Микроскопические морские водоросли планктона являются пищей для двустворчатых моллюсков-фильтраторов (устрицы, мидии, моллюски), личинок ракообразных. В большинстве случаев быстрое увеличение численности микроводорослей до миллионов клеток на литр выгодны обитателям водного мира. Но в некоторых случаях это приводит к возникновению токсичных «красных приливов», которые наносят огромный ущерб марикультурным хозяйствам, не позволяют в полной мере использовать пляжи и развивать туризм, приводят к гибели морских млекопитающих, птиц, рыб. Среди 5000 видов существующего морского фитопланктона, приблизительно 300 могут время от времени вызывать так называемые «красные приливы», а приблизительно 40 из них производят сильные токсины, которые через пищевые цепи от рыбы и моллюсков попадают к людям (Таблица 1). Число их быстро растет, чему способствует антропогенная эвтрофикация прибрежных вод.
По действию выделяют три группы видов:
1. Виды, которые изменяют цвет воды, но она остается безопасной. Однако, при особых условиях (например, в закрытых заливах) цветения могут стать настолько плотными, что это способствует гибели рыбы и беспозвоночных из-за сильного снижения содержания кислорода. К таким относятся из динофитовых: Gonyaulax polygramma, Noctiluca scintillans, Scrippsiella trochoidea; из сине-зеленых Trichodesmium erythraeum.
2. Виды, вырабатывающие сильные токсины, которые по пищевым цепям поступают к людям, вызывая желудочно-кишечные и неврологический расстройства:
- Паралитический яд моллюсков (PSP): Alexandrium acatenella; A. catenella; A.fraterculus, A. minutum; A. tamarense; Gymnodinium catenatum; Pyrodinium bahamense, Gymnodinium catenatum.
- Диаретический яд моллюсков (DSP): Dinophysis acuminate, D. acuta, D. fortii, D. norvegica, D. rotundata, Prorocentrum lima.
- Яд моллюсков, вызывающий амнезию (ASP): Pseudo-nitzschia multiseries, P. australis.
- Нейротоксичный яд моллюсков (NSP): Gymnodinium breve, G.cf. breve.
- Токсины, выделяемые сине-зелеными водорослями: Anabaena circinalis, Microcystis aureginosa, Nodularia spumigena.
- Яд цигуатера (отравление через рыбу): Gambierdiscus toxicus, Ostreopsis spp., Prorocentrum spp.
3. Виды нетоксичные для людей, но наносящие вред морским системам: Gymnodinium mikimotoi, Chrysochromulina polylepis, Chatonella antique, Heterosigma carterae, Chaetoceros convolutus.
Таблица 1. Основные факторы и симптомы отравления человека вследствие контакта с «красным приливом» и первая помощь.
|
Вид токсина |
Причинный организм |
Симптомы |
|
Паралитический яд моллюсков PSP |
Alexandrium catenella; Alexandrium minutum; Alexandrium tamarense; Gymnodinium catenatum; Pyrodinium bahamense
|
Средняя степень отравления: ощущение звона в ушах или онемение вокруг губ, головная боль, диарея. Тяжелая степень: паралич мускулатуры, затруднение дыхания, удушье, в результате чего может наступить смерть от остановки дыхания может наступить через 2-24 часов. Лечение: очистить желудок, искусственное дыхание с помощью аппарата. |
|
Диаретический яд моллюсков DSP |
Dinophysis acuminate; D. acuta; D. norvegica; D. fortii; Prorocentrum lima |
Средняя: диарея, тошнота, рвота, боли в животе. Тяжелая: может привести к образованию опухоли в пищеварительном тракте. Лечение: выздоровление наступает через 3 дня независимо от медицинского вмешательства. |
|
Амнетический яд моллюсков ASP |
Pseudo-nitzschia multiseries; P. australis |
Средняя: диарея, тошнота, рвота, судороги. Тяжелая: головокружение, галлюцинации, временная потеря памяти. |
|
Нейротоксины NSP |
Gymnodinium breve |
Средняя: понижение температуры, головная боль, диарея, слабость, боль в мышцах и суставах, тошнота, рвота. Тяжелая: изменение восприятия горячего и холодного, раздвоение в глазах, затруднение дыхания, глотания, беспокойная путаная речь. |
Главная цель изучения ядовитого фитопланктона - прогнозирование вспышек цветения. Важным является и выявление места возникновения цветения: сформировано оно на месте или принесено к этой области. Например, в лагунах со слабым приливно-отливным движением, вероятнее всего, что цветение формируется на месте. Предсказание ядовитых вспышек зависит от полного знания физиологии, жизненного цикла и поведения фитопланктона.
Виды рода Alexandrium являются продуцентом PSP-токсина, который передается по пищевой цепи фитопланктон - зоопланктон - моллюски (или рыбы, или ракообразные) - теплокровные. PSP-токсин может присутствовать в тканях моллюсков от 10 дней до одного года.
DSP-токсин или окадаиковая кислота является мощным ингибитором фосфатазы, этим и объясняется его действие на кишечный тракт и появление диареи. Впервые желудочно-кишечные расстройства у людей из-за употребления мидий, которые питались динофитовыми, были зарегистрированы в Нидерландах в 1960 г. Японцам с помощью обработки цифровых сигналов удалось связать это с массовым развитием динофитовой водоросли Dinophysis fortii. А токсины, выделяемые этим видом, назвали динофизистоксин-1 (DTX-1). В то же время, но уже в Скандинавии, в массе развивались другие представители рода Dinophysis. Здесь был выделен токсин DTX-2. В 1990 в восточной Канаде выявили еще один вид фитопланктона, продуцирующий этот токсин, Prorocentrum lima.
ASP-токсин (яд, вызывающий амнезию) принадлежит к группе аминокислот, впервые был выделен из красной морской водоросли Chondria armata. Эти вещества проникают в мозг и участвуют в его реакциях (передача нервного импульса) (Murakami et al., 1953: цит. Manual on harmful marine microalgae, 1995).
В 1987 в Канаде были зафиксированы отравления моллюском после потребления загрязненных мидий. Причиной этого был новый токсин - домоиковая кислота. Вредоносное цветение в данном регионе вызвала диатомовая водоросль Pseudonitzschia pungens f.multiseries (=Nitzschia pungens f.multiseries). До этого открытия полагали, что фитотоксины производятся только динофлагеллятами, а диатомовые водоросли не рассматривались как источник токсинов.
В сентябре 1991 в Канаде зарегистрировали массовую гибель пеликанов и бакланов (Fritz et al., 1992: цит. Manual on harmful marine microalgae, 1995). В этом случае причиной была диатомовая водоросль Pseudonitzschia australis, ею питаются анчоусы, которые в свою очередь были съедены птицами. Токсин был также найден во внутренних органах крабов. У человека при таком отравлении нарушаются функции центральной нервной системы, что в тяжелых случаях может привести к летальному исходу.
В силу указанных причин содержание PSP-, DSP- и ASP-токсинов в морепродуктах обязательно контролируется в развитых странах. Так, например, в разных странах Евросоюза допустимые нормы содержания сакситоксина составляют от 40 до 80 мкг/100 г пробы, домоиковой кислоты - 20 мг/кг (инструкция к методике определения сакситоксина и ASP-токсина).
В нормативном документе Госкомсанэпиднадзора РФ (СанПиН 2.3.4.050-96 от 11 марта 1996 г. N6) для предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности (технологические процессы, сырье) при производстве и реализации рыбной продукции указаны требования к качеству продукции. В пункте 6.10.4. этого документа указано: при экспорте живых двустворчатых моллюсков количество паралитического яда (сакситоксина), содержащегося в съедобных частях моллюсков (тело целиком или любая отдельно взятая его съедобная часть), не должно превышать 80 мкг на 100 г мяса моллюсков. Традиционные биологические методы тестирования не должны давать положительной реакции на диарейный яд в съедобных частях моллюсков (тело целиком или любая отдельно взятая съедобная часть).
Так как в сахалинских водах концентрации видов фитопланктона, выделяющих токсины, достигают опасного уровня, возникла необходимость изучения содержания токсинов в промысловых объектах (приморский гребешок). В Сахалинской области наличие биотоксинов в промысловых объектах ранее никто не определял.
Материалы и методы
В 2004-2005 гг. работы выполняли в прибрежной зоне зал. Анива. Пробы фитопланктона отбирали одновременно с отбором проб гребешка. Всего было собрано за период исследований 12 проб. Объем батометрической пробы фитопланктона составлял 1-1,4 л. Клетки микроводорослей концентрировали методом осаждения до 3-8 мл. Подсчет клеток проводили в камере Нажотта объемом 0,055 мл и, 1 мл - для учета крупных и редких видов. Идентификацию видов проводили с помощью светового микроскопа по общепринятым методикам (Киселев, 1950; Диатомовые, 1974; Carmello R. Tomas, 1995; Коновалова, 1998). Для определения динофитовых микроводорослей использовали флуоресцентную насадку и ультрафиолетовый фильтр с добавлением в препарат раствора Fluorescent brightener 28 или Calcofluor White MZR (Carmello R. Tomas, 1995; UNESCO, 1995, Могильникова, 2002).
Пробы фитопланктона и моллюсков (с целью определение PSP- и DSP-токсинов) отбирали с трех участков зал. Анива. Всего было отобрано 20 моллюсков. Для анализа отбирали только промысловые экземпляры размером. Определяли токсины в мышечной ткани моллюска и мантии. Сакситоксин дополнительно определяли и в печени моллюска. Всего было обработано 84 пробы. Определение проводили с помощью тест-системы «RIDASCREENR FAST Сакситоксин» и «RIDASCREENR FAST DSP-Check». Пробы воды и гребешка на определение ASP-токсина отбирали в сентябре-ноябре 2004 г. в зал. Анива. Всего было отобрано 36 проб. Определяли содержание домоиковой кислоты в мускуле гребешка, в водорослях и в воде, для этого использовали тест-систему «RIDASCREENR FAST ASP».
Указанные современные тест-системы основаны на иммуноферментном методе анализа и были разработаны немецкой фирмой «Biosense Laboratories AS» в качестве эффективной и удобной альтернативы методу биотестирования на мышах.
Обрабатывали результаты, используя программу RIDAR SOFT Win предназначенной для приема и обработки данных иммуноферментного анализа, передаваемых иммуноферментными анализаторами (ридерами).
Результаты и обсуждение
В апреле 2005 г. Alexandrium tamarense у западного побережья зал. Анива не был обнаружен. В этот период отмечено массовое развитие центрических диатомовых. Хотя ранее, в апреле 2003 г. у п. Пригородное численность Alexandrium tamarense составляла 0,480 тыс. кл./л. Так как, PSP токсин в моллюсках присутствовал, вероятнее всего, вид просто не попал в пробу, учитывая то, что для фитопланктона характерно пятнистое распределение. Численность вида 18 июля в районе составляла от 0,076 до 300 тыс. кл./л, к 25 июля этот вид уже не встречался.
Из видов рода Dinophysis, вырабатывающих DSP-токсин, в пробах присутствовал только D. rotundata в конце июля численностью 0,090 тыс. кл/л.
Содержание сакситоксина в мускуле гребешка не превышало установленных норм. Концентрация сакситоксина в мантии исследованных образцов всегда была выше, чем в мускуле, приближаясь в некоторых образцах к допустимому уровню. Самые высокие концентрации токсина (75,9 мкг/100 г и 79,1 мкг/100 г) были определены в мантии гребешка, отобранного декабре 2004 г. В одной пробе печени концентрация сакситоксина превышала предельно допустимый уровень.
При анализе гребешка на присутствие DSP-токсина положительная реакция наблюдалась в семи пробах. Данный токсин был обнаружен в мускуле, мантии и печени моллюсков в июле 2005 г. и ноябре 2004 и 2005 гг. В эти месяцы в пробах фитопланктона были найдены виды-продуценты окадаиковой кислоты: Dinophysis rotundata Clap. et Lachm., Prorocentrum minimum (Pav.) Schill., Prorocentrum micans Ehr.
ASP-токсин, как уже было сказано выше, выделяют виды рода Pseudo-nitzschia. В пробах фитопланктона зал. Анива были обнаружены Pseudo-nitzschia pungens и Pseudo-nitzschia sp. Они встречались в течение всего периода исследований с апреля по декабрь. Пик развития приходился на сентябрь-октябрь. Численность вида в этот период достигала 45 тыс. кл./л, а опасной считается численность больше 1 тыс. кл./л. В трех пробах гребешка концентрация домоиковой кислоты превышала предельно допустимую - 20 мг/кг. Очень высокое содержание (100 и 110 мг/кг) этого токсина было отмечено в мускуле гребешка, отобранного в сентябре 2004 г. на траверзе р. Аракуль. В водорослях и воде ASP-токсин не был обнаружен.
Таким образом, средние концентрации сакситоксина в мускуле моллюсков не превышали допустимого уровня (СанПИН 2.3.4.050-96). Концентрация сакситоксина в мантии в некоторых образцах приближалась к 80 мкг/100 г.
В период развития видов: D. rotundata, P. minimum и P. micans в нескольких пробах гребешка был обнаружен DSP-токсин. Согласно СанПИНу 2.3.4.050-96 методы тестирования не должны давать положительной реакции на диарейный яд в съедобных частях моллюсков (тело целиком или любая отдельно взятая съедобная часть).
Высокое содержание ASP-токсина (в 5,5 раз больше нормы) в мускуле гребешка было зарегистрировано в сентябре 2004 г. в период цветения P. pungens и P. sp.