Динамика содержания каротиноидов в тканях моллюсков в связи с качеством среды обитания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат биологических наук Бедова, Прасковья Владимировна

• Бедова, Прасковья Владимировна
• кандидат биологических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Бедова, Прасковья Владимировна

Аналитический обзор литературы

1.1, Биоиндикация и биотестирование - методы контроля качества природных и сточных вод

1.2. Моллюски- биоиндикаторы и тест-объекты качества водной среды

13. Каротиноиды и их роль в растительных и животных организмах

2. Краткая характеристика условий обитания гидробионтов региона . ^

3. Материал и методика исследовании

3.1 „ Материал исследований

3.2. Методы исследований

4. Малакофауна водоемов разной степени загрязнения чу

5. Содержание каротиноидов в тканях пресноводных моллюсков

5.1. Зависимость содержания каротиноидов в тканях моллюсков от степени загрязнения среды обитания

5.2. Содержание каротиноидов в тканях моллюсков разной морфофизиологичеекой организации

5.3. Сезонные колебания каротиноидных пигментов в тканях пресноводных моллюсков

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика содержания каротиноидов в тканях моллюсков в связи с качеством среды обитания»

В результате деятельности человека загрязнение окружающей среды, в том числе и водоемов, в настоящее время приобрело глобальный характер. По своим отдаленным последствиям загрязнение окружающей среды опасно не только для живой природы, но и для будущего существования человечества.

Для наблюдения и прогнозирования изменений в окружающей среде применяют различные методы биологического мониторинга наземных и водных экосистем. Многокомпонентность природных и сточных вод затрудняет их анализ. Разработка способов оценки качества вод принадлежит к числу наиболее актуальных задач в проблеме охраны водоемов. Несмотря на всю ценность традиционных методов химического и физико-химического анализа, они не позволяют интегрально оценить качество вод как среды обитания для жизнедеятельности гидробионтов. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется биологическим методам оценки качества окружающей среды (биоиндикации и биотестированию), основанных на определении качества вод по их влиянию на гидробионтов.

Преимущество живых биоиндикаторов состоит в том, что они интегрально характеризуют состояние окружающей среды; при их использовании можно значительно снизить количество дорогостоящих и трудоемких физико-химических анализов; присутствуя постоянно в окружающей человека среде они чутко реагируют как на кратковременные, так и длительные выбросы токсикантов в сублетальных концентрациях, которые не всегда регистрируются даже автоматизированными системами контроля с периодическим отбором проб на анализы.

Актуальность работы. Современный этап развития биоиндикационных исследований в основном связан с поисками чувствительных к загрязнителям и удобных в практической работе видов - индикаторов. Это могут быть организмы планктона, бентоса, перифитона, нектона и других эко;адгиче<;ких .групп /29, 169/, Одними из перспективньк объектов дли био

•> / г 1 Л "I \ ! (() ! 5 I ( 1 - ¡-г | - ^ ' ) Я 1 , -< ' < > 4 ) г !Н Г ( " а оно по сравнению с другими сообществами наиболее стабильно в про-с!ранстве я времени, Повсеместное распространение (моллюски населяют все типы водоемов, на всех глубинах), большая количественная представленность малоподвижный образ жизни, большие фильтрационные возможности, способность накапливать загрязняющие вещества, простота добывания делает эту группу животных пригодной для проведения работ по онкологическому мониторингу. Правильное ис? 'ч < ^ > 1 < > ^ ' ^ экологическом мониторинге возможно только пр! 1 взаимодействия и.х с изменяющейся средой обитания и особенностей физиологических и. биохимические механизмов адаптации их к антропогенным воздействиям. По этому вопросу известно, что в загрязненных во 1 \ 5 * > 1 » ( „ , » > N . * 1 > »1 4 1 /! } { и 1 « { 5 »

Л'ЮСК'ОВ ¡У^Л У9 ' 14-- * ОЧ-Р 5 ]"ОЧ ^ПЛ С*-! ИИ Н-^О.'ТЯ ОЭПО^ЯТИЛ-?X "СТОВИЙ чвтгО» торые ВИДЫ моллюсков погибают, другие - мт- . - , - - третьи - ^приспосабливаются к неблатопр »м , * < ¡м - , » изучен вопрос о том, какие виды покидаю р

Ч !(■> ) 1 Л « 1 , . ^ ! I 1 * 11 , • , \ А 1,5 V > н! г- .Пь'чч» ^<>-V |11(( II ^Ониси" , 5 ' < .< И ] ъ - 1 > I г I Ч , мг » 1 < 1( М ,

-». ! V 1 ' > »<-»,(■ I 4 1 , « Ч > г ; , » » < 11 , 1 > } » ' 1 >% , V ! > ,1 г " ^ 1

1 - * ■ ч > ^достаточно -1 ' 1 1 - - . - мошдоеков, > ч ' | 1 ' , ун ц тканял животных от условий их. обитания. Отсутствие таких данных можности более полно оценить значение каротиноидов в приспособлении животных организмов к изменяющимся условиям обитания и использовать этот показатель в биомониторинге состояния водной среды.

Цель и задачи исследования. Целью данных исследований является определение динамики содержания каротиноидов в тканях пресноводных моллюсков в связи с качеством среды обитания. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

-) провести фаунистические исследования по изучению видового состава и численности моллюсков в водоемах разной степени загрязнения;

-) определить удельное содержание каротиноидов в тканях моллюсков. обитающих в данных водоемах;

-} изучить содержание каротиноидов в тканях моллюсков, отличающихся морфофизиологической организацией;

-) определить сезонную динамику содержания каротиноидных пигментов в тканях пресноводных моллюсков.

Научная новизна. Комплексное исследование видового состава и численности моллюсков проточных и стоячих водоемов региона, подвергающихся различной антропогенной нагрузке и содержания в их тканях каротиноидов позволило установить зависимость между содержанием каротиноидов в тканях моллюсков и степенью загрязнения их среды обитания. Впервые на пресноводных моллюсках показано, что количество каротиноидов в тканях животного влияет на устойчивость вида к неблаго-прятным условиям. Получены новые материалы о содержании каротиноидов в тканях моллюсков, относящихся к разным систематическим и экологическим группам, о сезонных колебаниях каротиноидов в тканях гидро-бионтов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты данной работы вносят вклад в развитие теоретических основ экологии гидробион-тов, и в частности, взаимодействия их с изменяющейся средой обитания, в понимание механизмов приспособления водных животных к антропогенному загрязнению водных экосистем. Результаты изучения влияния загрязнения среды обитания на удельную концентрацию каротиноидов в тканях мош1Юсков различных систематических групп, их сезонные изменения являются научной основой применения данного биохимического показателя морфо-функционадьного состояния моллюсков как тест-функцию >р.« ■доведении работ по биологическому мониторингу качества гюверхнолчых «сточных вод. Получены новые данные о роли каротиноидных пигментов в адаптации пресноводных моллюсков к условиям загрязнения»

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Международных конференциях: Экология и охрана окружающей среды, Пермь, 1995; Финно-угорский мир: состояние природы и региональная стратегия защиты окружающей среды. Сыктывкар, 1997; Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на Крайнем Севере, Тюмень.,!997: Экология и генетика популяций, Йошкар-Ола, 1998; Региональных конференциях: II Республиканской научной конференции молодых ученых н специалистов, Казань, 1996; Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия, Астрахань, 1996; Природопользование: состояние, проблемы и пути их решения, Йошкар-Ола, 1997; Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан, Казань, 1997; Вавилонские чтения: диалог наук на рубеже ХХ-ХХ1 веков , Йошкар-Ола., 1996, 1997, 1999; Состояние малых рек Республики Марий Эл, Йошкар-Ола, 1997: II Республиканской научно-практической конференции "Охрана и рациональное использование водных ресурсов",. Йошкар-Ола, 1998; Молодежь и природы; Состояние популяций в гетерогенной среде, Йошкар-Ола, ;

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 25 печатных работах, 11 из которых в соавторстве.

Структура работы, Диссертация состоит из введения,, 5 глав, выводов,,

Заключение диссертации по теме «Экология», Бедова, Прасковья Владимировна

выводы . При проведении фаунистических исследований на водоемах разной степени загрязнения нами обнаружено 46 видов моллюсков, относящихся к 20 родам. Наибольшей видовой представленностью отличалось озеро Шушъер, Среди проточных водоемов наибольшее количество видов обнаружено в условно чистом водоеме - реке Большая Кокшага, Наибольшей средней численностью характеризовались также река Большая Кокшага и умеренно-загрязненный водоем - река Малая Кокшага выше очистных сооружений.

2. При изучении удельной концентрации каротиноидов в тканях пресноводных моллюсков в зависимости от местообитания впервые установлено, что наиболее высокий показатель удельной концентрации каротиноидов зарегистрирован у особей одного и того же вида, обитающих в водоемах с большой антропогенной нагрузкой реки Ока и Малая Кокшага, ниже сброса очистных сооружений (Ь. июль 1997 года, река Ока -3,02±0,31 мг/100г сырого веса), а минимальная удельная концентрация каротиноидов отмечена у моллюсков из более чистых водоемов реки Илеть и Большая Кокшага (I,. вСацпаНй июль 1997 года, река Илеть - 1Д5±0,05 мгЛООг сырого веса).

3. Получены новые материалы о содержании каротиноидов в тканях пресноводных моллюсков, отличающихся морфофизиологичеекими особенностями» Установлено, что минимальным содержанием каротиноидов в тканях как в чистых так и в загрязненных водоемах характеризовались пластинчатожаберные моллюски и.ршЮгиш (1997 год -0,24±0,01 мг/ЮОг сырого веса), а максимальная удельная концентрация каротиноидов зарегистрирована в тканях брюхоногого легочного моллюска Ь.Б1а§п.аН& (1997 год - 2,05±0,05 мг/ЮОг сырого веса).

4. Впервые для пресноводных моллюсков установлено, что сезонные колебания удельной концентрации каротиноидов в их тканях незеачительны. Как в чистых, так и в загрязненных водоемах ни у пластинчатожаберных, ни у брюхоногих моллюсков четкой сезонной динамики не прослеживалось. Хотя максимальное содержание каротиноидов у всех исследованных видов в большинстве водоемов отмечено в весенний период.

5. В наиболее загрязненных водоемах, где снижены видовое разнообразие и численность моллюсков, у обитающих в них особей увеличена удельная концентрация каротиноидов в тканях» Последнее позволяет считать, что наиболее приспособленными к обитанию в условиях загрязнения являются виды, имеющие высокий показатель удельной концентрации каротиноидов в тканях.

Рекомендации

На основании анализа полученных нами результатов, пресноводных моллюсков целесообразно использовать при проведении работ по экологическому мониторингу качества водной среды. При этом необходимо учитывать изменение видового состава моллюсков, численность, соотношение групп этих животных, отличающихся морфофизиологическими особенностями. Перспективно использовать в качестве тест-функции содержание каротиноидов в тканях пресноводных моллюсков.

Наиболее удобными для этих целей являются пластинчатожаберные моллюски, в частности - и.рюЮшш. По содержанию каротиноидов в тканях этого вида условно чистым можно считать водоем, если Суд каротиноидов не более 0,20 мг/100г; умеренно-загрязненным - 0,20-0,40 мг/ШОг; загрязненным - более 0,40 мг/Ш0г сырого веса.

Брюхоногих легочных моллюсков 1,,81а§паИ§ также перспективно использовать при проведении работ по биологическому мониторингу; так как в сильно загрязненных водоемах пластинчатожаберные молтоски могут отсутствовать. В условно чистых водах для Ь.81а§паШ удельная концентрация каротиноидов не должна превышать 1,85 мг/100г; в умеренно-загрязненных - 1,85-2,50 мг/ШОг; в загрязненных водоемах - выше 2,50 мг/1 ООг сырого веса,

При определении степени загрязнения водоема в качестве дополнительного критерия, наряду с физикохимичеекими методами, нами рекомендовано использование показателя удельной концентрации каротиноидов в тканях моллюсков (табл.38).

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Бедова, Прасковья Владимировна, 1999 год

1. Абакумов В А., Таяьских В.Н. Экологические модификации пери-фитона в разнотипных водотоках Чехословакии //Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем.» Л.» Í993.-T.I5. С» 37-62.

2. Абросимов С.С» Рост и развитие молоди русского осетра в связи с обеспеченностью стартового корма каропшоидами: Автореф. дис.канд.биол.наук. М,, 1992. - 24 с,

3. Абросимова НА., Абросимов С.С. Беяоксберегающий эффект ка-ротаноидных пигментов в составе стартовых комбикормов для осетра //Сб. науч. тр./ВНИИ прудового рыб. хоз-ва. 1991, - Вып.62. - С. 37-41.

4. Агеева Й.В. Моллюски карстовых озер Марийской АССР, Н Очерки о животных МАСС Р.- Йошкар-Ола, 1983. С, 17-25«

5. Айвазова Л.Е. Метод биотестирования водной среды с использованием инфузорий //Методы биотестирования вод. Черноголовка, Í988.-C.37-42.

6. Акимова HJB., Рубан Г,И. Анализ состояния воспроизводительной системы рыб в связи с проблемами биоищщкации на примере сибирского осетра Асфеюег baeii //Вопр. ихтиологии. »1992» Т.32, Вып.6. -С. i 02-i 09.

7. Алексемицер МЛ., Бондарчук Л.Й., Кубайчук В.П. Продукты пчеловодетва ~ бноиндикаторы^/Пчеловодсхво. 1997.» N3. - С.6-7.

8. Алимов А.Ф. Влияние некоторых факторов среды на фильтрационную активность моллюсков Шо ркюшш Ь^/Гндробиод, журн»--1967.-Т.З,N2.-0.26-32.

9. I, Алимов А.Ф. Функциональная экология двустворчатых моллюсков»- Л,; Наука, 1981.- 248 с,

10. Алимов А.Ф., Финогенова Н.П. Биоценозы н и щюдуктивноеть бентоса// Тр. Зоол.ин-та АН СССР. Л.,1975. Т.56. -0.156-195.

11. Алякринская И,О, О поведеннии и фильтрационной способности черноморской мидии МуШш §а11орго¥тст1ш в воде, загрязненной нефтью //Зоол. журн,- 1972.-ТЛ, вып.11. С.1630-1635.

12. Одесского заяиваШаучно-технические проблемы марикулыуры в стране: Тез. докл.Веесоюз. комф. 16-20 мая, 1990. Владивосток. 1990, - €,192-193.

13. Арефьева Г.В., Сабуров Б.Г., Сабуров Г.Б. Динамика суточной двигательной активности створок ракушек в разных условиях. // Вопросы водной токсикологии и сравнительной физиологии: Межвуз. тем» сб.» Ярославль, 1982-С. 14-23,

14. Бебякин В.М., Злобвна Л.Н. Экологическая устойчивость сортов яровой твердой пшеницы по содержанию карошноидных пигоснэюв в зерне //Сиб. веет, с.-х. науки- 1993,, - H1. - С.37-41.

15. Бебякин В JvL, Старичкова H Л» Сшекщ-юнная .характфиотмка некоторых сортов и форм яровой твердой ншенины //Селекция и семеновод-CTSO. « 1993. N5-6.-СЛ7-19.

16. Бедова II«В, Содержание каротмноидов в тканях пресноводных моллюсков //Вторые Вавилонские чтения, » Йошкар-Ола» 1997, « СЛ87488,

17. Бедова FIJI, Водные беспозвоночные заповедника "Большая Кок-шага I î .*>>ln>4 » "Si Ч 11 f , f < 4 'H|, Щ I Ht v 4 1 ' I

18. ЭКОСФ » « >1 И »И -Ч г 1 „ .<= ' ' t ^ < \ » \ »

19. СССР. Сер. биои. 1979, - N4. - С.599-606.49„ Врштон Г. «>?.<, ц < 'r.n j | ^ • с ант. Мл Мир, 1986.-422 с.• i ь v Расследование реакционной способности и биохимических свойств каротиноидов, Лвтореф. дис. канд. биод. наук,. М.» 1954. - 24 с.

20. ЗКБурдин ICC, Основы биологичесжого мониторинга, во МГУ J 985,-15о с,

21. Гонтя ФА, Влияние хозяйственной деятельности человека на состав и распределение водных моллюсков Молдавии. // Съезд гидробиологов Молдавии.- Кишинев, 1986,- С, 25-26,

22. Ь i 1 с '< > ä < S 1 -,t Ii,i . ) . > ' i > . . i > { i Ii

23. U r * < ' » • s I 1 j v, > i, > > V , L j и iиздан полиграф, предприятие,!998,-222 с,i 5 ^ т s t; г ' t ,, -, . з ! , ««

24. Дыганова РЛ„, Колупаев Блт,., Латфушшиа О.Н. Планария Polycelís íemus как объект биотестирования качества талых вод //Зкодого-токеикологическая опенка урбанизированных и сопредельных территорий»- Казань, 1990.-С. Í 31-137.

25. Жадин B.IP, Гердт ф„ Реки, озера и водохранилища СССР,.- Мл1. Учпедгил, 1961. ~ 3"79 л

26. J i I' i j \ ^ «М- << Д О ь ь» v •их в качс . ¡i ' tt » < t 4 tv * < д-,« и » „ "

27. АИ:{ < -f . , ., » v ( 1 , > ч »0!.1 > ' м ) v 1 -ь Ч' \ i«"4

28. Ш9, Золотарев AAA Рубинштейн ИХ,, Йедолдювание Melinna oalmaia и Terebeffides йглллл (Polycliaeia) в качестве биоиндикаторов эко~логической нормы и аномалий в бе-нтадм Черного моря // Биология: РЖ/ВИНИТИ. 1995. ■ 04А2Д !б,

29. Карнаухов ВТ!,. Функции к&рошноидов в клетках яшвшьк. Мк Наука, 1973.- 104 с.

30. I . > 4 \ v 1 ) ^ ? , », f t . , l" I ^ » 1 i "Л ' t . 4 ),-СЛ197-П98.4 ! . i . 1 : U i > < < U , * X w i t % ' x , ' Ji l f r ' ^ . 'u V i » S 1 i\ .1 . i 5 J 1 > , } ,

31. AK СССР.- Пущино, 1982, 42 е.

32. НОИДОг г-, * « , М , П 1 s ' v»fti' >, l r»,t„ ,1.4 > r

33. Ц ' «■ * » 1'О t«»i« * » Л rHI-L"1. ДЛ , : • .л.- л.

34. Т ' ' > < , > V > 5 , ( i , <ч <

35. U ■ л 1 t î 4 в организме некоторых мдекопи»

36. Д- ' M. » 't и, . . и . 1985, » 1590, Выо,6, С763АА' у < > 4 « <? . > » I 1- 1 , Д Vj * п' . Д < i' VÎ< . Аf ! t 1 «< * i-, » i,1 J n 1, . jii ! t ,лреподавадельского состава: Тез докл./ Астрахан. roc, техн. ун-т. Астра- €39-40„

37. O'i. v , » 1997., » M л » С,45-50«t > ' < i , < О . i 1 ! / • > , tауна оаповедншш ''Кедровая падь'7 Владнво1. С,126»155,

38. Лысенко C7B,» Демша H л A Механизмы защиты микроорганизмое от действия ультрафиолетовы!. лучей Шзв. АН СССР. Сер, биол.-198K-N6.-С.845-853.

39. Макруплед А.В. Биологический анализ качества вод.,- ЛлЙзд» во АН СССР, 1974,«öü с.170» Маркелов А.В», Минеева H3L, Гордишжо П.В. Грйбы в системе биоинднкацик радиационных нагрузок //Биояндикация и биомониторинг,, -М., 199 L- С.i29» 139,

40. ПоЖй,"> ii л , 9 >'{» • ' * Ь ' i * t i i 1 Ч К" r ' M . U' л ,