ПРОГРАММА  “MUSSEL WATCH”   И   БИОМОНИТОРИНГ ЧЕРНОГО  МОРЯ

Э.Ф. Костылев , Ю.М. Деньга, Л.Л. Красота.

Украинский научный центр экологии моря, Одесса

Оценка качества морской  среды,  как  правило,  проводится  химико-аналитическими методами.  Однако этот подход, в связи с расширением списка загрязняющих веществ и  возрастанием стоимости аналитической  аппаратуры, слишком громоздкий и дорого стоит.

Результаты химических анализов относятся к качеству морской  воды непосредственно в  момент  её  оценки и могут значительно изменяться в связи с переносом водных масс. 

Биологические методы оценки качества водной среды более  дешёвые,  чем химико-аналитические,  однако они дают информацию, главным образом, о последствиях загрязнения и, как правило, не указывают на причину.

Многие гидробионты  активно  или пассивно (например - планктонные организмы) покидают зону загрязнения и не могут быть индикаторами  качества среды в районе исследования. Исключение составляют бентосные организмы,  которые в  результате своей малоподвижности или прикреплённости к субстрату,  не могут покинуть зону загрязнения.

Наиболее удобным организмом-монитором является широко распространённый в Мировом океане моллюск – мидия. На его  основе во многих странах мира сегодня создана система  мидиевого мониторинга - “Mussel Watch”.

Система мидиевого  мониторинга качества морской среды (“Mussel Watch”) была впервые создана в 1976 году в США  [1].  Это был традиционный   химический      мониторинг,     основанный    на   измерении

концентраций тяжелых металлов, нефтяных углеводородов и радиоактивных   элементов    в    мидиях.

Мидии были избраны как удобный объект  для мониторинга, поскольку они ведут оседлый образ жизни, профильтровывают огромные количества морской воды, накапливая при этом в своем теле загрязняющие вещества.

Известно, что бентос отличается способностью отражать общее качество  и количество протекающей над ним воды, так как донные сообщества выступают в качестве  непрерывных  мониторов  перемещающейся  водной массы.  Они реагируют на большое разнообразие различных факторов, определяющих качество воды, суммируют эффекты одновременного действия смеси различных загрязняющих веществ. Эти возможности ставят зообентос (и в первую очередь мидий – как биофильтраторов) в ряд важнейших индикаторных организмов, по которым проводится итоговая оценка состояния водных объектов

Обычно состояние  водной  экосистемы характеризуется многими показателями: гидрохимическими, гидрологическими и гидробиоло-гическими. В то же время задачи непрерывного контроля за состоянием водоемов предполагают упорядочение  множества  состояний  каждого наблюдаемого водного  объекта на основе сведения обширного набора показателей к одному или нескольким. 

Основной методологический прием, используемый гидробиологами в  биомониторинге  вод - биоиндикация.  Он предусматривает анализ таксономического состава, численности и состояния водных организмов, обитающих на исследуемом участке.

Методы биологического мониторинга  -  это  методы  индикации и тестирования  уровня загрязнения среды с помощью организмов-мониторов.

Структура биологического  мониторинга  определяется  уровнем организации биологических систем.

На субклеточном уровне  организации проводится  изучение состояния внутриклеточных  и генетических структур,

на тканевом, органном и организменном уровнях – физиолого-биохимических и  морфологических характеристик гидробионтов,

на популяционном и биоценотическом уровнях базируется т.н. экологический мониторинг,  контролирующий изменения состояния соответствующих сообществ гидробионтов.

Период времени,  по истечению которого в морских экосистемах могут обнаружиться негативные последствия загрязнения, зависит от уровня биологической организации. Время, требуемое для проявления биологических реакций на антропогенное изменение  морской  среды, удлиняется  с каждым уровнем увеличения сложности (от минут и часов на клеточно-биохимическом уровне,  до месяцев  и  лет - на популяционном).

На первом этапе биомониторинга необходимо использовать набор относительно недорогих, чувствительных и быстро реагирующих на химическое загрязнение биомаркеров  для  исследования состояния организма в целом.

Термин "биомаркер" относится к биологической реакции, проявляющейся на молекулярном, клеточном и организменном уровнях. Такая реакция поддается точному измерению и обеспечивает получение достоверной информации  о  воздействии поллютантов  на организм.

Для оценки  состояния  организма  и  обнаружения воздействия загрязняющих веществ разработано множество клеточных,  тканевых и молекулярных биомаркеров как индикаторов для предварительного диагностирования.

Современные исследования английских учёных [2, 3, 4  и  др.] показали, что  наиболее  чутко  откликается на присутствие токсикантов лизосомальная система организма (своеобразная "мишень" для многих  токсикантов), а  по  показателю стабильности лизосомальных мембран мидий можно судить о состоянии их здоровья и,  отсюда,  о качестве  окружающей  их морской среды.

В рамках программы  TACIS “Mussel Watch” для Чёрного моря нами была проведена  оценка качества морской среды с использованием биомаркеров у мидий, отобранных из различных прибрежных районов  северо-западной части Черного моря [5].  Показатель  стабильности лизосомных мембран мидий хорошо кореллировал с качеством среды обитания этих моллюсков.

В рамках программы “Mussel Watch” для Чёрного моря нами была предпринята попытка объединить химико-аналитический и биологический подходы в проведении мониторинга морской среды.  Получены первые результаты,  позволяющие судить о наличии корелляции между уровнем накопления загрязняющих веществ в теле мидий и показателем лизосомальной стабильности  клеток гемолимфы [6].

В этой же программе участвовали и другие причерноморские страны. На единой методической основе была выполнена пилотная программа “Mussel Watch”, которая охватывала  два компонента: химический анализ ключевых загрязнителей и измерения лизосомного индикатора  клеточной патологии, как результат неблагоприятного биологического эффекта, возникающего воздействием  загрязняющих веществ.

Результаты реализации  "Mussel Watch Pilot Study" позволили рекомендовать  внедрить программу “Mussel Watch” в биомониторинг Черного моря стран-участниц Программы [7].

Для оценки качества морской воды и донных отложений, а также для определения токсичности сточных вод могут  быть использованы и другие,  достаточно простые и не дорогие, методы исследований с использованием двустворчатых моллюсков - мидий: оценка морфологических изменений у личинок мидий ранних стадий развития, оценка интенсивности дыхания и фильтрационной активности моллюсков, оценка  скорости  и силы прикрепления мидий к субстрату (т.н. "биссусный тест" )  и др. методы.

“Державна програма охорони та відтворення Азовського і Чорного морів” предусматривает усовершенствование системы мониторинга и оценки влияния природных и антропогенных факторов на окружающую прородную среду. В частности,  ставится задание разработать  экологические  критерии  качества   морской  среды  для  этих  морей.

Идеи и полученные практические результаты программы “Mussel Watch” для Чёрного моря позволили рекомендовать использовать ее в биомониторинге Черного моря. Это нашло свое отражение и в разработанной УкрНЦЭМ Ведомственной программе государственного экологического мониторинга Черного и Азовского морей.

Список литературы

1. Goldberg E.D., Bowen V.T., Farrington J., Harvey G., Marin G.H., Parker P.L., Risebbrough R.W., Schneider E., Gamble E. The mussel watch.  Environ. Conserv., 1978. P.101-126.

2. Depledge M.N., Amaral-Mendes J.J., Daniel B.,  Halbrook R.S., Cloepper-Sams P., Moore  M.N., Peaccall  D.P.  The conceptual basis of the biomarker approach. //In: Biomarker – Research and application in the assessment of environmental health, 1983. P.15-29.

3. Lowe D.M., Soverchia C., Moore M.N. Lysosomal membrane responses in mussels to experimental contaminants  exposure.//Aquatic Toxicol., 1995. 33. P.105-112.

4. Moore M.N., Pipe R.K., Farrar S.V., Tompson  S., Donkin P.  Lysosomal  and lysosomal responses in Littorina littorea: further investigations of environmental effects in the vicinity of the Sullomo Voe Oil Terminal and effects of experimental exposure to phenantherene.// In: Oceanic Processes in marine Pollution – Biological process and Waste in the Ocean, 1986, Vol. 1. P.86-96.

5. Костылев Э.Ф., Красота Л.Л., Макаров Ю.Н.

     Оценка качества морской среды с использованием биомаркеров у мидий.                                                                                                                                              

    //Ш Междунар. симпозиум “Экологические проблемы Черного моря.”    

    Одесса,   31 октября - 2 ноября 2001 г., с. 170-171.

6. Деньга Ю.М., Красота Л.Л., Костылев Э.Ф.

     Використання мідій у моніторингу якості вод рекреаційної зони моря.       

    //Ш Международный симпозиум “Устойчивое развитие экологического

     туризма на Черноморском побережье,” Одесса, 2003.  С. 62-72.       

7. M.N.Moore, T.Wade,  R.J.Wedderburn,  D.M.Lowe,  G.Balashov,

     H.Buyukgu-gor,  Y.Daurova, Y.Denga, E.Kostylev, P.E.Mihnea,                                 

     S.Moncheva, S.Tabagari, C.Ciocan,       H.Ozkos and M.H.Depledge.  The

     UNESCO/IOC  "Black  Sea  Mussel  Watch  Pilot Study":  Biological            

     effects  and  contaminant  residues. // In: BLACK SEA  РOLLUTION 

     ASSESSMENT.   Black   Sea   Environmental   Series,  vol.10.   United   

     Nations    Publications.  New York.  1999.P.p. 279-292.