Ученые Объединенного института совместно со специалистами из Лимнологического института СО РАН (ЛИН СО РАН, г. Иркутск) и Бухарестского университета (Румыния) изучили элементный состав байкальских губок, собранных в местах с разной антропогенной нагрузкой. Оказалось, что губки успешно могут применяться в качестве биоиндикаторов загрязнения озера Байкал токсичными элементами.
В последние годы на Байкале значительно возросла антропогенная нагрузка, а значит в воду попадает все большее количество загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов. Чтобы оценивать состояние экосистемы на Байкале ученые используют так называемые биоиндикаторы. Биоиндикаторы — это организмы, по изменению состояния которых можно отслеживать состояние окружающей среды. В водных экосистемах в качестве биоиндикаторов часто используют организмы, способные фильтровать воду. Эта особенность позволяет им накапливать загрязняющие агенты, которые присутствуют в воде даже в небольшом количестве, а также реагировать на них в числе первых.
Поскольку байкальские губки питаются с помощью фильтрации, они способны накапливать загрязняющие вещества. Особенно ярко эта способность проявляется при загрязнении воды тяжелыми металлами. Помимо этого, в последние годы на Байкале наблюдаются заболевания губок, их массовая гибель, массовые выбросы спирогиры, изменения в видовом составе планктона, что говорит об ухудшении состояния экосистемы озера. Именно поэтому ученые поставили себе задачу изучить, пригодны ли байкальские эндемичные губки для биоиндикации загрязнения озера тяжелыми металлами или нет.
Для этого в ходе летних экспедиций ЛИН СО РАН были отобраны образцы воды, грунта и губок вида L. baikalensis в двух районах озера Байкал: в районе поселка Листвянка и в районе поселка Большие Коты. Образцы были заморожены и отправлены в ОИЯИ для исследования. Губки были поделены на сегменты, высушены и проанализированы. Перед учеными стояло множество вопросов. Как разные элементы распределяются внутри тела губки и есть ли какие-то закономерности в этом распределении? Насколько сильно концентрации элементов в губке варьируют в одном районе сбора образцов и внутри вида в целом?
Панорама акватории озера Байкал в районе поселка Листвянка
Озеро Байкал в районе п. Большие Коты
«Мы с большим интересом подключились к работе по определению элементного состава байкальских губок, совершенно нового для нашего сектора объекта исследования, — рассказывает Инга Зиньковская, начальник сектора нейтронно-активационного анализа и прикладных исследований ЛНФ ОИЯИ. — Для их изучения мы использовали нейтронно-активационный анализ и атомно-эмиссионную спектрометрию с индуктивно связанной плазмой».
В ходе исследования ученые выяснили, что внутри тела губки разные элементы распределены неодинаково. Например, концентрация алюминия, марганца и урана в ближайшем к субстрату сегменте губки оказалась значительно выше, чем в остальных сегментах, тогда как для меди и свинца такая тенденция не наблюдалась. «Изучение этого вопроса очень важно, потому что если губки будут использоваться в качестве биоиндикаторов, то необходимо точно знать, какую часть их организма надо анализировать для получения достоверных и воспроизводимых результатов», — подчеркнула Алена Яхненко, сотрудник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ и ЛИН СО РАН. С помощью посегментного элементного анализа губок исследователи выяснили, что наиболее щадящий и подходящий способ отбора образцов – это отбор верхней части одной из веточек губки, что позволит сохранить организм живым и не снизить численность популяции.
Сравнительный анализ элементного состава губок, собранных в двух разных районах, показал, что в заливе Лиственничный содержание Cl, Ca, V, Zn, As, Se, Ba, Cd и Cu было достоверно выше, чем в районе поселка Большие Коты. Для меди, кадмия и брома содержание элементов в губках значительно превышало их содержание в окружающей среде, что говорит о биоаккумуляции химических веществ в этих организмах. Группе ученых удалось доказать, что содержание некоторых токсичных элементов в губках также повышено по сравнению с окружающей средой и уровень накопления взаимосвязан с содержанием таких элементов в окружающей среде.
Таким образом, губки могут успешно применяться в качестве биоиндикаторов загрязнения озера Байкал токсичными элементами. В дальнейшем, уже опираясь на полученные в ходе исследования данные, ученые планируют изучить содержание тяжелых металлов в губках из разных районов озера Байкал, в каждой из трех котловин озера, а также исследовать особенности биоаккумуляции тяжелых металлов еще у четырех видов байкальских эндемичных губок, чтобы выбрать наиболее перспективный вид, и оценить влияние эволюции видов на их способность к биоаккумуляции.
Так как до этого губки не использовались в качестве биоиндикаторов, исследование этой группы ученых стало пилотным. Результаты исследований были опубликованы в журнале Marine Pollution Bulletin.