Введение

В настоящее время состояние Аральского моря является одной из основных экологических проблем Казахстана. Уровень воды уменьшился более чем на 20 метров, береговая линия в некоторых местах отступила на 100 км  [1-2].  Бывшая акватория уменьшилась на 70% и продолжает снижаться. Соленость воды в море достигала местами 60 граммов на литр. В окружении трех пустынь, с пыльными бурями, ветер распространяет соль на большие расстояния  [3-4]. Этот фактор негативно влияет на флору и фауну Приаральская зоны.

Засоление является масштабной экологической проблемой для природных водоемов, которое может быть серьезным экологическим стрессом для организмов-гидробионтов, способно нарушать целостность физиологических и биохимических процессов, вызвать серьезные изменения в метаболических реакциях [5]. Растворимость в воде обусловлена иссушением водоемов, вымыванием солей из почв, содержащих минеральные соли, а также антропогенным воздействием.

По данным Яблонской, Новожиловой и Березиной, за 1961 год, солёность в открытой части акватории составляла 8-10 %о, флора и фауна носили преимущественно пресноводный характер [6-8]. Галофильные организмы жили в мелководных заливах с более высокой солёностью, а  роль фитопланктона была незначительна.

В исследованиях Доброхотовой [9] и Андреева [10] было выявлено, что количество мактофитов сократилось с 37-ми до 5 видов, а донных безпозвоночных с 61-го до 27 видов. В начале 2009 года флора макрофитов сократилась до 1 вида. При солёности до 116 %о в Арале отмечали Cladophora fracta, С. glomerata и Vaucheria cf. dichotoma. При 134 %o Vaucheria уже отсутствовала, при 136 %о развивалась только С. fracta. По данным Сапожникова [11], отмечено формирование 5-ти «зон влияния» (преимущественного развития) микрофитов по глубинам обитания: ропалодиальную, верхнюю бацилляриальную, талассиофизальную, а также промежуточную и нижнюю бацилляриальные. На стадии ультрагалинизации Большого Аральского моря в условиях ускоренного роста минерализации и биотопической метаморфозы флора дна микрофитов не деградировала. Число видов, высоко достоверно исчезнувших из Большого Арала за период исследований (42), и число появившихся видов (44) очень близки — общий баланс флоры почти нейтрален. Направленного падения разнообразия и выравненно на данном этапе отмечено не было.

Изучение солевой толерантности растений имеет большое практическое значение, поскольку океаны, воды которых содержат 3-4% солей, занимают около 75% поверхности Земли, 25% солей планеты являются физиологическими, а одна треть земные земли под ирригацией уже были изменены в сторону избыточной соли из-за плохого дренажа.

Факт повышенной гидрофильности биоколлоидов у солончаковых форм растений, находит также отражение в повышенном содержании воды в листьях, в их меньшей транспирации и большей водоудерживающей способности. Объяснение причин пониженной транспирации и повышенной удерживающей способности воды при наличии гидрофильности коллоидной системы растений из засоленной почвы следует из утверждений А. М. Алексеева [12] о том, что во время испарения используется свободная вода. И снижение транспирации имеет место при засолении, т. к. увеличивается содержание коллоидносвязанной воды.

Влияние концентрированной морской соли на гидробионты и растения плохо изучено. И ингибирующий фактор соли Аральского моря в окружающей среде изучается в меньшей степени.

Цель исследования-определение минимальной концентраций раствора соли, ингибирующий развитие тест-организмов, а также выявление устойчивых видов растений и микроорганизмов, для улучшения местного биоценоза.

Материалы и методы

Объектами исследований являлись накопительные культуры диатомовых, зеленых водорослей и простейших. А также семена культурных растений бобовых, злаковых, редиса.

Подготовка растворов для опытов были изготовлены согласно ГОСТам 4517-87 и 25794.1-83 [12-13].

При проведении опыта по влиянию растворов солей на гидробионты диапазон концентрации растворов составил 1-100%. Опыт проводился в два этапа. В первом опыте тест-организмы инкубировали в соленой воде в течении 72 часов. Микроскопирование проводилось каждые 2-5 часов. На втором этапе проводилось исследование на мгновенную реакцию тест-организмов. То есть концентрированная солью вода добавлялась непосредственно на предметное стекло, где уже были тест организмы.

При проведении опыта с высшими растениями посуда и вермикулит стерилизовались. В контрольном варианте полив проводился с использованием дистиллированной воды, а в опытных вариантах с процентными растворами диапазон концентрации составил 1-10%. Выборка семян проводилась по 5 штук на каждый стакан. Опыт длился в течении 7 суток. В опыте учитывалось количество всходов, высота стебля, количество листьев, длина корня.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам исследований влияния растворов солей на гидробионты  было выявлено, что при концентрации от 1% до 5% соль обладает активирующим эффектом для тест-организмов. Диатомовые водоросли увеличились в биомассе. Зеленые водоросли активировали процесс фотосинтеза. А жизнедеятельность простейших организмов ускорилась (рисунок 1).

Рисунок 1. Реакция тест-организмов на различную концентрацию соли

При концентрации выше 10% можно заметить замедление двигательности у зеленых водорослей и простейщих, у некоторых зеленых водорослей начался процесс плазмолиза. С концентрации раствора выше 25% у тест-организмов наблюдалось полное отсутсвие движения и плазмолиз происходил после 2-5 минут после добавления раствора. При 100% концентрации плазмолиз в клетках наступал моментально.

На втором этапе исследований при микроскопировании можно было наблюдать при низкой концентрации соли статику водорослей и простейших, а при более высокой концентрации плазмолиз ( таблица 1).

Таблица 1

Влияние различных концентраций соли на водоросли

По данным таблицы можно отметить, что при низкой концетрации солей влияние на фитопланктон минимально (рисунок 2).

Рисунок 2. Клетки диатомовых до опыта (слева Pinnularia, справа Rhaphoneis)

Но при больших концетрациях разрушение клетки путем плазмолиза наступает моментально (рисунок 3). Кроме этого, влияние солей на простейшие губительно даже при низких концентрациях. Диатомовые водоросли более устойчивы к солям, то есть являются галофилами.

Рисунок 3. Диатомовые водоросли в стадии плазмолиза: А- Coscinodiscus sp.         Б- Pinnularia sp., В,Г— Rhaphoneis amphiceros, Д- Cymbella

В результате исследований различных концентраций соли на культурные растения были получены следующие результаты.

Влияние соли на бобы фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris) показало, что при концентрациий в 1%, раствор соли повышает развитие растений, ускоряет их всхожесть. А при концентрации 5-10% развитие стеблей и листьев замедляется, при том, что корневая система активна.

Рисунок 4. Опыты с бобами Phaseolus vulgaris

В опыте с овсом посевным (Avéna satíva) при концентраций в 1% заметно замедление развития,по сравнению с контрольным вариантом.  При более высокой концентрации высота стеблей низкая, средняя высота 8,0±0,5см, а корневая система более развита.

Рисунок 5. Опыты с семенами Avéna satíva

В опыте с редисом (Raphanus sativus) растения оказались более устойчивы к высоким концентрациям соли. Так в варианте с 1% и 5% раствором растения развивались активнее,чем в контроле. Окрас листьев был более насыщен, и площадь листа была больше на 37%, чем в контроле. В 10% растворе развитие растений замедлилось, но всхожесть составила 100%.

Рисунок 6. Опыт с семенами Raphanus sativus

Таким образом, можно заключить, что соль Аральского моря при концентрации от 1-5% является активатором роста растений и простейших, при 10-23% обладает бактериостатистическим в отношении гидробионтов, а при концентрации выше 23% бактериоцидным действием. Кроме этого, простейшие более чувствительны из изменениям концентрации соли, за счет тонких клеточных стенок, а диатомовые водоросли обладают высокой галофильностью.