КОНЦЕНТРАЦІЙНО-ЗАЛЕЖНИЙ БІОРЕМЕДІАЦІЙНИЙ ПОТЕНЦІАЛ DREISSENA BUGENSIS ПРИ ЗАБРУДНЕННІ ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА КУПРУМОМ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2026.02.218Ключові слова:
Dreissena bugensis, біоремедіація, важкі метали, купрум, очищення води, двостулкові молюски, фільтраційна активність, індекс кондиції, індекс агрегації, біоакумуляціяАнотація
Забруднення водних екосистем важкими металами, зокрема купрумом (Cu), становить серйозну екологічну загрозу, яка додатково посилюється внаслідок збройних конфліктів і використання боєприпасів. З огляду на обмеження та високу вартість традиційних фізико-хімічних методів очищення дедалі більшого значення набувають біотехнологічні підходи, зокрема застосування двостулкових молюсків. Метою дослідження було оцінити біоремедіаційний потенціал Dreissena bugensis та охарактеризувати його концентраційно-залежні морфофункціональні реакції за умов експериментального забруднення водного середовища купрумом.
Дорослих особин D. bugensis упродовж 28 діб експонували за концентрацій купруму, еквівалентних 1, 5, 10, 50 і 100 гранично допустимим концентраціям (ГДК) для рибогосподарських водойм. Оцінювали виживаність, ростові показники, індекс кондиції, агрегацію, фільтраційну активність та ефективність вилучення іонів купруму з водного середовища.
Експериментально встановлено, що D. bugensis виявляє високу толерантність до іонів купруму в діапазоні 1–50 ГДК, за якої виживаність була високою й не відрізнялася від контролю. Підвищення концентрації до 100 ГДК спричинило гострий токсичний ефект: масова загибель розпочалася на 5-ту добу, а повна летальність настала за три дні (RMST — 5,4 доби з 28 можливих). Це вказує на нелінійний характер виживаності та межу фізіологічної резистентності в межах 50–100 ГДК. Водночас збереження життєздатності не означало відсутності фізіологічних змін: за 5–50 ГДК знижувалася маса тіла, а індекс кондиції зменшувався за 50 ГДК (до 28 %) і 100 ГДК (до 21,93 %), що свідчить про виснаження енергетичних резервів унаслідок закриття стулок, голодування та витрат на детоксикацію. Агрегаційна поведінка зберігалася за 1–10 ГДК, обмежувалася за 50 ГДК (індекс агрегації не вище 4) і повністю пригнічувалася за 100 ГДК. Фільтраційна здатність достовірно знижувалася в усіх дослідних групах, проте ефективність вилучення купруму з води зростала впродовж експерименту й досягала максимуму за 10 ГДК. Це свідчить, що очищення води забезпечується не лише біофільтрацією, а й накопиченням металу в тканинах, пасивною сорбцією на черепашках і бісусі та осадженням у складі фекалій і псевдофекалій.
Посилання
1. Antoł, A., Kierat, J., & Czarnoleski, M. (2018). Sedentary prey facing an acute predation risk: Testing the hypothesis of inducible metabolite emission suppression in zebra mussels, Dreissena polymorpha. Hydrobiologia, 810, 109–117. https://doi.org/10.1007/s10750-017-3144-0
2. Auclair, J., Turcotte, P., Gagnon, C., Peyrot, C., Wilkinson, K. J., & Gagné, F. (2020). Toxicological Effects of Inorganic Nanoparticle Mixtures in Freshwater Mussels. Environments, 7(12), 109. https://doi.org/10.3390/environments7120109
3. Babarro, J. M. F., Filgueira, R., Padín, X. A., & Longa Portabales, M. A. (2020). A novel index of the performance of Mytilus galloprovincialis to improve commercial exploitation in aquaculture. Frontiers in Marine Science, Article 719. https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00719
4. Broomandi, P., Guney, M., Kim, J. R., & Karaca, F. (2020). Soil contamination in areas impacted by military activities: A critical review. Sustainability, 12(21), 9002. https://doi.org/10.3390/su12219002
5. Chatzivasileiou, D., Dimitriou, P. D., Theodorou, J., Kalantzi, I., Magiopoulos, I., Papageorgiou, N., Pitta, P., Tsapakis, M., & Karakassis, I. (2022). An IMTA in Greece: Co-Culture of Fish, Bivalves, and Holothurians. Journal of Marine Science and Engineering, 10(6), 776. https://doi.org/10.3390/jmse10060776
6. Fu, F., & Wang, Q. (2011). Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review. Journal of environmental management, 92(3), 407–418. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011
7. Hossain, M. A., Chowdhury, T., Chowdhury, G., Schneider, P., Hussain, M., Das, B., & Iqbal, M. M. (2023). Impact of Pb Toxicity on the Freshwater Pearl Mussel, Lamellidens marginalis: Growth Metrics, Hemocyto-Immunology, and Histological Alterations in Gill, Kidney, and Muscle Tissue. Toxics, 11(6), 475. https://doi.org/10.3390/toxics11060475
8. Klerks, P. L., Fraleigh, P. C., & Lawniczak, J. E. (1997). Effects of the exotic zebra mussel (Dreissena polymorpha) on metal cycling in Lake Erie. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 54(7), 1630–1638. https://doi.org/10.1139/f97-071
9. Lemus, M., Salazar, R., Lapo, B., & Chung, K. (2016). Metallothioneins in marine bivalves. Latin American Journal of Aquatic Research, 44(2), 202–215. https://doi.org/10.3856/vol44-issue2-fulltext-2
10. Magni, S., Parolini, M., Soave, C., Marazzi, F., Mezzanotte, V., & Binelli, A. (2015). Removal of metallic elements from real wastewater using zebra mussel bio-filtration process. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3(2), 915–921. https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.01.017
11. Mebane, C. A. (2023). Bioavailability and toxicity models of copper to freshwater life: The state of regulatory science. Environmental Toxicology and Chemistry, 42(12), 2529–2563. https://doi.org/10.1002/etc.5736
12. Mussakulkyzy, A., Opp, C., Amirgaliev, N., Madibekov, A., Ismukhanova, L., & Zhadi, A. (2025). Transmission of Heavy Metals in River Water and Self-Purification Capacity of Ile River. Applied Sciences, 15(12), 6548. https://doi.org/10.3390/app15126548
13. Riisgård, H. U. (2001). On measurement of filtration rates in bivalves—The stony road to reliable data: Review and interpretation. Marine Ecology Progress Series, 211, 275–291. https://doi.org/10.3354/meps211275
14. Royston, P., & Parmar, M. K. B. (2013). Restricted mean survival time: An alternative to the hazard ratio for the design and analysis of randomized trials with a time-to-event outcome. BMC Medical Research Methodology, 13, Article 152. https://doi.org/10.1186/1471-2288-13-152
15. Semenenko, O., Trehubenko, S., Onofriichuk, P., Shyhyda, A., & Remez, V. (2022). Impact of munitions corrosion processes on groundwater contamination and techniques for their safe and cost-effective disposal: A case study of a village. Scientific Horizons, 25(11), 92–101. https://doi.org/10.48077/scihor.25(11).2022.92-101
16. Soetan, O., Nie, J., Viteritto, M., & Feng, H. (2023). Evaluation of sediment dredging in remediating toxic metal contamination - a systematic review. Environmental science and pollution research international, 30(27), 69837–69856. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27489-x
17. Uguen, M., Gaudron, S. M., Rahoui-Davoust, A., Lefebvre, V., & Seuront, L. (2025). Aggregation Behaviour as an Adaptive Reproductive Strategy in a Marine Ecosystem Engineer. Ecology and evolution, 15(5), e71413. https://doi.org/10.1002/ece3.71413
18. Vereycken, J. E., & Aldridge, D. C. (2023). Bivalve molluscs as biosensors of water quality: State of the art and future directions. Hydrobiologia, 850, 231–256. https://doi.org/10.1007/s10750-022-05057-7
19. Yap, C. K. (2012). Byssus as a means of metal excretion route and high metal levels in fecal materials as metal retention: An experimental laboratory study using Perna viridis. International Journal of Advances in Applied Sciences, 1(4), 191–196. https://ijaas.iaescore.com/index.php/IJAAS/article/download/787/426
