Анализ результатов мониторинга индикаторных альговирусов в бухтах Севастополя в периоды до и во время пандемии Covid-19


Analysis of the results of monitoring of indicator algal viruses in the bays of Sevastopol in the periods before and during the Covid-19 pandemic

Степанова О.А.¹, Шоларь С.А.² 

Olga A. Stepanova¹, Stanislav A. Sholar²
 

¹Институт природно-технических систем РАН (Севастополь, Россия)
²ФИЦ Морской гидрофизический институт РАН (Севастополь, Россия)
 

¹Institute of Natural and Technical Systems of RAS (Sevastopol, Russia)
²FRC Marine Hydrophysical Institute of RAS (Sevastopol, Russia)
 

УДК 578.4(262.5)

Анализ результатов мониторинга индикаторных альговирусов микроводорослей Tetraselmis viridis и Phaeodactylum tricornutum в отличающихся по экологическому благополучию бухтах Севастополя в «доковидный» и «ковидный» периоды зафиксировал улучшение экологической ситуации изучаемых акваторий в годы пандемии Covid-19. Вероятно, снижение антропогенного пресса в условиях ограничительных и карантинных мер содействовало улучшению экологического статуса морских акваторий.

Ключевые слова: индикаторные черноморские альговирусы; микроводоросли Tetraselmis viridis и Phaeodactylum tricornutum; экологическое благополучие и неблагополучие; бухты Севастополя; период пандемии Covid-19

Analysis of the results of monitoring the indicator algal viruses of microalgae Tetraselmis viridis and Phaeodactylum tricornutum in differing in ecological well-being bays of Sevastopol in periods before and during the Covid-19 pandemic recorded an improvement in the ecological situation of the studied water areas during the years of the Covid-19 pandemic. Probably, the decrease in anthropogenic pressure under the conditions of restrictive and quarantine measures contributed to the improvement of the ecological status of marine areas.

Keywords: indicator Black Sea algal viruses, microalgae Tetraselmis viridis and Phaeodactylum tricornutum; ecological well-being and bad-being; Sevastopol bays; the period of the Covid-19 pandemic

Введение

Еще до начала пандемии Covid-19 в средствах массовой информации и в отдельных публикациях были высказывания и предположения исследователей о том, что снижение экономической активности поможет уменьшить глобальное потепление, а также загрязнение воздуха и гидросферы, что позволит окружающей среде медленно восстанавливаться (Сабитов, 2020). Отличаясь особыми условиями ограничительных и карантинных мер, период пандемии Covid-19 в 2020–2021 гг., как «эксперимент по снижению антропогенной деятельности», привел к снижению выбросов парниковых газов, улучшению качества воды и воздуха, и даже (по данным СМИ, в т.ч. и телевидения), к восстановлению дикой природы в отдельных местах (Сабитов, 2020; Сердце и легкие…, 2020).

Таким образом, снижение антропогенного пресса на природу, в т.ч. и на гидросферу, связанное с ограничительными и карантинными мероприятиями, должно было проявиться и в виде улучшения экологической ситуации в акваториях бухт Севастополя. Улучшение экологии в морских акваториях может проявиться в виде откликов морской биологической составляющей, что реально зафиксировать путем биологического мониторинга. Так ответную реакцию биологической составляющей изучают в виде биологического мониторинга с помощью биоиндикаторов (Камнев и др., 2021). Подобные исследования по биологическому мониторингу ученые проводят с использованием индикаторных микроводорослей, что подробно описано в (Дятлов, Петросян, 2001; Капков, 2004; Маркина, Айздайчер, 2005; Кузьминова, Руднева, 2006; Маркина, Айздайчер, 2014; Капков и др., 2017; Камнев и др., 2021). 

Выполненный многолетний (2002–2020 гг.) биологический мониторинг черноморских альговирусов двух индикаторных к экологической ситуации микроводорослей Tetraselmis viridis (альговирус TvV) и Phaeodactylum tricornutum (альговирус PtV) позволил обосновать возможность использования биомониторинга этих двух альговирусов (TvV и PtV) в качестве экологических индикаторов или индикаторных альговирусов и как составляющую комплексного экомониторинга бухт Севастополя (Степанова, 2020). Было установлено, что для экологически благополучных акваторий характерно максимальное количество всех изолятов альговирусов (как TvV, так и PtV) с численным преобладанием штаммов альговируса PtV требовательной к условиям среды микроводоросли P. tricornutum. 

Целью представляемой работы явились анализ и оценка результатов биомониторинга двух индикаторных альговирусов (TvV и PtV), изолируемых из двух отличающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя, в период снижения антропогенного пресса при пандемии Covid-19 (2020–2021 гг.) на фоне результатов многолетнего мониторинга (2015–2019). 

Материалы и методы

Поиск и изоляцию альговирусов микроводорослей Tetraselmis viridis (TvV) и Phaeodactylum tricornutum (PtV) проводили с 2002 г. из проб морской воды, отбираемой не реже 1 раза в сезон из трех различающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя с использованием запатентованных авторских способов (Степанова, 2004, 2012, 2020). Для анализа и оценки результатов биомониторинга индикаторных альговирусов в доковидный период и период пандемии Covid-19 в описываемом случае использовали данные за 2015–2019 гг. и 2020–2021 гг., что дало возможность провести сравнительные исследования из двух отличающихся по экологии бухт Севастополя за январь–июнь и сентябрь почти каждого года. Однако в 2020 г. в связи со строгой самоизоляцией пробы морской воды были отобраны лишь в январе–марте.

Изучаемые бухты Севастополя в данном исследовании были обозначены как бухта К – открытая, относительно экологически благополучная бухта и бухта А – закрытая, подвергающаяся антропогенному воздействию, экологически неблагополучная бухта. 

В качестве индикаторных культур для изоляции альговирусов были использованы альгологически чистые культуры микроводорослей Tetraselmis viridis (Rouchijajnen. R.E. Norris, Hori & Chihara, 1980) и Phaeodactylum tricornutum (Bohlin, 1897), которые были получены из коллекции живых культур микроводорослей отдела экологической физиологии водорослей ФИЦ “ИнБЮМ А.О. Ковалевского РАН”. Жидкие культуры микроводорослей в экспериментах были использованы в логарифмической фазе (стадии) роста и развития. Культуры поддерживались в стабилизирующей среде Гольдберга.

Результаты исследований

Результаты поиска и изоляция из двух отличающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя (благополучной К и неблагополучной А) альговирусов двух видов черноморских микроводорослей – устойчивой к условиям среды T. viridis (альговирус TvV) и требовательной P.tricornutum (альговирус PtV) в 2015–2021 гг. за январь–июнь и сентябрь представлены в табл. 1. 

Таблица 1. Результаты поиска и изоляция в 2015–2021 гг. (за период январь – июнь, сентябрь) штаммов альговирусов
двух видов черноморских микроводорослей – устойчивой к факторам среды Tetraselmis viridis (альговирус – TvV)
и требовательной Phaeodactylum tricornutum (альговирус – PtV) – TvV/PtV – из двух бухт Севастополя,
отличающихся по экологическому благополучию: бухта К – открытая, экологически благополучная и бухта А – закрытая, экологически неблагополучная

Table 1. Results of search and isolation during the 2015–2021 (for the period January – June, September) strains of algal viruses
of two species of Black Sea microalgae – resistant to environmental factors Tetraselmis viridis (algal virus – TvV) and demanding Phaeodactylum tricornutum (algal virus – PtV) – TvV / PtV – from two bays of Sevastopol: bay K – open, ecological well-being bay and closed, bad-being bay A

Примечание: « - » отрицательный результат по поиску и изоляции альговирусов; «ни» - не исследовали

Так всего за 2015–2021 гг. из бухт К и А было выделено 37 и 21 штамм черноморских альговирусов соответственно, что свидетельствует, что в благополучной бухте К число изолируемых альговирусов почти в 2 раза превышает это значение в неблагополучной бухте А. Такой выявленный факт является характерной особенностью для экологически благополучных акваторий, что подробно представлено и обосновано в нашей работе (Степанова, 2020). 

Общее число изолированных вирусных штаммов из экологически благополучной бухты К в «доковидный» период 2015–2019 гг. составляло 21, что в пересчете в среднем за 1 год составляет около 4 (21:5=4,2). Однако в период пандемии Covid-19 (2020-2021 гг.) было изолировано 16 штаммов альговирусов, что составляет за 1 год 8 штаммов, а это в 2 раза больше, чем в «доковидный» период. Из проб морской воды экологически неблагополучной бухты А за период 2015–2019 гг. было выделено 9 штаммов альговирусов, что в среднем за 1 год составляет менее 2 (9:5=1,8). А в период пандемии Covid-19 (2020-2021 гг.) из этой неблагополучной бухты в среднем за 1 год было изолировано 6 штаммов (12:2=6), что более чем в 3 раза превышает такое значение в «доковидный» период.

Нашими многолетними исследованиями по биологическому мониторингу различающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя было установлено, что для экологически благополучных акваторий характерно не только максимальное количество всех изолятов альговирусов (как TvV, так и PtV), но и часто численное преобладание штаммов альговируса PtV требовательной к условиям среды микроводоросли P.tricornutum (Степанова, 2020). Поэтому дальнейшая оценка результатов мониторинга была проведена и по изучению преобладания среди изолированных вирусных штаммов альговируса требовательной к условиям среды микроводоросли P.tricornutum – PtV.

Так было установлено, что в благополучной бухте К в «доковидный» период число изолируемых штаммов альговирусов двух микроводорослей почти одинаково (11TvV/10 PtV), а уже в 2020-2021 гг. отмечается преобладание штаммов альговируса требовательной к условиям среды микроводоросли P.tricornutum (7TvV/9PtV). Похожая картина отмечена и для неблагополучной бухты А – в «доковидный» период отмечаются близкие значения штаммов двух альговирусов (4TvV/5PtV), а в 2020-2021 гг. в соотношении изолированных вирусных штаммов выявлено преобладание PtV в 2 раза (4TvV/8PtV). 

По данным таблицы 1 можно видеть, что в «доковидный» период 2015-2019 гг. соотношение изолированных в двух бухтах TvV/PtV представлено как 15/15. Однако в «ковидный» период 2020-2021 гг. это соотношение выглядит как 11/17. Таким образом, и по численному преимуществу изолированных штаммов альговируса требовательной к условиям среды микроводоросли P. tricornutum в «ковидный» период логично утверждать, что экологическая ситуация в годы пандемии Covid-19, отличающиеся снижением антропогенного пресса на природу, в т.ч. и на гидросферу, улучшилась по сравнению с «доковидным» периодом.

Заключение

Выполненные анализ и оценка результатов мониторинга двух индикаторных альговирусов микроводорослей Tetraselmis viridis (TvV) и Phaeodactylum tricornutum (PtV), изолируемых из отличающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя, в «доковидный» (2015–2019 гг.) и «ковидный» (2020–2021 гг.) периоды зафиксировали улучшение экологической ситуации изучаемых акваторий в годы пандемии Covid-19. Вероятно, снижение антропогенного пресса в условиях ограничительных и карантинных мер пандемии привело к улучшению экологического статуса морских акваторий. 

Работа подготовлена в рамках госбюджетной темы ИПТС № 0012-2019-0003 «Разработка новых средств и измерительных информационных технологий исследований природных вод» (№ госрегистрации АААА-А19-119040590054-4) и госбюджетной темы ФИЦ МГИ РАН № № 0555-2021-0003 «Оперативная океанология». 

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Дятлов С.У., Петросян А.Г. Phaeodactylum tricornutum Bohl. (Chrysophyta) как тест-объект. Общие положения // Альгология. 2001. Т. 11. № 1. С.145–154.
2. Камнев А.Н., Богатырев Л.Г., Стуколова И.В., Яковлев А.С., Рыбальский Н.Г. Мониторинг и контроль состояния окружающей среды: вчера, сегодня, завтра // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2021. № 3. С. 79–87.
3. Капков В.И. Водоросли как биомаркеры загрязнения тяжелыми металлами морских прибрежных экосистем: Автореф. дис. д-ра биол. наук. – М., 2003. – 48 с.
4. Капков В.И., Шошина Е.В., Беленикина О.А. Использование морских одноклеточных водорослей в биологическом мониторинге // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета, издательство ФГБОУ ВО «Мурманский государственный (Мурманск). 2017. Т. 20, № 2. С. 308–315.
5. Кузьминова Н.С., Руднева И.И. Влияние сточных вод на морские водоросли // Альгология. 2006. Т. 15. № 1. С. 128–141.
6. Маркина Ж.В., Айздайчер Н.А. Dunaliella salina (Chlorophyta) как тест-объект для оценки загрязнения морской среды детергентами // Биология моря. 2005. Т. 31. № 4. С. 274–279.
7. Маркина Ж.В., Айздайчер Н.А. Применение микроводоросли Phaeodactilum tricornutum Bohlin (Bacillariophyta) для оценки качества вод залива Находка Японского моря (Россия) // Альгология. 2014. Т. 24. № 4. С.551–559.
8. Сабитов О. Сокращение выбросов и горы медицинского мусора: экологические последствия эпидемии COVID–19 // Хайтек. 6.05.2020. https://hightech.fm/2020/05/06/covid-ecology (дата обращения 1.10.2021)
9. Сердце и легкие: как вирус спас 11 тысяч европейцев // Газета.ru. 30.04.2020. https://www.gazeta.ru/science/2020/04/30_a_13067821.shtml (дата обращения 1.10.2021)
10. Степанова О.А. Мониторинг черноморских альговирусов Tetraselmis viridis и Phaeodactylum tricornutum в бухтах Севастополя как составляющая экологического мониторинга изучаемых акваторий // Системы контроля окружающей среды. 2020. № 3 (41). С. 139–148. DOI: 10.33075/2220-5861-2020-3-139-148
11. Степанова О.А. Способ изоляции альговирусов микроводоросли Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyta) из проб морской воды // Патент Украины № 97293. 2012. Бюл. № 2.
12. Степанова О.А. Способ изоляции альговирусов одноклеточных водорослей, например Platymonas viridis Rouch (Chlorophita) // Патент Украины № 65864. 2004. Бюл. № 4.
    
    

Статья поступила в редакцию 05.12.2018

Об авторах

Степанова Ольга Арсентьевна – Stepanova Olga A. 

кандидат медицинских наук
старший научный сотрудник Институт природно-технических систем РАН (Institute of Natural and Technical Systems of RAS, Sevastopol, Russia), Центр автоматизации морских исследований, лаборатория гидрофизических и биоэлектронных измерительных систем

solar-ua@ya.ru

https://orcid.org/0000-0001-5221-1772

Шоларь Станислав Александрович – Sholar Stanislav A.

младший научный сотрудник ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН» (FRC Marine Hydrophysical Institute of RAS, Sevastopol, Russia), Отдел оптики и биофизики

sa.sholar@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-7242-3403

Корреспондентский адрес: Россия, 299011, г. Севастополь, ул. Капитанская, 2, ФИЦ МГИ; тел. (8692) 54-52-41.

ССЫЛКА:

Степанова О.А., Шоларь С.А. Анализ результатов мониторинга индикаторных альговирусов в бухтах Севастополя в периоды до и во время пандемии Covid-19 // Материалы Международной дистанционной научно-практической конференции «Водные экосистемы в современном мире»

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Analysis of the results of monitoring of indicator algal viruses in the bays of Sevastopol in the periods before and during the Covid-19 pandemic

Olga A. Stepanova¹, Stanislav A. Sholar²

¹Institute of Natural and Technical Systems of RAS (Sevastopol, Russia)
²FRC Marine Hydrophysical Institute of RAS (Sevastopol, Russia)

Analysis of the results of monitoring the indicator algal viruses of microalgae Tetraselmis viridis and Phaeodactylum tricornutum in differing in ecological well-being bays of Sevastopol in periods before and during the Covid-19 pandemic recorded an improvement in the ecological situation of the studied water areas during the years of the Covid-19 pandemic. Probably, the decrease in anthropogenic pressure under the conditions of restrictive and quarantine measures contributed to the improvement of the ecological status of marine areas.

Key words: indicator Black Sea algal viruses; microalgae Tetraselmis viridis and Phaeodactylum tricornutum; ecological well-being and bad-being; Sevastopol bays; the period of the Covid-19 pandemic

References

1. Dyatlov S.U., Petrosyan A.G. Phaeodactylum tricornutum Bohl. (Chrysophyta) kak test-ob’ekt. Obshchie polozheniya [Phaeodactylum tricornutum Bohl. (Chrysophyta) as a test object. General Provisions]. Al'gologiya. 2001. T.11, №1. P. 145–154. (in Russ.)
2. Kamnev A.N., Bogatyrev L.G., Stukolova I.V., Yakovlev A.S., Rybal'skij N.G. Monitoring i kontrol' sostoyaniya okruzhayushchej sredy: vchera, segodnya, zavtra [Monitoring and control of the state of the environment: yesterday, today, tomorrow]. Ispol'zovanie i ohrana prirodnyh resursov v Rossii [Use and protection of natural resources in Russia]. 2021. №3. P. 79–87. (in Russ.)
3. Kapkov V.I. Vodorosli kak biomarkery zagryazneniya tyazhelymi metallami morskih pribrezhnyh ekosistem [Algae as biomarkers of heavy metal pollution in marine coastal ecosystems]: DPhil Dissertation abstract. Moscow, 2003. 48 p. (in Russ.)
4. Kapkov V.I., Shoshina E.V., Belenikina O.A. Ispol'zovanie morskih odnokletochnyh vodoroslej v biologicheskom monitoring [Use of marine unicellular algae in biological monitoring]. Vestnik MGTU. Trudy Murmanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, izdatel'stvo FGBOU VO «Murmanskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet» (Murmansk). 2017. Т.20, №2. P. 308–315. (in Russ.)
5. Kuz'minova N.S., Rudneva I.I. Vliyanie stochnyh vod na morskie vodorosli [Effects of wastewater on algae]. Al'gologiya. 2006. T.15, №1. P. 128–141. (in Russ.)
6. Markina Zh.V., Ajzdajcher N.A. Dunaliella salina (Chlorophyta) kak test-ob’ekt dlya ocenki zagryazneniya morskoj sredy detergentami [Dunaliella salina (Chlorophyta) as a test object for assessing pollution of the marine environment with detergents]. Biologiya morya. 2005. T.31, №4. P. 274–279. (in Russ.)
7. Markina Zh.V., Ajzdajcher N.A. Primenenie mikrovodorosli Phaeodactilum tricornutum Bohlin (Bacillariophyta) dlya ocenki kachestva vod zaliva Nahodka Yaponskogo morya (Rossiya) [Application of microalgae Phaeodactilum tricornutum Bohlin (Bacillariophyta) for assessing the water quality in the Nakhodka Bay of the Sea of Japan (Russia)]. Al'gologiya. 2014. T.24, №4. P. 551–559. (in Russ.)
8. Sabitov O. Sokrashchenie vybrosov i gory medicinskogo musora: ekologicheskie posledstviya epidemii COVID–19 [Reducing emissions and mountains of medical waste: the environmental impact of the epidemic]. Hightech. 6.05.2020. https://hightech.fm/2020/05/06/covid-ecology (date – 1.10.2021). (in Russ.)
9. Serdce i legkie: kak virus spas 11 tysyach evropejcev [Heart and lungs: how the virus saved 11 thousand Europeans]. Gazeta.ru. 30.04.2020. https://www.gazeta.ru/science/2020/04/30_a_13067821.shtml (date – 1.10.2021)
10. Stepanova O.A. Monitoring chernomorskih al'govirusov Tetraselmis viridis i Phaeodactylum tricornutum v buhtah Sevastopolya kak sostavlyayushchaya ekologicheskogo monitoringa izuchaemyh akvatorij [Monitoring of the Black Sea algoviruses Tetraselmis viridis and Phaeodactylum tricornutum in the bays of Sevastopol as a component of ecological monitoring of the studied water areas]. Sistemy kontrolya okruzhayushchej sredy [Environmental Control Systems]. 2020. №3 (41). P. 139–148. (in Russ.)
11. Stepanova O.A. Sposob izolyacii al'govirusov odnokletochnyh vodoroslej, naprimer Platymonas viridis Rouch (Chlorophita) [Method for isolation of algoviruses of unicellular algae, for example Platymonas viridis Rouch (Chlorophita)]. Patent Ukrainy №65864, 2004. Bul. №4. (in Russ.)
12. Stepanova O.A. Sposob izolyacii al'govirusov mikrovodorosli Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyta) iz prob morskoj vody [Method for isolation of algoviruses of microalgae Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyta) from seawater samples]. Patent Ukrainy №97293, 2012. Bul. №2. (in Russ.)

Authors

Stepanova Olga A.

Institute of natural and technical systems of RAS, Sevastopol, Russia

solar-ua@ya.ru

https://orcid.org/0000-0001-5221-1772

Sholar Stanislav A.

FRC Marine Hydrophysical Institute of RAS, Sevastopol, Russia

sa.sholar@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-7242-3403

LINK:

Stepanova O.A., Sholar S.A. Analysis of the results of monitoring of indicator algal viruses in the bays of Sevastopol in the periods before and during the Covid-19 pandemic // Materials of the International Distance Scientific and Practical Conference “Aquatic Ecosystems in the Modern World” 

When reprinting a link to the site is required

На ГЛАВНУЮ

К разделу ПУБЛИКАЦИИ