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 (Севастополь, Россия)

²ФИЦ Морской гидрофизический институт РАН (Севастополь, Россия)

¹Institute of Natural and Technical Systems (Sevastopol, Russia)

²FRC Marine Hydrophysical Institute of RAS (Sevastopol, Russia)

УДК 578.4(262.5)

Анализ результатов мониторинга двух индикаторных альговирусов микроводорослей Tetraselmis viridis и Phaeodactylum tricornutum в отличающихся по экологическому благополучию бухтах Севастополя в «доковидный» и «ковидный» периоды зафиксировал изменения в соотношении количеств различных штаммов в «доковидный» (2015–2019 гг.) и «ковидный» (2020–2021 гг.) временные периоды, что может свидетельствовать об улучшении экологической ситуации в изучаемых акваториях в годы пандемии Covid-19. Причиной таких изменений могло послужить снижение антропогенного пресса в условиях ограничительных и карантинных мер.

Ключевые слова: индикаторные черноморские альговирусы; микроводоросли; Tetraselmis viridis; 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 changes in the ratio of the amounts of various strains in the “pre-covid” (2015–2019) and “covid” (2020–2021) time periods, which may indicate an improvement in the environmental situation in the studied waters during the Covid-19 pandemic. The reason for such changes could be a decrease in anthropogenic pressure under restrictive and quarantine measures.

Keywords: Black Sea algal viruses; microalgae; Tetraselmis viridis; 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 изложены предположения исследователей о том, что снижение экономической активности может уменьшить глобальное потепление, а также загрязнение воздуха и гидросферы, что, в свою очередь, позволило бы окружающей среде медленно восстанавливаться (Сабитов, 2020). Отличаясь особыми условиями ограничительных и карантинных мер, период пандемии Covid-19 в 2020–2021 гг., как «глобальный эксперимент по снижению антропогенной деятельности», привел к снижению выбросов парниковых газов, улучшению качества воды и воздуха, и даже (по данным СМИ, в т.ч. 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 экологической ситуации в морских акваториях может проявиться в виде откликов биологической составляющей, что реально зафиксировать путем биологического мониторинга, в частности с помощью биоиндикаторов (Камнев и др., 2021). Подобные исследования по биологическому мониторингу проводятся и с использованием индикаторных микроводорослей, что подробно описано во многих работах (Дятлов, Петросян, 2001; Капков, 2003; Маркина, Айздайчер, 2005; Кузьминова, Руднева, 2006; Маркина, Айздайчер, 2014; Капков и др., 2017; Камнев и др., 2021).

Многолетние (2002–2020 гг.) исследования альговирусов двух черноморских микроводорослей – T. viridis (TvV) и P. tricornutum (PtV) – позволили обосновать возможность использования альговирусов в качестве экологических индикаторов (индикаторных альговирусов), а также как возможную 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 гг.).

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, описанных как в патентах, так и в статьях (Степанова, 2004; 2012; Степанова и др., 2021). В данном исследовании (2015–2021 гг.) применяли методику, описанную в патенте (Степанова, 2004). 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 двух отличающихся по экологической ситуации бухт Севастополя за январь–июнь и сентябрь почти каждого года. Однако в 2020 г. в связи с карантином 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). Культуры микроводорослей были получены из коллекции живых культур микроводорослей отдела экологической физиологии водорослей ФИЦ «ИнБЮМ им. А.О. Ковалевского» РАН. Жидкие культуры микроводорослей в экспериментах были использованы в логарифмической фазе (стадии) роста и развития. Культуры поддерживались в лабораторных условиях на базе Института природно-технических систем (г. Севастополь) в стабилизирующей среде Гольдберга.

Результаты и обсуждение

Результаты поиска и изоляция из двух отличающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя (относительно 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, относительно 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; «н/и» – 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 относительно благополучной бухте К число изолируемых альговирусов почти в 2 раза превышает это значение в неблагополучной бухте А. Такой выявленный факт является характерной особенностью экологически благополучных акваторий, что подробно представлено и обосновано в нашей работе (Степанова, 2020).

Общее число изолированных вирусных штаммов из относительно 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, т.е. 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 же неблагополучной бухты в среднем за 1 год было изолировано 6 штаммов (12:2=6), что более чем в 3 раза превышает число вирусных изолятов 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 микроводоросли P. tricornutum – PtV.

Так было установлено, что в относительно 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 табл. 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 экономической активности и антропогенного пресса на природу, в т.ч. и на гидросферу, улучшилась по сравнению с «доковидным» периодом.

Заключение

Анализ и оценка результатов мониторинга двух индикаторных альговирусов микроводорослей Tetraselmis viridis (TvV) и Phaeodactylum tricornutum (PtV), изолированных из отличающихся по экологическому благополучию бухт Севастополя, зафиксировали изменения в соотношении количеств различных штаммов в «доковидный» (2015–2019 гг.) и «ковидный» (2020–2021 гг.) временные периоды, что может свидетельствовать об улучшении экологической ситуации в изучаемых акваториях в годы пандемии Covid-19. Причиной таких изменений могло послужить снижение экономической активности и антропогенного пресса в условиях ограничительных и карантинных мер.

Работа подготовлена в рамках госбюджетной темы ИПТС № 0012-2021 0010 «Разработка новых средств и измерительных информационных технологий исследований природных вод» (№ госрегистрации 121122300070-9) 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 (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. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2017-20-2-308-315 
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: https://doi.org/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.
13. Степанова О.А., Гайский П.В., Шоларь С.А. Материалы, методы и эксперименты, применяемые при изучении черноморских альговирусов // Биология моря. 2021. Т. 47, №1. С.13–22 DOI: https://doi.org/10.31857/S0134347521010095 

Статья поступила в редакцию 01.11.2021
После доработки 28.03.2022
Статья принята к публикации 05.04.2022

Об авторах

Степанова Ольга Арсентьевна − Olga A. Stepanova

кандидат медицинских наук

старший научный сотрудник, Институт природно-технических систем РАН (Institute of natural and technical systems of RAS, Sevastopol, Russia), Центр экологического приборостроения и экоэнергетики (ЦЭПЭ), лаборатория гидрофизических и биоэлектронных измерительных систем и технологий (ГИБиСиТ)

solar-ua@ya.ru

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

Шоларь Станислав Александрович − Stanislav A. Sholar

кандидат технических наук

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

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 // Экология гидросферы. 2022. №1 (7). С. 67-72. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/285

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2022-1(7)-67-72

EDN – KKWFVK

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@hydrosphere-ecology.ru

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 (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 changes in the ratio of the amounts of various strains in the “pre-covid” (2015–2019) and “covid” (2020–2021) time periods, which may indicate an improvement in the environmental situation in the studied waters during the Covid-19 pandemic. The reason for such changes could be a decrease in anthropogenic pressure under restrictive and quarantine measures.

Keywords: Black Sea algal viruses; microalgae; Tetraselmis viridis; 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. Al'gologiya. 2001. V. 11. №1. P. 145–154.
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. Ispol'zovanie i ohrana prirodnyh resursov v Rossii. 2021. № 3. P. 79–87.
3. Kapkov V.I. Vodorosli kak biomarkery zagryazneniya tyazhelymi metallami morskih pribrezhnyh ekosistem [Algae as Biomarkers of Heavy Metal Pollution in Marine Coastal Ecosystems]: Dr.Sci. Dissertation abstract. Moscow, 2003. 48 p.
4. Kapkov V.I., Shoshina E.V., Belenikina O.A. Ispol'zovanie morskih odnokletochnyh vodoroslej v biologicheskom monitoring [Using the marine unicellular algae in biological monitoring]. Vestnik MGTU. Trudy Murmanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, izdatel'stvo FGBOU VO «Murmanskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet» (Murmansk). 2017. V. 20. №2. P. 308–315. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2017-20-2-308-315
5. Kuz'minova N.S., Rudneva I.I. The effect of wastewater on marine algae. International Journal on Algae. 2006. V. 15. №1. P. 128–141.
6. Markina Zh.V., Ajzdajcher N.A. Dunaliella salina (Chlorophyta) as a test-object for assessment of detergent pollution of a marine environment. Russian Journal of Marine Biology. 2005. V. 31. №4. P. 232–237.
7. Markina Zh.V., Ajzdajcher N.A. Primenenie mikrovodorosli Phaeodactilum tricornutum Bohlin (Bacillariophyta) dlya ocenki kachestva vod zaliva Nahodka Yaponskogo morya (Rossiya). International Journal on Algae. 2014. V. 24. №4. P. 551–559.
8. Sabitov O. Sokrashchenie vybrosov i gory medicinskogo musora: ekologicheskie posledstviya epidemii COVID–19. Hajtek. 6.05.2020. https://hightech.fm/2020/05/06/covid-ecology (date 01.10.2021)
9. Serdce i legkie: kak virus spas 11 tysyach evropejcev. Uluchshenie ekologii pri pandemii spaslo zhizni 11 tys. evropejcev https://www.gazeta.ru/science/2020/04/30_a_13067821.shtml (date 01.10.2021).
10. Stepanova O.A. Monitoring of Black Sea algal viruses Tetraselmis viridis and Phaeodactylum tricornutum in bays of Sevastopol as a component of ecological monitoring of the studied aquatories. Monitoring systems of environment. 2020. №3 (41). P. 139–148. DOI: https://doi.org/10.33075/2220-5861-2020-3-139-148 (in Russ.)
11. Stepanova O.A. Sposob izolyacii al'govirusov odnokletochnyh vodoroslej, naprimer Platymonas viridis Rouch (Chlorophita) [A method for isolating algoviruses of unicellular algae, for example, Platymonas viridis Rouch (Chlorophita)]. Patent Ukrainy № 65864. 2004. Byul. №4.
12. Stepanova O.A. Sposob izolyacii al'govirusov mikrovodorosli Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyta) iz prob morskoj vody [Method for isolation of microalgae Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyta) algoviruses from seawater samples] Patent Ukrainy № 97293. 2012. Byul. №2.
13. Stepanova O.A., Gajskij P.V., Sholar' S.A. Materials, methods, and experiments in the study of Black Sea algal viruses. Russian Journal of Marine Biology. 2021. V. 47. № 1. P.13–22 DOI:https://doi.org/10.31857/S0134347521010095

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 

ARTICLE 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. Hydrosphere Ecology. 2022. №1 (7). P. 67–72. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/285

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2022-1(7)-67-72

EDN – KKWFVK

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@hydrosphere-ecology.ru

На ГЛАВНУЮ

К разделу ПУБЛИКАЦИИ