CC BY
24
УДК 591.524.12.044:595.324.2
ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ФУНГИЦИДОВ - СТРОБИЛУРИНОВ ДЛЯ ПРЕСНОВОДНОГО РАЧКА
DAPHNIA MAGNA STRAUS
© 2011 г. Е.А. Федорова
Азовский научно-исследовательский Azov Research Institute
институт рыбного хозяйства, of the Azov Sea Fishery Problems,
ул. Береговая, 21/2, г. Ростов н/Д, 344002, Beregovaya St., 21/2, Rostov-on-Don, 344002,
[email protected] [email protected]
Исследовано влияние 3 стробилуриновых фунгицидов на процессы жизнедеятельности дафний. Выявлено дозозависимое снижение выживаемости и плодовитости рачков как в материнском, так и в последующих 3 поколениях, численности и биомассы при возрастании концентраций стробилуринов и времени воздействия. Установлено, что димоксистробин в низких концентрациях вызывает нарушения пластического обмена, проявляющегося в снижении линейного роста и веса дафний. Стробилуриновые фунгициды могут быть потенциально опасны, в первую очередь, для зоопланктона, который является кормовой базой молоди рыб.
Ключевые слова: фунгициды, стробилурины, эксперимент, токсичность, хроническое действие, выживаемость, зоопланктон.
The effect of three strobilurine fungicides on the life processes of daphnids has been studied. Dose-dependent decrease in the survival and fecundity of dapnia is revealed both in the maternal and the following three generations; the number and biomass of the population also decrease when strobilurine concentrations and time of exposure are increased. Low concentrations of Dimoxistrobin are found to induce disorders of the plastic metabolism, which resulted in daphnia size and weight lowering. Thus, strobilurine fungicides can be dangerous, first of all, for zooplankton which is a food base for young fish.
Keywords: fungicides, strobilurines, test, toxicity, chronic action, survival, zooplankton.
Современные фунгициды представляют собой эффективные высокоселективные соединения, которые, подобно лекарственным препаратам, действуют на специфические биохимические участки, критически важные для роста и развития патогена, или стимулируют защитные механизмы растения. Высокая избирательность действия фунгицидов способствует раннему появлению резистентности к ним, и это делает поиск препаратов с новыми механизмами действия очень актуальными [1].
Новое 4-е поколение фунгицидов - стробилурины, введенные в мировое сельскохозяйственное производство в 1999 г. Они представляют собой препараты с широким спектром защитного и лечебно-профилактического действия для сельскохозяйственных культур. По параметрам острой и дермальной токсичности стробилурины малотоксичны для млекопитаю-
щих и отнесены к 4-му классу опасности по гигиенической классификации пестицидов [2].
Изучение влияния стробилуринов на водные объекты пока остается за рамками исследований. Тем не менее их использование в сельском хозяйстве в качестве современных средств защиты растений увеличивается год от года, в результате возрастает опасность попадания их в водоемы. В этой связи своевременным является изучение токсического воздействия строби-луринов на зоопланктонные организмы, являющиеся одним из наиболее уязвимых звеньев водных сообществ при пестицидной интоксикации. В то же время планктонные ракообразные являются основными потребителями первичной продукции и пищевыми объектами для многих рыб [3].
Цель работы - оценка потенциальной опасности 3 стробилуриновых фунгицидов для дафний.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования являлись ветвистоусые ракообразные Daphnia magna Straus. В качестве материалов исследования использованы технические продукты (действующие вещества): пираклост-робин, димоксистробин, флуоксастробин. Диапазон исследованных концентраций пираклостробина -0,0031^2,5 мкг/л; димоксистробина - 0,Н50,0; флуок-састробина - 0,005^50,0.
Длительность острых опытов - 4 сут, хронического эксперимента - 30. Для хронических опытов подбирали 3^4 концентрации веществ, составляющие 0,Н 0,0001 от ЛК50 за 96 ч. Генетически однородных рачков рассаживали в стаканы объемом 500 мл по 10 шт. в каждый (3 повторности для каждой концентрации токсиканта и контроля). Температурный режим поддерживался на уровне 18^22 °С, содержание растворенного кислорода 7^8 мг О2/л. Рачков ежедневно кормили хлореллой в концентрации 300^600 тыс. кл/мл, культура которой поддерживается в лаборатории. Один раз в сутки в одно и то же время контролировали наличие помета, пересчитывали народившуюся молодь. Измерения длины тела дафний проводили под бинокулярным микроскопом при увеличении 8*2 с дальнейшим переводом в весовую категорию по известной зависимости веса рачков от куба длины [4].
Основные показатели действия изучаемых веществ - выживаемость, общая плодовитость, интенсивность созревания, численность возрастных групп, их биомасса, морфометрические параметры (длина и вес) [4 - 6]. Исследовались количество и качество потомства в 4 поколениях [7].
На основании результатов по выживаемости организмов рассчитывали токсикометрические параметры по методике из [8].
Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработке, используя t-критерий Стьюдента. При всех видах статистической обработки результатов использованы программы STATISTIKA и Microsoft Excel XP в среде Windows XP.
Результаты и обсуждение
При изучении выживаемости дафний в токсических средах определены токсикометрические параметры стробилуринов в остром эксперименте, представленные в таблице. Рассчитанные среднелетальные концентрации в острых опытах показали, что по степени острой токсичности все исследованные фунгициды относятся к группе особо токсичных пестицидов для дафний (ЛК50 < 0,5 мг/л).
Выживаемость дафний в 30-суточном эксперименте начала снижаться в растворах с содержанием флуокса-стробина - 0,05 мкг/л, где гибель особей составила 7 %,
Основные токсикометрические параметры стробилуринов для дафний в остром эксперименте, мкг/л
димоксистробина - 0,5 мкг/л (гибель 27 %). Наиболее сильное токсическое влияние на выживаемость рачков оказывал пираклостробин, действие которого начинает сказываться уже в растворах с концентрацией 0,0062 мкг/л (число погибших - 13 % особей).
Дафнии являются организмами с коротким биологическим циклом развития. Это дало возможность определить воздействие различных концентраций стробилуринов в течение 30 сут на ряд поколений и выявить накопление их отрицательного влияния в 3 генерациях рачков. Общее количество народившейся жизнеспособной молоди от одной самки отражает величину реальной плодовитости дафний. Эта величина в итоге определяет сохранность вида и играет решающую роль при оценке токсичности [9].
Результаты исследования реальной плодовитости дафний при воздействии пираклостробином представлены на рис. 1.
Экспозиция опыта, сут Пестициды
Пираклострабин Димоксистробин Флуоксастробин
4 ЛК0 = 0,004 ЛК16 = 0,008 ЛК50 = 0,017 ЛК0 = 0,5 ЛК16 = 1,0 ЛК50 = 57,0 ЛК0 = 0,04 ЛК16 = 0,4 ЛК50 = 5,0
контроль 0,0031 мкг/л 0,0062мкг/п 0,0125мкг/л 0,025мгк/п и исходное о1 поколение а 2 поколение в 3 поколение
Рис. 1. Реальная плодовитость дафний при действии пираклостробина
Анализ результатов экспериментов по экспонированию D.magna в растворе фунгицида пираклостробина показал, что токсикант в концентрации 0,0062 мкг/л не только снижал выживаемость, но и угнетающе действовал на репродукцию рачков исходного поколения, полученного от неэкспонированных в токсиканте на стадии оогенеза и эмбриогенеза материнских организмов. Плодовитость особей материнского поколения (исходного), экспонируемых в токсиканте, достоверно ниже, чем в контроле. Аналогичный результат получен для следующих поколений (1-111). Снижение плодовитости происходило за счет увеличения времени созревания и уменьшения количества пометов. В концентрации 0,025 мкг/л снижение плодовитости достигло своего максимального значения в 3-м поколении -43 %. На уровне контроля реальная плодовитость дафний в исходном и последующих 3 поколениях оставалась лишь в концентрации 0,0031 мкг/л пирак-лостробина.
Аналогичные результаты получены при изучении влияния на показатели плодовитости дафний 2 других строби-луриновых фунгицидов. Начиная с концентрации 0,05 мкг/л флуоксастро-бина и 1,0 мкг/л димоксистробина происходило снижение плодовитости рач-
ков как в исходном, так и в последующих 3 поколениях по сравнению с контрольным рядом. В токсических растворах с более высоким содержанием фунгицидов плодовитость дафний снижалась более значительно.
Изучение возрастного состава популяции зоо-планктеров при действии неблагоприятных факторов среды необходимо для прогнозирования колебаний численности организмов: ее снижение для молоди является симптомом неблагополучия, тем более, что для кладоцер характерны популяции с постоянным возрастным составом [3].
Результаты исследования влияния пираклостроби-на на численность возрастных групп популяции дафний представлены на рис. 2.
160
JS
D l'ill
Ю
н о
120
80
40
32
ню
28
20
лась, расхождения с контрольным рядом - 25^61 %. Негативное влияние флуоксастробина на биомассу дафний проявилось в концентрациях 0,05^50,0 мкг/л, при которых снижение происходило на 27^48 % по сравнению с контрольным рядом.
На уровне контроля биомасса популяции оставалась в растворах, содержащих 0,0031 мг/л пирак-лостробина, 0,1 мг/л димоксистробина и 0,005 мг/л флуоксастробина.
контроль 0,0031 мкг/л 0,0062 мкг/л 0,0125 мкг/л 0,025 мкг/л Контроль
□ самки ■ молодь Рис. 2. Численность возрастных групп популяции дафний при действии пираклостробина
Общая численность популяции в растворах пирак-лостробина начала снижаться в концентрации 0,0062 мкг/л и составила 26 % взрослых особей и молоди. В следующих концентрациях (0,0125 и 0,025 мкг/л) расхождение с контролем по параметру общей численности составляло 44 и 58 %, при этом количество молоди снизилось на 45 и 59 %, а половозрелых особей - на 38 и 55 %.
Отрицательное влияние флуоксастробина и ди-моксистробина также сказалось на динамике роста популяции рачков: темп роста численности в концентрациях с высоким содержанием фунгицидов замедлялся к концу эксперимента.
На уровне контроля численность дафний оставалась в растворах пираклостробина - 0,0031 мкг/л, димоксистробина - 0,1, флуоксастробина - 0,005.
Стробилурины не оказывали существенного влияния на соотношение возрастных групп в группах дафний во всех исследованных растворах. Ювенильные особи по численности доминировали над половозрелыми рачками (рис. 2).
Отрицательное влияние на биомассу популяции дафний пираклостробин проявил в концентрации 0,0062 мкг/л, где она снизилась на 25 %, в концентрациях 0,0125 и 0,025 мкг/л снижение биомассы достигало 46 и 59 % (рис. 3).
В растворах димоксистробина с концентрациями 5,0^10,0 мкг/л биомасса рачков постепенно снижа-
Кошроль ' '«г/лИ.ОО^' ;жп'лО.;т'> икг.'г 0 (Кг> мкг/л Рис. 3. Биомасса дафний при действии пираклостробиша
Рост рачков зависит от характера пластического обмена, который складывается из прироста массы тела (соматический рост), периодически сбрасываемого вещества экспериментов (экзувиальный рост) и продуцирования половых продуктов (генеративный рост) [10].
В наших исследованиях использовались показатели длины и массы для определения токсичности димокси-стробина. Линейные размеры тела рачков достоверно начали снижаться, начиная с концентрации 1,0 мкг/л на 24 %. В следующих концентрациях 5,0, 10,0 и 50 мкг/л отмечено дозозависимое снижение темпов роста рачков против контроля на 27-К32 % (рис. 4).
ттпппк 01 мкг/л 0,5мкг/п 1,0 мкг/л 5,0 мкг/л 10,0 шг/п 50,0 нкг/п Контроль
Рис. 4. Линейные размеры дафний при экспозиции в растворах димоксистробина различной концентрации
Масса кладоцер в растворах димоксистробина была на уровне контроля в концентрациях 0,1 и 0,5 мкг/л. В более высоких концентрациях отмечалось все более возрастающее отставание от нормы: в концентрациях 1,0^50,0 мкг/л на 53-61 % (рис. 5).
1,4
0,6
0,4
Контроль " •:.■■■-- ■:::■■••-
Рис. 5. Масса дафний при экспозиции в растворах димоксистробина различной концентрации
Выводы
В результате проведенных исследований установлено, что ветвистоусые ракообразные оказались высокочувствительными к действию стробилуриновых фунгицидов. В растворах с достаточно низкими концентрациями стробилуринов отмечено дозозависимое снижение основных показателей жизнедеятельности дафний - выживаемости, плодовитости рачков в 4 поколениях, численности и биомассы; димоксистробин в низких концентрациях вызывал нарушения пластического обмена, проявляющегося в снижении линейного и весового роста дафний.
В таком случае стробилуриновые фунгициды могут быть потенциально опасны, в первую очередь, для
Поступила в редакцию_
зоопланктона, который является кормовой базой молоди рыб.
Литература
1. Белан С.Р. Новые достижения в химии фунгицидов // Агрохимия. 2003. № 11. С. 27 - 32.
2. Пестициди. Классиф1кац1я за ступенем небезпечно-сти: ДСанПШ 8.8.1.002-98 // Зб. важливих офщшних матер1ал1в з саштарних I протиетдесм1чних питань. Кшв, 2000. Т. 9, ч. 1. С. 249 - 266.
3. Гиляров А.М. Динамика численности пресноводных планктонных ракообразных. М., 1987. 189 с.
4. Методические указания по разработке предельно допустимых концентраций пестицидов в воде рыбохозяйст-венных водоемов. Ростов н/Д, 1979. С. 7 - 9.
5. Лесников Л.А. Методика оценки влияния вод из природных водоемов на дафний // Методики биологических исследований по водной токсикологии. М., 1971. С. 157 - 158.
6. Методические рекомендации по установлению эко-лого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды, водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М., 1998. С. 38 - 78.
7. Строганов Н.С., Колосова Л.В. Методики биологических исследований по водной токсикологии // Ведение лабораторной культуры и определение плодовитости дафний в ряде поколений. М., 1971. С. 210 - 215.
8. Прозоровский В.Б. Использование метода наименьших квадратов для пробит-анализа кривых летальности // Фармокология и токсикология. 1962. № 1. С. 68 - 72.
9. Иванова М.Б. Продукция планктонных ракообразных // Общие основы изучения водных экосистем. Л., 1979. С. 155 - 169.
10. Хмелева Н.Н. Закономерности размножения ракообразных. Минск, 1988. С. 204.
25 февраля 2011 г.
