2.5.1. Выделение органических веществ в водную среду обитания

Весьма существенный процесс в жизни водных экосистем - выделение органического вещества клетками водорослей во внешнюю среду. Многочисленные исследования этого процесса показали, что водоросли экскретируют во вешнюю водную среду значительную долю первичной продукции (см., например, [Сиренко, Козицкая, 1988]), что приводит к накоплению растворенного органического вещества (РОВ).

Выделение органического вещества во внешнюю среду имеет весьма многообразные последствия, пока еще не изученные во всех аспектах (см., напр., [Константинов, 1986; Сиренко, Козицкая, 1988; Остроумов, 1986; Sposito, 1986]).

Один из этих аспектов - воздействие на соотношение окислительных и восстановительных процессов в водных экосистемах: с одной стороны, РОВ подвергается окислению с образованием, в частности, перекисей липидов [Грановская, Телитченко, 1978, Telitchenko, 1986], с другой стороны, среди выделяемых водорослями экзометаболитов имеются антиоксиданты [Телитченко, 1982; Скурлатов и др., 1983].

Таблица 12. Примеры антибактериальных веществ водорослей [Wright, 1984; Сидорова, Максимова, 1985; и др.]

Имеются данные о росте концентрации перекиси водорода в воде под воздействием водных растений [Батовская, 1988].

В состав внеклеточных органических продуктов микроводорослей (например, [Максимова, Горская, 1980]) входят, в частности, липиды, включая свободные жирные кислоты (СЖК). На морской зеленой водоросли Westella botryoides (West.) Wild (сем. Scenedesmaceae) было показано, что липидный экстракт клеток (ЛЭК) и липидный экстракт среды культивирования (ЛЭС) после освещения (3000 лк) обладали выраженной антибактериальной активностью и угнетали рост Staphylococcus aureus [Сидорова, Максимова, 1985]. При наложении хроматограмм ЛЭК и ЛЭС на твердые среды, засеянные S. aureus, зоны подавления роста бактерий образовывались вокруг пятен, содержащих СЖК, причем только на свету. Подобные данные были получены также при изучении липидных веществ, продуцируемых морскими диатомовыми водорослями [Gauthier et al., 1978]. Антибиотически активные метаболиты были обнаружены и у Scenedesmus acuminatus УА-2-7 [Ахунов, Таубаев, 1975].

Обзор данных об антибиотической активности метаболитов (табл. 12) водорослей показывает, что их число огромно [Wright, 1984]; аналогичным действием обладают многие метаболиты и других гидробионтов, в частности губок.

При анализе данных о РОВ и его биохимико-экологических функциях представляется полезным сопоставлять результаты изучения водного и почвенного гумуса.

В этой связи интересны указания на бактерицидную активность почвенного гумуса.

В упомянутых работах антибиотическая активность тестировалась на прокариотических микроорганизмах. Однако представляется целесообразным в дальнейшем проводить тестирование и на эукариотных организмах, в том числе грибах и водорослях. Думается, что подобный подход поможет пролить дополнительный свет на природу химических веществ, обусловливающих антагонизм между водорослями и формирующих видовой состав водных сообществ.

К проблеме качества воды безусловно примыкают вопросы продуцирования водорослями токсинов. Выше рассмотрены токсины водорослей, которые тестировались в основном на животных.

Есть также данные о способности некоторых водорослей выделять вещества, токсичные для этих же или других водорослей, а также грибов (разд. 2.2.1 и 2.2.2). Имеются указания на продуцирование морской синезеленой водорослью Lyngbya aestuarii жирной кислоты с сильным гербицидным эффектом, который тестировали на ряске Lemna minor [Entzeroth et al., 1985].

Имеется еще один важный аспект влияния выделяемых водорослями веществ на свойства водной среды обитания: некоторые органические вещества, входящие в РОВ, способны связывать те или иные ионы и тем самым влиять на ионный состав водной среды.

Способность гумусовых веществ связывать ионы металлов подробно рассмотрена в работе [Sposito, 1986].

Низшие организмы, в том числе некоторые грибы и водоросли, способны выделять хелатные соединения и, следовательно, воздействовать на концентрацию свободных ионов металлов в водной среде. Понижение концентрации свободных ионов металлов может иметь многочисленные положительные и отрицательные последствия для гидробионтов, в том числе: 1) приводить к дефициту микроэлементов и тормозить рост гидробионтов; 2) снижать токсичность антропогенного захрязнения; 3) нарушать процессы, протекающие с участием свободных радикалов (подробнее см. [Sposito, 1986; Скурлатов и др., 1983; Остроумов, 1986]).

Наряду со сказанным большое значение для гидробионтов и формирования качества воды имеют другие аспекты накопления и метаболизма РОВ, в том числе связанные с существованием в воде различных витаминов, ферментов и других биологически важных молекул (см., например, [Константинов, 1986; Остроумов, 1986; Сиренко, Козицкая, 1988]).

Более глубокое изучение проблем, затронутых выше, а также сформулированных в следующем подразделе, необходимо для совершенствования биотехнологии выращивания гидробионтов в аквакультурных хозяйствах.