РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Об'єктами досліджень були занурені вищі водяні рослини:
- різуха гваделупська (Najas guadelupensis L.), що належить до роду Різуха (Najas), родини Різухові (Najadaceae), порядку Наядоцвіті (Najadales), класу Однодольні (Liliopsida); відділу Покритонасінні (Magnoliophyta (Angiospermae)); на Україні цей вид вегетує лише в лабораторних умовах;
- кушир темно-зелений (Ceratophyllum demersum L.) - до роду Кушир (Ceratophyllum), родини Куширові (Ceratophyllaceae), порядку Лататтєцвіті (Nymphaeales), класу Дводольні (Magnoliopsida (Dicotyledones)), відділу Покритонасінні (Magnoliophyta (Angiospermae)) [76];
та зелені нитчасті водорості:
- едогоніум Oedogonium cardiacum (Hass.) Wittr. з роду Едогоній Oedogonium, родини Едогонієві Oedogoniaceae, порядку Едогонієві Oedogoniales, класу Власне Зелені Водорості Chlorophyceae, відділу Зелені Водорості Chlorophyta;
- кладофора Cladophora glomerata (L.) Kutz. з роду Кладофора Cladophora, родини Кладофорові Cladophoraceae, порядку Кладофорові Cladophorales, класу Власне Зелені Водорості Chlorophyceae, відділу Зелені Водорості Chlorophyta [24, 104].
Занурені вищі водяні рослини як об'єкти досліджень були вибрані у зв'язку з тим, що вони є зручною моделлю для вивчення впливу розчинених хімічних речовин, оскільки мають значну поверхню зіткнення з водним середовищем. Відсутність масивних стебел, листків, кореневищ, як у повітряно-водяних чи рослин з плаваючими листками, дає можливість робити середні рівномірні наважки.
Зелені нитчасті водорості також є інформативними в токсикологічному плані, оскільки вони є достатньо просто організованими рослинами, в яких домінує структура нерозгалужених або слабо розгалужених ниток, що представлені лінійною послідовністю клітин [10, 24].
Слід відмітити достатню вивченість цитології та фізіології нитчастих водоростей кладофори та едогоніуму [21, 121]. Так, існують детальні цитологічні дослідження Oe. cardiacum [121], проте відсутня інформація щодо впливу важких металів на фізіолого-біохімічні процеси даного виду водоростей. Таким чином, наявні в літературі і одержані нами дані будуть об'єднані для складення цілісної картини щодо впливу іонів міді та марганцю на функціонування цих водоростей і з'ясування механізмів їх токсичної дії.
Також вибір піддослідних організмів базувався на філогенетичній близькості вищих водяних рослин і зелених нитчастих водоростей. Останні за морфологічною будовою, біохімічним складом, фізіологічними функціями і еволюційним розвитком стоять ближче до вищих рослин, ніж інші групи водоростей [21, 63].
Необхідно підкреслити, що C. demersum і Cl. glomerata є одними з найбільш розповсюджених видів водяних рослин на території України.
Вказані макрофіти є невибагливими до умов вирощування, легко культивуються в лабораторних умовах.
З метою стандартизації умов проведення дослідів молоді пагони вищих водяних рослин і таломи нитчастих водоростей вирощували на розведеному в
20 разів середовищі Успенського № 1 [21, 66]. В такій модифікації концентрація біогенних елементів у середовищі знижується до середнього рівня, характерного для природних вод. При цьому їх співвідношення залишається збалансованим, оптимальним для росту і розвитку рослин. Макрофіти вирощували при температурі 20?2оС і комбінованому освітленні лампами розжарювання і денного світла (150-200 Вт/м2) протягом 14 год/добу; рН середовища вимірювали за допомогою іономіра ЭВ-74.
Вибір вивчення впливу на рослинні організми таких металів, як мідь і марганець, визначався низкою факторів:
1) велика їх кількість у стічних водах підприємств;
2) дія Cu2+ і Mn2+ на рослинні організми вивчалась як в Україні, так і за кордоном, проте щодо їх впливу на водяні макрофіти різних видів та рівнів організації у стандартних умовах одночасно з встановленням рівня накопичення ними металів, то такі дослідження майже не проводились;
3) важливим є встановлення границь переходу позитивного впливу цих металів як мікроелементів до токсичної їх дії як полютантів, що і обумовило вибір досліджуваного діапазону концентрацій: від низьких (0,5-2 ГДК) до високих
(10-20 ГДК). Такі кількості металів у водному середовищі відповідають реальним рівням забруднення ними природних вод [56].
Молоді пагони занурених вищих водяних рослин та таломи нитчастих водоростей поміщали в скляні акваріуми з водним середовищем (як при вирощуванні, але без додавання фосфатів і карбонатів, з якими іони металів утворюють нерозчинні солі, та мікроелементів згідно з методикою проведення токсикологічних досліджень [112]), приготовленим на основі відстояної водопровідної води з розрахунку: 2 г сирої маси : 3 дм3 води. У водне середовище додавали мідь (CuSO4·5H2О) у концентрації 0,5, 2, 5, 10 і 20 мкг/дм3 (за іонами Cu2+) або марганець (MnSO4·5H2О) - 5, 20, 50, 100 і 200 мкг/дм3 (за іонами Mn2+). Ці концентрації іонів металів у воді відповідають 0,5, 2, 5, 10 і 20 рибогосподарським ГДК (ГДК Cu2+ = 1 мкг/дм3, ГДК Mn2+ = 10 мкг/дм3 [2]). Фоновий вміст міді у воді становив 0,14±0,05 мкг/дм3, марганцю -
0,24±0,02 мкг/дм3. Слід зазначити, що навіть при максимальних концентраціях досліджуваних солей вміст SO42- у водному розчині був у тисячі разів менше їх ГДК, що становить 100 мг/дм3 [2].
Рослини витримували при вищевказаних освітленні і температурі протягом однієї і чотирнадцяти діб (зі зміною розчину на сьому добу [8, 48, 89]), тобто проводили як гострі, так і хронічні досліди. Зміну розчину проводили у зв'язку з тим, що для рибогосподарських водойм ГДК розрахована на неодноразове надходження токсиканту у водну товщу. Тому вважають, що методика зі зміною розчину дає більш надійні результати і пропонується як стандартна [10]. Контрольними були макрофіти, витримані в ідентичних умовах, проте без додавання Cu2+ і Mn2+.
При дослідженні сумісної дії іонів міді і марганцю на вищі водяні рослини та нитчасті водорості у водне середовище додавали метали у комбін
- Київ+380960830922