WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Экологические аспекты реакции моллюсков dreissena polymorpha (pallas, 1771) на действие ионов тяжелых металлов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПАВЛОВСКАЯ Валерия Владимировна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАКЦИИ МОЛЛЮСКОВ

DREISSENA POLYMORPHA (PALLAS, 1771) НА ДЕЙСТВИЕ

ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

03.00.16 - «Экология»

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Калининград – 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Залуцкая Елена Андреевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Саускан Владимир Ильич

доктор биологических наук, профессор

Сынзыныс Борис Иванович

Ведущая организация: Казанский государственный

университет

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в 16.30 часов на заседании диссертационного совета К 212.084.05 в ФГОУ ВПО «Российский государственный университет им. И. Канта» по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2, факультет биоэкологии, аудитория 143

Отзывы на автореферат направляются по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2, факультет биоэкологии, кафедра ботаники и экологии растений

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского государственного университета им. И. Канта (236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2)

Автореферат разослан «__11__» _октября_______ 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент И.Ю. Губарева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия в экосистемах водоемов наблюдаются изменения, которые происходят под влиянием естественных факторов окружающей среды и хозяйственной деятельности человека. Поэтому особую актуальность приобретают исследования закономерностей реакций водных организмов на меняющиеся условия окружающей среды. Угрозу для жизнедеятельности гидробионтов представляют тяжелые металлы и их соединения (Кадмий:…, 1994; Челомин, 1998; Яп, 2003; Подгурская, 2006).

Высокий уровень загрязнения среды тяжелыми металлами приводит к снижению видового разнообразия гидробионтов (Брень, 1998). Использование гидробионтов в качестве биоиндикаторов позволяет судить о значении этих токсикантов. Как организмы-индикаторы токсичности водной среды исследовались многие группы гидробионтов: водоросли (бурые, красные, зеленые) и животные (костистые рыбы, ракообразные, моллюски полихеты и др.). Установлено (Христофорова, 1989; Киричук, 2006), что именно моллюски являются наиболее чувствительными организмами к содержанию ионов тяжелых металлов в воде.

Для определения действия ионов тяжелых металлов на гидробионтов используют метод определения удельного содержания белков - металлотионеинов в тканях (Ротт, 1995; Morris, 1999; Raspor, 1999; Данилин, 2002). В качестве тест-объектов использовались морские и речные рыбы (Hamilton, 1986; Christer, 1991), морские беспозвоночные (омар, моллюски) (Roesijadi, 1994; Bebiano, 1999; Danilin, 2005), пресноводные моллюски Anodonta cygnea и Unio pictorum (Данилин, 2002). Синтез белков - металлотионеинов в теле моллюсков, представляет собой ответ на действие стрессорных факторов физической и химической природы, в том числе тяжелых металлов (Lafontaine, 2000; Pourang, 2005). В связи с этим весьма актуальным является изучение влияния концентрации тяжелых металлов в воде на содержание тяжелых металлов и металлотионеинов в теле D. polymorpha.

Цель работы – исследование особенностей накопления тяжелых металлов (Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+) и металлотионеинов в теле D. polymorpha; установление возможности использования моллюска D. polymorpha в качестве тест-объекта при определении загрязнения тяжелыми металлами водоемов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. Определить сезонную динамику накопления Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+ в теле D. polymorpha из оз. Форелевое.
  2. Установить влияние сезонного содержания Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+ в воде и теле D. polymorpha на уровень металлотионеинов в теле моллюсков.
  3. Изучить межвидовые отличия в содержании Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+и металлотионеинов в теле моллюсков.
  4. Выявить влияние содержания в воде Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+ на изменение уровня металлотионеинов, рН межстворчатой жидкости и выживаемость D. polymorpha.
  5. Оценить возможность использования белков - металлотионеинов в теле D. polymorpha, как показателя содержания тяжелых металлов в процессе биологического мониторинга.

Положения, выносимые на защиту

1. Содержание в теле D. polymorpha Pb2+, Cd2+, Zn2+ и Cu2+, а также накопление металлотионеинов зависит от содержания в воде тяжелых металлов.

2. D. polymorpha способна регулировать концентрацию Zn2+ в теле независимо от его содержания в окружающей среде.

3. При раздельном введении в воду Pb2+, Cd2+, Zn2+и Cu2+ выявлено понижение выживаемости на фоне повышения металлотионеинов и изменения рН межстворчатой жидкости. Наиболее токсическое действие на организм D. polymorpha оказывает Cu2+.



4 Содержание в воде Pb2+, Cd2+, Zn2+ и Cu2+ определяет уровень металлотионеинов в теле D. polymorpha, который можно рассматривать как механизм защиты организма от действия тяжелых металлов среды и использовать в качестве биоиндикатора в системе биомониторинга.

Научная новизна. Впервые установлены зависимости между содержанием Pb2+, Cd2+, Zn2+ и Cu2+ и уровнем металлотионеинов в теле D. polymorpha от содержания тяжелых металлов в воде. Выявлено влияние содержания в воде Pb2+, Cd2+, Zn2+ и Cu2+ на выживаемость на фоне повышения металлотионеинов и изменения рН межстворчатой жидкости. Установлено, что Cu2+ оказывает наиболее токсическое действие на организм D. polymorpha. Показана способность D. polymorpha регулировать концентрацию Zn2+ в теле независимо от его содержания в окружающей среде.

Практическая значимость. Результаты, полученные при исследовании особенностей накопления металлотионеинов в теле D. polymorpha позволяют определить пути адаптации гидробионтов к неблагоприятным факторам среды обитания и понять физиолого-биохимические механизмы их устойчивости. Поэтому установление закономерностей накопления металлотионеинов под действием экологических факторов (тяжелых металлов) имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение для решения конкретных задач биомониторинга. Обоснована возможность использования уровня металлотионеинов в теле D. polymorpha в качестве биоиндикационного параметра в системе биомониторинга. Полученные результаты можно использовать при чтении курсов по «Гидробиологии», «Экологии», «Экологической токсикологии».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены на 9-й Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых (Пущино, 2005), на 5-й и 6-й Международных научных конференциях «Сахаровские чтения 2005, 2006 гг.: Экологические проблемы XXI века» (Минск, Беларусь, 2005, 2006), The 2nd International Conference on Radioactivity in the Environment & the 6th International Conference on Environmental Radioactivity in the Arctic and the Antarctic (Nice, France, 2005), II региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2005), Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2005» (Калининград, 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2006), V съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) (Москва, 2006), The Сonference «Technology Science Works in the Western Lithuania» (Klaipeda, Lithuania, 2006).

Декларация личного участия автора. Автором самостоятельно в полевых условиях собран и обработан в лаборатории материал по D. polymorpha; определены концентрации Pb2+, Cd2+, Zn2+ и Cu2+, а также уровень удельного содержания металлотионеинов в теле D. polymorpha; определено влияние содержания в воде Pb2+ (0,03 мг/л), Cd2+ (0,001 мг/л), Cu2+ (1,0 мг/л), Zn2+ (1,0 мг/л) на выживаемость D. polymorpha; проведены эксперименты по оценке возможности использования белков - металлотионеинов в теле D. polymorpha, как показателя загрязнения водной среды тяжелыми металлами.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, включает 12 таблиц и 9 рисунков. Библиографический список содержит 116 отечественных и 89 зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований

Материалом для проведенных исследований послужили двустворчатые моллюски вида D. polymorpha, обитающие в оз. Форелевое. Исследования проводили в течение 2004 – 2006 гг. посезонно:

- весной (апрель); - летом (июнь); - осенью (сентябрь);- зимой (декабрь).

Сбор материала осуществляли с помощью орудия «кошка-грабли». Сбор производился с берега вручную. Моллюсков идентифицировали до вида, используя «Определитель беспозвоночных Европейской части СССР (планктон и бентос)» (1977), а также определитель В.И. Жадина «Моллюски пресных вод СССР» (1952). Производили измерение высоты, длины и выпуклости раковины, их соотношения с помощью штангенциркуля с точностью до 1мм.

Препарирование осуществляли, ориентируясь по анатомическому атласу внутреннего строения двустворчатых моллюсков (Цихон-Луканина, 1987). Извлеченное тело моллюсков очищали от посторонних включений и взвешивали на торсионных весах с точностью до 0,1 мг. Подготовленные таким образом пробы до анализа хранили при температуре минус 40°С.

Материал готовили к анализу согласно методике (Eaton, 1982, Данилин, 2004). Определение уровня металлотионеинов в теле D. polymorpha осуществляли во ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии г. Обнинск радиохимическим методом.

Исследования по содержанию тяжелых металлов (Zn, Pb, Cd, Cu) в воде и теле D. polymorpha были проведены в физико-химической лаборатории ВНИИ АТЛАНТНИРО г. Калининград по следующим стандартам: ГОСТ 26929-86, ГОСТ 30178 – 96, ИСО 8288 – 86. Тяжелые металлы во всех видах проб определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии: Zn, Cu, Pb, Cd (спектрометр плазменно-эмиссионный Varian Liberty AX Sequential ICP-AES).





Токсикологическому исследованию предшествовал период акклимации животных, моллюсков выдерживали в аквариумах с водопроводной водой в течение 14 дней с постоянной аэрацией.

Моделирование загрязнения водоема свинцом, кадмием, цинком и медью проводили в лабораторных условиях. Для проведения экспериментов моллюски были отсортированы по размеру (1,6–2,2 см). Опытных животных разделили на пять групп по 90 особей в каждой. Первая группа животных служила контролем и содержалась в аквариуме с водопроводной водой, вторая группа была помещена в аквариум, содержащий Pb2+ (0,03 мг/л), третья группа –Cd2+ (0,001 мг/л), четвертая –Cu2+ (1,0 мг/л), пятая – Zn2+ (1,0 мг/л). Все группы животных находились в примерно сходных условиях: аквариумах одинакового объема, при одинаковом освещении, температуре и аэрации, без кормления. Экспозицию опытных животных проводили в течение 21 суток. Для экспериментов брались концентрации токсикантов, соответствующие значениям их ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.

Для математической обработки полученных результатов использован пакет компьютерных программ Excel 2000 (Microsoft Inc., 1999), Statistica for Windows, v.5.0 (Statsoft Inc., 1995). Основной массив экспериментальных данных обрабатывали с помощью программ описательной статистики с вычислением среднего арифметического, среднего квадратического отклонения, стандартной ошибки, коэффициента корреляции Пирсона. При оценке достоверности различий средних данных использовали t-критерий Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Сезонные изменения содержания тяжелых металлов в теле D. polymorpha

На биоаккумулирование металлов может влиять целый ряд физиологических и экологических факторов, в то же время данных о влиянии сезона на содержание тяжелых металлов в теле моллюсков недостаточно. Полученные нами данные о влиянии содержания Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+ в воде оз. Форелевое на динамику тяжелых металлов в теле D. polymorpha представлены в таблице 1, а их графические зависимости представлены - на рисунке 1.

Таблица 1 – Сезонные изменения содержания тяжелых металлов в теле D. polymorpha (мг/кг сух. массы) и воде оз. Форелевое (мг/л)

Сезон Cd Cu Pb Zn
D. polymorpha
Весна 0,27 ± 0,02 6,2 ± 1,1 0,37 ± 0,14 37,00 ± 2,94
Лето 0,13 ± 0,02а 2,2 ± 0,71а 0,29 ± 0,09 28,16 ± 1,98а
Осень 0,39 ± 0,04а,b 7,04 ± 1,41b 1,45 ± 0,23а,b 21,97 ± 0,99а,b
Зима 0,59 ± 0,02а,b,c 9,42 ± 1,27а,b 0,43 ± 0,12с 20,73 ± 1,22а,b
оз. Форелевое
Весна 0,0007 ± 0,0002 0,021 ± 0,009 0,013 ± 0,003 0,0224 ± 0,0076
Лето 0,0006 ± 0,0001 0,032 ± 0,008 0,01 ± 0,001 0,0183 ± 0,0085
Осень 0,0013 ± 0,0001 a,b 0,04 ± 0,004a 0,039 ± 0,002a,b 0,02 ± 0,0029a
Зима 0,0025 ± 0,0002 a,b,c 0,0008 ± 0,0002a,b,c 0,002 ± 0,0009a,b,c 0,00539 ± 0,00015a,b,c


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.