Περιεχόμενο μετάλλων ορισμένων πράσινων και καφέ φυκιών του Κόλπου της Αντίκυρας
Π. Μαλέα1, Σ. Χαριτωνίδης1, Τ.Κεβρεκίδης2
1Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Βιολογίας, τμήμα Βοτανολογίας
2Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Πρωτοβάθμιας Εκπαίδευσης
Αποτελέσματα
Σε κάθε είδος που μελετήθηκε τα κυρίαρχα στοιχεία ήταν τα Ca, K, Mg, Na και ακολουθούν τα στοιχεία Fe και Pb. Στα περισσότερα είδη η περιεκτικότητα Cd ήταν χαμηλότερη (Πίνακες 2,3). Τα πράσινα φύκια παρουσίασαν υψηλότερη περιεκτικότητα σε Fe, Cu, Pb, Na και Κ από τα καφέ φύκια, ενώ τα καφέ φύκια συγκέντρωσαν περισσότερο Cd, Ca και Mg (πίνακες 2,3).
Οι μέσες τιμές των εννέα μετάλλων σε κάθε ένα από τα πράσινα φύκια, (ανεξάρτητα από εποχές και σταθμούς), παρουσιάζονται στο σχήμα 2. Τα Dasycladus vermicularis και Cladophora albida είχαν υψηλότερες περιεκτικότητες στα στοιχεία Fe, Cu, Zn, Cd και Pb και το Codium bursa συνήθως μικρότερες τιμές (Σχήμα 2, Πίνακας 2). Αντίθετα, τα στοιχεία K και Na ήταν υψηλότερα στο Codium bursa και χαμηλότερα στα Dasycladus vermicularis και Cladophora albida. Επιπλέον, το Codium bursa συγκέντρωνε λιγότερο Ca και Mg, ενώ ήταν παρόμοιες οι περιεκτικότητες Mg στα υπόλοιπα τρία είδη πράσινων φυκιών (Σχήμα 2, Πίνακας 2). Οι διαφορές μεταξύ των περιεκτικοτήτων στα Codium bursa και Dasycladus vermicularis, όπου υπήρχαν αρκετά στοιχεία για στατιστική ανάλυση, ήταν μεγάλες για όλα τα μέταλλα εκτός του Cd (t-student-value= 3.283, N = 6, p<0.05 for Fe, t = 3.941, N = 6, p<0.01 for Cu, t= 3.957, N = 6, p<0.01 for Zn, t = 4.391, N = 6, p<0.01 for Pb, t = 3.103, N = 5, p<0.05 for Na, t = 10.684, N = 6, p<0.001 for K, t = 2.600, N = 6, p<0.05 for Ca and t = 3.760, N = 6, p<0.01 for Mg)
Το Padina pavonica συγκεντρώνει περισσότερο Cd και Ca από τη Dictyota dichotoma (t-student-value = 5.421, N=8, p<0.001 for Cd and t = 3.312, N=8, p,0.05 for Ca) (Σχήμα 3, Πίνακας 3). Η Dictyota dichotoma απορρόφησε περισσότερο Fe, Zn και Pb και λιγότερο Cd, Na και K, ενώ το αντίθετο συνέβη στο Cystoseira zosteroides, το οποίο δε συμπεριλαμβάνεται στη στατιστική ανάλυση (Σχήμα 3, Πίνακας 3). Το Cystoseira zosteroides παρουσίασε τα χαμηλότερα επίπεδα Cu, Mg και Ca και η Padina pavonica τα υψηλότερα.
Το CF1 των στοιχείων Fe, Cu, Zn, Cd και Pb κυμαίνεται ανάμεσα στο 102 και 104 και των K, Na, Ca και Mg ανάμεσα στο 100και 102 (Πίνακας 4). Οι μετρήσεις που χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του CF απορρέουν από δείγματα που περισυλλέχθησαν την ίδια χρονική στιγμή στο ίδιο μέρος. Τα Dasycladus vermicularis και Cladophora albida απορρόφησαν Fe, Cu, Zn, Pb και Ca σε μεγαλύτερο βαθμό από το θαλασσινό νερό και το Codium bursa σε μικρότερο, ενώ το αντίθετο παρατηρήθηκε στα K και Na (Πίνακας 4). Το Cystoseira zosteroides παρουσίασε υψηλότερο CF στα στοιχεία Fe, Cd, Na και Κ ενώ το Padina pavonica στα Cu, Ca και Mg.
___________________________
1 CF (Concentration Factor) = Παράγοντας Συγκέντρωσης μετάλλων : αναλογία συγκέντρωσης μετάλλων στο φυτό (μg g-1 καθαρό βάρος) με τη συγκέντρωση μετάλλων στο θαλασσινό νερό (μg ml -1).
Πίνακας 2. Σύνολο συγκεντρώσεων μετάλλων (μg g-1 καθαρό βάρος) και αριθμός δειγμάτων (Ν) σε κάθε είδος χλωροφύτων
|
Μέταλλα |
Είδη |
|||||||
|
Anadyomene stellata |
Cladophora albida |
Codium bursa |
Dasycladus vermicularis |
|||||
|
Τιμές |
Ν |
Τιμές |
Ν |
Σύνολο |
Ν |
Σύνολο |
Ν |
|
|
Fe |
2146 |
1 |
4426 |
1 |
476-4393 |
3 |
5334-8567 |
5 |
|
Cu |
7.1 |
1 |
61.3 |
1 |
2.4-7.3 |
3 |
12.8-253 |
5 |
|
Zn |
38.5 |
1 |
50.3 |
1 |
13.4-24.4 |
3 |
28.6-61.9 |
5 |
|
Cd |
31.5 |
1 |
|
|
1.3-7.3 |
2 |
0.9-12.5 |
5 |
|
Pb |
41.5 |
1 |
450 |
1 |
11.5-34.5 |
3 |
71.7-737 |
5 |
|
Na |
5189 |
1 |
2459 |
1 |
7817-25067 |
3 |
2502-7621 |
4 |
|
K |
34398 |
1 |
14119 |
1 |
86465-118536 |
3 |
3744-11293 |
5 |
|
Ca |
94650 |
1 |
71447 |
1 |
14374-33434 |
3 |
25380-161960 |
5 |
|
Mg |
8886 |
1 |
8538 |
1 |
5464-6623 |
3 |
7110-9019 |
5 |
Πίνακας 3. Σύνολο συγκεντρώσεων μετάλλων (μg g-1 καθαρό βάρος) και αριθμός δειγμάτων (Ν) σε κάθε είδος φαιοφύτων
|
Μέταλλα |
Είδη |
|||||
|
Cystoseira zosteroides |
Dictyota dichotoma |
Padina pavonica |
||||
|
Τιμές |
Ν |
Σύνολο |
Ν |
Σύνολο |
Ν |
|
|
Fe |
1400 |
1 |
1960-2120 |
2 |
255-2827 |
8 |
|
Cu |
3.3 |
1 |
11.0-23.0 |
2 |
4.6-103 |
8 |
|
Zn |
24.2 |
1 |
21.9-86.9 |
2 |
17.1-71.1 |
8 |
|
Cd |
25.4 |
1 |
3.1-3.3 |
2 |
7.3-24.5 |
8 |
|
Pb |
28.3 |
1 |
43.3-375 |
2 |
13.2-525 |
8 |
|
Na |
13194 |
1 |
6130-6465 |
2 |
3466-12588 |
7 |
|
K |
44001 |
1 |
1827-6961 |
2 |
4263-12177 |
8 |
|
Ca |
65825 |
1 |
46400-89475 |
2 |
93825-233907 |
8 |
|
Mg |
7412 |
1 |
8611-10215 |
2 |
6837-17729 |
8 |
*(μετάφραση μόνο λεζάντα)*
Σχήμα 2. Συγκεντρώσεις μετάλλων (μg g-1 καθαρό βάρος) στα είδη των Χλωροφύτων. Κάθε στήλη αντιπροσωπεύει τη μέση τιμή που καταγράφηκε σε όλους τους σταθμούς, όλες τις εποχές. Οι ράβδοι αντιπροσωπεύουν το τυπικό λάθος (Standard error).
Σχήμα 3. Συγκεντρώσεις μετάλλων (μg g-1 καθαρό βάρος) στα είδη των Χρωμοφύτων. Κάθε στήλη αντιπροσωπεύει τη μέση τιμή που καταγράφηκε σε όλους τους σταθμούς, όλες τις εποχές. Οι ράβδοι αντιπροσωπεύουν το τυπικό λάθος (Standard error).
Πίνακας 4. Συσχετισμός (correlation coefficient , r) ανάμεσα στις συγκεντρώσεις διαφορετικών μετάλλων ανά δύο στο Dasycladus vermicularis. Ο αριθμός των δειγμάτων που χρησιμοποιηθήκαν βρίσκεται εντός παρενθέσεων.
|
|
Fe |
Cu |
Zn |
Cd |
Pb |
Na |
K |
Ca |
Mg |
|
|
|
ns |
** |
* |
ns |
ns |
ns |
ns |
ns |
|
Fe |
1.000 |
0.695 (5) |
0.962 (5) ns |
-0.983 (5) ns |
0.385 (5) ns |
-0.728 (4) ns |
-0.767 (5) ns |
-0.055 (5) ns |
-0.274 (5) ns |
|
Cu |
|
1000 |
0.544 (5)
|
-0.779 (5) ns |
0.808 (5) ns |
-0.696 (4) ns |
-0.659 (5) ns |
-0.623 (5) ns |
0.354 (5) ns |
|
Zn |
|
|
1.000 |
-0.817 (5) |
0.350 (5) ns |
-0.640 (4) ns |
-0.825 (5) ns |
0.072 (5) ns |
-0.500 (5) ns |
|
Cd |
|
|
|
1.000 |
-0.379 (5) |
0.906 (4) ns |
0.647 (5) ns |
0.264 (5) ns |
0.046 (5) Ns |
|
Pb |
|
|
|
|
1.000 |
-0.559 (4) |
-0.751 (5) ns |
-0.745 (5) ns |
0.165 (5) ns |
|
Na |
|
|
|
|
|
1.000 |
0.813 (4)
|
0.616 (4) ns |
0.369 (4) ns |
|
K |
|
|
|
|
|
|
1.000 |
0.379 (5) |
0.440 (5) Ns |
|
Ca |
|
|
|
|
|
|
|
1.000 |
-0.378 (5) |
|
Mg |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.000 |
Σημαντικά επίπεδα: **: p<0.01, * : p<0.05, ns = not significant (ασήμαντα)
Πίνακας 5. Συσχετισμός (correlation coefficient , r) ανάμεσα στις συγκεντρώσεις μετάλλων στο Dasycladus vermicularis σε ιζήματα ή σε θαλασσινό νερό. Ο αριθμός των δειγμάτων που χρησιμοποιηθήκαν βρίσκεται εντός παρενθέσεων.
|
|
Fe |
Cu |
Zn |
Cd |
Pb |
Na |
K |
Ca |
Mg |
|
D.vermicularis ιζήματα |
ns 0.264 (5) |
* 0.950 (5) |
* -0.918 (5) |
* 0.955 (5) |
ns 0.855 (5) |
ns 0.465 (4) |
** 0.973 (5) |
ns 0.862 (5) |
ns 0.594 (5) |
|
D.vermicularis θαλασσινό νερό |
ns 0.683 (5) |
ns -0.514 (5) |
ns 0.612 (5) |
ns 0.767 (5) |
ns -0.329 (5) |
ns -0.108 (4) |
ns 0.468 (5) |
ns 0.542 (4) |
ns -0.765 (5) |
Σημαντικά επίπεδα: **: p<0.01, * : p<0.05, ns = not significant (ασήμαντα)
Δύο τύποι εποχιακής μεταβολής συγκεντρώσεων μετάλλων στο D. vermicularis από το σταθμό C1 ήταν εμφανείς (Σχ.4). Ο πρώτος τύπος χαρακτήρισε Fe, Zn, Cd και Ca και έδειξε ιδιαίτερη αύξηση από το Μάρτιο μέχρι τον Ιούλιο με ανώτατη τιμή το καλοκαίρι ή το φθινόπωρο (Cd). Τα στοιχεία Cu, Pb και Mg χαρακτηρίστηκαν από έναν αντίστροφο τύπο με ανώτατη τιμή το χειμώνα και ελάχιστη το καλοκαίρι και το φθινόπωρο (Σχ.4). Το στοιχείο του Na , το οποίο μετρήθηκε στο φυτό μόνο τρεις εποχές , παρουσίασε ελάχιστη τιμή την άνοιξη (Σχ. 4). Τα στοιχεία Cu, Zn, Cd και K στο D. vermicularis συσχετίστηκαν με τις συγκεντρώσεις τους στο ίζημα και όχι με τα διαλυμένα στο νερό επίπεδά τους (Πίνακας 5). Οι συσχετίσεις έγιναν σε δείγματα που συγκεντρώθηκαν στην ίδια περιοχή και κατά την ίδια χρονική περίοδο. (Τα δείγματα από το ίζημα και το θαλασσινό νερό τα συνέλλεξαν οι κ. Μαλέα και κ.Χαριτωνίδης -1994). Ο πίνακας συσχέτισης του D. vermicularis έδειξε ότι υπήρχε θετική συσχέτιση ανάμεσα στα στοιχεία Fe και Zn και αρνητική ανάμεσα στα Fe και Cd (Πίνακας 6).
Πίνακας 6. Παράγοντας Συγκέντρωσης Μετάλλων ( Concentration Factor-CF) σε διαφορετικά είδη μακροφυκιών στον Κόλπο της Αντίκυρας.
|
|
|
Fe |
Cu |
Zn |
Cd |
Pb |
Na |
K |
Ca |
Mg |
|
ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ |
ΕΙΔΗ |
CF.104 |
CF.103 |
CF.102 |
CF.104 |
CF.104 |
CF |
CF.10 |
CF.102 |
CF |
|
ΧΛΩΡΟΦΥΤΑ |
Α.s. |
3.0 |
0.3 |
4.0 |
0.3 |
0.7 |
0.3 |
8.0 |
- |
7 |
|
C.a. |
6.0 |
2.0 |
7.0 |
- |
6.0 |
0.1 |
2.0 |
1.0 |
4 |
|
|
C.b. |
5.0 |
0.2 |
3.0 |
0.5 |
0.4 |
1.0 |
20.0 |
0.5 |
4 |
|
|
D.v. |
17.0 |
3.0 |
9.0 |
0.4 |
7.0 |
0.3 |
1.0 |
1.0 |
7 |
|
|
|
||||||||||
|
ΦΑΙΟΦΥΤΑ |
C.z. |
8.0 |
0.07 |
6.0 |
2.0 |
0.6 |
0.6 |
6.0 |
1.0 |
3 |
|
D.d. |
2.8 |
0.7 |
6.0 |
0.3 |
4.0 |
0.3 |
4.0 |
1.0 |
7 |
|
|
P.p. |
3.9 |
0.8 |
6.0 |
1.4 |
2.0 |
0.03 |
2.0 |
3.0 |
8 |
|
A.s. = Anadyomene stellata, C.a. = Cladophora albida, C.b. = Codium bursa, D.v. = Dasycladus vermicularis,
C.z. = Cystoseira zosteroides, D.d. = Dictuota dichotoma, P.p = Padina pavonica
Μελέτη
Οι υψηλές συγκεντρώσεις και ο Παράγοντας Συγκέντρωσης Μετάλλων (CF) των στοιχείων Fe, Cu, Zn, Pb και Al (Malea, 1993) στο C.albida στηρίζουν την άποψη ότι αυτό το είδος και άλλα του ίδιου γένους είναι ‘ντεπόζιτα’ πολλών στοιχείων όπως Cd, Cu, Fe, Pb και Zn, (πχ Sivalingam & Ismail, 1981, Haritonidis & Nikolaidis, 1990). Οι υψηλές συγκεντρώσεις κυρίως των Fe και Al (Malea, 1993) στο D. vermicularis μπορεί να αποδοθεί στο γεγονός ότι έρχεται σε απευθείας επαφή με το ίζημα , καθώς αυτά τα μέταλλα αποτελούν τα κύρια συστατικά της κόκκινης λάσπης και του βωξίτη της περιοχής. Η συσσώρευση των Fe, Cu, Zn και Pb ήταν αντίστροφη από αυτή των K και Na στο C. albida, D. vermicularis και C.bursa. Αυτό πιθανόν να επηρεάζεται από ανταγωνιστικές αλληλεπιδράσεις αυτών των μετάλλων (Brix & Lyngby, 1984). Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις Fe, Zn και Pb στο D. dichotoma υποστηρίζονται από τις παρατηρήσεις του Sivalingam (1978) σύμφωνα με τις οποίες, άλλο είδος του γένους (D. bartayresii) είναι ‘βιοένδειξη’ αυτών των μετάλλων.
Παρατηρήθηκε μια σχέση στο D. vermicularis ανάμεσα στα Cu, Zn, Cd και Κ και το επιφανειακό ίζημα, η οποία υποδεικνύει ότι η απορρόφηση μετάλλων ενδέχεται να συμβαίνει σε επαφή με αιωρούμενα σωματίδια. Το D. vermicularis ζει κολλημένο στα σωματίδια του ιζήματος κι έτσι απορροφά μέταλλα. Φαίνεται ότι η δύναμη των στοιχείων Cu, Zn, Cd και K να ενώνονται με ιστούς ξεπερνά τη δύναμη να ενώνονται με σωματίδια ή οι συγκεντρώσεις βιολογικά διαθέσιμων μετάλλων σε διάλυμα ελέγχονται από τις ολοκληρωμένες συγκεντρώσεις τους στο ίζημα. Σχετική ερμηνεία δόθηκε επίσης από τον Luoma κ.α.(1982). Τέτοια σχέση βρέθηκε και για τα στοιχεία Cd και Κ στα κόκκινα φύκη της Αντίκυρας και για τα Pb, Cu, Zn στο Fucus vesiculosus (Luoma κ.α. , 1982).
Το D. vermicularis στον κόλπο της Αντίκυρας είχε μικρότερο μέγεθος και κάλυψη κατά το φθινόπωρο και το χειμώνα και μεγαλύτερα κατά την άνοιξη και το καλοκαίρι. Τα Cu, Pb και Mg ήταν υψηλά το χειμώνα, όταν η βιομάζα του φυτού ήταν στην ελάχιστή της τιμή. Ήταν εμφανής μια πτώση των τιμών κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης (χειμώνας-καλοκαίρι), καθώς η αύξηση της βιομάζας είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση των συγκεντρώσεων μετάλλων ανά μονάδα μάζας, λόγω της διάλυσής τους στο νερό. (Murdoch & Capobianco (1979), Lyngby & Brix (1982), Malea (1994). Οι συγκεντρώσεις Cu στο φύκι φάνηκε να μειώνεται με την ηλικία, ένα φαινόμενο που παρατηρήθηκε και σε άλλα μακροφύκη. (Brix & Lyngby (1982), Malea (1994). Η εποχιακή μεταβολή Mg στο D. vermicularis επέδειξε ομοιότητες στην περιεκτικότητα χλωροφύλλης (Libes, 1984).
Οι συγκεντρώσεις Fe, Zn και Ca αυξήθηκαν με την ηλικία του ιστού καθώς τα μέταλλα απορροφήθηκαν αντίστροφα και σχηματίστηκαν πιο ‘δεσμευτικές’ περιοχές. (Lyngby & Brix 1989, Malea 1994, Malea et al. 1994). Τα βασικά στοιχεία Fe, Zn, και Ca αναμένονταν να είναι υψηλά το καλοκαίρι, καθώς οι μεταβολικές αναπτύξεις του D. vermicularis ήταν πιο έντονες αυτή την περίοδο. Η αύξηση των Fe και Zn το καλοκαίρι πρέπει να επηρεάζεται και από την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού και την ένταση του φωτός (Fe) το συγκεκριμένο διάστημα. (Wahbeh 1984, Munda & Hudnik, 1988, Malea 1994). Στην περιοχή που έγινε η μελέτη η θερμοκρασία του νερού ήταν υψηλότερη το καλοκαίρι. Η μείωση του K στο D. vermicularis το χειμώνα και το φθινόπωρο μπορεί να αποδοθεί στην εξάλειψη του λόγω της αποσύνθεσης των κυτταρικών μεμβρανών κατά το γήρας των ιστών, καθώς το Κ συνήθως συνδέεται με τα διαλυμένα στο νερό μέρη των ιστών (Gallagher & Kibby, 1994).
H εποχιακή μεταβολή Cu και Cd ήταν εμφανώς επηρεασμένη από τις συγκεντρώσεις στο ίζημα, οι οποίες εμφάνισαν παρόμοια μεταβολή στα στοιχεία Fe και Cd. Tα Fe, Zn, Pb, Ca, K και Mg στο D. vermicularis ακολούθησαν το ίδιο σχήμα με την εποχιακή μεταβολή άλλων μακρόφυτων (Eide et al. 1980, Lacerda et al. 1985, Malea 1994, Malea et al. 1994).
To σχετικά υψηλό περιεχόμενο στα φύκια της περιοχής μελέτης, κυρίως των Ca και Fe, σε ορισμένες περιπτώσεις και του Cu, συγκρινόμενο με αυτό σε ίδια ή μη είδη του γένους από άλλες περιοχές (Πίνακες 7 και 8) μπορεί να αποδοθεί στο γεγονός ότι αυτά τα στοιχεία αποτελούν τα κύρια στοιχεία του βωξίτη και της κόκκινης λάσπης αυτής της περιοχής. Οι υψηλές συγκεντρώσεις Pb κραι Cd σε ορισμένα είδη του κόλπου της Αντίκυρας μπορεί να οφείλεται σε διαφορές μεταξύ των ειδών στην ικανότητα απορρόφησης μετάλλων, διαφορές ανάμεσα στην ηλικία των ειδών και την περίοδο συλλογής τους καθώς και στις περιβαλλοντικές συνθήκες των περιοχών κ.α.
Συμπεράσματα: α)Παρατηρήθηκαν διαφορές στα επίπεδα μετάλλων ανάμεσα στα είδη.
β) Δύο τύποι εποχιακών μεταβολών συγκεντρώσεων μετάλλων στο D. vermicularis ήταν εμφανείς. Το πρώτο σχήμα που χαρακτήρισε τα Fe, Zn, Cd και Ca έδειξε έντονη αύξηση από την άνοιξη προς το καλοκαίρι. Τα Cu, Pb και Mg χαρακτηρίστηκαν από έναν αντίστροφο τύπο. Αυτά τα σχήματα εξετάστηκαν σε σχέση με την ηλικία των ιστών, τη βιομάζα των φυτών, τις αλληλεπιδράσεις των μετάλλων, το περιεχόμενο των μετάλλων στο περιβάλλον κ.α.
γ) Τα Cu, Zn, Cd και Κ στο D. vermicularis συσχετίστηκαν με τις συγκεντρώσεις τους στο ίζημα και όχι με τα διαλυμένα στο θαλασσινό νερό επίπεδά τους.