Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.
Новый тип действия потенциально опасных веществ: разобщители пелагиально-бентального сопряжения 12 за 24 часа
Остроумов С. А. // Доклады академии наук (ДАН) т. 283, № 1. С.138-141.
РЕФЕРАТ: Изучено воздействие ксенобиотика (бихромата калия K2Cr2O7) на удаление взвешенного вещества из воды мидиями Mytilus galloprovincialis. Показано, что это вещество подавляло удаление взвешенного вещества из воды в ходе ее фильтрации мидиями. Сделан вывод, что это химическое вещество ингибировало фильтрацию воды мидиями. Эти результаты согласуются с предыдущими работами, в которых изучали воздействие других ксенобиотиков и загрязняющих веществ на скорость фильтрации воды двустворчатыми моллюсками. Сходное ингибирование ксенобиотиками и загрязняющими веществами было показано автором на морских (Остроумов, ДАН, 2001, т.378, No.2, с.283-285) и пресноводных (Остроумов, ДАН, 2001, т.380, No.5, с. 714-717) моллюсках. Статья содержит уникальную таблицу, суммирующую количественные данные о доле пищи, которая ассимилируется (и неассимилируется) представителями многих крупных таксонов водных беспозвоночных. Результаты показывают существование нового типа экологической опасности загрязнения вод, когда загрязняющие вещества разобщают связь между пелагиальной частью экосистемы и ее бентальной частью, т.е. пелагиально-бентальное сопряжение. Тем самым возникает угроза нарушения двух фундаментальных биогеохимических закономерностей, подчеркивавшихся В.И.Вернадским.
Комментарий и дополнение в связи с помещением статьи на сайт SciPeople (2009).
Новые исследования, проведенные после опубликования этой статьи, подтвердили ее основные выводы. Как показано дополнительными исследованиями автора данной статьи, найдены новые свидетельства того, что индивидуальные ПАВ и ПАВ-содержащие синтетические моющие средства (СМС) и другие смесевые препараты ингибировали скорость питания фильтраторов (т.е. скорость изъятия фитопланктона из воды фильтраторами). В дополнение к исследованиям бентосных фильтраторов, были получены новые факты, показавшие негативное воздействие ПАВ на скорость изъятия клеток водорослей из воды в результате активности беспозвоночных-фильтраторов из числа планктонных организмов (коловраток и ракообразных). В 2003 году была опубликована статья о том, что сублетальная концентрация ПАВ ТДТМА (0.5 мг/л) ингибировала фильтрационную активность коловраток Brachionus calyciflorus [ 16 ]. Затем, в 2009 году в ДАН опубликована статья, в которой показано, что низкие концентрации ПАВ додецилсульфата натрия (ДСН) ингибировали скорость питания дафний Daphnia magna, клетками зеленых водорослей, т.е. ПАВ ДСН ингибировал скорость изъятия клеток водорослей из воды этими планктонными фильтраторами [17].
Комментируемая статья и другие статьи автора вошли в число работ, которые были обобщены в книге [18], отмеченной Дипломом Академии проблем водохозяйственных наук и Дипломом лауреата конкурса МОИП (2007), а также получившей позитивные отзывы специалистов в опубликованной рецензии профессора Л.П.Брагинского и соавторов [19]. Новые данные суммированы в монографии [20], также получившей позитивные отклики в печати [21]. Опубликована также совместная работа с английским исследователем Дж. Виддоусом, которая изложила результаты наших исследований данные о негативного воздействии ПАВ на фильтрационную активность атлантических мидий [22, 23]. Часть более поздних исследований суммирована в монографии [24].
Таким образом, новые научные результаты подтверждают логику данной статьи и ее выводы.
Тексты некоторых из цитируемых статей размещены на сайтах: http://scipeople.ru/users/2943391/
http://sites.google.com/site/ostroumovsa/
Дополнение к списку литературы:
16. Остроумов С.А. , Вальц Н., Руше Р. Воздействие катионного амфифильного вещества на коловраток // Доклады РАН (ДАН) 2003. т. 390. № 3. С.423-426, таб. Библиогр. 15 назв. [ТДТМА ингибировал фильтрационную активность популяции Brachionus calyciflorus при питании водорослями Nannochloropsis limnetica (Eustigmatophyceae 1.5-6 мкм)]. Перевод на англ. яз.: S.A.O., Walz N., Rusche R. Effect of a cationic amphiphilic compound on rotifers.- Doklady Biological Sciences. 2003. Vol. 390. 252-255. (in Eng.; ISSN 0012-4966). [surfactant TDTMA 0.5 mg l-1, turbidostat; the culture of rotifers Brachionus calyciflorus feeding on algae Nannochloropsis limnetica]. DOI 10.1023/A:1024417903077.
17. Ворожун И.М., Остроумов С.А. К изучению опасности загрязнения биосферы: воздействие додецилсульфата натрия на планктонных фильтраторов // ДАН. 2009, Т. 425, No. 2, с. 271–272.
18. Остроумов С.А. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем [= Pollution, self-purification and restoration of aquatic ecosystems]. М.: МАКС Пресс. 2005. 100 с. ISBN 5-317-01213-9.
19. Брагинский Л.П., Калениченко К.П., Игнатюк А.А. Обобщенные механизмы самоочищения природных вод. Рец. на кн.: С. А. Остроумов. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. – М. : МАКС Пресс, 2005. – 100 с. // Гидробиологический журнал - 2007 – т. 43, № 6 - С. 111- 113.
20. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p.
21. Ермаков В.В. Рец. на книгу: Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p. // Токсикологический вестник, 2009, № 2, с.40.
22. Остроумов С.А., Виддоус Дж. (Widdows J.). Воздействие катионного поверхностно-активного вещества на мидий: ингибирование фильтрации воды // Вестник МГУ. Сер.16. Биология. 2004. № 4. С. 38 - 41. [Ингибирующее воздействие ПАВ ТДТМА 0.3 – 5 мг/л на фильтрацию воды мидиями-гибридами Mytilus edulis × M. galloprovincialis из природной популяции в Северной Атлантике].
23. Ostroumov S.A., Widdows J. Inhibition of mussel suspension feeding by surfactants of three classes. // Hydrobiologia. 2006. Vol. 556, No. 1. P. 381 – 386. [Effects of SDS, TDTMA, and Triton X-100 on M. edulis and M. edulis / M. galloprovincialis. Effects of three surfactants on the filtration rates by marine mussels were studied. The xenobiotics tested represented anionic, cationic and non-ionic surfactants (tetradecyltrimethylammonium bromide, a representative of a class of cationic surfactants; sodium dodecyl sulphate, a representative of anionic alkyl sulfates; and Triton X-100, a representative of non-ionic hydroxyethylated alkyl phenols). All three surfactants inhibited the clearance rates. The significance of the results for the ecology of marine ecosystems is discussed].
24. Остроумов С. А. Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. М. МАКС-Пресс. 2008. 200 с. ISBN 978-5-317-02625-7.
ABSTRACT: Ostroumov S.A. New type of action of potentially hazardous chemicals: uncouplers of pelagial-benthal coupling // Published in: Doklady Akademii Nauk [DAN]. 2002. v.383. No.1. p.138-141. Translated into English: A new type of effect of potentially hazardous substances: uncouplers of pelagial–benthal coupling. — Doklady Biological Sciences. 2002. Vol. 383: 127-130. Bibliogr. 15. ISSN 0012-4966. DOI 10.1023/A:1015385723150.
The effects of a xenobiotic (potassium bichromate K2Cr2O7) on the removal of suspended matter from water by mussels Mytilus galloprovincialis was studied. It was shown that the chemical inhibited the removal of suspended matter from water during water filtering by mussels. It was concluded that the chemical inhibited water filtration rate by mussels. The results are in accord with previous findings on effects of other xenobiotics and pollutants on filtration rate by bivalves. The similar inhibition by xenobiotics and pollutants was shown by the author for both marine (Ostroumov, DAN, 2001, vol.378, No.2, p.283-285) and freshwater (Ostroumov, DAN, 2001, vol. 380, No.5, p. 714-717) molluscs. The results demonstrate a new type of ecological hazard from water pollution when the polluting chemicals may uncouple the link between from the pelagial part of the ecosystem and its benthal part, i.e. pelagial-benthal coupling. Organisms are mediators of “biogenic migration of atoms in the biosphere”. This migration is partly implemented in the framework of pelagial–benthal coupling. Tables: the quantitative data for the average percentage of assimilated (16-90%) and non-assimilated (10-84%) food matter for 15 large taxa of invertebrates (Table 1); potassium bichromate inhibited water filtration by Mytilus galloprovincialis (Table 2); surfactants, detergents, pesticides inhibited filtration by filter-feeders, marine and freshwater bivalves and rotifers (Table 3). A prediction is made: "Further research and experimental studies are expected to provide new evidence that sublethal concentrations of chemical pollutants induce a significant decrease in the filtration capacity of freshwater and marine filter feeders" (p.129). "The uncoupling process considered above is an anthropogenic violation of the two basic laws (empirical rules or biogeochemical principles) of the biosphere functioning: (1) biogenic migration of atoms of chemical elements in the biosphere always tends toward its maximum expression; (2) on the geological time scale, the evolution of species gives rise to the forms of life that are stable in the biosphere, and is so directed that the biogenic migration of atoms in the biosphere increases" (p.129).
http://sites.google.com/site/ostroumovsa/
Синэкологические основы решения проблемы эвтрофирования 12 за 24 часа
Остроумов С.А. Синэкологические основы решения проблемы эвтрофирования // Доклады академии наук (ДАН). 2001. том 381. № 5. С.709-712.
УДК 574.5: 574.63: 574.64 (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет). Представлено академиком М. Е. Виноградовым 09.07.01.
Вклад в решение проблемы эвтрофирования и цветения воды.
Дан новый анализ причин эвтрофирования в пресноводных и морских экосистемах, учитывающий более широкий круг факторов, чем принимали во внимание раньше. Видение автором решения проблемы эвтрофирования основывается на синэкологическом подходе. Автор предложил двухкомпонентное решение в целях защиты водных экосистем от эвтрофирования. Во-первых, необходимо снизить поступление биогенов. Во-вторых, равным образом важно снизить поступление поллютантов, которые ослабляют потенциальную способность экосистем удалять биомассу фитопланктона благодаря активности фильтраторов. Эти поллютанты включают в себя поверхностно-активные вещества, детергенты и некоторые другие. Поскольку синэкология – один из ключевых подходов в нашем анализе проблемы, эта концепция противодействия эвтрофирования названа синэкологическим решением проблемы. Таким образом, в статье сформулированы и обоснованы основы двукомпонентного подхода к предотвращению эвтрофикации. Этот подход включает в себя снижение поступления в водоем и биогенов, и токсичных веществ, которые могут подавлять активность консументов водорослей – т.е. снижать фильтрационную активность фильтраторов. Положения статьи хорошо согласуются с результатами предыдущих публикаций автора и в то же время вносят новое в видение путей решения важной проблемы. Приведены также результаты новых экспериментов автора. Им показано, что Детергент Fairy ингибировал фильтрационную активность мидий Mytilus galloprovincialis, что дополняет ранее полученные данные автора о том, как детергенты воздействуют на фильтраторов.
Дополнение к статье при ее размещении на сайте SciPeople (2009). Новые исследования, проведенные после опубликования этой статьи, подтвердили ее основные выводы. Дополнительные исследования воздействий синтетических моющих средств (СМС) были проведены в Институте биологии моря РАН (Владивосток). Они подтвердили то, что СМС в довольно широком диапазоне концентраций не оказывают ярких негативных воздействий на фитопланктонные водоросли, а в низких концентрациях стимулируют их рост. Вместе с тем, как показано исследованиями автора данной статьи, даже низкие концентрации ПАВ, содержащихся в СМС, ингибируют скорость питания фильтраторов (т.е. скорость изъятия фитопланктона из воды фильтраторами). Были получены новые факты, дополнительно подтверждающие такое негативное воздействие ПАВ на скорость изъятия клеток водорослей из воды в результате активности беспозвоночных-фильтраторов. Так, в 2009 году в ДАН опубликована статья, в которой показано, что низкие концентрации ПАВ додецилсульфата натрия (ДСН) ингибировали скорость питания дафний Daphnia magna, клетками зеленых водорослей, т.е. ПАВ ДСН ингибировал скорость изъятия клеток водорослей из воды этими планктонными фильтраторами [16].
Комментируемая статья вошла в число работ, которые были обобщены в книге [17] , отмеченной Дипломом Академии проблем водохозяйственных наук и Дипломом лауреата конкурса МОИП (2007), а также получившей позитивные отзывы специалистов в опубликованной рецензии профессора Л.П.Брагинского и соавторов [18]. В дополнение к тем данным об ингибировании детергентами фильтрации воды моллюсками, которые приведены в статье, автор получил аналогичные данные на других смесевых препаратах. Эти данные суммированы в монографии [ 19 ], также получившей позитивные отклики в печати [ 20 ].
Таким образом, новые научные результаты подтверждают логику данной статьи и ее выводы.
Дополнение к списку литературы:
16. Ворожун И.М., Остроумов С.А. К изучению опасности загрязнения биосферы: воздействие додецилсульфата натрия на планктонных фильтраторов // ДАН. 2009, Т. 425, No. 2, с. 271–272.
17. Остроумов С.А. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем [= Pollution, self-purification and restoration of aquatic ecosystems]. М.: МАКС Пресс. 2005. 100 с. ISBN 5-317-01213-9.
18. Брагинский Л.П., Калениченко К.П., Игнатюк А.А. Обобщенные механизмы самоочищения природных вод. Рец. на кн.: С. А. Остроумов. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. – М. : МАКС Пресс, 2005. – 100 с. // Гидробиологический журнал - 2007 – т. 43, № 6 - С. 111- 113.
19. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p.
20. Ермаков В.В. Рец. на книгу: Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p. // Токсикологический вестник, 2009, № 2, с.40.
Ostroumov S.A. Synecological foundations for a solution to the problem of eutrophication. – DAN (Doklady Akademii nauk) 2001. Vol. 381. No. 5. P.709-712.
The author’s innovative vision of the solution to the problem of eutrophication is based on a synecological approach. We propose a two-component solution in order to protect the aquatic ecosystem from eutrophication. First, it is essential to reduce the input of nutrients. Second, it is equally important to reduce the input of the pollutants which weakens the potential of the ecosystem for removing the biomass of phytoplankton by filter-feeders. Those pollutants include surfactants, detergents, and some other compounds. Because synecology is one of key approaches in our analysis, this concept of counteracting eutrophication was called a synecological solution to the problem. The detergent ‘Fairy’ inhibited the filtration rate of mussels Mytilus galloprovincialis; this complements the earlier data of the author on how detergents affect filter-feeders.
Экологическая биогеохимия и элементы ( As, Со, Fe, Mn, Zn, Cu, Cd, Cr) в цистозире и биогенном детрите в морской модельной экосистеме: определение методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС) 68 за 24 часа
Остроумов С.А., Демина Л.Л. Экологическая биогеохимия и элементы ( As, Со, Fe, Mn, Zn, Cu, Cd, Cr) в цистозире и биогенном детрите в морской модельной экосистеме: определение методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС) // Экологические системы и приборы. 2009. №9, с. 42-45. Текст статьи: http://scipeople.ru/users/2943391/
--РЕФЕРАТ: Детрит, образовавшийся за время более 10 месяцев в микрокосмах с Mytilus galloprovincialis, содержал ряд металлов и мышьяк. Впервые измерены концентрации таком детрите 9 элементов. Их концентрация была измерена с помощью атомной абсорбционной спектроскопии (ААС). Концентрации уменьшались в следующем порядке: Fe > Mn > Zn > Cu > As > Cr > Pb > Co > Cd. Кроме того, были измерены концентрации тех же элементов в бурых водорослях Cystoseira crinita из Черного моря. Концентрации уменьшались в следующем порядке: Fe> Zn> Mn> Cr> As> Cu> Pb> Cd> Co. Данные подтверждают предложенную теорию полифункциональной роли биоты в контроле качества воды и ее самоочищении (ДАН, 2004, Т.396. С.136-141; Экология, No. 6, 2005, с. 452–459).
--ABSTRACT: Ostroumov S.A., Demina L.L. Ecological biogeochemistry and chemical elements (As, Со, Fe, Mn, Zn, Cu, Cd, Cr) in biogenic detritus in marine model ecosystem: measuring by the method of atomic absorption spectroscopy (AAS) // Ecological Systems and Devices (= Ekologicheskie sistemy i pribory). 2009. No. 9, p. 42-45.
The detritus that accumulated over > 10 months in the microcosms with Mytilus galloprovincialis contained As and metals. For the first time the concentrations of 9 elements in the detritus of this type was measured. Their concentrations were measured using atomic absorption spectroscopy (AAS). Their concentrations decreased in the order: Fe > Mn > Zn > Cu > As > Cr > Pb > Co > Cd. Also, concentrations of the same elements in Cystoseira crinita were measured. The concentrations decreased in the order: Fe > Zn > Mn > Cr > As > Cu > Pb > Cd > Co. The new data confirm the recent theory of the polyfunctional role of the biota in water quality control and water self-purification (Doklady Akademii Nauk, 2004, V.396. P.136-141; Ekologiya, No. 6, 2005, p. 452–459). Full text: http://scipeople.ru/users/2943391/
Biological filters are an important part of the biosphere // Science in Russia. 223 за 24 часа
Ostroumov S.A. Biological filters are an important part of the biosphere // Science in Russia. 2009. No. 2. P. 30-36. [The journal Science in Russia is published by The Presidium of Russian Academy of Sciences, both in English and in Russian; Nauka Publishers, Moscow; ISSN 0869-7078. www.ras.ru, ©Russian Academy of Sciences Presidium; Editor-in-Chief: Academician Rem Petrov; among the members of the Editorial Board: President of the Russian Academy of Sciences; ex-President of the Academy; ex-President of Moscow State University; Vice-Presidents of the Academy.]
Abstract: Studies of ecology of living organisms lead to a more profound understanding of the intricate processes of the Earth’s biosphere functioning. The mankind is still far from establishing harmonious relations with it. However, permanently progressing destruction of natural complexes by the technogenic civilization necessitates some new revolutionary approaches to their preservation. That is why it is so important to study the relationships and interactions between living organisms. One of the most important roles in this “orchestra” is played by numerous invertebrates which filter the water and improve water quality. To what degree chemical pollutants modify and endanger their capacity to do this vital ecosystems service?
Биологический механизм самоочищения в природных водоемах и водотоках: теория и приложения 165 за 24 часа
Примечание: В центре внимания статьи - водные организмы. Они сыграли большую роль в удалении радиоактивного загрязнения из воды после Чернобыля. Поэтому статья, будучи по сути фундаментальным экологическим исследованием, имеет отношение и к вопросам самоочищения воды водных экосистем от радионуклидов. Формально говоря, слово Чернобыль в статье не произносится. Но содержание статьи касается тематики самоочищения воды после любых видов загрязнения.
Остроумов С.А. Биологический механизм самоочищения в природных водоемах и водотоках: теория и приложения // Успехи современной биологии. 2004. т.124. №5. с.429-442.
Суммированы обобщающие положения, которые в совокупности составляют элементы качественной теории полифункциональной роли биоты в самоочищении водных экосистем. Эта теория включает в себя положения, характеризующие следующее: источники энергии механизмов самоочищения водных экосистем; основные структурно-функциональные блоки системы процессов самоочищения; список основных процессов cамоочищения водных экосистем; степень вовлеченности в самоочищение основных крупных таксонов; степень надежности системы самоочищения и механизмы ее обеспечения; отношение всей системы к внешним воздействиям; выводы для экологической теории; выводы для природоохранной практики. Приведены новые экспериментальные результаты о воздействии тетрадецилтриметиламмонийбромида и кадмия на моллюсков.
THE BIOTIC MECHANISM OF SELF-PURIFICATION IN NATURAL AQUATIC BODIES AND STREAMS: THEORY AND APPLICATIONS
S.A.Ostroumov (Moscow 119234, Moscow State University, Faculty of Biology)
published in: Advannces of Modern Biology (Moscow) 2004. v.124. No.5. p.429-442.
Abstract. In the paper, some elements of the basics of the qualitative theory of the polyfunctional role of biota in self-purification of aquatic ecosystems are formulated. The theory covers the following: sources of energy for the mechanisms of self-purification; the main structure-functional blocks of the system of self-purification; the list of the main processes that are involved; analysis of the degree of participation of the main large taxa (taxons); the degree of reliability and the main mechanisms providing the reliability; the attitude of the system towards the external influences/impacts; some conclusions relevant to the ecological theory; some conclusions relevant to the practice of biodiversity conservation. New experimental results are given on the effects of tetradecyltrimethylammoium bromide and cadmium on bivalves. Shortlist of KEY WORDS: biological mechanism, self-purification, water quality, water bodies, reservoirs, streams, contaminants, pollutants, ecotoxicology, freshwater, marine, environmental safety, environmental security, sources of water, xenobiotics, polyfunctional role of biota, water, ecosystem functioning, hydrosphere, community, sustainable use, resources, environmental management, human impact, potential for water purification, ecosystem’s services, biological theory, application, reliability, external influences; anthropogenic, man-made effects, environmental practices, the new experimental results, cadmium, mollusks, eutrophication, a new concept, a two-level synergies.
Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации 18 за 24 часа
Остроумов С.А. Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации // ДАН. 2002. Т.385. № 4. С. 571-573. – РЕФЕРАТ: В статье приведены новые данные об ингибировании фильтраторов смесевыми химическими препаратами (синтетическими моющими средствами, СМС). Так, препарат СМС Ланза-Автомат ингибировал фильтрацию воды двустворчатыми моллюсками (устрицами) Crassostrea gigas. В результате изъятие из воды взвеси клеток Saccharomyces cerevisiae подавлялось при действии СМС. Новые данные согласуются с предыдущими результатами, полученными тем же автором при обнаружении сходного действия других СМС, а также поверхностно-активных веществ (ПАВ) (например, Остроумов, 2000, 2001). Автор сформулировал и обосновал новую концепцию экологической опасности химических веществ, которые загрязняют водную среду. Автор выдвинул тезис о том, что способность двустворчатых моллюсков вносить вклад в очищение воды и ремедиацию экосистем может быть нарушена при воздействии химических поллютантов (на примере детергентов, СМС). Эта концепция согласуется с выводами, сделанными в других исследованиях того же автора на двустворчатых моллюсках Unio tumidus (ДАН, 1991, т.380, с.714-717); Mytilus edulis (ДАН, 1998 , т.262, с.574-576) и Crassostrea gigas (ДАН, 2001, т. 378, с.283-285).
Ostroumov S.A. Identification of a new type of hazard of chemicals: inhibition of processes of ecological remediation. – Doklady Akademii Nauk (DAN) 2002. V.385. No. 4. p. 571-573. Translated into English: Identification of a new type of ecological hazard of chemicals: inhibition of processes of ecological remediation. - Doklady Biological Sciences. 2002. 385: 377-379. In Eng.; ISSN 0012-4966. DOI 10.1023/A:1019929305267. http://scipeople.ru/users/2943391/; PMID: 12469618 [PubMed - indexed for MEDLINE]-- ABSTRACT: New data on the inhibition of filter-feeders by chemical mixtures (detergents) are reported. The detergent Lanza-Automat inhibited water filtration by the bivalve (oysters) Crassostrea gigas. As a result, the removal from water of suspended cells of Saccharomyces cerevisiae was inhibited by the detergent. New data are in line with the previous findings of the same author on the similar action of other detergents as well as surfactants (e.g., Ostroumov, 2000, 2001). The author formulated and substantiated a new conceptualization of ecological hazards from chemicals that pollute aquatic environment. The author proposed that the ability of bivalves to contribute to water purification and ecosystem remediation may be damaged by chemical pollutants exemplified by detergents. The concept is in accord with the conclusions made on some other studies of the same author using bivalves Unio tumidus (DAN, 1991, v.380: 714-717); Mytilus edulis (DAN, 1998, v.262: 574-576) and Crassostrea gigas (DAN, 2001, v. 378: 283-285). Experiments were performed using mollusks (oysters), Crassostrea gigas Thunberg, and a cell suspension of Saccharomyces cerevisiae. The cell suspension was a model of suspended matter in aquatic ecosystem. Laundry detergent Lanza-Automat inhibited water filtration by oysters C. gigas. As a result, the removal of the cells (S. cerevisiae) from water was inhibited. This demonstrated a new type of ecological hazard caused by water pollution with chemical pollutants at sublethal concentrations. This hazard is associated with the fact that chemical pollution of water causes inhibition of the physiological activity of filter-feeders, thereby inhibiting the important ecological processes of water filtration. These ecological processes contribute significantly to improving water quality, water purification and the related remediation of aquatic ecosystems (their ecological repair). [Effects on elimination efficiency (EEE); new concept of ecological remediation as ecological repair; new data on inhibitory effects of the detergent Lanza-Automat 20 mg/L on water filtration by oysters C. gigas and removal of the cells of S. cerevisiae from water (Tabl. 1); a summary table of effects of cationic, anionic, non-ionic surfactants, pesticides, potassium bichromate, on marine and freshwater bivalves, larvae of Ephemeroptera, rotifers, and Cladocera – mainly the data of the author plus some data from literature (Tabl. 2) The author identified "a new type of ecological hazard caused by water pollution. This hazard is associated with the fact that chemical pollution of water causes inhibition of the physiological activity of hydrobionts, thereby inhibiting the ecological processes mediated by the hydrobionts. These processes contribute significantly to water purification and the related remediation of aquatic ecosystems (their ecological repair)" (p.379)]. See the additional refs and text: http://scipeople.ru/users/2943391/ and other sites listed at the end; also, the sites of MAIK and Springer, and/or PubMed (see the PubMed identification number, PMID: 12469618; PubMed - indexed for MEDLINE).
Система принципов для сохранения биогеоценотической функции и биоразнообразия фильтраторов 18 за 24 часа
Остроумов С. А. Система принципов для сохранения биогеоценотической функции и биоразнообразия фильтраторов // Доклады академии наук (ДАН) 2002. т. 383. № 5. С.710-713.
УДК 574.6: 574.64: 502.4+502.72+502.752
Реферат (аннотация): Наши исследования фильтраторов (ДАН, 1998, т.362, с. 574-576; ДАН, 2001, т.378, с.283-285) и последующие опыты показывают, что фильтрационная активность популяций фильтраторов в природных местообитаниях может быть существенно снижена, если концентрации загрязняющих веществ достигнут некоторых уровней. Роль фильтраторов как факторов самоочищения воды так высока, что их подавление представляет опасность для всей экосистемы. Автор полагает, что следует охранять не только биоразнобразие фильтраторов, но и их функциональную (фильтрационную) активность. С этой целью, автор предлагает учреждение нового типа охраняемых участков (территорий и акваторий), основная функция которых должна заключаться в охране функционально активных популяций фильтраторов, включая двустворчатых моллюсков и другие организмы. Эти охраняемые участки могут называться гидробиологическими или малакологическими заказниками (возможны и другие варианты названий).
Abstract:
Ostroumov S.A. SYSTEM OF PRINCIPLES FOR PROTECTING THE BIOGEOCENOTIC FUNCTION AND BIODIVERSITY OF FILTER-FEEDERS. -Doklady Akademii Nauk (DAN). 2002. Vol. 383. No. 5. P.710-713. translated into English:
System of principles for conservation of the biogeocenotic function and the biodiversity of filter-feeders. Doklady Biological Sciences. 2002. Vol. 383: 147-150. Bibliogr.15 refs. ISSN 0012-4966. Distributed by Springer, orderdept@springer-sbm.com.
As a result of our studies of filter-feeders (DAN, 1998, Vol. 362, p. 574-576; DAN, 2001,Vol. 378, p.283-285 ), it is clear that the filtering activity of populations of filter-feeders in natural habitats might be significantly reduced if the concentrations of some pollutants reach certain levels. The role of filter-feeders as factors of water purification in ecosystems is so important that their inhibition is a danger for the entire ecosystem. We think that not only the biodiversity of filter-feeders but also their level of functional (filtration) activity is to be protected. In order to do so, we suggest establishing a new type of protected areas whose main purpose is to protect functionally active populations of filter-feeders, including bivalves and other organisms. The author suggests that those protected areas could be named hydrobiological (some variants: biofiltering, or malacological) reserves (some variants: refuges, sanctuaries, etc.). 5 principles of nature conservation requirements in malacological and hydrobiological reserves (Tabl. 3), among them principle 2, "conservation of filtration activity of organisms and populations"; 5 detergents (1-50 mg/L) inhibited the filtration activity of Unio tumidus, Mytilus galloprovincialis, Crassostrea gigas (Tabl. 2); effects on the efficiency of elimination (EEE) of suspended matter from water were measured (Tabl. 2); the number of days (0.3 – 10) needed to filter the volume of aquatic (freshwater and marine) ecosystem by the local bivalves (a review of data from literature) (Tabl. 1). "I suggest that the existing system of protected terrestrial and water areas should be supplemented with special sites intended to conserve populations of filter-feeding hydrobionts. In addition to biodiversity conservation, these populations should be conserved because they fulfil a very important biogeocenotic function of water filtration and purification" (p.149). "The system of five principles…is proposed to provide an ecological basis of the environment conservation conditions at these sites (malacological and hydrobiological reserves)" (p.149).]. DOI 10.1023/A:1015398125876.
Снижение измеряемых концентраций Cu, Zn, Cd, Pb в воде экспериментальных систем с Ceratophyllum demersum: потенциал фиторемедиации 39 за 24 часа
Снижение измеряемых концентраций Cu, Zn, Cd, Pb в воде экспериментальных систем с Ceratophyllum demersum: потенциал фиторемедиации // ДАН. 2009. т.428. № 2. с. 282-285. см.: http://scipeople.com/publication/66711/;
для научных сотрудников, специалистов, аспирантов, студентов, бакалавров, магистров - работающих по темам: снижение загрязнения воды тяжелыми металлами, фиторемедиация, качество воды, новые экотехнологии, новые фитотехнологии, восстановление и реабилитация водных объектов и экосистем
новая статья о роли растений для снижения загрязнения воды:
Подробнее о статье:
Остроумов С.А., Шестакова Т.В. СНИЖЕНИЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ Cu, Zn, Cd, Pb В ВОДЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СИСТЕМ С Ceratophyllum demersum: ПОТЕНЦИАЛ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ // ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК (ДАН), 2009, том 428, № 2, с. 282–285. http://scipeople.com/publication/66711/;
Концентрации тяжелых металлов Cu, Zn, Cd, Pb в воде экспериментальных микрокосмов измеряли методом инверсионной вольтамперометрии. В некоторых микрокосмах инкубировали водные растения ( макрофиты) Ceratophyllum demersum (роголистник). Измеряемые этим методом концентрации металлов в воде микрокосмов с макрофитами снижались значительно быстрее, чем в воде контрольных микрокосмов без растений. Для всех четырех металлов установлен факт положительной роли растений как фактора, способствующего уменьшению концентрации металлов в воде. Выявленные факты вносят вклад в научную базу разработки инновационной экобиотехнологии (фитотехнологии, фиторемедиации) для улучшения качества воды и ее очищения от тяжелых металлов. http://www.maikonline.com/maik/showArticle.do?auid=VAFZC61RXH;
PII: S0869565209260338;
Реферат на англ. языке/ ABSTRACT:
Ostroumov S.A., Shestakova T.V. Decreasing in the measurable concentrations of Cu, Zn, Cd, Pb in the water of the experimental systems with Ceratophyllum demersum: phytoremediation potential // Doklady Akademii Nauk. 2009, vol. 428, No. 2, p. 282–285. Presented by Academician G.V. Dobrovol’skii.
Using the method of inversion voltamperometry, the concentrations of the heavy metals Cu, Zn, Cd, Pb were measured in the water of the experimental microcosms. Aquatic macrophytes Ceratophyllum demersum were incubated in some of the microcosms. The measured concentrations of all four metals decreased in the microcosms with macrophytes much faster than in the control microcosms without any macrophytes. http://www.maikonline.com/maik/showArticle.do?auid=VAFZC61RXH〈=en;
Ostroumov S.A., Shestakova T.V. Decreasing the measurable concentrations of Cu, Zn, Cd, and Pb in the water of the experimental systems containing Ceratophyllum demersum: The phytoremediation potential // Doklady Biological Sciences, 2009 (October), vol. 428, no. 1, p. 444-447. Finding: aquatic plants C. demersum induced a removal of the heavy metals Cu, Zn, Cd, and Pb from water. [publisher: MAIK Nauka/Interperiodica] DOI: 10.1134/S0012496609050159; www.springerlink.com/index/ML1062K7271L318N.pdf; https://www.researchgate.net/file.FileLoader.html?key=8fd8998627b86102db72c9b237c25054; http://sites.google.com/site/9dbs444/decreasing-the-measurable-concentrations-of-cu-zn-cd-and-pb-in-the-water; PMID: 19994786 [PubMed - indexed for MEDLINE]
Page 1 of the English paper:
http://resources.metapress.com/pdf-preview.axd?code=ml1062k7271l318n&size=smaller
References:
1. Dobrovol'skii G.V. // Voda: tekhnologiya i ekologiya. 2007. № 1. S. 63–68.
2. Dobrovol'skii G.V. // Ekol. khimiya. 2007. T. 16. S. 135–143.
3. Kapitsa A.P. // Environ. Ecol. and Saf. Life Activity. 2007. № 1. P. 68–71.
4. Abakumov V.A. // Voda: tekhnologiya i ekologiya. 2007. № 4. S. 69–73.
5. Ostroumov S.A. // DAN. 2004. T. 396. № 1. S. 136–141.
6. Ostroumov S.A. // Ekol. khimiya. 2004. T. 13. S. 186–194.
7. Ostroumov S.A. // Rivista di Biologia/Biology Forum. 1998. V. 91. P. 221–232.
8. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. L., N.Y.: CRC Press. Boca Raton, Taylor & Francis, 2006. 279 p.
9. Ostroumov S.A. // Hydrobiologia. 2002. V. 469. P. 117–129.
10. Ostroumov S.A. // Hydrobiologia. 2002. V. 469. P. 203–204.
11. Ostroumov S.A. // Rivista di Biologia/Biology Forum. 2004. V. 97. P. 39–50.
12. Solomonova E.A., Ostroumov S.A. // Vestn. MGU. Ser. 16. Biologiya. 2007. № 4. S. 39–42.
13. Lazareva E.V., Ostroumov S.A. // DAN. 2009. T. 425. № 6. S. 843–845,
14. Ostroumov S.A., Yifru D., Nzengung V., McCutcheon S. // Ecol. Stud. Haz., Sol. 2006. V. 11. P. 25–27.
15. Linnik R.P., Linnik P.N., Zaporozhets O.A. V kn.: Metody i ob"ekty khimicheskogo analiza. 2006. T. 1. № 1. S. 4–26.
--КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: улучшение качества воды; тяжелые металлы; медь, цинк, кадмий, свинец, химическое загрязнение водной среды, фиторемедиация; макрофиты, высшие водные растения, борьба с загрязнением, фитотехнология, инновационная экотехнология, экобиотехнология, микрокосмы, анодная инверсионная вольтамперометрия, АИВ, роголистник, Ceratophyllum demersum, Cu, Zn, Cd, Pb, поллютанты, ксенобиотики, контаминанты, биотестирование, фитотоксичность, водная экотоксикология, экологическая биогеохимия, геохимическая экология, допустимые нагрузки, допустимые сбросы, антропогенные воздействия, роль биоты в самоочищении воды, водные системы, предельно-допустимые концентрации, ПДК, водные объекты, хозяйственно- питьевого и культурно бытового водопользования, санитарно-гигиеническая безопасность, экологическая безопасность, водоемы, водотоки, детектирование металлов, инновации
--KEY WORDS: improving water quality, heavy metals, copper, zinc, cadmium, lead, chemical contamination of the aquatic environment, innovative methods of waste water treatment, phytoremediation, macrophytes, higher aquatic plants, pollution control, phytotechnologies, new environmental technology, environmental biotechnology, microcosms, anodic inversion voltamperometry, coontail, hornwort, Ceratophyllum demersum, Cu, Zn, Cd, Pb, pollutants, xenobiotics, contaminants, biological effects, phytotoxicity, aquatic ecotoxicology, environmental biogeochemistry, geochemical ecology, allowable load of pollutants, allowable discharges, anthropogenic impacts, the role of biota in self-purification of water, water systems, maximum permissible concentration, MPC, water bodies, drinking-water, sustainable use of water, using water for cultural, domestic, municipal, laundry purposes, standards of water quality,
sanitary-hygienic safety, environmental safety, ponds, streams, detecting metals;
Site where to find the full text of the paper in English:
Ostroumov S.A., Shestakova T. V. Decreasing the measurable concentrations of Cu, Zn, Cd, and Pb in the water of the experimental systems containing Ceratophyllum demersum. // Doklady Biological Sciences 2009, 428: 444-447. [Finding: aquatic plants C. demersum induced a removal of heavy metals Cu, Zn, Cd, and Pb from water] http://scipeople.ru/ users/2943391/; http://sites.google.com/site/9dbs444/decreasing-the-measurable-concentrations-of-cu-zn-cd-and-pb-in-the-water
- - - - -
Новые релевантные факты
на сайте http://scipeople.ru/users/2943391/ размещен материал с таблицами. В таблицах приведены новые релевантные факты.В таблицах указаны и библиографические источники, содержащие методику и дополнительную информацию. Название материала: С.А.Остроумов. Химико-биотические взаимодействия и новое в учении о биосфере В.И.Вернадского. Москва, 2009. Результаты работ автора и библиография в период 1985-2009 гг. суммированы в таблицах: 1. Накопление элементов в организмах и их роль в биогеохимических потоках элементов. 2. Воздействие ксенобиотиков и поллютантов на высшие растения. 3. Воздействие химических веществ на водоросли. 4. Воздействие ксенобиотиков на моллюсков и некоторых планктонных организмов-фильтраторов. 5. Роль водных макрофитов в связи с задачами фитотехнологий и фиторемедиации. 6. Концептуальные разработки экологических проблем и состояния биосферы.
Связь процессов самоочищения воды и экологической репарации 18 за 24 часа
Примечание: В центре внимания статьи - водные организмы. Они сыграли большую роль в удалении радиоактивного загрязнения из воды после Чернобыля. Поэтому статья, будучи по сути фундаментальным экологическим исследованием, имеет отношение и к вопросам самоочищения воды водных экосистем от радионуклидов. Формально говоря, слово Чернобыль в статье не произносится. Но содержание статьи касается тематики самоочищения воды (репарации качества воды) после любых видов загрязнения.
Остроумов С.А. Связь процессов самоочищения воды и экологической репарации // ВОДА: ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ. 2009. №12 (декабрь), с. 29-34.
http://scipeople.com/uploads/materials/4389/Water_Chem&Ec_12%2709_pp_29-34.pdf
http://scipeople.com/publication/67785/
Ostroumov S.A. Relationship between water self-purification and environmental repair processes // Water: Chemistry and Ecology. 2009 (Dec). No. 12, p. 29-34.
РЕФЕРАТ. В работе получены экспериментальные результаты, доказывающие, что в водных экосистемах один из важнейших процессов репарации на экологическом уровне (восстановление качества воды в ходе процесса изъятия гидробионтами взвеси из воды) ингибируется загрязняющим веществом (ксенобиотиком). Это указывает на элемент аналогии с процессами репарации на генетическом уровне, которые также могут нарушаться ксенобиотиками и характеризуются некоторыми другими свойствами, аналогичными особенностям экологической репарации. В исследованиях автора показано, что в число ксенобиотиков, оказывающих негативное воздействие на процессы, важные для экологической репарации качества воды, входят различные поверхностно-активные вещества (ПАВ), детергенты, тяжелые металлы и др. Приводятся экспериментальные данные о воздействии ПАВ тетрадецилтриметиламмонийбромида на фильтрационную активность морских двустворчатых моллюсков - мидий природной гибридной популяции Mytilus edulis × M. galloprovincialis.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: качество воды, поллютанты, ксенобиотики, репарация, поверхностно-активные вещества (ПАВ), детергенты, металлы, тетрадецилтриметиламмонийбромид, морские мидии, Mytilus edulis, Mytilus galloprovincialis, загрязнение, марикультура, самоочищение, полезные функции экосистем, моллюски, аквакультура, загрязнение воды, очищение воды, новые понятия и термины, экология, теоретическая биология, науки о жизни, биологические эффекты, биотестирование, опасность химических веществ, инновации, живые системы, экологическая, фильтрационная активность
Ostroumov S.A. Relationship between water self-purification and environmental repair processes // Water: Chemistry and Ecology. 2009. (Dec). No. 12, p. 29-34.
ABSTRACT. The experimental results were obtained to demonstrate that one of the most important ecological rehabilitation processes (the process of improving water quality by the removal of suspended matter from water by filter-feeders) is inhibited by a pollutant (a xenobiotic). This fact and some other considerations suggest some analogy between repair processes at genetic and ecosystem level. Author’s experiments have shown that the group of xenobiotics which cause adverse effects on ecological mechanisms for improving water quality includes surface-active agents (surfactants), detergents, heavy metals, and other chemicals. The author’s experiments have discovered the inhibitory effects of tetradecyltrimethylammonium bromide on the filtration activity of the natural hybrid mussel population of Mytilus edulis ×
M. galloprovincialis.
KEY WORDS: water quality, pollutants, xenobiotics, rehabilitation, surfactants, detergents,
metals, tetradecyltrimethylammonium bromide, marine mussels, Mytilus edulis, Mytilus
galloprovincialis
ДОПОЛНЕНИЕ К РЕФЕРАТУ СТАТЬИ – ФРАГМЕНТЫ ТЕКСТА:
ВВЕДЕНИЕ.
В пресноводных и морских экосистемах
происходят процессы самоочищения
[1-7], благодаря которым система под-
держивает качество воды [3, 5]. Биотические
процессы самоочищения являются природ-
ной биоремедиацией экосистемы [6 – 10]. В
водные экосистемы ежегодно поступает
аллохтонное органическое вещество в виде
частиц размером более 0,5 мкм (particulate
organic matter, POM). Поступление аллох-
тонного POM может составлять 89 кг на 1 га
поверхности водоема в год, например, в озеро
Лоренс (Lawrence Lake, Мичиган, США [3]).
В реке поступление POM может достигать
около 5900 т обеззоленного сухого вещества
на участке реки (New River, США) протя-
женностью 135 км (с учетом вещества, пос-
тупающего с притоками) [3]. К этому добав-
ляется поступление аутохтонного POM,
которое достигает величины около 5000 т
обеззоленного сухого вещества на том же
участке реки протяженностью 135 км [3].
Вклад фитопланктона в поступление POM в
воду может составлять 43 г углерода на 1 м2
площади водоема в год, например, в озере
Лоренс [3]. Это вещество должно удаляться
из столба воды в ходе природных процессов
самоочищения. На экосистемном уровне
организации жизни происходят процессы
ремедиации, восстановления и, в широком
смысле слова, экологической репарации
(«ремонта») системы [3 – 6], что порождает
целесообразность поиска аналогий при
сопоставлении этих процессов с процессами
репарации на других уровнях организации
жизни. Цель данного сообщения – анализ
некоторых особенностей экологической
репарации (деятельности биотического
блока системы самоочищения) на примере
процесса изъятия из воды взвеси при филь-
трации воды моллюсками с использованием
результатов опытов, в которых применялся
ингибиторный анализ экологических взаи-
модействий организмов [8]).
Получены новые результаты, показывающие,
что один из процессов экологической репа-
рации качества воды (процесс изъятия гид-
робионтами взвеси из воды) ингибируется
загрязняющими веществами (ксенобиотика-
ми), что указывает на некоторый элемент
аналогии с процессами репарации на генети-
ческом уровне, которые также могут нару-
шаться ксенобиотиками. Возможность и пра-
вомерность такой аналогии была отмечена и
обоснована нами ранее.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальные исследования филь-
трационной активности моллюсков
проводили по методике, описанной в
[5, 10].
Изучали изменение скорости фильтрации
воды моллюсками из природной гибридной
популяции мидий Mytilus edulis × M. galloprovincialis
при воздействии катионного
поверхностно-активного вещества (ПАВ) тет-
радецилтриметиламмоний бромида
(ТДТМА). Моллюски были собраны со ска-
листого дна вблизи побережья Англии в райо-
не города Плимут (Plymouth). В опытах в
результате фильтрации воды моллюски извле-
кали из нее клетки водоросли Isochrysis
galbana. Снижение концентрации суспенди-
рованных в воде клеток регистрировали с
помощью счетчика Култера. Эксперименты
проводили в термостатируемой комнате при
16 °С. В опытах использовали моллюсков,
стандартизированных по весу. В опытах по
изучению действия ТДТМА сырая масса мол-
люсков составляла около 4 – 5 г (с раковина-
ми), размер 30-35 мм. В опытах по изучению
действия тяжелых металлов на фильтрацию
воды черноморскими моллюсками Mytilus
galloprovincialis использовали методику, опи-
санную в [5, 10]. Расчет величины ВЭИ (воз-
действие на эффективность изъятия взвеси
моллюсками) проводили как описано в [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные в опытах результаты свиде-
тельствуют о нарушении фильтрацион-
ной активности моллюсков при воз-
действии органических и неорганических
загрязняющих веществ (поллютантов, ксено-
биотиков) (табл. 1, 2).
Эти результаты целесообразно обсудить в
связи с процессами самоочищения водных
экосистем [7 – 10]. Процессы самоочищения
включают в себя три группы процессов:
физические, химические и биотические [5,
9]. В данном сообщении мы ограничимся
рассмотрением биотических процессов, кото-
рые в своей совокупности интерпретируют-
ся как экологическая репарация – восстанов-
ление качества воды [10]. Угроза нарушению
качества воды (что вызовет разрушение мес-
тообитаний и серьезное ухудшение условий
обитания гидробионтов, вплоть до исчезно-
вения видов) проистекает с двух сторон.
Такую угрозу создают две группы факторов:
во-первых, антропогенные факторы; во-вто-
рых, многие естественные процессы, вклю-
чая накопление и отмирание биомассы
фитопланктона, поступление в воду биоге-
нов с окружающей территории и из донных
осадков и т.д. [3]. В водных экосистемах идут
процессы ухудшения качества воды (поступ-
ление аутохтонного и аллохтонного органи-
ческого вещества, биогенов, взвесей), что
делает важными гидробиологические про-
цессы экологической репарации, ведущие к
восстановлению качества воды [1 – 5, 10].
Процессы самоочищения, движимые гидро-
бионтами, уязвимы для повреждающих воз-
действий загрязняющих веществ [7]. Среди
таких процессов – фильтрация воды гидро-
бионтами [5]. Ее изучению посвящены наши
исследования, которые привели к новым эле-
ментам в видении проблемы эвтрофирова-
ния [9] и роли биоразнообразия в формиро-
вании качества воды [10]. К ранее
полученным результатам добавляются новые
факты о действии катионного ПАВ ТДТМА
на моллюсков (Mytilus edulis × M. galloprovincialis,
природная гибридная популяция)
(табл. 1), а также о действии тяжелых метал-
лов на M. galloprovincialis (табл. 2).
Суммирование ряда последних эксперимен-
тов автора проведено в табл. 2, где для раз-
личных веществ приведен показатель, обоб-
щающий данные экспериментов, так
называемый индекс ВЭИ (воздействие на
эффективность изъятия частиц из воды при
ее фильтрации гидробионтами). Чем выше
численное значение ВЭИ, тем сильнее воз-
действие данного загрязняющего вещества
на изъятие взвешенного вещества из воды в
результате ее фильтрации. В таблице числен-
ное значение ВЭИ превышает 100%, что ука-
зывает на ингибирование фильтрации воды
и изъятия взвеси при действии всех изучен-
ных веществ. Наши новые данные хорошо
согласуются с примерами сходного действия
на фильтраторов других загрязняющих
веществ, в том числе пестицидов (например,
P. Donkin и соавторы, 1997 – цит. по [5]).
Недавно нами были получены новые экспе-
риментальные результаты, указывающие на
некоторую степень ингибирования фильтра-
ционной активности морских мидий под воз-
действием и других химических веществ
таких, как наночастицы металла (Au) и сус-
пензии нефти.
Новые данные подтверждают, что процессы,
участвующие в экологической репарации,
могут быть чувствительны к таким внешним
факторам, как загрязнение водной среды
химическими веществами. Высокая потенци-
альная лабильность и уязвимость экологи-
ческой репарации заставляет с максимально
бережным вниманием относиться к ней как
предпосылке поддержания биологических
процессов на надорганизменном уровне орга-
низации жизни. Сказанное выше переклика-
ется с поисками подходов для анализа про-
блем стабильности и устойчивости экосистем
[11, 15]. Новые подходы к определению этих
свойств экосистем были предложены в [11].
Представляет интерес поиск элементов
общего в особенностях процессов репарации
на разных уровнях организации жизни –
например, на надорганизменном уровне
и суборганизменном уровне (молекулярно-
генетическом) (табл. 3).
В табл. 3 сопоставлены некоторые особен-
ности, общие для процессов репарации в
обоих случаях. По-видимому, эти процессы –
одно из условий поддержания важных
характеристик организации жизни на соот-
ветствующих уровнях и одно из условий
самого сохранения этих уровней организа-
ции жизни. Отме чалось, что организован-
ность жизни, ее поддержание во времени,
противостояние процессу нарастания нару-
шений организованности – существенные
черты феномена жизни в биосфере Земли
[11 – 14, 16].
Общим элементом упомянутых выше репа-
рационных явлений, по-видимому, может
являться активное противостояние нараста-
нию нарушений организованности в соот-
ветствующих «зонах ответственности» этих
процессов репарации. Поддержание качества
воды означает антиэнтропийное противосто-
яние выравниванию концентрационных
градиентов, существующих в водных экосис-
темах [16]. Репарация ДНК, как и эколо-
гическая репарация, также носит антиэнтро-
пийный характер. Интересно, что в обоих
случаях репарация проводится с эффектив-
ностью менее 100 %. В экосистемах при вос-
становлении качества воды последняя очи-
щается от загрязнителей, растворенного
органического вещества (РОВ) и взвесей, но
не полностью: в природной воде поддержи-
вается некоторое содержание РОВ (в сред-
нем 0,5-10 мг/л), а также некоторое содержа-
ние взвешенного вещества [3].
Обсуждаемый в данной статье материал
имеет отношение к ряду концептуально
существенных вопросов экологии, в том
числе и к сложным вопросам устойчивого
функционирования экологических систем и
их места в формировании геохимической
среды. Анализ важных аспектов функциони-
рования пресноводных экологических сис-
тем и теория соответствующих вопросов
даны в работе [11].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, экспериментальная работа
выявила новые факты того, что про-
цессы экологической репарации (на
примере изъятия взвешенных частиц благо-
даря фильтрационной активности моллюс-
ков) могут ингибироваться под воздействием
загрязняющих веществ (ксенобиотиков)
(табл. 1, 2). Аналогичное явление может
наблюдаться в случае репарации ДНК,
эффективность которой также может нару-
шаться при воздействии ксенобиотиков
(табл. 3). Из сказанного выше вытекает, что
осуществляемая сообществом гидробионтов
экологическая репарация (биотическое само-
очищение воды) в водных экосистемах несет
функцию, в некоторой степени аналогичную
репарации ДНК на молекулярно-генетиче-
ском уровне организации жизни. В результа-
те выявляется и характеризуется определен-
ная сторона опасности антропогенного
загрязнения, вызывающего нарушение репа-
рационных процессов на различных уровнях
организации жизни.
Выявление и сравнительный анализ тех или
иных свойств или явлений жизни, общих для
нескольких уровней ее организации, пред-
ставляется целесообразным для дальнейшего
уточнения концепций общей экологии [15].
Процессы самоочищения воды и связанной с
этим экологической репарации включают в
себя большое количество этапов и процессов
и могут служить примером процессов, в
сумме составляющих то, что названо «интег-
ральным метаболизмом» [28] в водных эко-
системах.
Представления об экологической репарации
были прокомментированы в [16] и вписыва-
ются в теорию биотического самоочищения
воды и улучшения ее качества, которая осве-
щена в публикациях [17 – 28] и поддержана
многими специалистами [29 – 35].
СПИСОК ТАБЛИЦ:
Таблица 1.
Снижение фильтрационной активности атлантических мидий из
природной популяции Mytilus edulis × M. galloprovincialis при воз-
действии ПАВ тетрадецилтриметиламмонийбромида (ТДТМА).
Таблица 2.
Химические вещества, в том числе ксенобиотики и поллютан-
ты, которые проявили способность ингибировать процесс
изъятия взвешенного вещества из воды гидробионтами-
фильт раторами (новые результаты автора, а также по мате-
риалам [5 – 10, 25, 28])
1 сульфат кадмия Mytilus galloprovincialis 0,5 мг/л новые результаты автора
2 сульфат меди M. galloprovincialis 2 мг/л новые результаты автора
3 нитрат свинца M. galloprovincialis 20 мг/л новые результаты автора
4 бихромат калия M. galloprovincialis
5 ТДТМА
6 ТДТМА Crassostrea gigas 0,5 мг/л ВЭИ 761 %
7 ДСН M. edulis, M. galloprovincialis
8 ДСН Crassostrea gigas 0,5 мг/л ВЭИ 231 %
9 Тритон Х-100 Unio tumidus 5 мг/л [5]
10 Тритон Х-100 M. edulis 1 мг/л и более [5]
11 СМС1 (ОМО) Unio tumidus 50 мг/л ВЭИ 187 %
12 СМС2 (Tide) M. galloprovincialis 50 мг/л ВЭИ 207 %
13 СМС3 (Лоск) M. galloprovincialis 7 мг/л ВЭИ 551 %
14 СМС4 (IXI) M. galloprovincialis 10 мг/л ВЭИ 158 %
15 СМС4 (IXI) M. galloprovincialis 50 мг/л ВЭИ 276 %
16 ЖМС1 (Е) M. galloprovincialis 2 мг/л ВЭИ 214 %
17 ЖМС1 (Е) Crassostrea gigas 2 мг/л ВЭИ 305 %
18 ЖМС2 (Fairy) C. gigas 2 мг/л ВЭИ 1790 %
Примечание. Обычно указывается максимальная величина ВЭИ за весь
период эксперимента.
Таблица 3
Некоторые особенности репарации на различных уровнях
Литература
1. А. Ф. Алимов, Функциональная экология
пресноводных двустворчатых моллюсков, Л.,
Наука, 1981, 248 с.
2. Л.М. Сущеня, Количественные закономер-
ности питания ракообразных, Минск, Наука
и техника, 1975, 208 с.
3. R. Wetzel, Limnology, 3rd edition, San Diego
et al., Academic Press, 2001, 1006 p.
4. R.F. Dame, Ecology of Marine Bivalves: an
Ecosystem Approach. Boca Raton, CRC Press,
1996, 277 p.
5. Остроумов С.А. Биологические эффекты
при воздействии поверхностно-активных
веществ на организмы, М., МАКС-Пресс,
2001, 334 с.
6. Остроумов С.А. Водная экосистема: крупно-
размерный диверсифицированный биореак тор
с функцией самоочищения воды. ДАН (Докла-
ды РАН), 2000, Т. 374, № 3, С. 427 – 429.
7. Остроумов С.А. Концепция водной биоты
как лабильного и уязвимого звена системы
самоочищения воды. ДАН, 2000, Т. 372, № 2,
С. 279 – 282.
8. Остроумов С.А. Ингибиторный анализ
регуляторных взаимодействий в трофических
сетях. ДАН, 2000, Т. 375, № 6, С. 847 – 849.
9. Остроумов С.А. Синэкологические основы
решения проблемы эвтрофирования ДАН,
2001, Т. 381, № 5, С. 709 – 712.
10. Остроумов С.А. Сохранение биоразнооб-
разия и качество воды: роль обратных связей
в экосистемах // ДАН, 2002, Т. 382, № 1, С.
138 – 141.
11. А. Ф. Алимов, Элементы теории функци-
онирования водных экосистем, Санкт-
Петербург, Наука, 2000, 147 с.
12. Э. Шредингер (E.Schrödinger), Что такое
жизнь с точки зрения физики. М., ИЛ, 1947,
146 c.
13. О.Г. Газенко, В.Б. Малкин, Космическая
биология. В кн.: История биологии (с начала
ХХ века до наших дней), М., Наука, 1975, С.
560 – 578.
14. Э.М. Галимов, Феномен жизни: между
равновесием и нелинейностью. Происхожде-
ние и принципы эволюции, М., Едиториал
УРСС, 2001. 256 с.
15. Г.С. Розенберг, Д.П. Мозговой, Д.Б.
Гелашвили, Экология: элементы теоретичес-
ких конструкций современной экологии,
Самара, Самарский научный центр РАН,
1999, 396 с.
16. Остроумов С.А. О биотическом очище-
нии воды и экологической репарации //
Сиб. экол. журнал. 2006. № 3. C. 339 – 343.
17. Ostroumov S.A. Inhibitory analysis of topdown
control: new keys to studying eutrophication,
algal blooms, and water self-purification.
Hydrobiologia. 2002. 469, Р. 117 – 129.
18. Ostroumov S.A. Polyfunctional role of
biodiversity in processes leading to water
purification: current conceptualizations and
concluding remarks // Hydrobiologia. 2002. V.
469 (1-3) Р. 203 – 204.
19. Ostroumov S.A. Aquatic ecosystem as a
bioreactor: water purification and some other
functions // Rivista di Biologia /Biology
Forum. 2004. V. 97. Р. 39 – 50.
20. Остроумов С.А. О биотическом самоочи-
щении водных экосистем. Элементы теории
// ДАН. 2004. Т.396. № 1. С. 136 – 141.
21. Остроумов С.А. Биологический механизм
самоочищения в природных водоемах и водо-
токах: теория и практика // Успехи современ-
ной биологии. 2004. Т.124. №5. С. 429 – 442.
22. Остроумов С.А. Роль биотических фак-
торов в формировании качества воды и само-
очищении водных экосистем // Экологи-
ческая химия. 2004. Т. 13(3) С. 186 – 194.
Some aspects of water filtering activity of filterfeeders
// Hydrobiologia. 2005. Vol. 542, No. 1.
P. 275 – 286.
23. Остроумов С.А. О некоторых вопросах
поддержания качества воды и ее самоочище-
ния // Водные ресурсы. 2005. Т.32. № 3. С.
337 – 347.
24. Остроумов С.А. О полифункциональной
роли биоты в самоочищении водных экосис-
тем //Экология. 2005. № 6. С. 452 – 459.
25. Ostroumov S.A. Biological Effects of
Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca
Raton, London, New York. 2006. 279 p.
26. Ostroumov S.A. Biomachinery for
maintaining water quality and natural water selfpurification
in marine and estuarine systems:
elements of a qualitative theory // International
Journal of Oceans and Oceanography. 2006.
Volume 1, №.1. Р. 111 – 118.
27. Остроумов С.А. Элементы теории био-
контроля качества воды: фактор экологичес-
кой безопасности источников водоснабже-
ния //Химическая и биологическая
безопасность. 2008. № 5-6. С. 36 – 39.
28. Остроумов. С.А. Гидробионты в самоочи-
щении вод и биогенной миграции элементов.
М.: МАКС-Пресс. 2008, 200 с.
29. Ермаков В.В. О книге С.А.Остроумова
«Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов» //Вода: химия
и экология. 2009. №8. С. 25 – 29.
30. Brooks, B.W.,Riley, T.M., Taylor, R.D. Water
quality of effluent-dominated ecosystems:
Ecotoxicological, hydrological, and management
considerations // Hydrobiologia. 2006. 556 (1),
Р. 365 – 379.
31. Fisenko A.I. A New Long-Term On Site
Clean-Up Approach Applied to Non-Point
Sources of Pollution // Water, Air, & Soil
Pollution. 2004, V. 156, № 1-4. Р. 1-27.
32. Neofitou, C., Dimitriadis, A., Pantazis, P.,
Psilovikos, A., Neofitou, N., Paleokostas, A. Selfpurification
of a long-stretched gully affects the
restoration of an alpine-type lake in northern
Greece // Fresenius Environmental Bulletin.
2005. 14 (12 A), Р. 1141 – 1149.
33. Stabili, L., Licciano, M., Giangrande, A.,
Longo, C., Mercurio, M., Marzano, C.N. Corriero
Filtering activity of Spongia officinalis var.
adriatica (Schmidt) (Porifera, Demospongiae)
on bacterioplankton: Implications for
bioremediation of polluted seawater // Water
Research, 2006, 40 (16), Р. 3083 – 3090.
34. Добровольский Г.В., Розенберг Г.С.,
Тодераш И.К. (ред.) Открытие нового вида
опасных антропогенных воздействий в эко-
логии животных и биосфере: ингибирование
фильтрационной активности моллюсков
поверхностно-активными веществами. М.:
МАКС-Пресс. 2008. 104 с.
35. Wang X., Y. An, J. Zhang, X. Shi, C. Zhu, R.
Li , M. Zhu and S. Chen. Contribution of
biological processes to self-purification of
water with respect to petroleum hydrocarbon
associated with No. 0 diesel in Changjiang
Estuary and Jiaozhou Bay, China //
Hydrobiologia, 2002. V.469, No. 1-3, Р.
179 – 191.
Поиск подходов к решению проблемы глобальных изменений: элементы теории биотическо-экосистемного механизма регуляции и стабилизации параметров биосферы, геохимической и геологической среды 40 за 24 часа
Остроумов С.А. Поиск подходов к решению проблемы глобальных изменений: элементы теории биотическо-экосистемного механизма регуляции и стабилизации параметров биосферы, геохимической и геологической среды // Вестник Моск. ун-та. Серия 16. биология. 2005. № 1. С.24-33. Библиогр. 50 назв. на стр. 31-33. Резюме на англ. яз. с. 33, на русск. яз. с. 50. [Анализируется роль биоты (живых организмов, совокупности экологических и гидробиологических факторов) в регуляции и стабилизации параметров биосферы, геофизических и геохимических процессов и в результате этого, в предотвращении экстремальных погодных явлений и глобальных изменений климатической системы. Сформулирован и обсуждается список связанных с этим важнейших семи функций биоты. Изложены элементы теории аппарата биосферы].
Searching approaches to solving the problem of global change: elements of the theory of the biotic-ecosystem mechanisms of the regulation and stabilization of the parameters of the biosphere, geochemical and geological environment. — Vestnik MGU (Bulletin of Moscow University). Series 16. Biology. 2005. No. 1. P. 24-33. Bibliogr. 50 refs. on pages 31-33. Abstract in English on p.33, in Russ. on p.50. [The paper revisits the role of the biota (living organisms, the sum of ecological and hydrobiological factors) in the regulation and stabilization of the parameters of the biosphere, geophysical and geochemical processes and, as a result, in the preventing the extreme weather events and global change of the climate system. The shortlist of the seven most important functions of biota in doing so is formulated and commented. Some elements of the theory of the apparatus of the biosphere are given]. ISSN 0201-7385; ISSN 0137-0952; http://git.bio.msu.ru/vestnik.html; English version of the journal: Moscow University Biological Sciences Bulletin [Allerton Press, Inc. distributed by Springer Science+Business Media LLC since 2007; ISSN 0096-3925 (Print) 1934-791X (Online)].
Ключевые слова /key words:
решение проблемы глобальных изменений, теория биотическо-экосистемного механизма регуляции и стабилизации параметров биосферы, геохимическая и геологическая среда, роль биоты (живых организмов совокупности экологических и гидробиологических факторов), регуляции и стабилизации параметров биосферы геофизических и геохимических процессов, предотвращение экстремальных погодных явлений и глобальных изменений, климатическая система, полезные функции биоты, теория аппарата биосферы, preventing global change, ecosystem services, С.А.Остроумов, стабильность, охрана биосферы, охрана окружающей среды, геосферы, науки о жизни, науки о Земле, антропогенные воздействия, приоритеты
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
LIBRARY.BY - это электронная онлайн библиотека. Мы собираем научные и литературные авторские произведения Загрузить свои работы
При использовании материалов библиотеки обязательно ставьте обратную активную гиперссылку на источник.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций