О Г Миронов, И П Муравьева - Белки аминокислоты и углеводы в прибрежных наносах севастопольской бухты черного моря - страница 1

Страницы:
1 

УДК [551.46.09:504.42.054:665.6]574.5

О. Г. Миронов1, докт. биол. наук, зав. отделом, Т. О. Гапонюк1, вед. инженер,

И. П. Муравьева1, м. н. с., Т. Н. Замыслова2 , преподаватель

1 Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского НАН Украины, Севастополь, Украина 2 Севастопольский Национальный Институт ядерной энергии и промышленности, Украина

БЕЛКИ, АМИНОКИСЛОТЫ И УГЛЕВОДЫ В ПРИБРЕЖНЫХ НАНОСАХ СЕВАСТОПОЛЬСКОЙ БУХТЫ ЧЕРНОГО МОРЯ

В прибрежных наносах линии уреза северного побережья Севастопольской бухты впервые определено соде­ржание белков, аминокислот и углеводов. Установлено преобладание количества белков над углеводами, в то время как в море в целом преобладают углеводные соединения. Если в целом в Севастопольской бухте наблюдаются сезонные колебания концентрации органических веществ, то в условиях наносов, постоянно омывающихся морской водой, сезонная динамика не наблюдается. Отношение концентрации углеводов к белку в наносах составляет десятые и сотые доли, что в десятки раз ниже, чем в поверхностном слое грунтов как открытого моря, так и бухт. Средняя концентрация белков и углеводов в наносах выше, чем в грунтах того же механического состава.

Ключевые слова: белки, аминокислоты, углеводы, прибрежные наносы, Черное море

В прибрежные воды, особенно в зоне расположения приморских городов, попадают органические вещества аллохтонного проис­хождения, основным источником которых яв­ляются канализационные и ливневые стоки. Объемы сбрасываемых загрязнений могут дос­тигать достаточно больших величин, что при­водит к угнетению, а иногда и разрушению морских сообществ. Лабильная органика, в которой преобладают загрязнения бытовых сточных вод, содержит, в основном, белково-углеводные вещества. При их трансформации образуются продукты окисления, которые в дальнейшем могут изменять скорости и пол­ноту разрушения как этих соединений, так и других загрязняющих веществ, например, ли­пидов и углеводородов. В этой связи для оценки процессов самоочищения необходимо знать качественные и количественные харак­теристики различных составляющих органи­ческого вещества и динамику его изменения.

Данные о загрязнении морских вод и донных осадков Севастопольской бухты дос­таточно широко освещены в литературе [6]. В то же время, сведения об органических веще­ствах в прибрежных наносах практически от­сутствуют.

Целью настоящей работы явилось изу­чение содержания белков, аминокислот и уг­леводов в прибрежных наносах, в различной степени подвергающихся воздействию хозяй­ственно-бытовых стоков.

102 © О. Г. Миронов, Т. О. Гапонюк, И. П. Муравьева, Т. Н. Замыслова, 2003

Материал и методы. Пробы прибреж­ных наносов отбирались в 2002 - 2003 гг. на линии уреза (здесь и далее океанологическая терминология приводится по [8]) северного побережья Севастопольской бухты (район бухты Голландия) (Черное море). Структурно-механический состав наносов соответствовал крупному песку с примесью битой ракуши и гравия. В отобранных пробах белок определя­ли по методу Лоури [1]. Углеводы последова­тельно экстрагировали 5 % HClO4 (кислотора-створимые углеводы), щелочным гидролизом 1Н КОН (щелочерастворимые углеводы), по­лисахариды осаждали из щелочного гидроли-зата двумя объемами этанола, моносахариды экстрагировали 80 % этанолом. Все фракции углеводов количественно определяли по цвет­ной реакции с L-триптофаном [2]. Сумму ами­нокислот определяли по цветной реакции с нингидрином [10].

Результаты и обсуждение. Наиболее низкие показатели по белку и углеводам отме­чены на ст. 1, несколько выше их концентра­ция - на ст. 2 (табл.1). При этом наблюдалась синхронность увеличения или уменьшения данных соединений во времени.

Таблица 1. Количество белков и углеводов в прибрежных наносах Севастопольской бухты (Черное море), мг/100 г сухого веса

Table 1. Proteins and carbohydrates quantity in marine deposits of littoral line from Sevastopol Bay (the Black Sea), mg/100 g of dry weight

№№ ст.

5.07.02

17.09.02

8.11.02

12.12.02

22.01.03

20.02.03

Cреднее значение

 

 

 

 

Белок

 

 

 

1

76.5

84.4

100.9

93.5

125.3

85.5

94.5

2

87.5

90.8

112.4

172.1

101.3

101.4

111.0

3

206.5

198.2

570.1

438.8

424.1

342.5

363.3

 

 

 

 

Углеводы

 

 

 

1

12.2

10.7

13.8

9.0

8.2

8.6

10.5

2

13.0

17.5

15.8

22.2

14.3

12.1

15.8

3

23.6

12.2

165.1

46.3

70.3

33.1

58.5

Максимальные величины белков и уг­леводов - до 570 мг/100 г и 165 мг/100 г соот­ветственно - наблюдалось в ноябре на ст. 3, где в это время происходил сброс сточных вод. На станциях 1 и 2 количество белков и углеводов в это время практически не изменилось. Послед­нее может свидетельствовать о локальном за­грязнении, которое на расстоянии нескольких десятков (ст. 2) и более сотни метров (ст. 1) от сброса по химическим показателям не опреде­ляется. Подобное явление фиксировалось нами ранее [5]. Примечательно, что содержание бел­ка в несколько раз превышает содержание уг­леводов, что не характерно для морской воды и донных осадков Севастопольской бухты, где превалируют углеводы [6]. Доля белков белок от суммы органических веществ составляла в среднем 31.3 и 33.1 % соответственно на 1-ой и 2-ой станциях. На третьей содержание белка доходило до 52.5 %. Доля углеводов соответст­венно по станциям составляла в среднем 3.5, 4.7 и 7.2 %. При этом наблюдался большой разброс данных - от 3.1 до 15.1 %.

Прибрежные наносы, особенно на ли­нии уреза, постоянно омываются морской во­дой. С другой стороны, элементы морского грунта прибрежной зоны могут выноситься волнами на берег. Таким образом, органиче­ская составляющая прибрежных наносов мо­жет в определенной степени зависеть от соста­ва и количества органики в морской воде и в грунтах. По [4], среднегодовое содержание уг­леводов в морской воде Севастопольской бух­ты составляло для РОВ 131.5 мгл/л и ВОВ 241 мкг/л , для белков в РОВ 64.9 мкг/л и в ВОВ -225.2. При этом наблюдали большой разброс величин в течение года по содержанию белка и углеводов в морской воде, который, на наш взгляд, объясняется не только сезонными коле­баниями [4], но и периодическим попаданием в бухту органики аллохтонного происхождения.

Как указывалось выше, в прибрежные наносы в результате волнового воздействия могут попадать элементы грунта, находящиеся на подводном склоне.

Известно, что количество органических веществ и их компонентов в грунтах увеличи­вается по мере уменьшения размера частиц донных осадков [7]. Исходя из этого, в системе севастопольских бухт были отобраны пробы на подводном склоне с грунтами, близкими по механическому составу изучаемым наносам (табл. 2).

Таблица 2. Среднее содержание белков и углеводов на песчаных грунтах некоторых севастопольских бухт, в мг/100 г сухого осадка

Table 2. Proteins and carbohydrates average contents in sand sediments from some Sevastopol bays, mg/100 g of dry weight

№№ ст.

Название бухт или района

Глубина, м

Белки

Углеводы

14

Артиллерийская

7

56.8

113.6

21

Карантинная

10

103.5

267.5

17

Вход в б. Севастопольскую

10

38.8

79.9

31

Круглая

4

18.9

93.4

32

« - »

5

11.5

136.4

44

Учкуевка

5

10.8

87.1

-

Каламитский залив (средн. из 4-х ст.)

5 - 8

17.7

60.0

Для сравнения дано содержание белков и углеводов на аналогичных по составу грун­тах и на тех же глубинах в Каламитском зали­ве, который примыкает к акватории района Уч-куевки. Как видно из приведенных данных (табл. 2), абсолютные величины белков ниже, чем в прибрежных наносах, в то же время со­держание углеводов превышает показатели в наносах в несколько раз. Вне бухт (Каламит-ский залив) содержание углеводов также более чем в три раза превышало содержание белков. В абсолютных величинах грунты Каламитского залива более бедны органикой, и ее распреде­ление более равномерно, что характерно для грунтов открытого моря.

Таким образом, в прибрежных наносах содержание белково-углеводных соединений значительно выше, чем в грунтах того же ме­ханического состава на относительно малых глубинах. В процессе трансформации белков в морскую среду попадают осколки белковой молекулы, в том числе свободные аминокис­лоты. В этой связи по наличию аминокислот можно с определенными допущениями судить о процессе разрушения белковых веществ и, тем самым, о самоочищении. Однако это до­вольно сложно, т.к. пределы колебания содер­жания аминокислот в Черном море во взве­шенном органическом веществе составляют 19.8 - 108.2 мкг/л [3], а в поверхностных дон­ных осадках - от 37.8 до 644.0 мкг/100 г [9].

Содержание аминокислот на 1-ой и 2-ой станциях практически одинаково и не выходит за пределы 50 мг/100 г, опускаясь иногда до аналитического нуля (рис.1).

350 п

300

250

200

150 -\

100

50

мг /100 г

VI

VII

IX

XI

XII

I II

месяцы

4-

2002 г.

-ЕЭ Станция

Станция

2003 г.

Д Станция

Ч

Рис. 1. Содержание аминокислот в береговых наносах Севастопольской бухты (Черное море), мг / 100 г Fig. 1. Amino acids content in the marine deposits of littoral line from Sevastopol Bay (the Black Sea), mg / 100 g

Концентрация содержания аминокис­лот на ст. 3 была постоянно выше, чем на пер­вых двух станциях, и ее резкое увеличение было зафиксировано в период сброса сточных вод.

В целом содержание аминокислот в прибрежных наносах значительно ниже, чем в поверхностном слое грунтов Черного моря [9]. В то же время наибольшие концентрации аминокислот, по данным тех же авторов [9] -от 3391 до 6003 мкг/л - содержатся в грунтовых растворах осадков с мелководных станций. Авторы объясняют это различной интенсивностью биохимических процессов, а также процессами осадконакопления лабильного органического вещества в отсутствии гидродинамических процессов (волновое воздействие) на этих глубинах.

В Севастопольской бухте за счет продукционных процессов практически во всех фракциях углеводов их максимум наблюдается в середине лета. На этом фоне происходит увеличение фракций углеводов в прибрежных наносах за счет загрязнения, что наиболее заметно на 3-ей станции, в районе которой происходит периодический сброс сточных вод (рис.

2).

При этом следует отметить низкое содержание фракций полисахаридов: в феврале на первых двух станциях оно опускалось фактически до аналитическо­го нуля. На ст. 3 в это время фиксирова­лось всего 0.56 мг/100 г.

Выводы. В прибрежных наносах линии уреза северного побережья Сева­стопольской бухты впервые определено содержание белков, аминокислот и угле­водов. Установлено преобладание коли­чества белков над углеводами, в то время как в море в целом преобладают углевод­ные соединения. Если в целом в Севастополь­ской бухте наблюдаются сезонные колебания концентрации органических веществ, то в усло­виях наносов, постоянно омывающихся морской водой, сезонная динамика не наблюдается. От­ношение концентрации углеводов к белку в наносах составляет десятые и сотые доли, что в десятки раз ниже, чем в поверхностном слое грунтов, как открытого моря, так и бухт. Сред­няя концентрация белков и углеводов в наносах выше, чем в грунтах того же механического состава.

0

700 600

500

г0 400

0

мг300

200 100 0

щелочерастворимые

.mm

VI  VII  IX  XI  XII I

месяцы

2002 г

700 600 500

400

0

10 300

200 100 0

2003

моносахариды

-r-gl .

~ I I I I I

VI  VII  IX   XI XII   I II

месяцы

2002 г

|    | Станция 1 ■+­2003

700 600 500

г0 400

00

г 300 м

200 100

0

кислоторастворимые

И

VI VII IX   XI XII   I II

месяцы

2002 г

-+-

700 600 500 г 400

0 0

1

/г 300 м

200 100 0

2003

полисахариды

\      і \

і і

VI   VII  IX   XI  XII   I II

месяцы

2002 г ■+-

2003

Станция 2

Станция 3

Рис. 2. Содержание углеводных фракций в прибрежных наносах Севастопольской бухты (Черное море), мг / 100 г

Fig. 2. Carbohydrates compounds content in the marine deposits of littoral line from Sevastopol Bay (the Black Sea), mg / 100 g

1. Агатова А. И., Андреева Н. М. Определение бел­ка во взвеси и донных осадках / Методы иссле­дования органического вещества в океане - М.: Наука, 1980. - С. 93 - 97.

2. Агатова А. И., Полуяктов В. Ф. Определение суммы углеводов в морской воде, взвеси и осад­ках с L- триптофаном / Методы исследования ор­ганического вещества в океане - М.: Наука, 1980. - С. 115 - 121.

3. Витюк Д. М. Взвешенное вещество и его био­генные компоненты. - К., 1983. - 210 с.

4. Дивавин И. А., Копытов Ю. П., Цымбал И. М. Органическое вещество в морской воде Черного моря / Молисмология Черного моря. - К.: Наук. думка, 1992. - С. 165 - 204.

5. Миронов О. Г. Материалы к санитарной характе­ристике акватории Феодосийского курорта // Ги­гиена и санитария. - 1961. - № 4. - С. 97 - 98.

6. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Алемов С. В. Са-нитарно-биологические аспекты экологии Сева­стопольских бухт в ХХ веке / Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. - 185 с.

7. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Кучеренко М. И., Тархова Э. П. Самоочищение в прибрежной ак­ватории Черного моря. - К.: Наук. думка, 1975. -

143 с.

8. Смирнов Г. Н. Океанология. - М.: Высшая школа, 1974. - 342 с.

9. Старикова Н. Д., Коржикова Л. И. Содержание и состав аминокислот в воде, взвеси, осадках и грунтовых растворах Черного моря // Геохимия. - 1972. - № 2 . - С. 230 - 240.

10. Филиппович Ю. Б., Егорова Т. А., Севастьянова Г. А. Практикум по общей химии. - М.: Просве­щение, 1975. - 318 с.

Поступила 15 августа 2003 г.

Білки, амінокислоти і вуглеводи в прибережних наносах Севастопольської бухти Чорного моря. О. Г. Міронов, Т. О. Гапонюк, І. П. Муравйова, Т. М. Замислова. У прибережних наносах на літоральної лінії північного узбережжя Севастопольської бухти вперше визначено вміст білків, амінокислот і вуглеводів. Установлено домінування кількості білків над вуглеводами, у той час як у морі загалом переважають вугле­водні сполуки. Якщо в цілому в Севастопольській бухті спостерігаються сезонні коливання концентрації ор­ганічних речовин, то в умовах наносів, які періодично зрошуються морською водою, сезонна динаміка відсу­тня спів. Відношення концентрації вуглеводів і білка в наносах складає десяті і соті частки, що в десятки ра­зів нижче, ніж у поверхневому шарі грунтів як відкритого моря, так і бухт. Середня концентрація білків і вуглеводів у наносах вища, ніж у грунтах того ж механічного складу.

Ключові слова: білки, амінокислоти, вуглеводи, прибережні наноси, Чорне море

Proteins, amino acids and carbohydrates in marine deposits of littoral zone from Sevastopol Bay (the Black Sea). O. G. Mironov, T. O. Gaponyuk, I. P. Muravjova, T. M. Zamyslova. The quantity of protein, aminoacids and carbohydrates in marine deposits of littoral zone of north coast of the Sevastopol Bay was determined for the first time. The protein quantity was predominant above carbohydrates although in marine water the carbohydrates quantity is predominant. The concentration of organic matter in the marine water has the seasonal fluctuations, but the seasonal dynamics of marine deposits organic matter are not observed. The attitude of concentration carbohy­drates / protein in marine deposits is equaled as 0.1 - 0.01. It is lesser in ten times, than in bottom sediments of open sea and bays. The average concentration of protein and carbohydrates in marine deposits on littoral line is higher than in marine bottom sediments of the same mechanical composition.

Key words: proteins, amino acids, carbohydrates, marine deposits, littoral zone, Black Sea

Морський екологічний журнал,3, Т. II. 2003

Страницы:
1 


Похожие статьи

О Г Миронов, И П Муравьева - Белки аминокислоты и углеводы в прибрежных наносах севастопольской бухты черного моря