Н В Поспелова, М В Нехорошев - Содержание каротиноидов в системе взвешенное вещество-мидия mytilus galloprovincialis lmk - страница 1

Страницы:
1 

УДК 594. 124 : 577. 1 (262.5)

Н. В. П О С П Е Л О В А, М. В. Н Е Х О Р О Ш Е В

СОДЕРЖАНИЕ КАРОТИНОИДОВ В СИСТЕМЕ «ВЗВЕШЕННОЕ ВЕЩЕСТВО -МИДИЯ (MYTILUS GALLOPROVINCIALIS LMK.) - БИООТЛОЖЕНИЯ МИДИЙ»

Исследованы количественный и качественный состав каротиноидов в различных орга­нах мидии Mytilus galloprovincialis Lmk. (гонадах, жабрах, гепатопанкреасе, остальных тканях), во взве-шенном веществе как кормовой базе мидий и в фекалиях мидий. Показано, что гонады, жабры и остальные ткани содержат 5 основных каротиноидов, качественный состав которых определен. Гепатопанкреас содержит от 9 до 15 каротиноидов, но не все пигменты идентифици­рованы. Проведены предварительные балансовые исследования потока каротиноидов из пищи мидии в биоотложения. Рассчитана усвояемость каротиноидов мидией.

Экологическая роль моллюсков-фильтраторов в морских экосистемах велика. Часто они являются средообразующим компонентом прибрежных экосистем, участвуют в мелиорации среды, прокачивая через свой фильтрационный аппарат огромные массы воды, вовлекают в биотический круговорот химические вещества и элементы естествен­ного и антропогенного происхождения.

В Черном море биоценоз мидии занимает обширные площади. В последнее время эти моллюски стали наиболее перспективным объектом марикультуры. Предпола­гается, что в отдельных районах биомасса их за счет культивирования существенно уве­личится. Для оценки экологической роли мидий основным методом исследования оста­ется балансовый метод изучения их энергетического обмена, на основе которого можно количественно оценить участие мидий в процессе круговорота вещества и использова­ния энергии [6, 8].

Исследований потока биологически активных веществ - каротиноидов в систе­ме «среда - мидия (Mytilus galloprovincialis) - биоотложения мидий», возможно, позво­лит детализировать данные о спектре питания мидии на фоне общего содержания взве­шенного вещества, проверить гипотезу о трансформации отдельных каротиноидов в процессе метаболизма, а также дать количественную оценку ассимиляции каротиноидов мидией. По Черному морю подобных исследований не проводилось.

Цель данной работы: исследовать качественный и количественный состав каро­тиноидов в различных органах M. galloprovincialis в зависимости от сезона, дать оценку усвояемости пигментов моллюском.

Материал и методы. Эксперименты выполнены в сентябре 2002 г., феврале и апреле 2003 г. на мидийной ферме, размещенной между бухтами Мартыновой и Каран­тинной (взморье г. Севастополя). Взвешенное вещество (кормовая база мидий) собирали путем фильтрации морской воды через стекловолокнистые фильтры GF/F с диаметром пор 0,8 мц. Биоотложения собирали, поместив мидий сразу после отлова в фильтрован­ную морскую воду на 4 ч для освобождения содержимого их желудков. Мидий разме­ром 5 - 6 см на 4 -5-й стадиях половозрелости стадии отбирали с коллекторов, разделяли на органы (жабры, гонады, гепатопанкреас и остальные ткани). Ацетоновые экстракты каротиноидов анализировали спектрофотометрически [2]. Затем ацетоновые экстракты смешивали с хлороформом (1 : 1) с последующим добавлением воды и центрифугирова­ли при 5000 об/мин. Полученные хлороформенные экстракты упаривали на роторном испарителе и хроматографировали на пластинах «Silufol» в системе растворителей геп­тан : ацетон (7 : 3). Качественный состав каротиноидов определяли по хроматографиче-ским показателям (Rf) и спектральным характеристикам пигментов.

Скорость фильтрации рассчитывали по уравнениям связи скорости фильтрации с сухой массой мягких тканей при исследуемой температуре [5]. Усвояемость каротино­идов рассчитывали по содержанию органического вещества в пище и в фекалиях:

a = C - F/ F,

где а - усвояемость, C - количество съеденной пищи, F -   количество фекалий [7].

 

 

62

64


© Н. В. Поспелова, М. В. Нехорошев, 2003 Экология моря. 2003. Вып.

Результаты и обсуждение. В исследуемые периоды у мидий с фермы наблю­дался пик нереста, большинство особей находились на 4 - 5-й стадиях половозрелости.

in


Относительное распределение каротиноидов в различных органах ми­дии показано на рис. 1. Наибольшее ко­личество каротиноидов содержится в ге-патопанкреасе, наименьшее - в жабрах. Если проследить сезонную динамику пигментов в тканях мидии (табл.), то на­блюдается определенная зависимость количества каротиноидов от состава пищи в гепатопанкреасе. Так, в сентя­бре в фитопланктоне в районе фермы наблюдалось цветение диатомовых Pseudonitzschia delicatissima, Rhizosolenia fragilissima, Cyclotella caspia, то есть качественный состав фи­топланктона был разнообразнее, чем в феврале и апреле. Следовательно, пищи в этот период для мидий было достаточ­но, о чем говорит и высокое содержание каротиноидов в гепатопанкреасе живот­ных в сентябре, по сравнению с другими периодами. В феврале основную часть фито­планктона составляла Sceletonema costatum.

В апреле выявлено преобладание в фитопланктоне Rhizosolenia alata. Известно [1], что клетки этих водорослей проходят пищеварительный тракт мидии и при этом остаются неповрежденными. Выделенные из фекалий водоросли продолжали ярко лю-минесцировать. Концентрация каротиноидов в гепатопанкреасе в феврале и апреле так­же показывает ухудшение пищевых условий, по сравнению с сентябрем.

Балансовые исследования каротиноидов проведены в апреле 2003 г. В этот пе­риод при температуре морской воды +11оС общая концентрация взвешенного вещества в бухте составляла 4,06 мг/л, содержание каротиноидов во взвеси - 0,7 + 0,02 мкг/л.

По отношению к двустворчатым моллюскам предложено [7] различать физиоло­гический и «экологический» рационы (рис. 2). Первый представляет собой количество пищи, поступившее в пищеварительную систему, второй - все количество пищи, уда­ленное из отфильтрованного объема воды.

Рассчитано, что средняя скорость фильтрации данной размерной группы мидий при данной температуре - 0,570 л/час. Есть разные точки зрения по поводу фильтраци­онной активности мидии в течение суток. По одним данным [2], мидия фильтрует в течение 18 -19 ч в сутки с 5-6-часовым периодом покоя; по другим [4], мидия сохраняет фильтрационную активность в течение суток. Таким образом, если принять вторую точ­ку зрения, в течение суток одна мидия исследуемого размера при данной температуре фильтрует 13,6 л, в результате чего животное потребляет 6,8 + 1,2 мкг каротиноидов.

Потребленная взвесь

I I

экологический рацион                                                физиологический рацион

скорость фильтрации (мл/час) усвояемость количество отфильтрованной воды (за 1 сут.)

Содержание каротиноидов в мидии (вариабельность - 47 %) за сутки 1 мидия ассимилирует 2,8 + 0,4 %от общего содержания пигментов в тканях

 

Каротиноиды, выделенные с фекалиями (за сутки)

 

Рисунок 2. Схема потока каротиноидов в системе «взвешенное вещество - мидия (Mytilus galloprovincialis) - биоотложения мидий»

Figure 2. The scheme of a carotenoid stream in system «suspended substance - mussel, Mytilus galloprovincialis - mussel biodeposites»

С фекалиями мидия выделяет 12,61 + 2,4 мг/ 100 г каротиноидов, что состав­ляет 3,9 + 0,8 мкг за сутки (рис. 2).

Таким образом, расчетным путем нами показано, что мидия за сутки ассимили­рует 2,9 + 0,6 мкг пигментов, что составляет 2,8 + 0,4 % от общего содержания пигмен­тов в тканях мидии. Усвояемость каротиноидов в апреле составила 43 + 8 % от общего количества пигментов отфильтрованного взвешенного вещества.

Известно, что скорость потребления пищи, усвояемость и содержание кароти-ноидов зависят от возраста и стадии половозрелости моллюска, температуры воды, пи­щевых условий, загрязненности среды [2, 3] .

Качественный состав пигментов в системе «взвесь - моллюски - биоотложе­ния» различен. Основными каротиноидами взвеси в период исследования были фукок-сантин и аллоксантин, составившие более 70% содержания всех каротиноидов фито­планктона.

В тканях мидии обнаружено от 9 до 15 каротиноидов, в зависимости от пищево­го спектра мидии, из них идентифицированы не все. Так, в сентябре при наиболее благоприятных пищевых условиях в гепатопанкреасе выделено 15 фракций пигментов, в феврале и апреле, когда пищи было недостаточно, - только 9. В жабрах, гонадах, мыш­цах определено 5 основных каротиноидов (пектенолон (следы), диатоксантин, аллоксан-тин, митилоксантин, 3,4,3-тригидрокси-7,8-дидегидро-Р,Р-каротин), основные из кото­рых - аллоксантин и митилоксантин, причем последний в микроводорослях не обнару­жен, но содержится в фекалиях мидий, что согласуется с литературными данными [9]. Так, в фекалиях Mytilus edulis обнаружены аллоксантин и митилоксантин (отсутствовал в пище мидий), и три полярных желтых фракции, обнаруженные в тканях M. edulis [9]. Таким образом, фекалии содержали пигменты, аналогичные пигментам тканей. В наших экспериментах фекалии мидий в апреле также содержали некоторые фракции, не обна­руженные во взвеси, но присутствующие в гепатопанкреасе (рис. 3).

Известно, что мидии выбирают определенные каротиноиды (фукоксантин, лю-теин, аллоксантин) из пищи и модифицируют некоторые из них [9, 10, 11]. Изучены пути синтеза митилоксантина из фукоксантина, астаксантина из в-каротина в тканях гидробионтов [10, 11].

Выводы. 1. При исследовании содержания каротиноидов в различных органах черноморской мидии наибольшая концентрация пигментов обнаружена в гепатопанкреа-се мидии, наименьшая - в жабрах. 2. Концентрация каротиноидов в тканях мидии зави­сит не только от физиологического состояния животного и условий окружающей среды, но также от состава пищи, потребляемой моллюском. 3. Усвояемость каротиноидов ми­дией в апреле составила 43 %. 4. Качественный состав пигментов в пище, тканях мидии и выделенных ею фекалиях подтверждает данные о модификации некоторых каротинои-дов мидией в процессе пищеварения.


 

Авторы выражают благодарность Сеничевой М.И.за предоставленные данные по фито­планктону и помощь в работе; Финенко Г.А.за консультации и помощь в обсуждении результатов.

1.      Иванов В. Н., Холодов В. И., Сеничева М. И., Пиркова А. В., Булатов К. В. Биология культи­вируемых мидий. - Киев: Наукова думка, 1989. - 100 с.

2.      Карнаухов В. Н. Биологические функции каротиноидов. - М.: Наука, 1988. - 223 с.

3.      Минюк Г. С., Нехорошев М. В., Романова З. А., Яницкая Т. Н., Козинцев А. Ф. Индивидуаль­ная вариабельность и сезонная динамика содержания каротиноидов коллекторных мидий Mytilus galloprovincialis // Гидробиол. журн. - 1996. - 32, № 3. - С. 51 - 57.

4.      Миронов Г. Н. Фильтрационная работа и питание мидий Черного моря // Тр. Севастоп. биол. станции. - 1948. - 6. - С. 338 - 352.

5.      Печень-Финенко Г. А. Фильтрационная активность мидий в условиях Севастопольской бухты // Гидробиол. журн. - 1992. - 28, № 5. - С. 44 - 50.

6.      Финенко Г. А., Романова З. А., Аболмасова Г. И. Экологическая энергетика черноморских ми­дий / Ред. Г. Е. Шульман, Г. А. Финенко. Биоэнергетика гидробионтов. - Киев: Наук. думка, 1990. - С. 32 - 72.

7.      Цихон-Луканина Е. А. Трофология водных моллюсков. - М.: Наука, 1987. - 176 с.

8.      Шульман Г. Е. Физиолого-биохимические исследования гидробионтов // Экология моря. -1996. - Вып. 45. - С. 39 - 48.

9.      CampbellS. A.. The carotenoid pigments of Mytilus edulis and Mytilus californianus // Comp. Bio-chem. Physiol. - 1969. - 32. - P. 97 - 115.

10.  Liaaen-Jensen S. Marine carotenoids - selected topics // New J. Chem. - 1990. - 14, № 10. - P.

747 - 759.

11. Sachi Sri Kantha. Carotenoids of edible mollusks; a review // J. Food Biochem. - 1989. - 13. - P.

429 - 442.

 

Институт биологии южных морей НАН Украины, г. Севастополь

30.06.2003


Получено

 

 

 

N. V. P O S P E L O V A, M. V. N E K H O R O S H E V

BALANCE RESEARCHES OF CAROTENOIDS IN SYSTEM «SUSPENDED SUBSTANCE - MUSSEL (MYTILUS GALLOPROVINCIALIS LMK.) -BIODEPOSITES OF MUSSELS»

 

Summary

Quantitative and qualitative contents of carotenoids in various organs of mussel Mytilus gal­loprovincialis Lmk. (gonads, gills, hepatopancreas, other tissues), in the suspended substance as to fodder base of mussels and in faeces of mussels are investigated. It is shown, that gonads, gills and other tissues contain 5 basic carotenoids, which qualitative structure is determined. Hepatopancreas contains from 9 to 15 carotenoids, but not all pigments are identified. The preliminary balance researches of carotenoids flow from food of mussel into biodeposites are carried out. An assimilation of carotenoids by a mussel is designed.

Страницы:
1 


Похожие статьи

Н В Поспелова, М В Нехорошев - Содержание каротиноидов в системе взвешенное вещество-мидия mytilus galloprovincialis lmk

Н В Поспелова, М В Нехорошев - Содержание каротиноидов в системе взвешенное вещество-мидия mytilus galloprovincialis lmk