых повреждений наземных растений после действия аэрозолей также не было обнаружено, что полностью согласуется с литературными данными [5, 6].

Имеются указания, что ГХЦГ в больших концентрациях подавляет рост, в малых - стимулирует развитие растений [4]. Водные растворы ГХЦГ, помещенные в вытяжки из колеоптилей и листочков проростков, через некоторое время уменьшали содержание яда, что говорит о том, что он в растении перерабатывается [2].

Материалов о влиянии ядохимикатов в аэрозолях на растительность водоемов в отечественной научной литературе нами не обнаружено. По-видимому, пока не было и надобности в проведении таких работ. Однако в связи с расширением области применения аэрозолей (борьба с гнусом в природных условиях), с выпуском промышленностью более сильнодействующих ядохимикатов такие работы будут иметь значение. Поэтому мы считаем возможным опубликовать результаты наших предварительных исследований в целях накопления материалов по этому вопросу.