Transactions of Papanin Institute for Biology of Inland Waters RAS Transactions of Papanin Institute for Biology of Inland Waters RAS Труды Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина Российской академии наук 0320-3557 2712-8377 93501 10.47021/0320-3557-2025-40-46 Без рубрики Without rubric Без рубрики RESPIRATORY INTENSITY AS AN INDICATOR OF THE FUNCTIONAL STATE OF BIVALVE MOLLUSKS DREISSENA POLYMORPHA UNDER THE IMPACT OF HEAVY METALS ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ DREISSENA POLYMORPHA ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Сладкова С. В. Sladkova S. V. Холодкевич С. В. Kholodkevich S. V. 17 01 2025 17 01 2025 108 40 46 05 09 2024 11 10 2024 https://ibiw.editorum.ru/en/nauka/article/93501/view

Проведено экспериментальное изучение воздействия тяжелых металлов — кадмия (Cd2+), меди (Cu2+) и цинка (Zn2+), на интенсивность аэробного метаболизма (дыхания) двустворчатых моллюсков Dreissena polymorpha (Pallas, 1771), количественно оцениваемое по скорости потребления кислорода. Установлено, что кратковременное токсическое воздействие тяжелых металлов на функциональное состояние моллюсков приводит к снижению ими скорости потребления кислорода, а при длительном — к замыканию створок раковины и полному угнетению аэробного дыхания. Наиболее токсичным для моллюсков является Cd2+, для которого показан концентрационно-зависимый эффект. Изменение скорости потребления кислорода моллюсками предлагается использовать в качестве биомаркера функционального состояния моллюсков и экотоксикологической оценки качества среды их обитания.

An experimental study of the effect of heavy metals cadmium (Cd2+), copper (Cu2+) and zinc (Zn2+) on the physiological state of the bivalve mollusks Dreissena polymorpha (Pallas. 1771) was conducted. assessed by the intensity of aerobic metabolism (respiration). determined quantitatively by the rate of oxygen consumption. It was found that short-term toxic effects of heavy metals on the functional state of mollusks lead to a decrease in the rate of oxygen consumption. and with a long-term effect — to closure of the shell and complete inhibition of aerobic respiration. The most toxic for mollusks is Cd2+.for which a dose-dependent effect has been shown. The indicator of a decrease in the rate of oxygen consumption by mollusks is used in the work as a biomarker for assessing the toxicity of the environment.

 интенсивность дыхания скорость потребления кислорода функциональное состояние тяжелые металлы Dreissena polymorpha respiratory rate oxygen consumption rate functional state heavy metals Dreissena polymorpha Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № 122041100085-8) “Научные основы оценки здоровья экосистем Северо-Запада России и предупреждения угроз экологической безопасности”, а также в рамках плановой темы № 121050500046-8 при частичной поддержке приоритетного проекта “Оздоровление Волги” по теме № АААА-А18-118052590015-9.

Бигон М., Хартер Дж., Таунсенд Дж. Экология: Особи, популяции и сообщества. М.: Мир, 1989. Т. 1. 667 с. Bigon M., Harter Dzh., Taunsend Dzh. Ekologiya: Osobi, populyacii i soobschestva. M.: Mir, 1989. T. 1. 667 s. Колупаев Б.И. Дыхание гидробионтов в токсичной среде. Казань: КГУ, 1992. 127 с. Kolupaev B.I. Dyhanie gidrobiontov v toksichnoy srede. Kazan': KGU, 1992. 127 s. Моисеенко Т.И. Водная экотоксикология. Теоретические и прикладные аспекты. М.: Наука, 2009. 400 с. Moiseenko T.I. Vodnaya ekotoksikologiya. Teoreticheskie i prikladnye aspekty. M.: Nauka, 2009. 400 s. Моисеенко Т.И. Биодоступность и экотоксичность металлов в водных системах: критические уровни загрязнения // Геохимия. 2019. Т. 64. № 7. С. 675–688. DOI: 10.1134/S0016702919070085. Moiseenko T.I. Biodostupnost' i ekotoksichnost' metallov v vodnyh sistemah: kriticheskie urovni zagryazneniya // Geohimiya. 2019. T. 64. № 7. S. 675–688. DOI: 10.1134/S0016702919070085. Попов А.Н., Фоминых А.С., Ушакова О.С. и др. Определение чувствительности моллюсков, инсталлированных в системе оперативного мониторинга токсичности воды “Simbio” к воздействию загрязняющих веществ. Сообщение 1. Ионы тяжелых и цветных металлов в интервале концентраций 0–20 ПДК для культурно-бытовых водных объектов // Водное хозяйство России. 2011. № 2. С. 72–82. Popov A.N., Fominyh A.S., Ushakova O.S. i dr. Opredelenie chuvstvitel'nosti mollyuskov, installirovannyh v sisteme operativnogo monitoringa toksichnosti vody “Simbio” k vozdeystviyu zagryaznyayuschih veschestv. Soobschenie 1. Iony tyazhelyh i cvetnyh metallov v intervale koncentraciy 0–20 PDK dlya kul'turno-bytovyh vodnyh ob'ektov // Vodnoe hozyaystvo Rossii. 2011. № 2. S. 72–82. Camusso M., Balestrini R., Binelli A. Use of zebra mussel (Dreissena polymorpha) to assess trace metal contamination in the largest Italian subalpine lakes // Chemosphere. 2001. Vol. 44. P. 263–270. Camusso M., Balestrini R., Binelli A. Use of zebra mussel (Dreissena polymorpha) to assess trace metal contamination in the largest Italian subalpine lakes // Chemosphere. 2001. Vol. 44. P. 263–270. Dlugosz E.M., Chappell M.A., Meek T.H. et al. Phylogenetic analysis of mammalian maximal oxygen consumption during exercise // J. Exp. Biol. 2013. Vol. 216, № 24. P. 4712–4721. DOI: 10.1242/jeb.088914. Dlugosz E.M., Chappell M.A., Meek T.H. et al. Phylogenetic analysis of mammalian maximal oxygen consumption during exercise // J. Exp. Biol. 2013. Vol. 216, № 24. P. 4712–4721. DOI: 10.1242/jeb.088914. Kits K.S., Mansvelder H.D. Voltage gated calcium hannels in molluscs: classification, Ca2+ dependent inactivation, modulation and functional roles // Invert. Neurosci. 1996. Vol. 2. P. 241–250. Kits K.S., Mansvelder H.D. Voltage gated calcium hannels in molluscs: classification, Ca2+ dependent inactivation, modulation and functional roles // Invert. Neurosci. 1996. Vol. 2. P. 241–250. Klimova Ya.S., Chuiko G.M., Pesnya D.S., Ivanova E.S. Biomarkers of Oxidative Stress in Freshwater Bivalve Mollusks (Review) // Inland Water Biology. 2020. Vol. 13. № 4. Р. 681–690. DOI: 10.1134/S1995082920060073. Klimova Ya.S., Chuiko G.M., Pesnya D.S., Ivanova E.S. Biomarkers of Oxidative Stress in Freshwater Bivalve Mollusks (Review) // Inland Water Biology. 2020. Vol. 13. № 4. R. 681–690. DOI: 10.1134/S1995082920060073. Lowe D.M., Fossato V.U., Depledge M.H. Contaminant induced lysosomal membrane damage in blood cells of mussels Mytilus galloprovincialis from the Venice Lagoon: an in vitro study // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1995. Vol. 129. P. 189–196. Lowe D.M., Fossato V.U., Depledge M.H. Contaminant induced lysosomal membrane damage in blood cells of mussels Mytilus galloprovincialis from the Venice Lagoon: an in vitro study // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1995. Vol. 129. P. 189–196. Martin J.S., Saker M.L., Teles L.F., Vasconcelos V.M. Oxygen consumption by Daphnia magna Strauss as a marker of chemical stress in the aquatic environment // Environ. Toxicol. Chem. 2007. Vol. 26. № 9. P. 1987–1991. Martin J.S., Saker M.L., Teles L.F., Vasconcelos V.M. Oxygen consumption by Daphnia magna Strauss as a marker of chemical stress in the aquatic environment // Environ. Toxicol. Chem. 2007. Vol. 26. № 9. P. 1987–1991. Mizrahi L., Achituv Y. Effect of heavy metals ions on enzyme activity in the mediterranean mussel, Donax trunculus // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1989. Vol. 42. P. 854–859. Mizrahi L., Achituv Y. Effect of heavy metals ions on enzyme activity in the mediterranean mussel, Donax trunculus // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1989. Vol. 42. P. 854–859. Molnar N., Fong P.P. Toxic effects of copper, cadmium, and methoxychlor shown by neutral red retention assay in two species of freshwater mollusks // Open Environ. Pollut. Toxicol. J. 2012.Vol. 3. P. 65–71. Molnar N., Fong P.P. Toxic effects of copper, cadmium, and methoxychlor shown by neutral red retention assay in two species of freshwater mollusks // Open Environ. Pollut. Toxicol. J. 2012.Vol. 3. P. 65–71. Naimo T.J. A review of the effects of heavy metals on freshwater mussels // Ecotoxicology. 1995. Vol. 4. P. 341–362. Naimo T.J. A review of the effects of heavy metals on freshwater mussels // Ecotoxicology. 1995. Vol. 4. P. 341–362. Neuberger-Cywiak L., Achituv Y., Garcia E.V. Sublethal Effects of Zn++ and Cd++ on Respiration Rate. Ammonia Excretion. and O:N Ratio of Donax trunculus (Bivalvia; Donacidae) // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2005. Vol. 75. P. 505–514. Neuberger-Cywiak L., Achituv Y., Garcia E.V. Sublethal Effects of Zn++ and Cd++ on Respiration Rate. Ammonia Excretion. and O:N Ratio of Donax trunculus (Bivalvia; Donacidae) // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2005. Vol. 75. P. 505–514. Ogunola O.S. Physiological, Immunological, Genotoxic and Histopathological Biomarker Responses of Molluscs to Heavy Metal and Water-Quality Parameter Exposures: A Critical Review // J. Oceanogr. Mar. Res. 2017. Vol. 5. P. 158. DOI: 10.4172/2572-3103.1000158. Ogunola O.S. Physiological, Immunological, Genotoxic and Histopathological Biomarker Responses of Molluscs to Heavy Metal and Water-Quality Parameter Exposures: A Critical Review // J. Oceanogr. Mar. Res. 2017. Vol. 5. P. 158. DOI: 10.4172/2572-3103.1000158. Ross R., Blair S. N., Ross A. et al. Importance of assessing cardiorespiratory fitness in clinical practice: A case for fitness as a clinical vital sign: a scientific statement from the American Heart Association // Circulation. 2016. Vol. 134. P. e653–e699. DOI: 10.1161/CIR.0000000000000461. Ross R., Blair S. N., Ross A. et al. Importance of assessing cardiorespiratory fitness in clinical practice: A case for fitness as a clinical vital sign: a scientific statement from the American Heart Association // Circulation. 2016. Vol. 134. P. e653–e699. DOI: 10.1161/CIR.0000000000000461. Salánki J. Heavy metal induced behaviour modulation in mussels: possible neural correlates // Acta Biol. Hungarica. 1992. № 43. P. 375–386. Salánki J. Heavy metal induced behaviour modulation in mussels: possible neural correlates // Acta Biol. Hungarica. 1992. № 43. P. 375–386. Salánki J., Farkas A., Kamardina T., Rózsa K. S. Molluscs in biological monitoring of water quality // Toxicol. Let. 2003. Vol. 140–141. P. 403–410. Salánki J., Farkas A., Kamardina T., Rózsa K. S. Molluscs in biological monitoring of water quality // Toxicol. Let. 2003. Vol. 140–141. P. 403–410. Sharov A.N., Sladkova S.V., Kamardin N.N. et al. Cadmium in the Eastern Gulf of Finland: Concentrations and Effects on the Mollusk Limecola balthica // Geochemistry Int. 2022. Vol. 60. № 7. P. 702–710. DOI: 10.1134/S0016702922060076. Sharov A.N., Sladkova S.V., Kamardin N.N. et al. Cadmium in the Eastern Gulf of Finland: Concentrations and Effects on the Mollusk Limecola balthica // Geochemistry Int. 2022. Vol. 60. № 7. P. 702–710. DOI: 10.1134/S0016702922060076. Sladkova S.V., Kamardin N.N., Sharov A.N. The effect of Cd on the respiratory activity of Limecola balthica (Linnaeus, 1758) of the Koporye Bay of the Gulf of Finland. 2019. http://www.gulfoffinland.fi/ Sladkova S.V., Kamardin N.N., Sharov A.N. The effect of Cd on the respiratory activity of Limecola balthica (Linnaeus, 1758) of the Koporye Bay of the Gulf of Finland. 2019. http://www.gulfoffinland.fi/ Spicer J.I., Weber R.E. Respiratory impairment in crustaceans and molluscs due to exposure to heavy metals // Comp. Biochem. Physiol. C. 1991. Vol. 100. № 3. P. 339–342. Spicer J.I., Weber R.E. Respiratory impairment in crustaceans and molluscs due to exposure to heavy metals // Comp. Biochem. Physiol. C. 1991. Vol. 100. № 3. P. 339–342. Yancheva V., Mollov I., Velcheva I. et al. Lysosomal membrane stability and respiration rate in zebra mussel (Dreissena polymorpha Pallas, 1771) as biomarkers for ex situ heavy metal exposure // Period biol. 2017. Vol. 119. № 4. P. 229–237. DOI: 10.18054/pb.v119i4.4715. Yancheva V., Mollov I., Velcheva I. et al. Lysosomal membrane stability and respiration rate in zebra mussel (Dreissena polymorpha Pallas, 1771) as biomarkers for ex situ heavy metal exposure // Period biol. 2017. Vol. 119. № 4. P. 229–237. DOI: 10.18054/pb.v119i4.4715.