Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия)
Приведены результаты исследования микроэлементного состава вегетирующих круглый год водорослей литорали Южного Байкала. Установлено, что в минеральном составе Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer, Chaetocladiella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. преобладают Mn, Sr, Ti; в Tolypothrix disto...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5856 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макроводорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) / Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина, А.Н. Сутурин, И.В. Таничева, Л.А. Ижболдина, И.В. Ханаев, О.А. Тимошкин // Альгология. — 2008. — Т. 18, № 3. — С. 244-255. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-5856 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-58562013-02-13T02:13:43Z Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) Куликова, Н.Н. Парадина, Л.Ф. Сутурин, А.Н. Таничева, И.В. Ижболдина, Л.А. Ханаев, И.В. Тимошкин, О.А. Физиология, биохимия, биофизика Приведены результаты исследования микроэлементного состава вегетирующих круглый год водорослей литорали Южного Байкала. Установлено, что в минеральном составе Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer, Chaetocladiella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. преобладают Mn, Sr, Ti; в Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta, Schizothrix sp. – Ti и Sr, а в Stratonostoc verrucosum (Vauch.) Elenk. f. verrucosum – Sr и Zn. Для исследуемых видов характерно групповое концентрирование микроэлементов. По сравнению с водой, изучаемые виды аккумулируют Ti>La>Ce>Mn,Y. C. compacta, Ch. pumila и Schizothrix sp. выделяются из общего ряда способностью аккумулировать Rb, Schizothrix sp. – Cd и Cu. По сравнению с донными отложениями, водоросли накапливают Mo. Кроме того, для Ch. pumila, T. distorta, S. verrucosum характерно концентрирование Zn, для Ch. pumila и Schizothrix sp. – Cd, для Schizothrix sp. – Cu. По степени накопления микроэлементов относительно воды водоросли образуют следующий ряд: T. distorta > Schizothrix sp.> Ch. pumila > C. compacta > S. verrucosum; относительно донных отложений – Ch. pumila > C. compacta > Schizothrix sp.> T. distorta > S. verrucosum. The results of examination of trace element composition of all-the-year-round vegetating algae on the stony littoral of Lake Baikal are presented. It has been found out that the mineral composition of Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer, Chaetocladella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. is dominated by Mn, Sr, Ti; Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta, Schizothrix sp. by Ti and Sr, Stratonostoc verrucosum (Vauch.) Elenk. f. verrucosum by Sr and Zn. In these species trace elements concentrate in groups. With respect to water, the species under study concentrate Ti>La>Ce>Mn,Y. C. compacta, Ch. pumila and Schizothrix sp. stand out by their ability to accumulate Rb, Schizothrix sp. - Cd and Cu. In comparison to bottom sediments, algae accumulate Mo, and moreover, Ch. pumila, T. distorta, S. verrucosum concentrate Zn, Ch. pumila, Schizothrix sp. Cd and Schizothrix sp. - Cu. According to the intensity of concentrating trace elements with respect to water, the algae may be presented in the following sequence: T. distorta > Schizothrix sp. > Ch. pumila > C compacta > S. verrucosum; with respect to bottom sediments Ch. pumila > C. compacta > Schizothrix sp. > T. distorta > S. verrucosum. 2008 Article Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макроводорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) / Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина, А.Н. Сутурин, И.В. Таничева, Л.А. Ижболдина, И.В. Ханаев, О.А. Тимошкин // Альгология. — 2008. — Т. 18, № 3. — С. 244-255. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. 0868-8540 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5856 577.118:574.5 (282.256.341) ru Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Физиология, биохимия, биофизика Физиология, биохимия, биофизика |
| spellingShingle |
Физиология, биохимия, биофизика Физиология, биохимия, биофизика Куликова, Н.Н. Парадина, Л.Ф. Сутурин, А.Н. Таничева, И.В. Ижболдина, Л.А. Ханаев, И.В. Тимошкин, О.А. Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) |
| description |
Приведены результаты исследования микроэлементного состава вегетирующих круглый год водорослей литорали Южного Байкала. Установлено, что в минеральном составе Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer, Chaetocladiella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. преобладают Mn, Sr, Ti; в Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta, Schizothrix sp. – Ti и Sr, а в Stratonostoc verrucosum (Vauch.) Elenk. f. verrucosum – Sr и Zn. Для исследуемых видов характерно групповое концентрирование микроэлементов. По сравнению с водой, изучаемые виды аккумулируют Ti>La>Ce>Mn,Y. C. compacta, Ch. pumila и Schizothrix sp. выделяются из общего ряда способностью аккумулировать Rb, Schizothrix sp. – Cd и Cu. По сравнению с донными отложениями, водоросли накапливают Mo. Кроме того, для Ch. pumila, T. distorta, S. verrucosum характерно концентрирование Zn, для Ch. pumila и Schizothrix sp. – Cd, для Schizothrix sp. – Cu. По степени накопления микроэлементов относительно воды водоросли образуют следующий ряд: T. distorta > Schizothrix sp.> Ch. pumila > C. compacta > S. verrucosum; относительно донных отложений – Ch. pumila > C. compacta > Schizothrix sp.> T. distorta > S. verrucosum. |
| format |
Article |
| author |
Куликова, Н.Н. Парадина, Л.Ф. Сутурин, А.Н. Таничева, И.В. Ижболдина, Л.А. Ханаев, И.В. Тимошкин, О.А. |
| author_facet |
Куликова, Н.Н. Парадина, Л.Ф. Сутурин, А.Н. Таничева, И.В. Ижболдина, Л.А. Ханаев, И.В. Тимошкин, О.А. |
| author_sort |
Куликова, Н.Н. |
| title |
Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) |
| title_short |
Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) |
| title_full |
Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) |
| title_fullStr |
Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) |
| title_full_unstemmed |
Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) |
| title_sort |
микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макро-водорослей каменистой литорали оз. байкал (россия) |
| publisher |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Физиология, биохимия, биофизика |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5856 |
| citation_txt |
Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макроводорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) / Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина, А.Н. Сутурин, И.В. Таничева, Л.А. Ижболдина, И.В. Ханаев, О.А. Тимошкин // Альгология. — 2008. — Т. 18, № 3. — С. 244-255. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kulikovann mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ AT paradinalf mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ AT suturinan mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ AT taničevaiv mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ AT ižboldinala mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ AT hanaeviv mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ AT timoškinoa mikroélementnyjsostavkruglogodičnovegetiruûŝihmakrovodoroslejkamenistojlitoraliozbajkalrossiâ |
| first_indexed |
2025-07-02T08:53:34Z |
| last_indexed |
2025-07-02T08:53:34Z |
| _version_ |
1836524675573743616 |
| fulltext |
Н.Н. Куликова и др.
244 ISSN 0868-8540 Альгология. 2008. Т. 18. № 3 Algologia. 2008. V. 18. N 3
УДК: 577.118:574.5 (282.256.341)
Н.Н. КУЛИКОВА, Л.Ф. ПАРАДИНА, А.Н. СУТУРИН, И.В. ТАНИЧЕВА,
Л.А. ИЖБОЛДИНА, И.В. ХАНАЕВ, О.А. ТИМОШКИН
Лимнологический ин-т СО РАН,
664033 Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, Россия
e-mail: kulikova@lin.irk.ru
МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ КРУГЛОГОДИЧНО
ВЕГЕТИРУЮЩИХ МАКРОВОДОРОСЛЕЙ КАМЕНИСТОЙ
ЛИТОРАЛИ ОЗ. БАЙКАЛ (РОССИЯ)
Приведены результаты исследования микроэлементного состава вегетирующих круглый год
водорослей литорали Южного Байкала. Установлено, что в минеральном составе Cladophora compacta
(C. Meyer) C. Meyer, Chaetocladiella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. преобладают Mn, Sr, Ti; в
Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta, Schizothrix sp. – Ti и Sr, а в Stratonostoc verrucosum (Vauch.)
Elenk. f. verrucosum – Sr и Zn. Для исследуемых видов характерно групповое концентрирование
микроэлементов. По сравнению с водой, изучаемые виды аккумулируют Ti>La>Ce>Mn,Y. C. compacta,
Ch. pumila и Schizothrix sp. выделяются из общего ряда способностью аккумулировать Rb, Schizothrix
sp. – Cd и Cu. По сравнению с донными отложениями, водоросли накапливают Mo. Кроме того, для Ch.
pumila, T. distorta, S. verrucosum характерно концентрирование Zn, для Ch. pumila и Schizothrix sp. – Cd,
для Schizothrix sp. – Cu. По степени накопления микроэлементов относительно воды водоросли образу-
ют следующий ряд: T. distorta > Schizothrix sp.> Ch. pumila > C. compacta > S. verrucosum; относительно
донных отложений – Ch. pumila > C. compacta > Schizothrix sp.> T. distorta > S. verrucosum.
К л ю ч е в ы е с л о в а : оз. Байкал, литоральная зона, бентосные макроводоросли,
микроэлементы.
Введение
Для оптимального развития водорослей решающее значение имеет
наличие в среде обитания не только макроэлементов (N, P, K, Ca, Mg, Si и др.), но
и микроэлементов, поскольку они входят в состав многих ферментов, витаминов,
пигментов и других веществ, необходимых для растений в процессах дыхания,
синтеза органических веществ, воспроизводства и т.д. (Водоросли, 1989).
В водах Байкала концентрации химических элементов находятся, как
правило, на нижних границах диапазонов содержаний этих элементов в
незагрязнённых пресных водах (Ветров, Кузнецова, 1997; Эпов и др. 1999). При
этом ряд микроэлементов водоросли накапливают в концентрациях, значительно
превышающих их содержание в воде. В то же время необходимые для растений
минеральные вещества в достаточном количестве находятся в каменистых
грунтах, занимающих обширные площади побережья оз. Байкал. Водоросли в
комплексе с другими гидробионтами, наряду с физическими и химическими факто-
© Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина, А.Н. Сутурин, И.В.Таничева, Л.А. Ижболдина, И.В. Ханаев,
О.А. Тимошкин, 2008
kulikova@lin.irk.ru
Микроэлементный состав
245
рами, активно участвуют в процессах разрушения каменного материала мелко-
водной зоны, обеспечивая поступление в придонный слой воды большого
разнообразия минеральных соединений (Suturin et al., 2003; Башкин, Касимов,
2004). Именно в литоральной зоне ультраолиготрофного оз. Байкал формируются
оригинальные с очень высокими численностью (10-44 тыс. экз/м2) и биомассой
(25-30 г/м2 и выше) биогеоценозы (Кожов, 1962, 1972; Kravtsova, Timoshkin, 2006).
Именно здесь обнаружено наибольшее биоразнообразие животных и растений:
более 700 видов диатомей и других водорослей (Ижболдина, 1990, 2007;
Помазкина, Родионова, 2004); из 2595 видов фауны более 60 % также являются
обитателями литоральной зоны (Аннотированный …, 2001, 2004; Тимошкин,
2001).
Химический состав организмов зависит от их природы (систематического
положения) и геохимических особенностей ландшафта, на котором они обитают.
Если для макроэлементов значение имеет систематическое положение, то для
многих микроэлементов ведущую роль играют геохимические особенности
ландшафта (Перельман, 1975).
С возрастанием антропогенного прессинга на природную среду вопрос о
накоплении микроэлементов во всех звеньях водных экосистем приобретает всё
большее значение.
В настоящее время аналитические данные о микроэлементном составе
гидробионтов оз. Байкал малочисленны, фрагментарны и охватывают ограни-
ченное количество видов фауны и флоры (Ижболдина и др., 1988; Грошева,
Воронская, 1996; Ветров, Кузнецова, 1997; Руднева, 2001; Таганов и др., 2002,
2005).
В месте с тем, в фитобентосе оз. Байкал, как и в прибрежной зоне морей и
океанов, преобладают водоросли. Они относительно узкой полосой окаймляют его
побережье. Максимальные фитомасса и видовое разнообразие характерны для
западного прибрежья, где значительные площади представлены каменистыми
грунтами (Ижболдина, 1990). По продолжительности вегетации выделяются две
группы макроводорослей: 1) виды, вегетирующие в течение всего года и в
большинстве своём многолетние; 2) виды с коротким периодом вегетации
(весенне-летние, летние, летне-осенние). Водоросли первой группы (виды родов
Cladophora, Chaetomorpha, Stratonostoc, Calothrix, Tolypotrix и др.) имеют обычно
небольшую фитомассу и не претерпевают резких количественных изменений в
течение года. Это мелкие (зимой – до 1-1,5 см выс.), как правило, прочно
прикрепленные к каменистому субстрату, в большинстве многолетние,
теневыносливые растения, оказывающиеся в тёплые сезоны года под пологом
более крупных (до 20-30 см выс.) водорослей, затеняющих грунт, и низкорослые
талломы круглогодично вегетирующих видов. Водоросли, вегетирующие в
течение всего года, в отличие от весенне-осенних видов, являются местом
постоянного обитания массы мелких беспозвоночных, в т.ч. турбеллярий, нематод,
олигохет, полихет, гарпактицид и др. В осенне-зимний период эти водоросли
Н.Н. Куликова и др.
246
часто играют доминирующую роль в фитоценозах литоральной зоны (Ижболдина,
1990).
В данной статье приведены первые результаты исследований микро-
элементного состава водорослей, вегетирующих круглый год, показана их
геохимическая роль в экосистеме каменистой литорали оз. Байкал.
Материалы и методы
Материалом для исследований послужили широко распространённые в
прибрежной зоне Байкала виды: Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer,
Chaetocladiella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. (эндемичный вид),
Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta, Schizothrix sp., Stratonostoc verrucosum
(Vauch.) Elenk. f. verrucosum. Образцы бентосных водорослей собраны аквалан-
гистами по трансекте с разных глубин (1,5; 3-3,5; 7-10; 14 м) на междисцип-
линарном полигоне Берёзовый (Юж. Байкал) (описание полигона см.: Timoshkin et
al., 2005). С каждой точки поднимали по 40–60 обломков горных пород. В
лаборатории института талломы макроводорослей отделяли от камней, промывали
дистиллированной водой, дополнительно очищали в стаканчике с дистил-
лированной водой на магнитной мешалке, удаляли под бинокуляром остатки
посторонних примесей и ополаскивали бидистиллированной водой. Очищенные
таким способом пробы водорослей сушили до воздушно-сухого состояния при
температуре 30 °С, просматривали ещё раз под бинокуляром, растирали в агатовой
ступке и доводили до постоянного веса при температуре 105 °С в течение 5 ч.
Подготовку проб к анализу проводили методом кислотного разложения
смесью азотной, плавиковой и хлорной кислот, в стаканах из фторопласта.
Образцы придонного слоя воды отбирали пластиковыми шприцами в 10-15 см от
дна в тех же точках. Сразу после подъёма воду фильтровали через мембранные
фильтры с диаметром пор 0,2 мкм в пластиковые стаканы, консервировали до 2 %
HNO3 и герметично закрывали крышками. До проведения анализа пробы хранили
в холодильнике. Микроэлементный состав проб определяли методом ICP-MS.
Анализ выполняли на квадрупольном масс-спектрометре PlasmaQuad PQ2+
(Thermo Elemental). Величину рН в слое воды над талломами измеряли в течение
суток потенциометром «testo 252» в трехкратной повторности. Для проведения
измерений по 3-4 крупных обломка горных пород с обрастаниями С. compacta
помещали в пластиковые двадцатилитровые ёмкости с байкальской водой,
которые устанавливали на дно в бухте Б. Коты (Юж. Байкал), погружая их почти
полностью в воду. Это позволило сохранить естественные для водоема колебания
температуры в опыте и устранить волновое воздействие. Степень накопления
элементов в макроводорослях оценивали относительно воды и донных отложений
с помощью коэффициента биологического накопления (Никаноров, Жулидов,
1991; Ветров, Кузнецова, 1997), в пересчете на сухое вещество: Ka = Cig/Cis = Cig ·
mc/Ciw; Kd = Cig/Cis; где Ka – коэффициент биологического накопления, рассчиты-
ваемый относительно микроэлементного состава воды; Kd – относительно состава
Микроэлементный состав
247
донных отложений; Cig – концентрация i-го элемента в сухой биомассе водо-
рослей, мкг/г; Cis – то же в сухом минеральном остатке байкальской воды или в
донных отложениях (среда обитания); Ciw – концентрация i-го элемента в воде,
мкг/л; mc – масса сухого остатка 0,06 г/л. Для расчета коэффициента Kd и
построения графиков распределения микроэлементов в изучаемых объектах
использовали среднеарифметические значения содержания микроэлементов в
байкальских песках прибрежного и глубоководного типа, которые, по
литературным данным (Пампура и др., 1993), можно рассматривать как первые
кларки байкальских осадков. Усредненный химический элементный состав песков
прибрежного и глубоководного типа, на наш взгляд, оптимально отражает
усредненный состав горных пород, слагающих дно в районе мыса Берёзовый.
Прибрежные скальные обнажения в районе исследований представлены катак-
лазированными, в различной степени выветрелыми докембрийскими метамор-
фическими породами. Основная масса пород – это разгнейсованные плагио-
граниты. На абразионной террасе, обращенной к озеру, каменный материал
представлен теми же породами, что и на клифе, но в различной степени диафто-
рированными и метасоматически измененными (Suturin et al., 2003).
Результаты и обсуждение
Микроэлементный состав. По усреднённому содержанию (табл. 1) микро-
элементы в исследуемых водорослях располагаются в следующем порядке:
Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer – Mn>Sr>Ti>Ba>Zn>Rb>Ni>Cu>Mo>Ce>
La>U>Y>Pb>Co> Ga>Cd> Sc>Th>W>Cs;
Chaetocladiella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. – Mn>Sr>Ti>Zn>Ba>Rb>
Ni>Cu>Mo>Ce>La>Pb>Y>Co>U> Sc>Cd>Th> Ga>W>Cs;
Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta – Ti>Mn>Zn>Ba>Ni>Cu>Rb>Ce>Pb>
Y>La>Co>Ga>Sc>Mo>U> Th>Cd> W>Cs;
Schizothrix sp. – Ti>Mn>Sr>Zn>Ba>Cu>Ni>Rb>Ce>Co>Y>Pb>Mo>Sc>La>Ga> Th>
Cd>U>W>Cs;
Stratonostoc verrucosum (Vauch.) Elenk. f. verrucosum – Sr>Zn>Ti>Mn>Ni>Ba>Cu>
Mo>Rb>Pb>Co>Ce>La>U>Sc> Cd>Y> W>Ga>Th>Cs.
В их химическом составе имеются микроэлементы: Mn, Ti, Sr, Ba, Zn, Co,
Ni, Cu и т.д. В то же время, каждый вид имеет свои особенности. Наименьшие
различия характерны для представителей Chlorophyta. В талломах C. compacta и
Ch. pumila в самом большом количестве из всех определяемых элементов
обнаружены Mn, Sr, Ti. Cyanophyta (T. distorta и Schizothrix sp.) отличаются
максимальным содержа-нием Ti и Sr, а S. verrucosum – Sr и Zn. В C. compacta и Ch.
pumila более высокие, чем в синезёленых, концентрации Rb, Mo, U. Самые низкие
концентрации большинства микроэлементов, за исключением Sr, Zn, Ni,
установлены в S. verrucosum. Минимальные концентрации в исследуемых видах
водорослей характерны для Cs (см. табл. 1).
Н.Н. Куликова и др.
248
Т а б л и ц а 1. Микроэлементный состав бентосных водорослей (мкг∙г-1) и среды их обитания
Наши данные по микроэлементному составу бентосных водорослей
соответствуют диапазону уровней концентраций в макроводорослях
пресноводных экосистем (Никаноров, Жулидов, 1991), за исключением более
высокого содержания Mo в талломах C. compacta и Ch. pumila. В отличие от
морских водорослей, в которых, как правило, Ni меньше, чем Сo (Захарова,
Удельнова, 1977), в водорослях литоральной зоны Байкала, наоборот, в несколько
раз больше Ni (см. табл. 1).
Эле-
мент
1 2 3 4 5 6 7
Rb 18,6±1,1 35,9±3,2 6,7±2,1 15,0±2,2 1,62±0,15 0,67±0,06 74,0
Cs 0,040±0,004 0,030±0,004 0,030±0,003
0,040±
0,005
0,020±0,003 0,010±
0,002
27
Cu 9,5±1,2 11,2±0,7 13,6±6,2 25,3±6,4 4,5±0,5 1,3±0,5 20,0
Sr 114±4 116±3 59±10 62±3 129±6 113±5 200
Ba 50,8±4,9 42,2±1,0 40,7±13,0 43,5±0,3 28,9±1,9 9,7±0,3 610
Zn 46±24 85±8 106±7 50±5 107±12 10,7±2,4 66
Cd 0,26±0,02 0,51±0,09 0,27±0,13 0,63±0,12 0,18±0,03 < 0,01 0,32
Pb 1,02±0,08 2,18±0,48 2,96±1,28 1,66±0,20 1,28±0,22 0,25±0,03 17,0
Ti 67±14 112±48 318±86 295±60 79±4 0,15±0,03 9404
Mo 6,15±0,72 6,78±0,67 1,14±0,27 1,62±0,36 1,78±0,21 1,38±0,02 1,0
W 0,13±0,01 0,15±0,05 0,24±0,06 0,27±0,02 0,13±0,02 0,05±0,01 13
Mn 203±15 241±44 109±39 189±14 42±2 0,64±0,18 1800
Co 0,68±0,04 1,62±0,69 1,74±0,43 2,79±0,4 0,90±0,2 0,04±0,01 12,0
Ni 9,8±1,5 13,9±0,5 16,2±3,5 18,2±0,5 30,5±2,5 0,67±0,48 36,0
Sc 0,20±0,03 0,52±0,20 1,34±0,37 1,37±0,27 0,19±0,02 0,46±0,03 17,0
Ga 0,27±0,01 0,31±0,08 1,46±0,53 1,17±0,03 0,09±0,01 <0,02 -
Y 1,19±0,12 2,00±0,10 2,95±0,22 1,71±0,14 0,17±0,03 0,010±0,001 24,0
La 1,66±0,09 2,39±0,12 2,46±0,55 1,32±0,20 0,38±0,05 <0,02 52,0
Ce 2,53±0,34 4,56±0,52 4,40±1,46 5,32±0,40 0,55±0,05 <0,02 79,0
Th 0,17±0,01 0,48±0,30 0,38±0,20 0,77±0,14 0,06±0,01 <0,01 10-13,5
U 1,30±0,05 1,03±0,04 0,78±0,21 0,58±0,12 0,36±0,03 0,46±0,05 2,5-10,8
П р и м е ч а н и я : 1 – Cladophora compacta (n = 5), 2 – Chaetocladiella pumila (n = 5), 3 – Tolypothrix
distorta (n = 10), 4 – Schizothrix sp. (n = 4), 5 – Stratonostoc verrucosum (n = 3), 6 – придонного слоя воды
(мкг·кг-1), м. Берёзовый (n = 6), 7 – средний состав современных донных отложений оз. Байкал
(Пампура и др., 1993). n – количество проанализированных проб; прочерк – нет данных.
Микроэлементный состав
249
Накопление микроэлементов макроводорослями относительно воды и
донных отложений. Микроэлементный состав изучаемых растений при сравнении
его с составом маломинерализованных вод литоральной зоны Байкала (см. табл. 1)
указывает на то, что вода не является единственным источником минерального
питания водорослей. Известно, что одним из определяющих факторов, влияющих
на накопление микроэлементов гидробионтами, является содержание и доступ-
ность химических элементов в среде обитания. Поступление в экосистему
литорали необходимых для гидробионтов макро- и микроэлементов в значитель-
ной мере обеспечивается разрушением горных пород, слагающих дно мелко-
водной зоны при совместном воздействии физических, химических и биоло-
гических процессов (Заварзин, 2003; Suturin et al., 2003).
Для водорослей, вегетирующих круглый год, характерно постоянное
участие в процессах аквального выветривания каменистого субстрата литорали,
связанного с суточным колебанием кислотно-щелочных условий в придонном слое
воды. Так, наши экспериментальные данные показали, что в дневное время в слое
воды над талломами C. compacta, очевидно, в результате усвоения углекислоты в
процессе фотосинтеза, происходило повышение рН (подщелачивание) и умень-
шение этого показателя (подкисление) во время дыхания водорослей за счёт
выделения CO2 в ночное время (рис. 1).
Рис. 1. Суточное изменение рН в обрастаниях Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer
Аналогичные данные о суточном изменении показателей рН в зоне
весенне-осенних видов бентосных макроводорослей оз. Байкал приведены в
литературе (Бочкарёв и др., 1950; Вотинцев, Самарина, 1957). Растворимость
многих веществ зависит от величины рН. Например, растворимость Fe при рН 6
примерно в 100 000 раз больше, чем при рН 8,5 (Оллиер, 1987). Накапливающаяся
в ночное время в слое воды над талломами макроводорослей слабая кислота
(Н2СО3), по данным (Перельман, 1975; Заварзин, 2003), способна растворять
некоторые минералы. Насыщение воды кислородом в дневное время усиливает
окисление минералов, особенно тех, в состав которых входят Fe и Mn. Эти
процессы ускоряют разрушение крупнообломочных донных отложений и
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16
время суток
рН
Н.Н. Куликова и др.
250
способствуют насыщению тонкого пограничного слоя вода-донные отложения
макро- и микроэлементами (Башкин, Касимов, 2004).
Примечательна однотипность графиков распределения целого ряда
микроэлементов (Rb, Cs, Cu, Sr, Zn, Cd, Ce, Mn, Co, Ni) в придонном слое воды,
донных отложениях и бентосных водорослях (рис. 2).
Рис. 2. Сопоставление концентраций химических элементов в макроводорослях, придонном слое воды
и донных отложениях: 1 – Cladophora compacta; 2 – Chaetocladiella pumila (А); 1 – Tolypothrix distorta f.
distorta; 2 – Schizothrix sp. (Б); 1 – Stratonostoc verrucosum f. verrucosum; 2 – придонный слой воды
(ориг.); 3 – донные отложения Южного Байкала (Пампура и др., 1993) (В).
Б
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Rb Cs Cu Sr Ba Zn Cd Sc Y La Ce Th U Ti Pb Mo W Mn Co Ni
Ко
нц
ен
тр
ац
ия
, м
кг
∙г
-1
1 2 3 4
А
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Rb Cu Ba Cd Y Ce U Pb W Co
Ко
нц
ен
тр
ац
ия
, м
кг
∙г
-1
1 2 3 4
В
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Rb Cu Ba Cd Y Ce U Pb W Co
Ко
нц
ен
тр
ац
ия
, м
кг
∙г
-1
1 3 4
Микроэлементный состав
251
При этом максимумы и минимумы кривых микроэлементного состава
донных отложений и водорослей (в т.ч. и графической кривой S. verrucosum,
который, в отличие от остальных исследуемых видов, не срастается прочно с
обломками горных пород) часто совпадают и имеют больше различий с графиком
состава воды. Характерные для логарифмической кривой воды минимумы
слабоподвижных в окислительной обстановке Y, La, Th, Ti противоположны
таковым на графиках составов донных отложений и водорослей. В то же время, в
составе воды и водорослей отмечается более высокое содержание Mo и более
низкое, чем в донных отложениях, Ba и W. В положении Sc кривые химического
состава C. compacta, Ch. pumila и Stratonostoc verrucosum отличаются от
совпадающих в этой точке максимальных пиков графиков воды и каменистого
субстрата. Растения, особенно C. compacta и S. verrucosum, слабо поглощают этот
элемент и относительно воды, и относи-тельно каменистого субстрата.
Такой характер распределения микроэлементов в водорослях, каменистом
субстрате и придонном слое воды свидетельствует о единстве физико-химических
и биологических процессов, лежащих в основе процессов концентрирования
химических элементов растениями.
Для выявления закономерности связи состава внешней и внутренней сред
вычисляют коэффициент биологического накопления, который характеризует
степень концентрирования элемента организмом относительно среды обитания
(Перельман, 1975), в данном случае относительно воды и донных отложений.
Изучаемые виды растений относительно придонного слоя воды одинаково
в высокой степени аккумулируют Ti > La > Ce > Mn, Y. Наиболее слабый
концентратор этих элементов S. verrucosum, а максимальными коэффициентами
накопления, особенно Ti, отличаются T. distorta и Schizothrix sp. Кроме того,
водоросли, вегетирующие круглый год, хотя и в меньшей степени, накапливают
относительно воды Co и Ni. В этом случае более активным концентратором Ni
является S. verrucosum, а Co – Schizothrix sp. Только C. compacta, Ch. pumila и
Schizothrix sp. способны аккумулировать Rb, а Schizothrix sp. – Cd и Cu. Для всех
исследуемых видов водорослей самые низкие коэффициенты накопления (Ка –
0,03-0,07) установлены для Sr, несмотря на его самое высокое, относительно
других микроэлементов, содержание в воде (табл. 2).
По величине Ка > 1 микроэлементы, накапливающиеся в талломах макро-
фитов, образуют следующие ряды:
Cladophora compacta – Ti>La>Ce>Mn>Y>Rb>Ni>Co
Chaetocladiella pumila – Ti>Ce>La>Mn>Y>Rb>Co>Ni
Tolypothrix distorta – Ti>Ce>La>Y>Mn>Co>Ni
Schizothrix sp. – Ti>Ce>La>Mn>Y>Rb>Co>Ni>Rb>Cu>Cd
Stratonostoc verrucosum – Ti>La>Ce>Mn>Ni >Y>Co
Н.Н. Куликова и др.
252
Т а б л и ц а 2 . Коэффициенты биологического накопления микроэлементов макроводорослями
Все исследуемые виды растений концентрируют Mo в донных отложе-
ниях. Больше всего этого элемента у представителей Chlorophyta, Кd > 6. Chaeto-
cladiella pumila, T. distorta, S. verrucosum накапливают, кроме того, Zn, а Ch. pumila
и Schizothrix sp. – Cd. Schizothrix sp. отличается от других исследуемых водорослей
ещё и более активным поглощением Cu (см. табл. 2). По интенсивности концент-
рирования микроэлементов относительно воды водоросли можно расположить в
следующий ряд: T. distorta > Schizothrix sp. > Ch. pumila > C. compacta > S. verruco-
sum; относительно донных отложений: Ch. pumila > C. compacta > Schizothrix sp. >
T. distorta > S. verrucosum.
I II
Микроэлемент
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Rb 1,7 3,2 0,599 1,3 0,15 0,25 0,49 0,09 0,20 0,022
Cs 0,24 0,18 0,18 0,24 0,12 0,015 0,011 0,01 0,015 0,007
Cu 0,44 0,52 0,64 1,2 0,21 0,47 0,56 0,68 1,3 0,22
Sr 0,06 0,061 0,03 0,03 0,07 0,57 0,58 0,29 0,31 0,64
Ba 0,32 0,26 0,25 0,27 0,18 0,08 0,07 0,07 0,07 0,047
Zn 0,26 0,48 0,596 0,28 0,5 0,70 1,3 1,6 0,76 1,4
Cd 0,44 0,87 0,46 1,10 0,30 0,80 1,6 0,84 2,0 0,55
Sc 0,03 0,068 0,17 0,18 0,03 0,012 0,03 0,08 0,081 0,011
Y 11,2 18,9 27,9 16,2 1,6 0,049 0,08 0,12 0,071 0,007
La 25,1 36,2 37,3 20,0 5,7 0,032 0,05 0,047 0,025 0,008
Ce 22,4 40,2 38,8 46,9 4,8 0,032 0,06 0,056 0,067 0,007
Th - - - - - 0,014 0,04 0,032 0,065 0,005
U 0,17 0,13 0,10 0,08 0,05 0,16 0,128 0,10 0,072 0,05
Ti 26,6 44,2 125,9 116,7 31,5 0,007 0,012 0,034 0,031 0,008
Pb 0,25 0,53 0,72 0,40 0,31 0,06 0,13 0,17 0,097 0,08
Mo 0,27 0,30 0,05 0,07 0,08 6,15 6,8 1,1 1,6 1,8
W 0,15 0,17 0,28 0,31 0,15 0,10 0,115 0,18 0,21 0,10
Mn 19,2 22,8 10,3 17,8 4,0 0,11 0,134 0,060 0,105 0,024
Co 1,1 2,5 2,7 4,4 1,4 0,057 0,135 0,15 0,23 0,075
Ni 1,1 1,2 1,5 1,6 2,7 0,35 0,39 0,45 0,51 0,85
П р и м е ч а н и я . C. compacta (1), Ch. pumila (2), T. distorta f. distorta (3), Schizothrix sp., (4),
Stratonostoc verrucosum f. verrucosum (5) относительно воды (I) и донных отложений (II). Содержание
Th в воде ниже предела обнаружения < 0,01.
Микроэлементный состав
253
Выводы
В химическом составе макроводорослей литорали оз. Байкал преобладают
типичные для живого вещества микроэлементы: Mn, Ti, Sr, Ba, Zn, Co, Ni, Cu и т.д.
В то же время каждый вид имеет свои особенности. В микроэлементном составе
зеленых водорослей Cladophora compacta и Chaetocladiella pumila преобладают
Mn, Sr, Ti, в составе синезеленых: Tolypothrix distorta и Schizothrix sp. – Ti и Sr, в
составе Stratonostoc verrucosum – Sr и Zn.
Макроводоросли участвуют в процессах аквального выветривания каме-
нистого субстрата мелководной платформы Байкала. Это связано с процессами их
жизнедеятельности, в результате которых происходят существенные колебания
кислотно-щелочных условий в зоне водорослей в течение суток.
Однотипный характер распределения микроэлементов Rb, Cs, Cu, Sr, Zn,
Cd, Mn, Co, Ni в придонном слое воды, донных отложениях, бентосных
водорослях свидетельствует о единстве физико-химических и биологических
процессов, лежащих в основе накопления микроэлементов макроводорослями.
Несмотря на низкие концентрации в воде Th, Y, La, Ce, Ti, водоросли
каменистой литорали Байкала отличаются сравнительно высоким содержанием
этих элементов. Поступление в экосистему литорали необходимых для гидро-
бионтов микроэлементов в значительной мере обеспечивается разрушением
горных пород, слагающих дно мелководной зоны.
Для макроводорослей литоральной зоны Южного Байкала характерно
групповое концентрирование микроэлементов; наиболее интенсивно относительно
воды они поглощают Ti, La, Ce, Mn, Y, Co, Ni по сравнению с каменистым
субстратом – Mo. Из общего ряда способностью аккумулировать Rb относительно
воды выделяются Cladophora compacta, Chaetocladiella pumila и Schizothrix sp., Cd
и Cu – Schizothrix sp. В сравнении с донными отложениями Ch. pumila, Tolypothrix
distorta, Stratonostoc verrucosum концентрируют Zn, Ch. pumila и Schizothrix sp. –
Cd, Schizothrix sp. – Cu.
Данные химического элементного состава бентосных макроводорослей
озера Байкал крайне необходимы, т.к. позволяют рассматривать эволюцию
элементного состава живого вещества и его связь с непрерывно меняющимся
составом окружающей среды.
Благодарности
Работа частично поддержана программой РАН № 11.14 «Биоразнообразие и
динамика генофондов… ».
Н.Н. Куликова и др.
254
N.N. Kulikova, L.F. Paradina, A.N. Suturin, I. V.Tanicheva, L.A. Izhboldina,
I.V. Khanaev, O.A. Timoshkin
Limnological Institute SB RAS
P.O.Box 4199, Ul. Ulan-Batorskaya, 3, 664033 Irkutsk, Russia
e-mail: kulikova(qilin.irk.ru
TRACE ELEMENT COMPOSITION OF ALL-THE-YEAR-ROUND VEGETATING MACRO
ALGAE ON THE STONY LITTORAL OF LAKE BAIKAL (RUSSIA)
The results of examination of trace element composition of all-the-year-round vegetating algae on
the stony littoral of Lake Baikal are presented. It has been found out that the mineral composition of
Cladophora compacta (C. Meyer) C. Meyer, Chaetocladella pumila (C. Meyer) C. Meyer et Skabitsch. is
dominated by Mn, Sr, Ti; Tolypothrix distorta (Fl. Dan) Kütz. f. distorta, Schizothrix sp. by Ti and Sr,
Stratonostoc verrucosum (Vauch.) Elenk. f. verrucosum by Sr and Zn. In these species trace elements
concentrate in groups. With respect to water, the species under study concentrate Ti>La>Ce>Mn,Y.
C. compacta, Ch. pumila and Schizothrix sp. stand out by their ability to accumulate Rb, Schizothrix sp. Cd
and Cu. In comparison to bottom sediments, algae accumulate Mo, and moreover, Ch. pumila, T. distorta,
S. verrucosum concentrate Zn, Ch. pumila, Schizothrix sp. Cd and Schizothrix sp. Cu. According to the
intensity of concentrating trace elements with respect to water, the algae may be presented in the following
sequence: T. distorta > Schizothrix sp. > Ch. pumila > C compacta > S. verrucosum; with respect to bottom
sediments Ch. pumila > C. compacta > Schizothrix sp. > T. distorta > S. verrucosum.
K e y w o r d s : Lake Baikal, littoral zone, benthic macroalgae, trace elements.
Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Озеро Байкал / Отв. ред.
О.А. Тимошкин. – Новосибирск: Наука, 2001. – 832 с.
Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Озеро Байкал / Отв. ред.
О.А. Тимошкин. – Новосибирск: Наука, 2004. – 1452 с.
Башкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. – М.: Науч. мир, 2004. – 648 с.
Бочкарёв П.Ф., Вотинцев К.К., Яснитский В.Н. Об энергии фотосинтеза некоторых макрофитов оз.
Байкал // Докл. АН СССР. – 1950. – Т. LXX, № 3. – С. 519-522.
Ветров В.А., Кузнецова А.И. Микроэлементы в природных средах региона озера Байкал. – Новоси-
бирск, 1997. – 234 с.
Водоросли: Справочник / Отв. ред. С.П. Вассер. – Киев: Наук. думка, 1989. – 608 с.
Вотинцев К.К., Самарина А.В. Кислородный режим озера Байкал // Тр. Всесоюз. ГБО. – 1957. – 8. –
C. 288-304.
Грошева Е.И., Вронская Г.Н. Бионакопление микроэлементов в экосистеме озера Байкал // Экология. –
1996. – № 6. – С. 420-423.
Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. – М.: Наука, 2003. – 348 с.
Захарова Л.Н., Удельнова Т.М. Поливалентные металлы в водорослях, процесс и формы их
концентрирования // Усп. соврем. биол. – 1977. – 83, № 2. – С. 274-286.
Ижболдина Л.А. Мейо- и макрофитобентос озера Байкал (водоросли). – Иркутск: Изд-во ИГУ, 1990. –
176 с.
Ижболдина Л.А. Атлас и определитель водорослей бентоса и перифитона озера Байкал (мейо- и
макрофиты) с краткими очерками по их экологии. – Новосибирск: Наука-Центр, 2007. –
248 с.
Микроэлементный состав
255
Ижболдина Л.А., Корнакова Э.Ф., Гуменюк А.А. Характеристика элементного состава макрофитов
северо-западного побережья Южного Байкала // Тез. докл. I Всесоюз. конф. по рыбохоз.
токсикологии (Юрмала). – Рига, 1988. – Ч. 1. – С. 163-164.
Кожов М.М. Биология озера Байкал. – М.: Изд-во АН СССР, 1962. – 313 с.
Кожов М.М. Очерки по байкаловедению. – Иркутск: Вост.-Сиб. книж. изд-во, 1972. – 256 с.
Никаноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. – Л.: Гидро-
метеоиздат, 1991. – 309 с.
Оллиер К. Выветривание / Пер. с англ. – М.: Недра, 1987. – 348 с.
Пампура В.Д., Кузьмин М.И., Гвоздков А.Н., Антипин В.С., Ломоносов И.С., Хаустов А.П. Геохимия
современной седиментации озера Байкал // Геология и геофизика. – 1993. – № 10/11. –
C. 52-67.
Перельман А.И. Геохимия ландшафта. – М.: Высш. шк., 1975. – 341 с.
Помазкина Г.В., Родионова Е.В. Бентосные Bacillariophyta в Южном Байкале (Россия) // Альгология. –
2004. – 14, № 1. – С. 62-72.
Руднева Н.А. Тяжёлые металлы и микроэлементы в гидробионтах Байкальского региона. – Улан-Удэ:
Изд-во БНЦ СО РАН, 2001. – 135 с.
Таганов И.Н., Горев И.А., Сиринек В.А., Денисов Н.Л., Бринкен А.О. Тяжёлые металлы в доминирующих
гидробионтах оз. Байкал // Изв. РГО. – 2002. – 134, № 2. – С. 78-85.
Таганов И.Н., Денисов Н.Л., Тимофеев М.А., Бринкен А.О. Микроэлементы и тяжёлые металлы в
доминирующих гидробионтах оз. Байкал // Там же. – 2005. – 137, № 2. – С. 66-72.
Тимошкин О.А. Озеро Байкал: разнообразие фауны, проблемы ее несмешиваемости и происхождения,
экология и “экзотические” сообщества // Аннотированный список фауны озера Байкал и его
водосборного бассейна. – Новосибирск: Наука, 2001. – Т. 1, кн. 1. – С. 16-73.
Эпов В.Н., Васильева И.Е., Сутурин А.Н., Ложкин В.И., Эпова Е.Н. Определение микроэлементов в
байкальской воде методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Журн.
аналит. химии. – 1999. – 54, № 11. – С. 1170-1175.
Kravtsova L.S., Timoshkin O.A. Zoobenthos of lacustrine ecosystems of the world: state-of-the-art and
prospects for research // Berliner Paläobiologische Abhandlungen: Abstr. Intern. Symp. “Speciation
in Ancient Lakes, SIAL IV”. – Berlin, 2006. – P. 39.
Suturin A.N., Timoshkin O.A., Paradina L.F. et al. Biogeochemical Processes on the Stony Littoral –
Unlimited Element and Nutrient Source for Baikal Ecosystem // Berliner Paläobiol. Abhandl.
(Berlin). – 2003. – 4. – P. 129-139.
Timoshkin O.A., Suturin A.N., Maximova N.V. et al. Rock preferences and microdistribution peculiarities of
Porifera and Gastropoda in the shallow littoral zone of Lake Baikal (East Siberia) as evidenced by
underwater macrophotograph analysis // Ibid. – P. 193-200.
Timoshkin O.A., Coulter G., Wada E. et al. Is the concept of a universal monitoring system realistic?
Landscape-ecological investigations on Lake Baikal (East Siberia) as a possible model // Verh.
Intern. Ver. Limnol. – 2005. – N 29. – P. 315-320.
Получена 05.02.07
Подписала в печать Г.Г. Миничева
|