CC BY
94
УДК 594.38-111.3
МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫЕ РАЗЛИЧИЯ БИОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГЕМОЛИМФЫ ншх ромдт I.
В.К. Ракочий
Черновицкий национальный
университет
им. Юрия Федьковича
Украина, 58000, г. Черновцы, ул. Коцюбинского, 2
E-mail: velina-rakochii@rambler.ru
Изучен ряд биохимических параметров гемолимфы наземного брюхоногого моллюска Helix pomatia L. (Mollusca: Gastropoda: Geophila: Helicidae) из урбанизированных и неурбанизированных биотопов запада Украины. Проанализирована межпопуляционная изменчивость исследованных параметров. Обнаружены межпопу-ляционные особенности, которые проявляются достоверно более высоким абсолютным и относительным содержанием гемоцианина в гемолимфе, а также достоверно более низким содержанием общего и негемоцианиновых белков у животных из антропогенно трансформированных ландшафтов по сравнению с территориями, испытывающими слабые антропогенные нагрузки.
Ключевые слова: гемолимфа, гемоцианин, Helix pomatia L., межпопуляционная изменчивость, кластерный анализ.
Введение
Улитка виноградная - Helix pomatia L. (Mollusca: Gastropoda: Geophila: Helicidae) - широко распространенный на территории Западной Украины вид наземных моллюсков, населяющий разнообразные естественные и антропогенно трансформированные биотопы [1]. Очевидно, в процессе адаптации к различным условиям среды многие физиологические, структурные и биохимические показатели организма становятся отличными у моллюсков из пространственно разделенных популяций. В первую очередь это касается биохимического и гемоцитарного состава гемолимфы, которая первой реагирует на изменение условий жизни. Так, для водных моллюсков неоднократно показана зависимость отдельных биохимических параметров от состояния среды обитания [2, 3]. Изменения таких показателей используются в биоиндикации и мониторинге водной среды [4, 5, 6, 7]. В то же время, изменение состава гемолимфы наземных моллюсков в ответ на действие отдельных полютантов, а также комплексного загрязнения биопопов, остается малоизученным. Исходя их вышесказанного, целью нашей работы стала оценка межпопуляционных отличий некоторых биохимических показателей плазмы гемолимфы H. pomatia, населяющих различные биогеоценозы Северной Буковины и сопредельных территорий.
Половозрелых моллюсков (рис. 1) собирали в административных границах гг. Новоднестровск, Черновцы (в том числе государственный заказник «Цецино» и заказник местного значения «Горячий Урбан»), Чертков, Ивано-Франковск, а также в окрестностях сел Черновка (Хотинский возвышенный холмисто-грядовый лесной физико-географический район, Прут-Днестровское междуречье), Макаровка (Кельменецкий холмисто-толтровый степной физико-географический район, Прут-Днестровское междуречье) и До-лишний Шепот (Берегометский низкогорный лесо-луговой физико-
географический район, Бескидские Карпаты) после выхода из зимней диапаузы в период активной жизнедеятельности (апрель-июль 2001-2009 гг.). Гемолимфу
Рис. 1. Helix pomatia L.
отбирали методом полного обескровливания организма, путем укола стерильной иглы в ногу моллюска. Клеточные элементы осаждали центрифугированием (2000
об./мин., 15 мин.). Содержание общего белка определяли биуретовым методом, общей и свободной меди - по реакции с бато-купроином, липидов - по реакции с сульфова-нилиновым реактивом, железа - по реакции с батофенантролином и кальция - по реакции с глиоксаль-бис-оксианилом, концентрацию связанной меди, гемоцианина и негемоцианиновых белков - расчетными методами; рассчитывали долю гемоцианина в общем белке гемолимфы и обеспеченность гемоцианином тела моллюска. Статистическую обработку проводили общепринятыми методами вариационной статистики [8] с использованием программ Excel 2003 и Statistica 6.0 [9, 10].
По содержанию общего белка и негемоцианиновых белков исследованные выборки делятся на две группы. Популяции с гор Берда (Хотинская возвышенность) и Цецино (государственный заказник в административных границах Черновцов), а также сел Черновка, Макаровка и Д. Шепот, характеризуются достоверно более высокими значениями данных показателей по сравнению с городскими популяциями (рис. 2). Внутри каждой группы выборок данные показатели не различаются. В то же время, содержание гемоцианина в плазме гемолимфы животных всех исследуемых популяций более стабильно и колеблется в диапазоне 24,4 - 46,61 г/мл, не показывая достоверных отличий.
Общий белок □ гора Берда, 2007 Ш гора Цецино, 2009 Ю с. Макаровка, 2009 @г. Чертков, 2002
Г емоцианин 1с. Черновка, 2002 ¡г. Черновцы, 2001 1г. Новоднестровск, 2008 1г. Ивано-Франковск, 2001
Негемоцианиновые белки Ш с. Черновка, 2007 @ г. Черновцы, 2004 В с. Д. Шепот, 2002
Рис. 2. Межпопуляционные отличия содержания белков в плазме гемолимфы H. pomatia
Новоднестровская и черновицкая популяции также характеризуются достоверно более высоким относительным содержанием гемоцианина в гемолимфе (рис. 3). Возможно, это объясняется тем, что в популяциях, длительное время испытывающих антропогенную нагрузку, животные с высоким содержанием гемоцианина в плазме гемолимфы оказываются более адаптированными. Подобная закономерность была выявлена нами ранее для Н. \utescens [11].
Для моллюсков из Новоднестровска и Черновки рассчитывали общую обеспеченность гемоцианином и обеспеченность им мягкого тела моллюска. Первый показатель чаще встречается в литературе, однако, на наш взгляд, он менее информативен, поскольку раковина, масса которой у половозрелого животного составляет примерно 1/6 массы моллюска, не потребляет кислород. Обеспеченность гемоцианином мягкого тела у моллюсков новоднестровской популяции составляла 5.20±0.70 г/кг, а у чернов-ских хеликсов - 5.09±0.92 г/кг не показывая достоверных отличий. В то же время,
данный показатель оказался достоверно более низким у неполовозрелых животных тех же популяций, а также у животных, находящихся в состоянии диапаузы (так, для моллюсков новоднестровской популяции он составляет 3.11±0.26 для субадультных и 3.01±0.42 - для диапаузирующих особей).
г. Ива но-Франковск, 2001 г. Чертков, 2002 с. Д. Шепот, 2002 г. Новоднестровск, 2008 г. Черновцы, 2004 г. Черновцы, 2001 г. Цецино, 2009 г. Цецино, 2004 с. Черновка, 2007 с. Черновка, 2002 г. Берда, 2007
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Шнегемоцианиновые белки Дгемоцианин
Рис. 3. Относительное содержание гемоцианина в плазме гемолимфы Н. ротаНа
из разных популяций
Достоверных различий по содержанию общей и связанной меди, а также микроэлементов (свободной меди, железа и кальция) у моллюсков исследованных популяций нами не выявлено (табл.). Исключение составляют обе популяции из Черновцов, показывающие достоверно более высокие концентрации всех вышеперечисленных веществ. Вероятно, эти показатели в большей степени зависят от содержания соответствующих катионов в почве и растениях, чем от прочих факторов. С другой стороны, черновицкая популяция, населяющая урболандшафт, характеризуется более высоким содержанием кальция и железа, чем цецинская, испытывающая низкую антропогенную нагрузку.
Таблица
Содержание микроэлементов у моллюсков исследованных популяций
Локальные популяции Общая медь, мкМ/л Свободная медь, мкМ/л Связанная медь, мкМ/л Железо, мкМ/л Кальций, мкМ/л
г. Берда, 2004 1837±231.4 98.1б±22.б2 1б97±259.9 11.49±2.9б 2.27±0.12
с. Черновка, 2002 1844±15б.9 425.07i40.94 1419±43.57 54.03±8.58 11.68±2.0б
с. Черновка, 2007 1783±234.3 109.53±16.47 1б73±225.8 14.71±2.19 1.42±0.23
г. Цецино, 2009 1б01±188.6 241.35±19.55 1366±189.5 17.81±2.17 1.99±0.14
г. Черновцы, 2001 1660±139.9 338.09±30.35 1616±131.3 41.97±4.85 13.64±1.96
г. Черновцы, 2004 1722±140.7 285.97±23.49 1431±138.8 6з.09±4.15 12.50±1.43
г. Новоднестровск, 2008 1635±142.1 143.07±14.98 1492±140.3 29.7б±6.44 1.7б±0.58
с. Макаровка, 2009 1381±39.8 113.27i4.92 1268±з8.00 18.23±0.35 0.78±0.0б
с. Д. Шепот, 2002 1074±1б.б1 464.20i72.72 б09.8±57.54 62.93±1.47 11.15±2.22
г. Чертков, 2002 2059±451.7 237.93±49.24 1821±439.0 54.23±10.60 10.50±2.91
г. Ивано-Франковск, 2007 182б±421.1 302.50i104.00 1523±317.8 73.72±11.36 18.2б±9.05
Наиболее вариабельным показателем, не показывающим каких-либо закономерностей, оказалось содержание липидов в плазме гемолимфы. Данный показатель варьируется в широких пределах от 6.52±1.01 у животных цецинской популяции до 38.53±1.52 - у моллюсков из Черновки.
Таким образом, нами показаны достоверные межпопуляционные различия ряда исследованных параметров, однако большое количество попарных сравнений не дает четкой картины этих различий. Поэтому для более полной оценки различий выбранных биохимических показателей между исследованными популяциями использовали кластерный анализ.
Древовидная кластеризация (по Варду) показала наличие двух кластеров, разделяющихся на расстоянии 2700 э.е. (рис. 4). Первый включает четыре популяции моллюсков, населяющие горные и равнинные местообитания. Второй, более обширный кластер, составляют популяции, обитающие, в основном, на охраняемых или же слабо урбанизированных территориях в административных границах городов, а также в естественных ландшафтах Предгорья.
3000
2500
8 2000 С ТО W
ь 1500
<и
ся
л
j= 1000
500
0
C_10 C_9 C_13 C_11 C_6 C_3 C_2
C 12 C5 C4 C 8 C 7 C14 C 1
Ward s method Euclidean distances
Рис. 4. Дендрограмма сходства популяций виноградной улитки по комплексу биохимических параметров гемолимфы: С_1 - гора Берда (2007 г.); С_2 - с. Черновка (2007 г.); С 3 - «Цеци-но» (2004); С_4 - «Цецино» (2009); С 5 - с. Макаровка (2009); С_6 - г. Новоднестровск (2007); С_7 - г. Черновцы (2001); С_8 - с. Черновка (2002); С_9 - г. Чертков (2002);
С_10 - с. Д. Шепот (2002); С_11 - г. Ивано-Франковск; С_12 - с. Д. Шепот (2007);
С_13 - «Горячий Урбан» (2006); С_14 - г. Черновцы (2004)
Таким образом, нами выявлен ряд биохимических параметров плазмы гемолимфы Н. ротаНа, показывающих межпопуляционные отличия: содержание общего и негемоцианиновых белков, абсолютное и относительное содержание гемоцианина. Отмеченные межпопуляционные отличия проявляются достоверно более высоким абсолютным и относительным содержанием гемоцианина в гемолимфе и достоверно более низким содержанием общего и негемоцианиновых белков у животных из антропогенно трансформированных ландшафтов по сравнению с территориями, испытывающими слабую антропогенную нагрузку.
Список литературы
1. Сверлова Н.В., Гураль Р.І. Визначник наземних молюсків заходу України. - Львів, 2005. - 218 с.
2. Лисовская В.И. Иванович И.А., Холодковская Е.В. Динамика содержания гликогена и липидов у мидий Одесского залива // Еколого-функціональні та фауністичні аспекти
дослідження молюсків, їх роль у біоіндикації стану навколишнього середовища. - Житомир, 2004. - С. 107 - 109-
3. Осокольская О.И., Тимофеев В.А., Моисеев Д.В. Морфологические и биохимические характеристики Mytilus galloprovincialis из различным по экологическим условиям районов акватории Карадага // Еколого-функціональні та фауністичні аспекти дослідження молюсків, їх роль у біоіндикації стану навколишнього середовища. - Житомир, 2004. - С. 134-137.
4. Гордзяловский А.В., Макурина О.Н. Водные моллюски - перспективные объекты для биологического мониторинга // Вестник СамГу - 2006. - Естественнонаучная серия, № 7 (47).
5. Костылев Э.Ф., Красота Л.Л., Макаров Ю.Н. Оценка качества морской среды с использованием биомаркеров у мидий // III Международный симпозиум «Экологические проблемы Черного моря». - 2001. - С. 170-171.
6. Cajaraville M.P., Bebianno M.J., Blasco J. and other. The use of biomarkers to assess the impact of pollution in coastal environments of the Iberian Peninsula: a practical approach. / / Science of the total environment. - 2000. - Vol. 247 (2 - 3). - P. 295-311.
7. Sarkany Zs., Dordea M., Sarkany-Kiss A. and other. The importance of mollusk communi-tues as pollution indicators in the Wite Gris river// Abst. 12th Intern. Malacol. Congr. - Vigo, 1995. -P. 255-256.
8. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.
9. Лапач С.Н., Чубенко А.В., Бабич П.Н. Статистические методы в медикобиологических исследованиях с использованием Excel. - К. : МОРИОН, 2000. - 320 с.
10. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета приклалных программ Statistica. М.: МедиаСфера, 2002. - 312 с.
11. Ракочий В.К., Хлус Л.М. Онтогенетична, міжпопуляційна та міжвидова мінливість деяких біохімічних параметрів плазми гемолімфи молюсків роду Helix L. // Науковий вісник Чернівецького університету. Зб. наук. праць. - Чернівці, 2008. - Вип. 417: Біологія. - С. 99-106.
INTERPOPULATION DISTINCTIONS OF HUIXPOMATIA L. HAEMOLYMPH BIOCHEMICAL PARAMETERS
- c. 37-38.
Kotsjubinsky St., 2, Chernovtsy, 58000, Ukraine
E-mail mail: velina-rakochii@rambler.ru
The paper considers the biochemical parameters of hemolymph of land gastropods Helix pomatia L (Mollusca: Gastropoda: Geophila: Heli-cidae) from the urbanized and not urbanized biotopes in the west of Ukraine. Interpopulation variability of the investigated parameters is analyzed. The study has revealed interpopulation characteristics which are shown by higher absolute and relative hemocyanine maintenance in hemolymph and by lower maintenance of the general and non-haemocyanin proteins at animals from the urbolandscapes in comparison with the territories without anthropogenous loadings.
Key words: hemolymph, hemocyanine, Helix pomatia L., interpopulation variability, cluster analysis.
