Материалом для данной работы послужили пробы гидробионтов, отобранные из секций мобильного биоплато, функционировавшего с начала июня до конца августа 2013 г. Камеральная обработка проб проводилась по общепринятым методикам [1], исследование мшанок на содержание химических элементов проводилось по пробам, отобранным в конце августа 2013 года. Подготовка материала проводились по ГОСТ 26929 [2]. Исследование содержания тяжелых металлов проводилось рентгено-флуоресцентным методом анализа.

При использовании мобильного биоплато были разработаны компьютерные модели оценки выведения водными растениями загрязняющих веществ при доочистке вод в условиях озер в г. Казань [3, 4].

При оценке эффективности выведения загрязняющих веществ гидробионтами особый интерес представляют экспериментальные натурные исследования комплекса видов гидробионтов, сформировавших временный гидробиоценоз на базе водной растительности, входящей с состав загрузки биоплато.

Результаты и их обсуждение

Среди обнаруженных видов пресноводные мшанки представляют особый интерес, поскольку эти колониальные животные (рис.1), ведущие прикрепленный образ жизни являются фильтраторами и поселяясь в мобильном биоплато служат дополнительным элементом очистки вод. Особенно важно оценить количественные характеристики накопления загрязняющих веществ в мшанках для прогнозных оценок по результатам очистки вод методом установки мобильного биоплато.

Рис.1. Внешний вид клубчатой мшанки

Обычно субстратом для мшанок служат камни, водные растения, коряги, раковины моллюсков и другие предметы. Большинство мшанок - сидячие прикрепленные формы. Однако встречаются и подвижные мшанки, как, например, встречающаяся в водоемах Республики Татарстан, Cristatella mucedo Guv., колония которой может передвигаться со скоростью нескольких мили-метров в день в виде червеобразного организма на мускулистой подошве.

В мобильном биоплато мшанки поселились на поверхности сетчатого пластикового дна и встречались на моллюсках дрейссена. После вегетационного сезона функционирования мобильного биоплато средняя плотность клубчатой мшанки составила 37 колоний на 1 м2 дна секции при биомассе 46.38 г/м2. При этом размеры колоний варьировали от 8 мм до 56 мм. Внешний вид колоний - коричневатые корочкоподобные объемные клубки.

При исследовании скорости заселения биоплато и скорости и последовательности обрастаний искусственных субстратов, размещенных в озере, было отмечено, что первыми в составе макрозооперифитона появились клубчатые мшанки Plumatella fungosa - в начале июня. Они имели наибольшую среднюю биомассу за весь период наблюдений - 1640 г/м2. Из доминант в составе обрастаний [8] выделялись мшанки (Plumatella fungosa), моллюски (D. polymorpha, L. ovata) пиявки (H. octoculata) и олигохеты (S. lacustris). Максимальные индексы плотности были отмечены у мшанок Plumatella fungosa (332.79), у D. polymorpha (174.92) и L. ovata (69.99).

Из трех отмеченных в Республике Татарстан видов мшанок (Cristatella mucedo Guv., Plumatella repens L., Plumatella fungosa L.) в озере Средний Кабан встречаются Plumatella fungosa - клубчатая мшанка, обычный для водоемов региона вид, образующий компактные плотные тела трубчатого строения и ползучая мшанка (Plumatella repens), образующая ветвистые трубки, стелющиеся по субстрату. Гребенчатая мшанка (Cristatella mucedo), напоминающая червя и способная к медленному передвижению в озере не была встречена ни разу.

В последний период мшанки привлекают внимание исследователей и как переносчики болезни лососевых, получившей название "Пролиферативной болезни почек" (Proliferative Kidney Disease, или PKD) [3, 4] (Ferguson, Needham, 1978), впервые описанной в конце 70-х годов в Великобритании. Эта болезнь обнаруживается как у выращиваемых культурных видов лососей: радужной форели, атлантического лосося, так и у рыб из естественных популяций, включая хариуса [3, 4].

В России эта болезнь пока не отмечена. Однако споры миксоспоридий Тetracapsula bryozoides, формирующиеся в толстостенной капсуле, развивающейся в полости пресноводных мшанок были обнаружены в видах Cristatella mucedo, Plumatella rugosa и других. Обследование мшанок рода Plumatella выявило наличие зараженности 20% с интенсивностью заражения - одна капсула Т. bryozoides в одном зооиде мшанки. При этом болезнетворные споры из Plumatella были на разных стадиях развития. Этот аспект заставляет пристальнее рассматривать мшанок как важный объект водных биоресурсов, особенно, при садковом выращивании лососевых в водоемах озерного типа.

Мшанки, являясь типичными фильтраторами, накапливают в себе различные химические элементы (рис.2). Проведенное исследование выявило, что в мшанках содержится в среднем 91.85% воды. Из 19 химических элементов, выявленных в составе сухого остатка различных видов гидробионтов, в мшанках обнаружены 13 в определяемых количествах: Ca, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Sr, Zn, Br, Ni, Pb, Rb (рис.2). В них отсутствовали такие элементы как Р, S и Si, встреченные ранее, например, в химическом составе личинок хирономид из этого озера [9].

Рис.2. Соотношение (% по сухой массе) химических элементов в клубчатой мшанке из мобильного биоплато в озере Средний Кабан в г. Казань

Мшанки относятся к "кальциевым" организмам, для которых характерно содержание кальция до 38%. У ряда кораллов моллюсков содержание кальция достигает величин 53-51% их сырой массы [10]. В изученных мшанках содержание кальция достигало 19.23% их сырой массы и до 472.5 г/кг сухой массы.

В последние годы к наиболее опасным загрязнителям окружающей среды относят ионы тяжелых металлов, поступление которых неуклонно возрастает в результате антропогенного воздействия [11-14]. Тяжелые металлы имеют тенденцию к накоплению в водных экосистемах и могут вызывать токсический эффект [15]. Сохраняясь в течение длительного времени, металлы мигрируют по звеньям цепи циркуляции веществ в водоеме и при очистке вод биологическими методами должны выводиться вместе с изымаемой из водоема биомассой. С этих позиций мшанки являются удобным концентратором ряда тяжелых металлов и могут быть удалены из водоема при выемке секций мобильного биоплато. Из тяжелых металлов максимальные концентрации у мшанок отмечены у марганца и железа (таблица).

В то же время ряд тяжелых металлов относится к микроэлементам [10, 15]. Активными концентраторами ряда элементов являются сальвиния, рдесты и нитчатые водоросли [15]. В прудах в районе Нижней Волги характер распределения металлов в планктоне повторял закономерности распределения элементов в грунте и воде: железо>марганец>цинк>медь. Железа в общих пробах планктона содержалось в среднем 20600 (1350-31200), а меди, марганца и цинка соответственно 378 (189-557), 5300 (2140-8450), 1480 (695-1960) мг/кг сухой массы [15]. Дафнии кумулировали в среднем 1800 мг/кг железа, 304 мг/кг меди, 5250 мг/кг марганца и 1701 мг/кг цинка.

В условиях озера Средний Кабан аналогичный характер распределения железо > марганец > цинк > медь наблюдался только у нитчатых водорослей. У остальных исследованных гидробионтов распределение элементов было иным (таблица). У роголистника отмечалась высокая концентрация марганца и меди, рдест аккумулировал меди больше, чем цинка. Значительно отличались по накоплению микроэлементов и брюхоногие моллюски (таблица).

Таблица. Содержание тяжелых металлов в клубчатой мшанке в мобильном биоплато и других гидробионтах в озере Средний Кабан г. Казань

Как видно из приведенных данных, наиболее активно за одинаковый промежуток времени - вегетационный сезон - тяжелые металлы накапливают мшанки, которые помимо накопления металлов - микроэлементов, накапливают и такие токсиканты как свинец - до 60 мг/кг сухой массы (таблица). При плотности клубчатых мшанок до 1640 г/м2 одна секция мобильного биоплато площадью 1 м2 может вывести до 60 г тяжелых металлов дополнительно к загрязняющим веществам, выводимым загрузкой биоплато.

Выводы