Оценка пестицидной интоксикации некоторых рыб и амфибий в период раннего онтогенеза
Скачать 0.53 Mb.
|
На правах рукописи ПОЛУЯН АННА ЯКОВЛЕВНА ОЦЕНКА ПЕСТИЦИДНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ НЕКОТОРЫХ РЫБ И АМФИБИЙ В ПЕРИОД РАННЕГО ОНТОГЕНЕЗА 03.00.16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону – 2006 Работа выполнена в ФГУП «Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства» (АзНИИРХ), г. Ростов-на-Дону Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Корниенко Галина Гавриловна Официальные оппоненты: доктор биологических наук Кренева Софья Викторовна доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дементьев Михаил Сергеевич Ведущая организация: ФГУП «Федеральный селекционно- генетический центр рыбоводства», г. Краснодар Защита состоится 15 декабря 2006 г. в 16.30 на заседании диссертационного совета К 212.208.07 при Ростовском государственном университете по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105, РГУ, ауд. 304. (E-mail: ecology@bio.rsu.ru, факс: (863) 263-87-23). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета: 344006 г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148. Автореферат разослан « » ноября 2006 г. Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент О.Ф. Пелипенко ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследований. Пестициды являются одним из существенных антропогенных химических факторов, вызывающим неблагоприятные изменения экологической обстановки природной среды (Врочинский, 1975; Лукьяненко, 1987, 1989; Курляндский, 1996; Потапов, Ястребов, 1998; Соколов и др., 2001). Обладая высокой биологической активностью, они вносятся в окружающую среду, способны циркулировать и накапливаться в разных звеньях экосистемы (Kidd at al., 1995; Ракитский, 1990, 1997; Коропенко, 2004). Поступая в живые организмы с водой и пищей, пестициды воздействуют на физиолого-биохимические процессы, затрагивая при этом репродуктивные функции гидробионтов. Вследствие этого, изучение влияния пестицидов на ранние этапы развития живых организмов является необходимым условием обоснования безвредных уровней содержания в объектах окружающей среды, в том числе, в воде рыбохозяйственных водоемов. Использование осетровых в лабораторной практике с каждым годом становится затруднительным в связи с проблемой их исчезновения из природных водоемов. Назрела необходимость поиска альтернативных тест-объектов, в соответствии с широко распространенной в научно-исследовательской практике концепции трех R (reduction, refinement, replacement): снижение, уточнение, замена (Катаскова, 1999; Glomot, 1999; Sterling, Rispin, 2002). При выборе тест-организмов необходимо учитывать такие критерии как массовость вида, короткий цикл онтогенеза, чувствительность к действию ксенобиотиков, наличие прикрепленной икры, простота отлова и анализа биологического материала (Строганов, 1971; GESAMP, 1995). Этим требованиям отвечают бычок-кругляк и ребристый тритон. Амфибии активно включены в трофические связи водоемов, имеют большое значение в осуществлении связей различных биоценозов. Большинство видов хвостатых амфибий постоянно живет или размножается в воде, а многие наземные виды проводят в водоемах большую часть жизни. Однако, методическая схема установления рыбохозяйственных ПДК в стандартном наборе тест-объектов не предусматривает проведения исследований на амфибиях. Исследования тератогенности водных сред на основе массового визуального анализа организмов позволяют выявить специфические уродства и нарушения, а в некоторых случаях достоверно определить химическую природу поллютантов, тем самым, сокращая трудоемкость биотестирования (Покоева, 2002, 2003). Изучение фенодевиантов и поиск специфических тератогенных эффектов является перспективным направлением в системе биоиндикации загрязняющих веществ В этой связи актуальным является изучение уровня токсического воздействия пестицидов на стадии раннего онтогенеза различных представителей гидробионтов, а поиск доступных методов биоиндикации их токсического действия является приоритетным направлением современной науки. Эта задача является актуальной с экологических позиций. Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы: дать оценку воздействия пестицидов на ранний онтогенез гидробионтов в условиях экотоксикологического эксперимента и обосновать тест-объекты при изучении токсического воздействия пестицидов. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи: - Исследовать толерантность бычка-кругляка (на стадиях раннего онтогенеза) к водным средам разной солености в экспериментальных условиях. - Установить токсикометрические параметры, дозоэффективные зависимости пестицидов: Адмирал (д.в. пирипроксифен), Батыр (д.в. тирам и д.в. тебуконазол), Бетанал (д.в. фенмедифам и д.в. десмедифам), Мерлин (д.в. изоксафлютол), Фуроре-супер (д.в. феноксапроп-П-этил) для икры русского осетра, бычка-кругляка и ребристого тритона; для предличинок русского осетра, мальков бычка-кругляка и личинок ребристого тритона. - Провести сравнительный анализ токсикорезистентности к пестицидной интоксикации рыб и амфибий на ранних стадиях онтогенеза. - Исследовать воздействие пестицидов на постэмбриональный период при хронической экспозиции. - Исследовать тератогенность и выявить возможные специфические эффекты воздействия пестицидов на рыб и амфибий. Личный вклад автора заключается в непосредственном выполнении экспериментальных исследований по всем разделам диссертационной работы, проведении анализа, систематизации и обобщении экспериментальных и литературных данных. Комплексные исследования проводились в отделе рыбохозяйственной токсикологии ФГУП «АзНИИРХ» совместно с к.б.н. Катасковой С.И., к.б.н. Щербаковой Н.И. По результатам исследований научным коллективом с участием автора опубликован ряд работ, где проанализирован полученный материал и включены основные результаты диссертации. Научная новизна работы. - В работе впервые проведен сравнительный анализ реакции бычка-кругляка, ребристого тритона и русского осетра на ранних стадиях развития при пестицидной интоксикации. - Исследована толерантность бычка-кругляка в период раннего онтогенеза к соленой и пресной воде в условиях лабораторного эксперимента. - Разработаны методологические основы постановки хронического эксперимента для диагностики состояния рыб в ранний постэмбриональный период. - Выявлены характерные и специфические тератогенные эффекты некоторых пестицидов, что позволяет установить качественные показатели загрязнения при мониторинге природных вод. Теоретическая и практическая значимость. Проведенные исследования позволяют предложить эвригалинного бычка-кругляка для лабораторных исследований как в пресной, так и в солоноватой воде. Полученные данные о достаточно высокой токсикорезистентности бычка-кругляка определяют возможность использования его в качестве тест-объекта при разработке ПДК для воды пресных и морских объектов. Данные по изучению реактивности ребристого тритона в период раннего онтогенеза позволяют рекомендовать его в качестве тест-объекта для проведения токсикологических исследований. Исследования хронической пестицидной интоксикации различной экспозиции для раннего постэмбрионального развития рыб позволили усовершенствовать методический подход. Выявленные тератогенные эффекты позволяют использовать рыб и амфибий на ранних стадиях онтогенеза для биотестирования загрязнения природных вод. В результате таких исследований возможно определение качественного состава поллютантов и, тем самым, сокращать трудоемкость биотестирования. Практическая значимость работы заключается в следующем: определены токсикометрические параметры и дозоэффективные зависимости воздействия изученных пестицидов для осетра, бычка-кругляка и тритона. Установлена чувствительность рыб и амфибий к пестицидному загрязнению на эмбриональном и раннем постэмбриональном этапах онтогенеза. Выявлены специфические тератогенные эффекты воздействия пестицидов. Комплексными исследованиями сотрудников отдела рыбохозяйственной токсикологии ФГУП «АзНИИРХ» установлены ПДК 13 пестицидов («Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение», М.:ВНИРО, 1999). Основные положения, выносимые на защиту. 1. Бычок-кругляк на ранних стадиях развития является чувствительным к интоксикации видом рыб и может использоваться в качестве тест-объекта при разработке ПДК загрязняющих веществ для воды пресных и морских водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение. 2. Ребристый тритон на ранних стадиях развития является чувствительным к интоксикации видом и может быть рекомендован для использования в качестве тест-объекта при разработке ПДК загрязняющих веществ для пресноводных водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение. 3. Токсический эффект изученных пестицидов для гидробионтов определяется длительностью воздействия, этапами интоксикации, химической природой действующего вещества и биологическими особенностями гидробионтов. 4. Специфический тератогенный эффект у тест-объектов при воздействии пестицидов, выявленный в лабораторных экспериментах, может использоваться как информативный маркер при индикации загрязнения природных водоемов. Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 13 научных конференциях и съездах, среди которых: IV Международная конференция Балканской Ассоциации по защите окружающей среды «Глобальное загрязнение» (Эдирн, Турция, 2001); Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития аквакультуры в условиях XXI века» (Минск, Беларусь, 2004); Международная научная конференция «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск, Россия, 2005); Международная научная конференция «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, Россия, 2006). Публикации: по изучаемой проблеме опубликовано 25 научных работ. Объем публикаций – 1,409 п.л., доля участия автора – 59%. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах печатного текста, состоит из введения, четырех глав, обсуждения полученных результатов, практических рекомендаций, выводов, списка литературы. Работа содержит 81 таблицу, 6 рисунков. Список литературы включает 194 наименований, в том числе 49 зарубежных источников. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ПЕСТИЦИДНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ВОДНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ Освещены вопросы воздействия пестицидного загрязнения на водные экосистемы. Изложены данные литературы о негативном влиянии пестицидов на основные показатели жизнедеятельности рыб и амфибий в период раннего онтогенеза. Приведены сведения об использовании в экотоксикологических исследованиях различных представителей гидрофауны в качестве тест-объектов. Показано значение тератологического анализа при проведении биотестирования загрязнения природных водоемов. Обсуждаются вопросы использования установленных специфических нарушений развития в качестве биомаркеров и перспективы данного направления исследований. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Работа проводилась в отделе рыбохозяйственной токсикологии ФГУП «АзНИИРХ» в соответствии с научно-исследовательскими работами Министерства сельского хозяйства РФ, Федерального Агентства по рыболовству согласно Государственной программе «Научно-техническое обеспечение развития рыбного хозяйства России», проект «Экология» в 1997-2006. Объектами исследования явились представители разных систематических групп водных организмов, на которых оценивали воздействие токсических веществ: 1) хрящевые ганоиды - икра и предличинки русского осетра (Asipenser quldenstatti), 2) костистые рыбы - икра и мальки бычка кругляка (Neogobius melanostomus), 3) хвостатые амфибии - икра и личинки ребристого тритона (Pleurodeles waltli). Исследовали 13 пестицидов отечественного и импортного производства (Адмирал, Батыр, Бетанал, Вираж, Карате-зеон, Клинер, Кортес, Ланцет, Матч, Мерлин, Премис, Силк, Фуроре-супер), из них: - для определения и сравнения ответной реакции осетра, бычка кругляка и тритона изучено 5 препаратов; - для установления зависимости токсического эффекта пролонгации хронического эксперимента для бычка-кругляка – 6, для осетра - 9 пестицидов. Оценивали воздействие пестицидов по 8 биологическим показателям и проведено 8576 анализов, для чего использовано более 150 тыс. биологических объектов. Основные направления и объем исследований представлены в табл.1. Предварительным этапом исследований было определение степени адаптации бычка-кругляка (на стадиях раннего онтогенеза) к воде разной солености. Определение возможности использования этого вида рыб для исследований в лабораторных условиях оценивали по следующим показателям: выживаемость эмбрионов и мальков, продолжительность инкубационного периода, продолжительность выклева, морфологические параметры мальков. Определение степени токсического воздействия пестицидов на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие рыб и амфибий проводили согласно методическим рекомендациям («Методические указания по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение», 1998). На основании данных по выживаемости эмбрионов, предличинок, мальков и личинок рассчитывали токсикометрические параметры (ЛК16, ЛК50, ЛК84). Данные тератологического анализа подвергались статистической обработке для выявления недействующих (ЕС0, мг/л) и пороговых эффективных концентраций (ЕС16, мг/л) с использованием регрессионного анализа в соответствии с методическим руководством («Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов», 2002). Оценку токсического эффекта пестицидов для раннего постэмбрионального развития рыб в зависимости от постановки хронического эксперимента проводили в двух вариантах: 1 вариант – исследования на мальках бычка-кругляка и предличинках осетра, инкубированных в токсических средах пестицидов от стадии ранней бластулы до рассасывания желточного мешка; 2 вариант - исследования на мальках бычка-кругляка и предличинках осетра, инкубированных в токсических средах пестицидов от выклева до рассасывания желточного мешка. Степень токсичности пестицидов для раннего постэмбрионального развития рыб в зависимости от варианта хронического эксперимента оценивали по выживаемости, патоморфологическим признакам, физиолого-биохимическим показателям - длине и массе тела, содержанию общих липидов по методу Фолча (Folch at al., 1957). Показатели состояния тест-организмов подвергали статистической обработке с привлечением t- критерия Стьюдента (Лакин, 1973). Тератогенный анализ токсического дествия препаратов проводили на ключевых стадиях раннего онтогенеза, когда нарушения развития проявляются наиболее четко – на выклеве и на стадии рассасывания желточного мешка. Рассчитывали процент уродливых особей (Гинзбург, Детлаф,1969; Гинзбург, Шмальгаузен, 1981). Результаты подвергали корреляционно- регрессионному анализу в соответствии с разработанными методами (Методические указания…, 1998; Руководство…, 2002). Таблица 1. Основные направления и объем исследований
Для оценки перспективности использования бычка-кругляка и тритона ребристого на ранних стадиях онтогенеза в качестве тест-объектов в токсикологических исследованиях проведен корреляционно-регрессионный анализ данных токсикорезистентности. Для статистической обработки результатов исследований использованы программы STATISTICA и Microsoft Excel′ХР в среде Windows′ХР. Автор выражает глубокую благодарность д.б.н., профессору Гвозденко С.И., к.б.н. Катасковой С.И., к.б.н. Щербаковой Н.И и к.б.н. Шепило В.Ю, оказавших большую помощь в подготовке и проведении экспериментов. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Кто такие рыбы? Цели деятельности учителя: познакомить с общими признаками и разнообразием рыб; учить описывать рыб по плану, приводить примеры речных... |  | Реферат Современные подходы к организации и содержанию педагогической... Современные подходы к организации и содержанию педагогической деятельности с детьми раннего возраста в адаптационный период |
| Рабочая программа дисциплины б9 «Искуственное воспроизводство рыб» Цель дисциплины состоит в том, чтобы заложить профессиональные знания и навыки по биотехнике искусственного воспроизводства ценных... | | Оценка физиологического состояния рыб объектов аквакультуры при различных... Рыб – объектов аквакультуры при различных стрессорных воздействиях и поиск адаптогенов |
| Оценка физиологического состояния рыб объектов аквакультуры при различных... Рыб – объектов аквакультуры при различных стрессорных воздействиях и поиск адаптогенов | | Класс Хрящевые рыбы. Отряды: Акулы, Скаты, Химерообразные Задачи:... Сегодня мы продолжаем знакомство с представителями класса рыб, их особенностями, многообразием и значением. Сначала вспомним характерные... |
| «Кто такие рыбы» ... | | М. асланян На карточках написаны названия рыб, нужно за 1 минуту отобрать, карточки с названиями морских рыб, за правильный ответ 1 балл, неправильный... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема: Значение рыб в природе и жизни человека. Промысловые виды рыб. Приготовление блюд из рыбы и морепродуктов | | Всемирный день кошек На карточках написаны названия рыб, нужно за 1 минуту отобрать, карточки с названиями морских рыб, за правильный ответ 1 балл, неправильный... |
| 2) вовнутрь (самопознание, самооценка, самосозидание, "самообщение") На карточках написаны названия рыб, нужно за 1 минуту отобрать, карточки с названиями морских рыб, за правильный ответ 1 балл, неправильный... | | Тема исследования «Породы кошек». Группа «Исследователи На карточках написаны названия рыб, нужно за 1 минуту отобрать, карточки с названиями морских рыб, за правильный ответ 1 балл, неправильный... |
| Январь 11 января День заповедников и национальных парков На карточках написаны названия рыб, нужно за 1 минуту отобрать, карточки с названиями морских рыб, за правильный ответ 1 балл, неправильный... | | Возрастные кризисы в период раннего и дошкольного детства. Преподаватель:... |
| Физиолого-иммунологическая оценка культивируемых гидробионтов: карпа,... Работа выполнена в лабораториях воспроизводства и селекции рыб и разведения речных раков гну «Всероссийский научно-исследовательский... | | 2013 – Год охраны окружающей среды в Российской Федерации На карточках написаны названия рыб, нужно за 1 минуту отобрать, карточки с названиями морских рыб, за правильный ответ 1 балл, неправильный... |
