ЗНАЧЕНИЕ ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ УСЛОВИЙ ОБИТАНИЯ СЕГОЛЕТКОВ РЫБ, НАГУЛИВАЮЩИХСЯ В ПРИБРЕЖЬЕ ФГБОУ ВО «АГТУ» — Эдиторум
Текст произведения
(PDF): Читать
Скачать
Введение Ботанические исследования, проводимые на водоемах, как правило, с одной стороны, отражают флористический состав макрофитов и их распределение на различных биотопах, с другой – дают количественную оценку фитомассы водных растений, учитываемой при расчетах продукционных процессов в водоемах и анализе динамики органического вещества в них. При всей значимости этих исследований высшая водная растительность, до определенного времени, рассматривалась вне связи с другими водными организмами: фито- и бактериопланктоном, беспозвоночными и рыбами, т. е. обитателями определенных жизненных пространств на одной территории с макрофитами. Оставался невыясненным вопрос о роли и значении последних в сложной структуре прибрежных биогеоценозов в водоемах различного типа.
Определенный интерес гидробиологов к познанию характера биоценотических связей водных растений и животных проявился в ряде публикаций, в которых авторы анализируют состав и количественное развитие различных групп организмов, приуроченных к тем или иным зарослям высшей водной растительности [1–5]. Однако до сих пор в литературе имеется очень незначительное количество публикаций о значении высшей водной растительности в жизни рыб, особенно на ранних этапах их развития. Некоторую информацию по этому вопросу можно найти в работах по результатам изучения численности, питания и пространственного распределения молоди рыб в зоне произрастания макрофитов [6–8]. В задачи данного исследования входило определить степень использования сеголетками рыб мелководных участков, заросших растительностью, в качестве нагульных экотопов. Это позволит расширить представление о животном населении зарослевых биоценозов и функциональной роли макрофитов в формировании среды обитания гидробионтов. Материал и методы исследований Материал был собран при обследовании наиболее подверженных зарастанию устьевых участков рек, заостровных мелководий и заливов Рыбинского водохранилища.
, отмечено большое количество Bosmina obtusirostris Sars. Общая биомасса зоопланктона в смешанных сообществах водных растений, особенно при наличии манника большого Glyceria maxima (C. Haetm. Holmb.), была наивысшей и составляла до 2,1 г/м3. При этом в планктоне присутствовали как представители веслоногих – Eucyсlops macrurus (Sars) и Eurytemora affinis Poppe, так и ветвистоусых раков – D. brachyurum, S. vetulus, C. quadrangula и C. rectirostris. Некоторые виды ветвистоусых образовывали скопления в виде кормовых пятен, что делало их наиболее доступными для питания молоди рыб. Рис. 2. Карта-схема мелководного залива в устьевом участке р. Сить Различался и качественный состав сеголетков (табл. 2). На участках, граничащих с водным потоком, среди разреженных зарослей рдеста пронзеннолистного доминировали мальки язя Leuciscus idus (L.) и других литофильных видов рыб – до 69,6 % от всего улова. В глубине залива, в районе произрастания рдеста узколистного, основу улова составляла молодь фитофильных видов.
Доминировали сеголетки леща Abramis brama (L.), плотвы и густеры (89,2 %). В маннике большом нагуливались мальки тех же видов рыб, что и в тростнике, но их численность была несколько выше. Среди зарослей осоки водной Carex aquatilis Wahl. были пойманы мальки линя Tinca tinca (L.). Таблица 2 Видовой состав и количество мальков, отловленных ловушками за 12 часов в зоне произрастания макрофитов в заливе р. Сить, шт.* Вид рыбВоздушно-водная растительностьРастительность с плавающими листьямиПогруженная растительность 123456 Окунь115116233 Плотва684495214 Густера1243516 Синец 1 Щука–2––13 Елец13–––– Язь1–2–5– Уклея 2 Лещ–––163 Жерех–1–33– Линь––2––– Карась–––3–2 Голавль1–––1- Судак1–––22 Ерш–––––1 Щиповка–1–––– Пескарь–––––1 Всего, видов7856910 Всего, шт.222413759846 * 1 – тростник обыкновенный, 2 – камыш озерный, 3 – осока водная, 4 – кубышка желтая (+ скопления ряски Lemna minor L., L. trisulca L.), 5 – горец земноводный, 6 – рдест гребенчатый. Исследование изменения насыщения воды кислородом в зарослях различных макрофитов показало, что наибольшие перепады содержания кислорода в воде в вечерние и утренние часы наблюдаются в сообществах погруженных растений, наименьшие – в растениях с плавающими листьями (табл.
3). При этом наименьшие значения этого показателя не выходили за пределы 4 мг/л, т. е. оставались приемлемыми для большинства водных животных [12]. Таблица 3 Изменение насыщенности воды кислородом в зарослях растительности на глубине 60 см, мг/л Растительные формации18 ч6 ч T, °CO2t, °CO2 Воздушно-водные: Тростник обыкновенный22,58,021,06,0 Камыш озерный22,510,821,07,2 Хвощ приречный22,511,421,07,8 С плавающими листьями: Горец земноводный22,514,321,513,0 Кубышка желтая22,511,821,511,1 Погруженные: Уруть колосистая Myriophyllum spicatum L.21,515,221,06,4 Рдест пронзеннолистный21,013,621,06,8 Средообразующая роль высшей водной растительности в пресноводных водоемах слагается из нескольких моментов, главным из которых является значительное обогащение воды и грунта различными органическими и минеральными веществами, продуцируемыми растениями в период вегетации и, особенно, в процессе отмирания и довольно быстрого распада растительной массы. Благодаря этому условия питания бактерий, являющихся начальным звеном пищевых цепей в пресноводных водоемах, благоприятны, что обусловливает их высокую численность и биомассу.
В зарослях элодеи, например, в течение всего вегетационного периода количество бактерий в разы превышает таковое в открытых частях водоемов, чему соответствует и более значительное развитие литоральных видов беспозвоночных [13]. Прибрежная зона зарослей, по сравнению c отдаленными от берегов частями водоемов, значительно богаче дрожжевыми грибками и азотбактером, весьма питательным для водных беспозвоночных, использование которых в питании обусловливает развитие мелких форм ветвистоусых раков даже при дефиците и полном отсутствии фитопланктона – важного компонента их питания [14]. Говоря о значении высшей водной растительности в формировании условий обитания молоди рыб, нагуливающейся в прибрежье, целесообразно проанализировать состав организмов растительного и животного происхождения, обитающих как непосредственно на макрофитах, так и в окружающей их воде, и оценить условия их питания и значение в триотрофе. Одной из важных групп организмов, принимающих участие в продуцировании и утилизации органического вещества, растворенного в воде, и его трансформации по звеньям пищевой цепи, является фитоперифитон.
Из литературных источников известно, что наибольшая численность и биомасса водорослей отмечены на горце земноводном (80 млн кл./м2, биомасса 13,4 г/м2). Достаточно высокие показатели обилия обрастаний у рогоза узколистного Typha angustifolia L., рдеста плавающего P. natans L. и кубышки – от 1,5 до 1,8 г/м2. Наименьшие показатели численности и биомассы водорослей в зарослях стрелолиста обыкновенного Sagittaria sagittifolia L. и погруженной растительности (0,2 млн кл./м2 и 0,09 г/м2) [4]. Водорослевыми обрастаниями активно питаются водные беспозвоночные, которые, в свою очередь, служат пищей для молоди рыб. Из коловраток активным потребителем фитоперифитона является E. dilatata [2], отмеченная нами в составе зоопланктонных проб, взятых среди погруженной растительности и растительности с плавающими листьями, а также в питании сеголеток леща. Другой группой организмов, использующих растительный субстрат в качестве среды обитания, являются ракообразные – основные кормовые объекты молоди всех видов рыб на ранних стадиях развития.
Фитофильные кладоцеры по способу питания преимущественно фильтраторы. Однако, наряду с простым отфильтровыванием пищевых частиц из воды, как это делают первичные фильтраторы в пелагиали, среди макрофитов обитают виды (вторичные фильтраторы), в основном представители семейств Macrothricidae и Chydoridae, которые добывают пищевые частицы путем соскребывания их с субстрата и последующей фильтрацией. Некоторые из них вообще утратили способность фильтрационного способа добывания пищи. К ним относятся Lathonura rectirostris (O. F. Müller), R. rostrata и Monospilus dispar Sars, специализирующиеся на потреблении обрастаний и детрита [15]. К потребителям водорослевых обрастаний и детрита относится и группа фитофильных веслоногих раков, которая характеризуется не только биотопической приуроченностью к растительному субстрату, но и способом своего питания. Это собиратели-полифаги и пасущиеся на субстрате формы – многие литоральные и придонные Cyclopoida (Macrocyclops и Eucyclops) и, по-видимому, большинство Harpacticoida [16].
Исследования сезонной динамики и пространственного распределения ракообразных на оз. Глубоком выявили очень значительные моменты, обусловливающие благоприятные трофические условия для молоди рыб, нагуливающейся в мелководной зоне среди водной растительности. Во-первых, массовое развитие ветвистоусых и веслоногих рачков в хорошо прогреваемой прибрежной зоне на протяжение многих лет наблюдается в конце весны – начале лета, что совпадает со временем появления личинок рыб в водоемах. Во-вторых, весь биоценоз фитофильных ракообразных в дневное время разделен на две пространственно разобщенные группы. Одну из них составляют виды, обитающие среди плавающих листьев и находящие здесь наилучшие условия питания за счет перифитона, развивающегося на растительном субстрате. Другую – организмы, ведущие придонный образ жизни, питающиеся детритом. И наконец, сезонная динамика развития биоценоза фитофильных ракообразных такова, что на фоне постепенного сокращения количественного преобладания какого-либо одного вида наблюдается выдвижение на первый план большего числа достаточно многочисленных видов [17].
Среди видов, составляющих макрофауну зарослей, наибольшую приуроченность к водным растениям проявляют высшие по своей организации беспозвоночные – личинки тендипедид [2]. В питании исследуемых нами сеголетков рыб эти организмы составляли от 40 до 100 % массы пищевого комка. Личинки рода Glyptotendipes в массе заселяют полупогруженную растительность во всех местах ее произрастания, а личинки Endochironomus albipennis Mg. – погруженную. Некоторые виды проявляют четкую приуроченность даже к отдельным видам водных растений. Так, например, G. imbecillis – минируют растения с сочными и мягкими тканями (стрелолист обыкновенный и сусак зонтичный Butomus umbellatus (L.). Наиболее заселенными оказываются заросли растений с плавающими листьями [3]. Это объясняется тем, что условия обитания животных среди растений, снабженных многочисленными листьями, иные, чем среди растений с жесткими стеблями и без листьев. Хирономиды родов Limnochironomus, Endochironomus, Glyptotendipes, Corynoneura пространственно тяготеют к средней части нижней стороны листа кубышки, возле центральной жилки, где в наибольшей степень развивается перифитон [18].
В качестве питания они используют и детрит с пышно развивающейся на нем бактериальной флорой, образующейся на разлагающихся листьях. Таким образом, прибрежные фитоценозы с комплексом самых разнообразных видов животных, обитающих в них, от простейших до высокоорганизованных воздушных насекомых и рыб, представляют собой сложную систему организации жизни на определенном участке, ограниченном зоной их распространения. Присутствие в пищевом комке молоди рыб, отловленной на исследуемых участках мелководий, фитофильных беспозвоночных, основным пищевым ресурсом которых являются фито- и бактериопланктон, водорослевые и протозойные обрастания, растительный и животный детрит [19–21], позволяет говорить о высоком кормовом значении данного экотопа для всех групп обитающих здесь гидробионтов, включая молодь рыб. Классический путь трансформации органического вещества в водных экосистемах: фитопланктон – мирные беспозвоночные – рыбы, на заросших макрофитами участках дополняется тремя направлениями: бактериопланктон – мирные беспозвоночные – рыбы, фитоперифитон – мирные беспозвоночные – рыбы и растительный детрит – мирные беспозвоночные – рыбы.
Представляет интерес сравнить полученные данные с результатами исследований на Иваньковском водохранилище. Из 14 видов молоди рыб, отловленных в зарослях макрофитов, 13 нагуливаются в зоне произрастания погруженной растительности – рдесты, уруть колосистая (Myriophyllum spicatum L.) и телорез алоэвидный (Stratiotes aloides L.). При этом в дневное время в прибрежье, в зарослях рдеста гребенчатого (P. pectinatus L.), наблюдалось большое скопление молоди рыб, более 1 000 экземпляров за одно притонение мальковой волокуши. Видимо, причина образования таких скоплений сеголетков обусловлена не только качественными и количественными показателями организмов, обитающих в зоне зарослей и используемых молодью рыб в качестве корма. Заросли макрофитов в данном случае служат укрытием для сеголетков. Снижается степень их доступности в светлое время суток для хищных беспозвоночных и рыб. Заключение Рост и выживание молоди рыб зависят от многих причин, основной из которых является обеспеченность их пищей на ранних этапах развития.
Проведенное исследование и анализ литературных данных показали, что у сеголетков рыб, нагуливающихся среди зарослей высшей водной растительности, трофические условия благоприятны. Этому способствует обилие и неоднородность фаунистического состава водных беспозвоночных, обитающих на растительности разных экологических групп, а также условия питания, сезонная динамика и распределение кормовых объектов в зоне произрастания макрофитов. Трофические показатели и кислородный режим наиболее благоприятны в зарослях растительности с плавающими листьями и погруженной растительности. Всего в зоне зарослей макрофитов обнаружена молодь 18-ти видов рыб, относящихся к 5-ти семействам: щуковые (1), карповые (11), вьюновые (2), тресковые (1) и окуневые (3). Наиболее многочисленными были представители семейства карповых. Кроме молоди типичных фитофильных видов, в зоне зарослей обнаружены мальки рыб, нерестящихся на каменистом и песчаном грунте. Три вида сеголетков – окунь, плотва и густера, используют для нагула участки, заросшие воздушно-водными растениями, растениями с плавающими листьями и погруженной растительностью.
Заросли макрофитов также служат укрытием для сеголетков рыб на нерестилищах и на участках защищенного от волнобоя мелководья. По нашим наблюдениям, большое значение в этом плане имеет растительность с плавающими листьями и погруженная растительность.Вода Magazine — Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и токсины цианобактерий: риски, инструменты контроля и технологии устранения
Немногочисленные отечественные исследования по проблематике цианотоксинов посвящены, как правило, определению концентраций цианотоксинов в водах поверхностных источников питьевого водоснабжения. Данные по обнаружению цианотоксинов в питьевой воде редки и статистически непредставительны. С учетом этого представляет интерес переводной обзор трех наиболее значимых цитотоксинов, встречающихся в водах почти всех регионов США и перечисленных в третьем Списке загрязнителей-кандидатов (CCL) — микроцистина-LR, анатоксина-а и цилиндроспермопсина. В обзоре рассматриваются аспекты воздействия этих цитотоксинов на здоровье человека, инструменты аналитического контроля и эффективность различных технологий водоподготовки в устранении или инактивации указанных цитотоксинов.
Сразу надо отметить, что другие цианотоксины, такие как сакситоксины и анатоксины (S), также встречаются в водах США, но в общем рассматриваются как намного менее обычные (немного реже встречающиеся). Поэтому настоящий обзор не касается этих хорошо известных токсинов цианобактерий, таких как паралитический токсин моллюсков (семейство сакситоксинов), анатоксин-а(S), лингбиатоксины, или загрязнителей запаха и вкуса, причиной которых являются цианобактерии.
Фоновая информация
Закон о безопасной питьевой воде (SDWA) защищает общественное здоровье путем нормирования национальных общественных запасов питьевой воды и их источников: рек, озер, водохранилищ, родников и скважин подземных вод. SDWA обязывает Агентство охраны окружающей среды США (US EPA) публиковать список ненормируемых загрязнителей, которые встречаются или, как ожидается, могут встречаться в общественных системах водоснабжения в США и могут представлять риск в питьевой воде. Данный список известен как Список загрязнителей-кандидатов (CCL).
Для получения более полной информации о программе CCL следуйте по ссылке: http://water.epa.gov/scitech/ drinkingwater/dws/ccl/.
Цианотоксины, включенные в последний CCL, продуцируются несколькими видами цианобактерий (цианобактерии известны как сине-зеленые водоросли). Наиболее распространенные цианотоксины — это токсины пептидной природы класса микроцистинов. Существует по меньшей мере 80 известных микроцистинов, включая микроцистин-LR, который считается одним из самых токсичных. Более десятка стран, включая Канаду, Бразилию, Новую Зеландию и Австралию, располагают разработанными нормативами или руководствами по содержанию микроцистинов в питьевой воде и рекреационных водах. Большинство руководств по питьевой воде основывается на предлагаемом Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) уровне содержания микроцистина-LR в питьевой воде в 1,0 мкг/л. В настоящее время в США не существует федеральных нормативных руководств по цианобактериям или их токсинам в питьевой воде и рекреационных водах.
Причины вредного водорослевого цветения цианобактерий
Цианобактерии — это фотосинтезирующие бактерии, имеющие ряд общих свойств с водорослями и естественно встречающиеся в озерах, реках, прудах и прочих поверхностных водах. Как и другие типы водорослей, цианобактерии могут при благоприятных условиях быстро размножаться в воде, вызывая «цветение». Ниже описаны условия, усиливающие рост цианобактерий. Некоторые типы цианобактерий, например, Anabaena flos1 aquae, имеют газоносные полости, позволяющие им плавать на поверхности или под поверхностью, в зависимости от условий освещения или уровней концентраций питательных веществ. Это служит причиной концентрации цианобактерий на поверхности воды, вызывая типичный цвет горохового супа или сине-зеленую пену. Некоторые цианобактерии, подобно Planktothrix agardhii, встречаются в донных отложениях и всплывают в результате шторма или иных взмучиваний отложений. Другие цианобактерии при массовом развитии могут оставаться взвешенными в столбе воды (Cylindrospermopsis sp.
), вызывая всеобщее изменение цветности воды.
Факторы, влияющие на развитие и продолжительность цветения цианобактерий, охватывают интенсивность освещения и общую продолжительность освещения солнцем, доступность питательных веществ (особенно фосфора), температуру воды, рН, увеличение количества осадков, потока воды (является ли водный массив непроточным или быстро текущим), стабильность водного столба. Хотя условия развития цветения в большей части США являются наиболее благоприятными в поздней части лета, взаимодействия всех этих факторов вызывают существенные сезонные и годичные колебания численности цианобактерий. Некоторые продуцирующие токсины штаммы могут встречаться в начале лета, в то время как другие — только во второй половине летнего периода.
Цветение цианобактерий может быть вредным для окружающей среды, животных и здоровья человека. При разложении наросшей при цветении биомассы потребляется кислород, создавая условия гипоксии — недостатка кислорода, приводящие к отмиранию животных и растений.
При благоприятных условиях освещенности и обеспечения питательными веществами некоторые виды цианобактерий продуцируют вторичные метаболиты, известные как цианотоксины. Распространенные токсинобразующие цианобактерии перечислены в таблице 1.
Условия, вызывающие образование цианобактериями цианотоксинов, не поняты до конца. Некоторые виды, способные к образованию токсинов, могут не продуцировать токсины при всех условиях среды. Данные виды часто входят во множество обычных формирующих цветение родов. Существуют как нетоксичные, так и токсичные разновидности большинства обычных токсинпродуцирующих цианобактерий, поэтому невозможно сказать, является ли вид токсичным или нетоксичным при его определении. Даже при наличии токсинпродуцирующих цианобактерий в действительности они могут не образовывать токсины. Более того, некоторые виды цианобактерий могут продуцировать многочисленные типы и разновидности цианотоксинов. Доступны молекулярно биологические тесты, способные определить, несет ли цианобактерия, например, Microcystis, ген токсина; для того, чтобы определить, действительно ли цианобактерия продуцирует токсин, необходим количественный анализ по определению цианотоксинов.
При этом загрязненная цианобактериями вода может встречаться без каких-либо проблем привкуса и запаха.
В большинстве случаев токсины цианобактерий существуют внутриклеточно в цитоплазме и остаются внутри клетки. Разновидности анатоксина-а и микроцистина обнаруживались внутриклеточно приблизительно в течение 95% времени ростовой стадии цветения. Для данных видов токсины высвобождаются в воду при отмирании или разрушении клеток, при разрыве клеточной мембраны (экстрацеллюлярные внеклеточные токсины). Однако у других видов, например, в случае цилиндроспермопсина, значительное количество токсина может выделяться естественным образом в воду живыми клетками цианобактерий; по литературным данным соотношение примерно 50% внутриклеточных к 50% внеклеточным токсинам. Внеклеточные токсины могут абсорбироваться на глине и органических взвесях в водном столбе и в целом более сложно удаляются, чем внутриклеточные токсины.
Влияние цианоксинов на здоровье
Цианоксины включают нейротоксины (воздействующие на нервную систему), гепатотоксины (воздействующие на печень) и дерматотоксины (воздействующие на кожу).
Присутствие высоких уровней цианотоксинов в рекреационных и питьевых водах может вызывать у человека широкий спектр симптомов (таблица 1), включая повышение температуры, головную боль, мышечные и суставные боли, кожные волдыри, желудочные спазмы, понос, рвоту, язвы в ротовой полости и аллергические реакции. Данные эффекты могут проявляться в течение нескольких минут или дней после воздействия. В некоторых случаях могут происходить приступы, печеночная недостаточность, остановка дыхания и (редко) смерть. Существуют доказательства, что долгосрочное воздействие микроцистинов и цилиндроспермопсина может способствовать росту новообразований и вызывать рак.
Существует много документированных сообщений о гибели собак, птиц и скота во всех регионах мира в результате потребления поверхностных вод с цветением цианобактерий. Нечасто также документирована гибель людей. Внутривенное введение воды, содержащей микроцистины, в центре почечного диализа в Бразилии в 1996 году привело к смерти 50 человек.
Действительный риск воздействия низких концентраций цианотоксинов в питьевой воде и долгосрочные эффекты воздействия этих токсинов точно неизвестны.
Методы проверки
Таблица 2 описывает методы, применимые для измерения концентрации цитотоксинов в воде.
Существуют коммерческие полевые наборы тестов для использования в качестве инструмента проверки присутствия или отсутствия специфических цианотоксинов в источниках водоснабжения. Проверочные наборы (ELISA1наборы) пригодны для определения микроцистинов, цилиндроспермопсина и сакситоксина, но в настоящее время непригодны для определения анатоксина-а. Хотя они предоставляют экспрессные результаты, в целом данные наборы имеют ограничения по точности, чувствительности и специфичности. В случае, если проверочный тест положительный, система водоснабжения должна направить пробы в лабораторию, способную количественно измерить концентрации специфичных цианотоксинов, используя более точные методики, такие как жидкостная хроматография, объединенная с масс-спектрометрией (LC/MS).
Очистка воды от цианотоксинов и управление цветением
При обнаружении в поверхностной воде, используемой для питьевой водоподготовки, цианобактерий и/или их токсинов операторы станции питьевой водоподготовки могут применить несколько способов для их удаления или инактивации. Некоторые способы водоподготовки эффективны в отношении определенных цианотоксинов, но не в отношении других групп цианотоксинов. Поэтому операторы станций питьевой водоподготовки должны знать типы роста и доминирующие во время цветения виды цианобактерий, свойства цианотоксинов (например, внутриклеточные или внеклеточные) и наиболее эффективные технологии водоподготовки. Применение ошибочного технологического процесса на специфическом этапе водоподготовки может повредить клетки и привести больше к высвобождению, чем удалению цианотоксинов.
В таблице 3 приведены данные об эффективности различных типов технологий водоподготовки в удалении неповрежденных клеток и процессах водоподготовки, которые эффективны в удалении внеклеточных растворенных цианотоксинов некоторых наиболее важных цианобактерий.
Производители питьевой воды поощряются к мониторингу подготовленной воды, чтобы гарантировать удаление цианотоксинов.
Производители питьевой воды могут применять различные стратегии управления, связанные с цветением цианобактерий, чтобы избежать высвобождения цианотоксинов в воду. Например, те станции питьевой водоподготовки, которые имеют более одного источника водоснабжения, могут их менять. Другой альтернативой управления может быть изменение глубины водозабора, чтобы избежать попадания на станцию загрязненной воды и клеток цианобактерий.
Для уменьшения концентраций веществ, влияющих на привкус и запах воды, уменьшения количества дрейссен и прочих загрязнителей часто применяется предварительная обработка воды окислителем на входе процесса водоподготовки. Однако использование данного метода вызывает определенное беспокойство в отношении разрыва клеток и высвобождения токсинов. Обработка сульфатом меди и озоном на входе процесса водоподготовки удаляет водорослевое цветение, но она не рекомендуется из-за риска лизиса клеток водорослей.
Хлорирование, в дополнение к разрушению клеток, может приводить к образованию в процессе очистки питьевой воды побочных продуктов дезинфекции. Если необходима предварительная обработка окислителем, то для перманганата калия (KMnO4) продемонстрирована эффективность в удалении клеток Micocystis без высвобождения токсина. В дополнение рекомендуется применять порошковый активированный уголь (PAC), чтобы удалить любые потенциально высвободившиеся токсины.
Показано, что стандартный процесс очистки питьевой воды (коагуляция, флоккуляция, седиментация и фильтрация) может быть эффективен в удалении внутриклеточных токсинов. Коагуляция, флоккуляция и флотация растворенным воздухом (DAF) более эффективны, чем седиментация. Микрофильтрация и ультрафильтрация в высшей степени эффективны в удалении неповрежденных клеток цианобактерий. Когда наблюдается цветение, и клетки цианобактерий проходят через фильтры, следует чаще проводить обратную промывку, чтобы снизить риск высвобождения токсинов в воду.
Для удаления внеклеточных токсинов производители питьевой воды могут использовать активированный уголь, мембранную фильтрацию и химическую инактивацию (ультрафиолетовое облучение, дезинфектанты и оксиданты). Порошковый активированный уголь (PAC) и гранулированный активированный уголь (GAC) эффективны при абсорбции микроцистина и цилиндроспермопсина, хотя разновидности микроцистина могут иметь разные эффективности абсорбции.
Эффективность работы активированного угля зависит от концентрации токсина, а также от дозы и происхождения активированного угля. Для оценки эффективности различных типов PCA рекомендуется проводить поверхностные тесты яса с применением угля с наибольшей способностью удаления целевых загрязнителей. GAC-фильтры эффективны в удалении микроцистинов, если они должным образом заменяются или регенерируются при высоком проскоке общего органического углерода. Обычно для эффективного удаления токсинов требуются повышенные концентрации активированного угля, для полного удаления токсинов может быть необходима повторная обработка.
Нанофильтрация и обратный осмос эффективны в удалении цилинроспермопсина и микроцистина. Но в любом случае рекомендуется проводить пилотные исследования, поскольку эффективность удаления зависит от распределения размера пор мембраны и качества воды
Обработка ультрафиолетовым излучением эффективна в разрушении клеток с микроцистином, анатоксином-а и цилиндроспермопсином. Однако в связи с тем, что для этого требуются более высокие дозы, чем применяемые на практике, данная обработка становится практически нереальной. УФ-обработка использовалась с катализатором (оксидом титана), чтобы разрушить токсины окислением. Но эффективность данного процесса в значительной степени зависела от содержания органики в воде. Оксиданты, такие как хлор, озон и перманганат калия, являются эффективными способами инактивации микроцистина, однако эффективность хлора зависит от рН. Различные цианоксины реагировали на хлор по-разному, например, доказано, что хлор неэффективен для инактивации анатоксина-а. Когда же рН ниже 8, хлор эффективен для инактивации микроцистина и цилиндроспермопсина.
Озон — хороший оксидант для микроцистинов, анатоксина-а и цилиндроспермопсина, но его эффективность также зависит от рН, присутствие органического вещества может влиять на эффективность озонирования. Хотя окисление озоном микроцистина не зависит от рН, эффективность озона зависит от рН (от 7 до 10) в отношении анатоксина-а и цилиндроспермопсина (от 4 до 10). Перманганат калия эффективен в окислении микроцистина и анатоксина-а (при рН от 6 до 8), но не очень реакционноспособен в отношении цилиндроспермопсина. Обработка хлораминами и оксидом хлора неэффективна для микроцистина, анатоксина-а и цилиндроспермопсина.
Образование побочных продуктов дезинфекции является другой вероятной проблемой при использовании озона, сульфата железа и хлора при высоких концентрациях бромида в воде. Тем не менее результаты исследований воздействия хлорирования на внутриклеточные токсины и результирующее образование побочных продуктов дезинфекции противоречивы. Большинство исследований полагают, что в течение цветения следует в идеале избегать предварительного хлорирования до тех пор, пока должные уровни контактного времени не будут гарантировать полного эффективного окисления разрушенных цианобактерий.
Разработка плана действий в чрезвычайных ситуациях
Организации, управляющие водными запасами, должны разработать план действий в чрезвычайных ситуациях при цветении цианобактерий. Большинство массовых развитий водорослей нетоксично, и план должен предусматривать, как определить риск, связанный с каждым событием. Элементы такого плана должны определять, где и когда отбираются пробы; частоту отбора проб; объем проб; когда отбираются пробы на наличие клеток цианобактерий или специфических токсинов или одновременно на наличие клеток и токсинов; какой аналитический тест используется для наблюдения за ситуацией; условия, при которых необходимо отослать в выбранную лабораторию пробу (пробы) для подтверждения. Производители питьевой воды должны также разработать план альтернативных действий до получения результатов аналитического контроля, включая способ (способы) очистки для применения при положительных результатах анализов, а также определение процесса общественного оповещения.
Для разработки таких планов может использоваться глава 6 («Оценка ситуации, планирование и управление») из издания ВОЗ «Токсичные цианобактерии в воде: руководство по последствиям для общественного здоровья, мониторингу и управлению».
Перевод — Владимир Ларин, кандидат биологических наук, начальник отдела биологических методов анализа ЗАО «РОСА»
Фото: ufaleyadmin.ru
Журнал «Вода Magazine» №4 (92), 2015 г.
Наука о морских водорослях | American Scientist
Эта статья из выпуска
ноябрь-декабрь 2013 г.
Том 101, номер 6
Страница 458
Макроводоросли, грубо говоря, те, которые можно увидеть невооруженным глазом. Большинство из них классифицируются как бентические, то есть прикрепляются к морскому дну. Но не нужно быть столь формальным, говоря о бентосных макроводорослях. Мы обычно называем их все время одним термином водоросли , и мы используем их гораздо чаще, чем думает большинство людей.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Ad Right
Макроводоросли бывают самых разных видов. Некоторые из более крупных имеют сложные структуры со специальными тканями, которые обеспечивают поддержку или транспортировку питательных веществ и продуктов фотосинтеза; другие состоят из практически идентичных клеток. Самые мелкие водоросли имеют размер всего несколько миллиметров или сантиметров, в то время как самые крупные обычно вырастают до 30–50 метров в длину. Клетки морских водорослей также бывают разных размеров; у многих видов они могут достигать одного сантиметра и более. Эти большие клетки могут содержать несколько клеточных ядер и органелл, чтобы обеспечить производство белков, достаточное для поддержания функции клетки и быстрого роста водорослей в целом.
Макроводоросли подразделяются на три основные группы: бурые водоросли ( Phaeophyceae ), зеленые водоросли ( Chlorophyta ) и красные водоросли ( Rhodophyta ).
Поскольку все группы содержат гранулы хлорофилла, их характерные цвета происходят от других пигментов. Многие из бурых водорослей называются просто ламинариями.
По оценкам, в морской среде встречается 1800 различных бурых макроводорослей, 6200 красных макроводорослей и 1800 зеленых макроводорослей. Хотя красные водоросли более разнообразны, бурые самые крупные. Хотя мы говорим о трех группах морских водорослей так, как если бы они были тесно связаны между собой, это верно лишь в незначительной степени. Например, бурые водоросли и красные водоросли принадлежат к двум разным биологическим царствам и в некотором смысле менее родственны друг другу, чем, например, медуза к костной рыбе. Зеленые и красные водоросли более тесно связаны с высшими растениями, чем бурые водоросли, и вместе с диатомовыми водорослями эволюционировали раньше, чем бурые водоросли.
Большинство видов морских водорослей имеют мягкие ткани, но некоторые из них в большей или меньшей степени кальцифицированы, например, известковые красные водоросли.
Рост кальциевого слоя точно контролируется полисахаридами, присутствующими на их клеточных стенках.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Морские водоросли, особенно бурые водоросли, обычно состоят из трех четко различимых частей. Внизу находится корневая структура, фиксатор, который, как следует из названия, закрепляет организм в его среде обитания. Обычно он соединяется ножкой (или стеблем) с листовидными пластинками. Водоросли могут иметь одну или несколько лопастей, и лопасти могут иметь разную форму. В некоторых случаях лопасти имеют отчетливую среднюю жилку. Фотосинтез происходит в основном в лопастях, и поэтому важно, чтобы ножка была достаточно длинной, чтобы разместить их достаточно близко к поверхности воды, чтобы достичь света. У некоторых видов есть наполненные воздухом мочевые пузыри, знакомые виды пузырчатых ракушек, которые обеспечивают им доступ к свету, удерживая их в воде в вертикальном положении.
Эти пузыри могут быть до 15 сантиметров в диаметре. Поскольку бурые водоросли очень похожи на растения, их часто путают с ними.
Не все водоросли имеют эти структуры. У некоторых более мелких видов ткань имеет менее отчетливую структуру, состоящую только из нитей клеток, которые могут быть или не быть разветвленными. Но почти все разновидности так или иначе нашли свое место в рационе человека.
Первоначально водоросли, предназначенные для употребления в пищу человеком, собирали на берегу моря или собирали в море. Те, что ели свежими, собирали на месте и съедали в короткие сроки. Поскольку морские водоросли можно сушить и в таком виде хранить в течение длительного времени и легко транспортировать, они с самого начала были признаны ценным пищевым продуктом и стали предметом торговли. С течением времени спрос на морские водоросли, по множеству назначений, вырос настолько, что на протяжении многих веков их активно культивировали, особенно на Дальнем Востоке.
Жизненный цикл водорослей сложен, и это то, что действительно отличает их от растений.
На самом деле макроводоросли могут проходить стадии жизни настолько разные, что в прошлом их ошибочно принимали за отдельные виды. Размножение морских водорослей может включать либо исключительно половую, либо бесполую фазы, в то время как у некоторых видов наблюдается чередование поколений, в котором последовательно участвуют обе фазы. В первом случае водоросли производят гаметы (яйцеклетки и сперматозоиды) с одним набором хромосом, во втором — споры, содержащие два набора хромосом. Некоторые виды также могут размножаться бесполым путем путем фрагментации, то есть пластинки сбрасывают мелкие кусочки, которые развиваются в совершенно самостоятельные организмы.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Бесполое размножение позволяет быстро размножаться видам, но несет в себе неотъемлемую опасность ограниченного генетического разнообразия. Половое размножение обеспечивает лучшую генетическую изменчивость, но оно оставляет виды, зависящие от этого метода размножения, с огромной проблемой подбора партнеров, поскольку яйцеклетки и сперматозоиды должны найти друг друга в воде, которая часто бывает бурной.
История жизни водорослей сложна, и это то, что действительно отличает их от растений.
Некоторые виды решают проблему сватовства, снабжая репродуктивные клетки светочувствительными глазками или жгутиками, чтобы они могли плавать. Другие используют химические вещества, известные как феромоны или половые аттрактанты. Они секретируются и высвобождаются яйцеклетками и служат для привлечения сперматозоидов. Некоторые виды (например, большие массы водорослей в Саргассовом море) выделяют огромное количество слизи, благодаря которой яйцеклетка и сперматозоид плотно прилегают друг к другу и не сбиваются.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Красная водоросль Porphyra имеет особенно сложный жизненный цикл с увлекательным аспектом, который заслуживает дальнейшего обсуждения из-за интересной истории, связанной с его открытием. Это имеет прямое отношение к выращиванию Porphyra для производства нори , , который особенно широко используется в японской кухне — наиболее привычно, что касается упаковки для роллов маки ( См.
рецепт в подписи к изображению ролла нори ниже. ).
Листья, используемые в производстве нори, растут, пока водоросли находятся в поколении, размножающемся половым путем, хотя сам организм может развиваться бесполым путем из спор. Лопасти производят яйцеклетки и сперматозоиды. Яйцеклетки остаются на лопастях, где они оплодотворяются сперматозоидами. Затем оплодотворенные яйца могут образовывать споры нового типа, которые высвобождаются. Эти споры прорастают в стадию нити, пронизывающей кальций, которая может расти в раковинах мертвых двустворчатых моллюсков, таких как устрицы и моллюски, в процессе образования пятен, придающих организму розоватый блеск.
До 1940-х годов считалось, что эта половая стадия на самом деле представляет собой совершенно отдельный вид водоросли, получивший название Conchocelis rosea . Без понимания истинного жизненного цикла было невозможно эффективно выращивать Porphyra в аквакультуре. Никто не знал, откуда взялись споры полностью выросшего Porphyra .
Это было основной причиной повторяющихся проблем, с которыми сталкивались японские ловцы морских водорослей в своих попытках выращивать водоросли.0020 Porphyra предсказуемым образом.
Английский исследователь водорослей доктор Кэтлин Мэри Дрю-Бейкер открыла секрет полового сегмента жизненного цикла Porphyra . Дрю-Бейкер не знал о трудностях ловцов морских водорослей. Вместо этого она была занята тем, чтобы пролить свет на тайну того, почему виды водорослей ( Porphyra umbilicalis ), которые росли у побережья Англии, казалось, исчезали в течение лета, вновь появляясь только к концу осени. Она безуспешно пыталась прорастить собранные ею споры.
Наконец, после девяти лет усилий по выращиванию водорослей в резервуарах с контролем света и температуры, она обнаружила, что споры прорастают, если им позволить осесть на стерилизованной раковине устрицы. Они бы даже выросли на яичной скорлупе. Через несколько месяцев получившиеся маленькие розоватые ростки произвели свои собственные споры, которые, в свою очередь, могли прорасти и превратиться в хорошо известную большую пурпурную водоросль.
Дрю-Бейкер опубликовала свои результаты в 1949 году. Вскоре после этого японский физиолог Сокити Сегава повторил свои эксперименты с местными видами Porphyra и обнаружили, что они ведут себя так же, как и английский вид. Тайна была раскрыта, и результаты быстро стали использовать в Японии. Дрю-Бейкер умерла в относительно молодом возрасте в 1957 году, по-видимому, не подозревая, что ее любопытство и основополагающие исследования заложили основу для развития самой ценной отрасли аквакультуры в мире.
Как и в зеленых растениях, фотосинтез позволяет морским водорослям преобразовывать солнечный свет в химическую энергию, которая затем связывается путем образования сахара-глюкозы. Глюкоза является строительным материалом для углеводов водорослей и в то же время источником энергии для производства других органических веществ, необходимых водорослям для роста и осуществления жизненных процессов. В процессе фотосинтеза используется углекислый газ, который удаляется из воды.
Кроме того, необходимы фосфор, различные минералы и особенно азот. Кислород образуется как побочный продукт, растворяется в воде, а затем выбрасывается в атмосферу. Этот побочный продукт имеет фундаментальное значение для тех организмов, которые, как и люди, должны иметь кислород, чтобы иметь возможность дышать. Фотосинтез может в определенной степени осуществляться даже тогда, когда водоросли подвергаются воздействию воздуха и частично обезвоживаются.
В 1971 году Шеп Эрхарт и его жена Линетт начали собирать водоросли в заливе Френчмен в штате Мэн, где они поселились после того, как отказались от идеи стать фермерами. Теперь они управляют компанией Maine Coast Sea Vegetables, которая имеет собственное здание и 20 сотрудников, которые перерабатывают местные морские водоросли в более чем 20 различных продуктов.
Сырье для этого бизнеса доставляет около 60 водорослей
сборщики урожая, которые работают вдоль побережья штата Мэн и Новой Шотландии, где водоросли встречаются в изобилии.
Шеп сам обучает комбайнов. Для него крайне важно, чтобы они понимали принципы устойчивого сбора различных видов морских водорослей, чтобы они наносили наименьший вред окружающей среде.
Компания Maine Coast Sea Vegetables ежегодно перерабатывает около 50 тонн сушеных морских водорослей, из которых около 60 процентов приходится на красную водоросль, которой компания особенно известна. Употребление в пищу дульсе — давняя традиция в штате Мэн, принесенная на его берега поселенцами из Уэльса, Ирландии и Шотландии. Я стал большим поклонником их копченой на яблочном дереве дульсе; Я ем его, как если бы это были конфеты.
При доставке на фабрику сушеного камбалы она сортируется вручную, отделяются эпифиты, мелкие ракообразные и двустворчатые моллюски. Сухую дульсу помещают в герметичную комнату, чтобы она впитала немного влаги, а затем оставляют созревать на пару недель. Во время созревания ферменты морских водорослей смягчают лезвия, делая их более мягкими и ароматными. В плотно закрытых упаковках жевательные лезвия имеют срок годности около года.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Ночью, когда уровень освещенности низкий, фотосинтез прекращается и водоросли начинают поглощать кислород, сжигать глюкозу и выделять углекислый газ. В нормальных условиях фотосинтез является доминирующим процессом, позволяющим морским водорослям увеличивать содержание углеводов. В той мере, в какой они имеют доступ к свету в воде, морские водоросли фактически используют солнечный свет более эффективно, чем наземные растения.
Морские водоросли являются гораздо лучшим источником железа, чем такие продукты, как шпинат и яичные желтки.
Красные макроводоросли обычно растут на самых больших глубинах, как правило, до 30 метров, зеленые макроводоросли процветают на мелководье, а бурые водоросли находятся между ними. Однако это распределение видов по глубине воды несколько неточное; данный вид можно найти в месте, где существуют оптимальные условия в отношении субстрата, элементов питания, температуры и света.
В исключительно чистой воде можно найти водоросли, растущие на глубине до 250 метров от поверхности моря. Говорят, что рекорд принадлежит известковой красной водоросли, найденной на глубине 268 метров, куда проникает всего 0,0005 процента солнечного света. Несмотря на то, что вода на такой глубине может показаться человеческому глазу кромешной тьмой, света все же достаточно для фотосинтеза водорослей. В мутных водах водоросли если и растут, то только в верхних, хорошо освещенных слоях воды.
Раньше считалось, что виды морских водорослей адаптировались к своей среде обитания благодаря пигментам, чувствительным к разным длинам волн светового спектра. Таким образом, они могли воспользоваться именно той частью спектра, которая проникала в глубины, в которых они жили. Например, синие и фиолетовые длины волн достигают большей глубины. Красные водоросли, живущие в этих водах, должны содержать пигменты, поглощающие синий и фиолетовый свет и, как следствие, имеющие дополнительный красный цвет. С тех пор эксперименты показали, что это в остальном элегантное соотношение не всегда верно. Виды морских водорослей, обитающие на поверхности океана, также могут содержать пигменты, защищающие их от солнечного ультрафиолетового излучения.
Учитывая, что все вещества, необходимые водорослям для выживания, растворены в воде, макроводоросли, в отличие от растений, не нуждаются в корнях, стеблях или настоящих листьях. Обмен питательными веществами и газами происходит непосредственно через поверхность водорослей путем диффузии и активного транспорта. У некоторых видов нет значимой дифференциации, и каждая клетка черпает питательные вещества из окружающей воды. С другой стороны, у ряда бурых макроводорослей можно найти специализированные типы клеток и тканей, которые помогают в распределении питания внутри организма.
Доступ к азоту является важным фактором, ограничивающим рост морских водорослей, особенно зеленых водорослей. Увеличивающийся сток в океаны связанного с удобрениями азота с полей и ручьев создал благоприятные условия для роста водорослей, особенно летом, когда тепло и дни длинные.
1 лист водорослей нори
3 яйца
мирин (сладкое рисовое вино)
соль и сахар
1. Разбейте яйца в миску. Добавьте немного соли, сахара и мирина (по желанию) и слегка взбейте все вместе вилкой.
2. Нагрейте сковороду, смазанную небольшим количеством жира, желательно такого, который практически не имеет собственного вкуса.
3. Понемногу вливайте яичную смесь в сковороду на медленном огне.
4. Положите лист нори на деревянную поверхность и, используя палочки для еды или деревянную лопаточку, сложите застывшую яичную смесь несколько раз, чтобы получился плоский многослойный омлет ( tamago ).
5. Выньте омлет из сковороды и придайте ему форму с помощью бамбукового коврика, который придаст ему красивую текстуру поверхности.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г.
Моуритсен.
Различные виды морских водорослей используют различные стратегии для своего роста. В морском салате ( Ulva lactuca ) все клетки в организме делятся более или менее беспорядочно. Другие виды, среди них несколько видов бурых водорослей, имеют зону роста на конце ножки и на дне пластинки; здесь растет существующее лезвие и формируются новые лезвия. Самые старые лезвия находятся снаружи, со временем изнашиваются и отваливаются по мере старения морских водорослей. В результате ножке может быть несколько лет, а листовые пластинки однолетние. Этот механизм роста позволяет морским водорослям защищать себя от зарастания более мелкими водорослями, называемыми эпифитами, которые прикрепляются к ним.
У некоторых видов морских водорослей эпифиты встречаются преимущественно на ножках, которые могут покрываться ими, а пластинки сохраняют гладкую поверхность, пока они молодые и еще растут. Наконец, на концах лопастей растут некоторые виды морских водорослей, например пузырчатый ракушечник ( Fucus vesiculosus ) и большинство красных водорослей.
Общее влияние морских водорослей на глобальную экосистему огромно. Подсчитано, что все водоросли, включая фитопланктон, совместно ответственны за производство 90 процентов кислорода в атмосфере и до 80 процентов органического вещества на Земле. Мы можем сравнить их производительность с производительностью растений, взглянув на количество органического углерода, генерируемого на квадратный метр в год. Макроводоросли могут производить от 2 до 14 кг, тогда как наземные растения, такие как деревья и травы в умеренном климате, и микроводоросли могут производить только около 1 кг. Огромную продуктивную способность макроводорослей лучше всего иллюстрирует тот факт, что самые крупные бурые водоросли могут вырастать до полуметра в день. Это составляет пару сантиметров в час!
Морские водоросли состоят из особой комбинации веществ, которые сильно отличаются от веществ, обычно встречающихся в наземных растениях, что позволяет им играть особую роль в питании человека. В частности, содержание минералов в морских водорослях в 10 раз больше, чем в растениях, выращенных в почве; как следствие, люди, которые регулярно едят морские водоросли, редко страдают от дефицита минералов.
Кроме того, морские водоросли наделены широким спектром микроэлементов и витаминов. Поскольку они содержат большое количество растворимых и нерастворимых пищевых волокон, которые частично или полностью неперевариваемы, морские водоросли также имеют низкое количество калорий.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Морские водоросли обладают фантастической способностью поглощать и концентрировать определенные вещества из морской воды. Например, концентрация йода в конбу и других видах ламинарии до 100 000 раз выше в клетках водорослей, чем в окружающей воде, а концентрация калия в 20-30 раз выше. С другой стороны, содержание натрия заметно ниже, чем в соленой воде. Свежие водоросли в зависимости от вида имеют вес 70–90 процентов воды по весу. Состав сухих ингредиентов в разных видах морских водорослей может сильно различаться, но примерные пропорции составляют примерно 45–75 % углеводов и клетчатки, 7–35 % белков, менее 5 % жиров и большое количество различных веществ.
минералы и витамины.
Вообще говоря, белки морских водорослей содержат все важные аминокислоты, особенно незаменимые, которые не могут быть синтезированы нашим организмом и поэтому должны поступать с пищей. Porphyra имеет наибольшее содержание белка (35 процентов), а представители отряда Laminariales — самое низкое (7 процентов).
В морских водорослях содержатся три группы углеводов: сахара, растворимые пищевые волокна и нерастворимые пищевые волокна. Многие из этих углеводов отличаются от тех, из которых состоят наземные растения, и, кроме того, они различаются у красных, зеленых и бурых видов водорослей. Сахара, в которые мы включаем сахарные спирты, такие как маннит в бурых водорослях и сорбит в красных водорослях, могут составлять до 20 процентов морских водорослей. Клетки морских водорослей используют несколько типов крахмалоподобных углеводов для внутреннего хранения энергии; опять же, они различаются в зависимости от вида. Например, бурые водоросли содержат ламинарин, который имеет промышленное значение, поскольку его можно ферментировать для получения спирта.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Растворимые пищевые волокна, которые находятся между клетками морских водорослей и связывают их между собой, составляют до 50 процентов организма. Состоящая из трех различных групп углеводов, а именно агара, каррагинана и альгината, клетчатка может поглощать воду в желудке и кишечнике человека и образовывать желеобразные вещества, помогающие процессу пищеварения. Нерастворимое пищевое волокно, полученное из жестких клеточных стенок морских водорослей, присутствует в меньших количествах, обычно составляя от 2 до 8 процентов от сухого веса. Целлюлоза содержится во всех трех видах водорослей, а ксилан (еще один вид сложных углеводов) — в красных и зеленых.
Основными минеральными компонентами морских водорослей являются йод, кальций, фосфор, магний, железо, натрий, калий и хлор. К ним добавляются многие важные микроэлементы, такие как цинк, медь, марганец, селен, молибден и хром.
Минеральный состав, в частности, значительно варьируется от одного вида водорослей к другому. Конбу содержит в 100–1000 раз больше йода, чем нори. В среднем дульсе — широко употребляемая в пищу красная водоросль — является самым бедным выбором с точки зрения содержания минералов и витаминов, но, с другой стороны, она гораздо богаче солями калия, чем солями натрия. В целом, морские водоросли являются гораздо лучшим источником железа, чем такие продукты, как шпинат и яичные желтки. В морских водорослях содержится обилие витаминов, а именно витамины А, В (В1, В2, В3, В6, В12 и фолиевая кислота), С и Е, но нет витамина D (9).0020 Чтобы узнать рецепт питательных хлебцев, нажмите на значок «+» на изображении ниже. )
Морские водоросли содержат йод, хотя точное количество опять же сильно различается в зависимости от вида. Содержание йода зависит от того, где росли водоросли и как с ними обращались после сбора урожая. Кроме того, йод распределяется неравномерно, его больше всего в растущих частях и меньше всего в стеблях.
В частности, бурые водоросли содержат большое количество йода. Доподлинно неизвестно, почему бурые водоросли содержат так много йода, но, вероятно, это связано с их способностью к быстрому росту. Недавние исследования бурых водорослей весянки ( Laminaria digitata ) обнаружили высокие концентрации неорганического йода в форме йодида (I¯) в клеточных стенках. Было обнаружено, что йодид действует как основной антиоксидант для этой ткани. Кроме того, исследование показало, что действие йодида не сопровождалось накоплением органически связанного йода.
История открытия йода как элемента фактически начинается с морских водорослей. Бернар Куртуа (1777–1838), французский химик, в 1811 году работал в своей лаборатории, извлекая селитру из морских водорослей для производства пороха для армии Наполеона. Он заметил, что его химические эксперименты с золой морских водорослей привели к образованию пара фиолетового цвета, который конденсировался в виде кристаллов на его медных сосудах и, к сожалению, вызывал их коррозию.
Куртуа убедил сначала своих французских, а затем и английских коллег-химиков, что его открытие имеет важное значение. Затем их работа быстро привела к идентификации вещества, которое было источником паров. Это оказался неизвестный ранее элемент и, как называется фиолетовый цвет йод по-гречески, новый элемент получил название йод .
Наземные растения являются плохим источником йода, что может привести к дефициту йода у вегетарианцев и веганов. Случайное обнаружение йода в морских водорослях — прекрасный пример того, как исследования и непредубежденность исследователя могут привести к результатам, имеющим большое значение для экономики и здоровья человека.
Несмотря на их важность для рациона человека, к морским водорослям часто относятся с пренебрежением. Римскому поэту Вергилию приписывают высказывание о том, что нет ничего более бесполезного, чем выброшенные на берег морские водоросли: «nihil vilior alga». Он был абсолютно прав, поскольку мертвые, гниющие водоросли источают ужасный смрад.
Этот неприятный запах возникает из-за ряда газов, которые не опасны, но являются источником запахов, которые мы считаем неприятными.
1/2 стакана овсяных хлопьев
1/2 стакана льняного семени
7 ст. семечки подсолнуха
7 ст. тыквенные семечки
2 ч. л. соль
1 стакан муки
1 ч. л. разрыхлитель
4 ст. смешанные гранулы морских водорослей (морской салат, дулсе, бурые водоросли, гигантские водоросли, мекабу)
3/4 стакана воды
2 ст. масло из виноградных косточек
1. В миске смешайте овсяные хлопья, семена, морские водоросли, соль и разрыхлитель.
2. Добавьте воду и хорошо перемешайте, пока тесто не станет липким.
3. Разделите тесто на две части и положите одну часть на бумагу для выпечки.
4. Поверх теста добавить еще один кусочек
бумаги для выпечки и раскатайте тесто как можно тоньше между ними.
5.
С помощью ножа или колеса для пиццы срежьте верх выпечки.
бумаги и разделить тесто на квадраты, не разрезая нижнюю бумагу.
6. Снимите верхнюю бумагу для выпечки и положите тесто и нижнюю бумагу на противень.
7. Повторить процедуру с другой частью теста.
8. Выпекайте хрустящие хлебцы при температуре 400° F в течение примерно 15–20 минут до золотисто-коричневого цвета.
9. После охлаждения в течение нескольких минут хрустящие хлебцы
можно разбить по намеченным линиям.
Из Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсен.
Одним из главных виновников является химическое вещество диметилсульфониопропионат (ДМСП), которое содержится в красных и зеленых водорослях, где оно помогает регулировать осмотический баланс клетки по отношению к окружающей соленой воде. Некоторые исследователи считают, что ДМСП является важным антиоксидантом, поддерживающим физиологические функции водорослей.
ДМСП накапливается у тех животных в пищевой цепи, которые питаются водорослями.
ДМСП не имеет ни вкуса, ни запаха, но диметилсульфид (ДМС), летучий газ, являющийся побочным продуктом распада ДМСП, имеет характерный неприятный запах. Он образуется при окислении ДМСП в атмосфере или при его разложении под действием бактерий. Он также может выделяться в процессе приготовления пищи при нагревании свежей рыбы и моллюсков. Присутствуя в небольших количествах, ДМС является причиной того, что мы часто называем «запахом моря», но в больших количествах он приводит к неприятному аромату, который ассоциируется с гнилыми водорослями и устаревающей рыбой.
ДМС является наиболее распространенным газообразным соединением серы, выбрасываемым в атмосферу Земли в результате биологических процессов. Когда ДМС выбрасывается в атмосферу, он, в свою очередь, окисляется с образованием взвешенных аэрозольных веществ. Это может вызвать конденсацию водяного пара, что приводит к образованию облаков и тем самым влияет на погоду.
Поэтому, хотя нам может показаться его запах неприятным, многие ученые считают, что ДМС, образующийся в результате разложения морских водорослей, особенно фитопланктона, играет жизненно важную роль в регулировании климата Земли.
Когда бурые водоросли и некоторые виды красных водорослей разлагаются, они могут вызывать образование другого сернистого газа, метилмеркаптана. Это газ с запахом гнилой капусты, который часто добавляют к природному газу, чтобы предупредить нас о его присутствии. И наоборот, свежие водоросли, очень похожие на восхитительно ароматный океанский бриз, имеют характерный приятный запах. В обоих случаях это связано с веществами, называемыми бромфенолами, которые синтезируют морские водоросли. Они выбрасываются в воздух и накапливаются в обитающих в океане рыбах и моллюсках с пищей.
Поскольку в пресной воде нет бромфенолов, рыбы, живущие в озерах и ручьях, не имеют такого же приятного запаха и вкуса, как их морские собратья. Это еще один способ, которым морские водоросли вносят приятный и значимый вклад в рацион человека.
Адаптировано с разрешения Морские водоросли: съедобные, доступные и устойчивые Оле Г. Моуритсена, опубликовано издательством Чикагского университета. ©2013 Оле Г. Моуритсен. Все права защищены.
Вредоносное цветение водорослей (красный прилив)
Водоросли являются полезной частью природной среды, и лишь немногие из них наносят вред. Вредоносное цветение водорослей (ВЦВ) может происходить в пресных, морских (соленых) и солоноватых (смесь пресных и соленых) водоемах по всему миру. Они вызываются разнообразными организмами, в том числе токсичным и вредным фитопланктоном, цианобактериями, бентосными и макроводорослями. Некоторые ВЦВ производят токсины, оказывающие вредное воздействие на людей, рыб, морских млекопитающих и птиц. Токсины, вырабатываемые водорослями, различаются в зависимости от вида и региона и по-разному воздействуют на организмы. Виды ВЦВ и их воздействие значительно варьируются от региона к региону.
Информацию о влиянии ВЦВ на здоровье морских животных, моллюсков и людей можно получить в NOAA, Океанографическом институте Вудс-Хоул и Центрах по контролю и профилактике заболеваний.
Водоросли являются нижней частью пищевой цепи во всех природных средах. Лишь немногие вредны. ВЦВ могут встречаться в пресных, морских (соленых) и солоноватых (смесь пресных и соленых) водоемах по всему миру. Они вызываются разнообразными организмами, в том числе токсичным и вредным фитопланктоном, цианобактериями, бентосными и макроводорослями.
Цианобактерии, тип фотосинтезирующих бактерий, также известных как сине-зеленые водоросли, часто являются причиной цветения водорослей в пресной и иногда в морской воде. Как следует из названия, они часто (но не всегда) окрашивают воду в ярко-зеленый или сине-зеленый цвет и образуют накипь. Сочетание факторов окружающей среды, таких как наличие питательных веществ, теплая температура и много света, способствует естественному увеличению численности цианобактерий.
Цианобактерии HAB производят множество токсинов, в том числе токсины печени, нервов и кожи, которые могут влиять на здоровье человека и животных. Наиболее распространенными цианобактериальными токсинами HAB в США являются микроцистины, группа печеночных токсинов, которые могут вызывать желудочно-кишечные заболевания у людей и смертность домашних животных, домашнего скота и диких животных.
С другой стороны, динофлагелляты и диатомовые водоросли, различные виды фитопланктона, являются наиболее распространенными видами ВЦВ в морских и солоноватых водах, включая эстуарии. Некоторые из этих цветков окрашивают воду в разные оттенки красного и коричневого, а некоторые являются биолюминесцентными. Хотя было показано, что причины отдельных морских ВЦВ различаются в зависимости от года и места, поступление питательных веществ может помочь поддерживать событие после того, как цветение достигнет береговой линии. Некоторые виды динофлагеллят производят цисты, которые представляют собой спящие «семена», которые образуются во время цветения и способны выживать в суровых условиях.
Когда благоприятные условия возобновляются, цисты разрываются, прорастают и заселяют толщу воды новым поколением фотосинтетически активных клеток, подготовленных для нового цветения. Морские ВЦВ производят токсины, которые могут привести к нейротоксическому отравлению моллюсками, отравлению моллюсками с амнезией, отравлению моллюсками с диареей, отравлению сигуатером у рыб, раздражению дыхательных путей у людей или заражению моллюсками. Некоторые морские ВЦВ также поражают центральную нервную систему рыб, морских млекопитающих и птиц.
Как в морской, так и в пресноводной среде существуют также ВЦВ, которые не воздействуют непосредственно на человека, но могут убивать рыбу, моллюсков и беспозвоночных или вызывать другие воздействия на экосистему, такие как затенение подводной водной растительности, удушение кораллов или снижение содержания кислорода в воде. истощенный. Например, гибель рыбы в пресной воде может быть вызвана золотыми водорослями и коричневыми приливами, что приводит ко многим воздействиям на экосистемы в устьях рек.
Разновидности ВЦВ, токсины, которые они производят, и последствия, которые они вызывают, значительно различаются от региона к региону. ВЦВ представляют собой многогранную угрозу с различными факторами окружающей среды, что приводит к преобладанию различных видов водорослей, а также к наличию или отсутствию токсинов. Эти факторы включают физические и биологические условия, влияющие на рост и устойчивость ВЦВ, в том числе солнечный свет, температуру воды, питательные вещества и соленость, а также скорость и направление ветра и течения воды. Узнайте больше о конкретных HAB и доступных ресурсах, где вы живете, на наших региональных страницах HAB.
Система мониторинга вредоносного цветения водорослей NOAA предоставляет продукты для залива Мэн, озера Эри, а также во Флориде, Луизиане и Северной Каролине.
Эти продукты мониторинга определяют местоположение и степень цветения и полагаются на спутниковые снимки, полевые наблюдения, модели, отчеты общественного здравоохранения и данные буев для предоставления информации о событиях цветения.
Кроме того, для Мексиканского залива и озера Эри доступны бюллетени и отчеты о состоянии системы оперативного прогнозирования вредоносного цветения водорослей NOAA. Прогнозы и бюллетени HAB предупреждают менеджеров прибрежных районов о цветении до того, как оно приведет к серьезному ущербу, и определяют риск раздражения дыхательных путей в округе в ближайшие дни. Краткосрочные (один или два раза в неделю) прогнозы определяют, какие цветы потенциально опасны, где они находятся, насколько они велики и куда они, вероятно, направляются. Долгосрочные сезонные прогнозы предсказывают серьезность ВЦВ в период цветения в конкретном регионе. Бюллетени предоставляют лицам, принимающим решения, более глубокий анализ текущего местоположения цветения и сообщаемых воздействий, а также прогнозы потенциального развития, интенсификации, переноса и связанных с этим воздействий цветения.
NOAA финансирует исследователей и местные агентства в других регионах США для разработки новых систем прогнозирования и мониторинга, включая залив Мэн, центральное и южное побережье Калифорнии и северо-запад Тихого океана.
ВЦВ встречаются во всех водах США. В соответствии с Законом об исследовании и борьбе с вредным цветением водорослей и гипоксией, NOAA занимается ВЦВ в морской среде, тогда как Агентство по охране окружающей среды занимается ВЦВ в пресной воде, которые встречаются во всех штатах США. NOAA и EPA разделяют полномочия в отношении ВЦВ на Великих озерах. Посетите страницу экологического прогнозирования NOAA, чтобы увидеть «горячие точки» экологического прогнозирования в морской/прибрежной среде или Великих озерах, или выберите регион в верхней части этой страницы, чтобы узнать больше о конкретных ресурсах региона.
Продолжительность события ВЦВ зависит от ряда факторов и не может быть предсказана заранее.
Например, красные приливы во Флориде могут длиться от нескольких недель до года. Они могут даже стихнуть, а затем снова появиться. Продолжительность цветения зависит от физических и биологических условий, влияющих на его рост и стойкость, включая солнечный свет, температуру воды, питательные вещества и соленость, а также скорость и направление ветра и течения воды.
HAB не могут быть остановлены, но методы борьбы в настоящее время изучаются. В начале 2000-х NOAA финансировало исследования по проверке использования глин для борьбы с красными приливами. С тех пор были разработаны различные типы глин, которые меньше воздействуют на окружающую среду и находятся на начальных этапах испытаний. В этом методе используется модифицированный глинистый минерал, который при попадании на поверхность океана связывается с клетками красных приливов и токсинами, которые они производят, и переносит их на морское дно, где они в конечном итоге и погребены.
Кроме того, тестируются многие другие методы контроля. Например, инженеры компании Nano Air Bubble Aeration System Technology изучают экологически устойчивый метод устранения вредных пресноводных водорослей и их токсинов. В методе используются нанопузырьки — пузырьки размером меньше одного человеческого волоса — для аэрации водоемов и создания озона, который помогает растворять вредные водоросли.
Другим примером является исследование агента химической борьбы, выделенного из вида бактерий, который может обеспечить механизм для остановки роста определенных типов токсичных динофлагеллятных вредоносных водорослей, не оказывая при этом негативного воздействия на другие организмы.
Во время события ВЦ некоторые пляжи могут быть затронуты сильнее, чем другие. Проверяйте местные департаменты здравоохранения и местные правительственные веб-сайты для получения последней информации о мероприятиях HAB и безопасности.
Если у вас хроническое респираторное заболевание, избегайте пляжей во время мероприятий HAB.
Не прикасайтесь и не пытайтесь спасти любое животное, которое, по-видимому, пострадало от ВЦВ. Сообщить о больных, раненых, запутавшихся, выброшенных на берег или мертвых животных — лучший способ убедиться, что профессиональные спасатели и ученые знают об этом и могут принять соответствующие меры. Многочисленные организации по всей стране прошли обучение и готовы реагировать. Если вы видите больного, раненого, выброшенного на мель или мертвого морского млекопитающего или морскую черепаху, немедленно свяжитесь с местной сетью спасателей. Посетите веб-сайт NOAA Fisheries и следуйте инструкциям. Вы также можете использовать Fisheries’ Dolphin и Whale 9.Приложение 11 для устройств Apple, чтобы сообщить о выброшенном на мель морском млекопитающем.
Из-за своего поведения собаки гораздо более восприимчивы, чем люди, к отравлению цианобактериями, которое обычно встречается в пресноводных водоемах и некоторых эстуариях.
При наличии токсинов собаки могут подвергаться воздействию токсинов, выпивая воду, поедая вымытые коврики или пену токсичных цианобактерий, а также при контакте кожи с водой. Собак часто привлекает запах водорослей. После выхода из воды собаки также могут отравиться, расчесывая шерсть и лапы. Если ваша собака плавала в озере или пруду с подозрением или выявленным HAB, внимательно следите за своей собакой на предмет любых признаков отравления цианобактериями и обязательно ополаскивайте собаку чистой водой. Признаки отравления могут появиться в течение от 30 минут до нескольких часов после воздействия, в зависимости от размера собаки, типа токсина, концентрации токсина и количества токсина, проглоченного собакой. В тяжелых случаях у собак могут появиться признаки отравления цианобактериями в течение нескольких минут, и они могут умереть в течение часа после воздействия токсина. Национальные центры изучения прибрежных районов океана NOAA предоставляют дополнительную информацию и ресурсы для защиты вашей собаки от HAB.
Leave A Comment