CC BY
54
УДК 597:591.4(282.256.66)
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-14025
ПАТОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У РЫБ НА УЧАСТКЕ БАССЕЙНА РЕКИ ВИЛЮЙ
В работе представлены данные по изучению трех видов рыб по итогам исследований в 2011, 2014, 2015 и 2018 годах на реках Ирелях, Оччугуй Ботуобуя и Вилюй. Представлены материалы по изучению па-тогистологии окуня и налима. Предпринята попытка изучения популяции якутского карася с использованием индекса неблагополучия среды. Обнаружены различные патоморфологические изменения у карася. Преобладающими изменениями у карася были нарушенная пигментация, оплавление нижней лопасти хвостового плавника, слабый тургор мышц, поражение и рыхлость кожного покрова, искривленные лучи хвостового и брюшного плавников. Единично отмечены сильно редуцированный спинной плавник, искривленное тело вследствие дефекта позвоночника. Выявленные нами патологии имеют относительно высокий процент (38,71 % среди относительно крупных), что может указывать на начинающиеся изменения окружающей среды, которые могут быть необратимыми. По патогистологическим данным отмечается, что орган-но-тканевые структуры рыб водоемов рек Ирелях и Вилюй испытывают серьезную антропогенную стрессовую нагрузку, которая характеризуется некробиотическими и дистрофическими изменениями, компенсаторно-приспособительными реакциями, нарушением микроциркуляции крови в тканях печени рыб (очаговый центролобулярный некроз, зернистая дистрофия, вакуолизация цитоплазмы гепатоцитов, гемостаз). Обнаруженные гранулемы (микобактериоз) в образцах стенки кишечника налима подтверждают угнетающее действие антропогенных токсикантов в водоемах на гуморальный и клеточный иммунитет рыб.
The paper presents the data on the study of three species of fish on the results of studies in 2011, 2014, 2015 and 2018 on the rivers of the Irelyakh, Ochugui Botuobuya and Vilyui. The data on the study of the perch and burbot pathohistology are presented. The attempts to study the population of the Yakut crucian with an index of the environmental damage were made. Various pathomorphological changes were found in the crucian. The predominant changes in the carp were impaired pigmentation, melting of the lower lobe of the caudal fin, weak muscle turgor, lesion and looseness of the skin, curved rays of the tail and abdominal fins. Strongly reduced dorsal fin, curved body due to a defect of the spine were sometimes also marked. The pathologies revealed by us have a relatively high percentage (38.71 % among relatively large ones), which may indicate the beginning of environmental changes, that may be irreversible. According to the pathohistological data, it is noted that the organ-tissue structures of fish of the Irelyakh andVilyui Rivers are experiencing serious anthropogenic stress, which is characterized by necrobiotic and dystrophic changes, compensatory and adaptive reactions, violation of blood microcirculation in the liver tissues of fish (focal centrolobu-lar necrosis, granular dystrophy, vacuolization of the cytoplasm of hepato-cytes, hemostasis). The detected granulomas (mycobacteriosis) in the samples of the intestinal wall of the burbot confirm the depressing effect of anthropogenic toxicants in water bodies on humoral and cellular immunity of the fish.
Ключевые слова: бассейн, река Ирелях, река Вилюй, экосистема, ихтиофауна, антропогенное воздействие, агломерация, водоток, якутский карась, налим.
Keywords: basin, the Irelyakh River, the Vilyui River, ecosystem, ich-thyofauna, anthropogenic impact, agglomeration, watercourse, the Yakutian crucian, the burbot.
Н. М. Соломонов, научный сотрудник, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова», НИИ прикладной экологии Севера, [email protected], А. Н. Нюкканов, доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия», [email protected], Якутск, Россия
Актуальность. Одним из водотоков, испытывающих наибольшую антропогенную нагрузку в Республике Саха (Якутия) с 50-х годов прошлого столетия, является река Ирелях, а также расположенная ниже река Вилюй. Водные экосистемы подвергаются наибольшей нагрузке при промышленном освоении территорий. Изучение качественных изменений ихтиофауны данных водотоков представляет весьма большой интерес, так как исследований на эту тему в регионе крайне мало и тема патологий у рыб слабо освещена. Рыбы являются удобными объектами в экотоксико-логических исследованиях в силу своей высокой численности, широкого распространения и доступности для изучения реакции организмов на различные негативные воздействия на водные экосистемы [1]. Влияние загрязнителей на водную среду приводит к неспецифической реакции у рыб — нарушению гомеостаза, в результате чего наблюдается деградация органов и тканей [2].
В ихтиологических исследованиях рассматриваются 6 взаимосвязанных параметров: морфологический, генетический, физиологический, поведенческий, хорологический и биоценотический, причем более доступным для широкого использования параметром является морфологический. Результат антропогенного воздействия может быть выявлен и визуально оценен по наличию морфологических, а также патологоанатомичес-ких нарушений у рыб [3—6] по обнаружению так называемых фенодевиантов — морфологических отклонений и уродств, вызванных снижением генетического гомеостаза и гомеостаза развития, которое свидетельствует об эффекте воздействия экотоксикантов на водные экосистемы [6—8].
Влияние на рыб токсических веществ (нефтепродукты, тяжелые металлы, пестициды) вызывает серьезные нарушения морфологии, патологические изменения внутренних органов (жабры, печень, гонады), низкий процент выживаемости личинок и молоди с аномалиями [9]. Загрязнение водоемов сточными водами вызывает патологические изменения форменных элементов
крови [9], что приводит к нарушению функции жизненно важных систем органов (иммунная, дыхательная, пищеварительная и т. д.).
Целью настоящей работы является изучение патолого-морфологических изменений у карася, окуня и налима как аборигенных и широко распространенных видов рыб бассейна реки Вилюй. Главная задача исследований заключалась в оценке неспецифического ответа на антропогенное воздействие в виде патоморфологических изменений у рыб исследуемого региона.
Материал и методика. Исследования проводились на реках Малая Ботуобуя и Ирелях в 2011, 2014 и 2015 годах в л етний период, а также осенью 2018 года на реках Ирелях и Вилюй. На реке Вилюй отлов производился в окрестностях пос. Сюльдюкар. Орудием лова служили жаберные сети с ячеей от 10 до 40 мм. Материал обрабатывался по общепринятым в ихтиологии методикам [10, 11].
Патогистологические исследования проводились в учебно-научной лаборатории патоморфо-логии, гистологии и цитологии клиники медицинского института СВФУ им. М. К. Аммосова. Исследованы 10 экземпляров окуня, выловленные из бассейна реки Ирелях, а также фрагмент кишечника налима, выловленного из бассейна реки Вилюй ниже устья реки Оччугуй Ботуобуя, зафиксированные в 4 %-ном растворе формалина.
Для первого этапа гистологических исследований отобраны парафиновые блоки печени окуней и кишечника налима. Для изготовления гистологических препаратов использована стандартная методика. Применялись стандартные методы окраски гематоксилином и эозином, окраска срезов проводилась автоматически на аппарате «Leica». Полученные гистологические препараты изучали в световом медико-биологическом микроскопе Nikon Eclipse Ci-E, наиболее демонстративные препараты фотографировали с помощью системы микроскопического анализа.
Нами предпринята попытка применения метода оценки благополучия рыбной части водного сообщества по результатам патоморфологическо-го анализа рыб.
Результаты и обсуждение исследований
Река Ирелях впадает в реку Оччугуй Ботуобуя, относится к бассейну реки Вилюй, который, в свою очередь, является одним из крупнейших притоков реки Лена. Река Ирелях ранее имела полугорный характер, но на данный момент значительная часть русла реки полностью преобразована алмазодобывающей промышленностью, сток в значительной степени регулируется человеком. В бассейне реки расположена агломера-
Рис. 1. Карась из бассейна реки Ирелях
ция города Мирный, включающая некоторое количество промышленных объектов и несколько населенных пунктов.
В 2011, 2014 и в 2018 годах из 48 отловленных экземпляров карася 31 имели массу тела более 120 г. Мы отнесли их к условно крупным. Из этих 31 экземпляров 13 имели те или иные патолого-анатомические изменения. Таким образом, среди относительно крупных карасей 38,71 % имели зафиксированные изменения. Все караси с отклонениями, кроме одного, были отловлены на участке реки Ирелях ниже города Мирный с наиболее загрязненной водой. Один экземпляр с отклонениями отловлен в 2011 году на реке Оччугуй Ботуобуя. Отмечены следующие патологоанатоми-ческие изменения — нарушенная пигментация на жаберной крышке (у 4 экз.), сильно редуцированный спинной плавник (у 1 экз.), оплавление нижней лопасти хвостового плавника (у 3 экз.), слабый тургор мышц (у 4 экз.), поражение и рыхлость кожного покрова (у 4 экз.), искривленное тело вследствие дефекта позвоночника (у 1 экз.), искривленные лучи хвостового и брюшного плавников (у 4 экз.) (рис. 1). У некоторых экземпляров отмечено сразу несколько патологоанатоми-ческих изменений, это можно видеть по цифрам встречаемости. Примечательно, что все особи рыб с анатомически тяжелыми изменениями, снижающими подвижность и успешность охоты (редуцированный спинной плавник, оплавление нижней лопасти хвостового плавника, искривленное тело вследствие дефекта позвоночника и др.), не уступали нормальным рыбам по темпам роста. Особи с подобными патологиями не характеризовались как дистрофичные.
Другие виды не имели патологоанатомически зафиксированных изменений. Основной причиной этого может являться избегание подвижными видами сильно загрязненной воды и наличие относительно чистых участков на коротком промежутке трансформированного русла. При биологическом анализе достаточно достоверных выборок во время контрольных ловов наряду с патоморфологическими изменениями — редуци-
рованный спинной плавник, оплавление нижней лопасти хвостового плавника, искривленное тело вследствие дефекта позвоночника и др. — достаточно часто регистрируются травматические повреждения плавников.
Для оценки благополучия ихтиоценоза мы произвели попытку применить индекс неблагополучного состояния (ИНС) [12]. В наших условиях значение ИНС у карася колебалось от 0 до 7. Полученные нами значения ИНС, в соответствии с методикой, можно охарактеризовать как пограничные значения между зоной относительного экологического благополучия и зоной экологического бедствия. При этом считаем, что необходимо учитывать специфику исследуемого водоема. Методика разрабатывалась для озерных водоемов с очень малой проточностью. В нашем же случае исследовался бассейн реки с высоким уровнем проточности и, естественным образом, сильно зависящим от времени года и объема осадков. Поэтому прямое применение градации по зонам, предложенной в методике на бассейн реки Ирелях, может быть не оправданно, так как в силу указанных выше причин может занизить оценку негативного антропогенного влияния на водоток.
Методы биотестирования, основанные на исследовании патологий и болезней, позволяют регистрировать негативные влияния естественных и антропогенных факторов раньше, чем многие инструментальные м етоды [13]. В настоящее время в качестве индикаторов загрязнения водоемов стали чаще использовать патоморфологические показатели рыб на организменном уровне, при этом наиболее чувствительными биоиндикаторами считаются органы с интенсивными биохимическими процессами, в которых, как правило, аккумулируются загрязняющие экосистему вещества [14, 15].
Патогистологическое исследование фрагмента стенки кишечника налима, выловленного из бассейна реки Вилюй, ниже устья реки Малая Ботуобуя: макроскопически кишечник размером 10 х 1 см, серого цвета. Визуально в стенке кишечника обнаружены округлые уплотненные просо-видные образования различного размера и расположения.
При микроскопическом исследовании стенки кишечника налима отмечается, что на большем протяжении слизистая оболочка некротизирова-на (дефект фиксации на преаналитическом этапе), имеются единичные участки с сохранными железами. В большей части маркированных препаратов в слизистой оболочке отмечаются множество гранулем (микобактериоз), представляющих собой очаги некроза, окруженные эпители-
Рис. 2. Гранулема (микобактериоз) стенки кишечника. Визуализируется очаг казеозного некроза, окруженный эпителиоидными клетками. Увеличение х400. Окраска гематоксилин-эозин
Рис. 3. Визуализируются патологически измененные гепатоциты печени. Увеличение Х1000. Окраска гематоксилин-эозин
оидными клетками с рассеянной лимфоидной инфильтрацией (рис. 2).
Таким образом, по полученным первым гистологическим данным отмечается, что органно-тканевые структуры рыб водоемов рек Ирелях и Вилюй испытывают серьезную антропогенную стрессовую нагрузку, которая характеризуется некробиотическими и дистрофическими изменениями, компенсаторно-приспособительными реакциями, нарушением микроциркуляции крови в тканях печени рыб (очаговый центролобулярный некроз, зернистая дистрофия, вакуолизация цитоплазмы гепатоцитов, гемостаз) (рис. 3).
Обнаруженные гранулемы (микобактериоз) в образцах стенки кишечника налима подтверждают угнетающее действие антропогенных токсикантов в водоемах на гуморальный и клеточный иммунитет рыб.
Поскольку гистологические биомаркеры обеспечивают быстрый и чувствительный метод оценки воздействия антропогенных загрязняющих веществ водоемов на различные органы и ткани, необходимо дальнейшее более детальное изучение других органов рыб, так как действие загрязняющих веществ на разные органы и ткани неодинаково, зависит от функциональных особенностей органов и свойств поллютанта.
Основные выводы
• Значение индекса неблагополучного состояния (ИНС) у карася колебалось от 0 до 7. Полученные нами значения ИНС, в соответствии с методикой, можно охарактеризовать как пограничные значения между зоной относительного экологического благополучия и зоной экологического бедствия. Считаем, что прямое применение градации по зонам, предложенной в методике на бассейн реки Ирелях, может быть неоправданно, так как в силу высокой проточности может занизить оценку негативного антропогенного влияния на водоток.
• Органно-тканевые структуры рыб водоемов рек Ирелях и Вилюй испытывают серьезную антропогенную стрессовую нагрузку, которая характеризуется некробиотическими и дистрофическими изменениями, компенсаторно-приспособительными реакциями, нарушением микроциркуляции крови в тканях печени рыб.
Заключение
В настоящее время на бассейн реки Ирелях оказывается несколько различных типов воздейс-
твия со стороны человека. Сток регулируется искусственно. Вода в бассейне реки Ирелях загрязнена и в течение г ода постоянно происходит сток этой воды с различной степенью интенсивности далее вниз по течению. Нами обнаружены различные патоморфологические изменения у карася. Наличие патоморфологических изменений в исследуемых водоемах может указывать на негативное воздействие внешних факторов на отдельно взятую особь и свидетельствовать об отклонении состояния организма от нормы. Однако выявленные нами патологии имеют относительно высокий процент (38,71 %), что может указывать на начинающиеся изменения окружающей среды, которые могут быть необратимыми. Все па-томорфологические изменения были выявлены у аборигенных видов рыб — якутский карась (Сa-rassius carassius jacuticus Kirillov, 1956), речной окунь (Perca fluviatilis Linnaeus, 1758) и тонкохвос-тый налим (Lota lota leptura Hubbs et Schultz, 1941). Чаще всего аномалии у рыб встречаются в реке Ирелях, что мы связываем с высокой концентрацией токсических веществ.
По полученным первым гистологическим данным отмечается, что органно-тканевые структуры рыб водоемов рек Ирелях и Вилюй испытывают серьезную антропогенную стрессовую нагрузку, которая характеризуется некробиотическими и дистрофическими изменениями, компенсаторно-приспособительными реакциями, нарушением микроциркуляции крови в тканях печени рыб (очаговый центролобулярный некроз, зернистая дистрофия, вакуолизация цитоплазмы гепатоци-тов, гемостаз). Обнаруженные гранулемы (мико-бактериоз) в образцах стенки кишечника налима подтверждают угнетающее действие антропогенных токсикантов в водоемах на гуморальный и клеточный иммунитет рыб.
Библиографический список
1. Жукинский В. Н., Вятчагина Л. И., Щербуха А. Я. Формализованная характеристика ихтиофауны Украины для оценки ее состава и состояния популяции // Гидробиол. журн. — 1995. — 31, № 4. — С. 17—41.
2. Моисеенко Т. И., Лукин А. А., Кашулин Н. А. Сиг как тест-объект для биоиндикации качества вод озер Крайнего Севера // Современные проблемы сиговых рыб. — Владивосток, 1991. — Ч. 2. — С. 213—224.
3. Решетников Ю. С., Попова О. А., Стерлигова О. Н. Изменение структуры рыбного населения эвтрофируемого водоема. — М.: Наука, 1982. — 258 с.
4. Решетников Ю. С. Исследования сиговых рыб в СССР // Современные проблемы сиговых рыб. — Владивосток, 1991. — Ч. 1. — С. 5—22.
5. Решетников Ю. С. Метод экспертной оценки состояния особи и популяции сиговых рыб // Биология и биотехника разведения сиговых рыб: Материалы 5-го Всерос. совещ. — СПб., 1994. — С. 115—118.
6. Савваитова К. А., Чеботарева Ю. В., Пичугин М. Ю., Максимов С. В. Аномалии в строении рыб как показатели состояния природной среды // Вопр. ихтиологии. — 1995. — 35, № 2. — С. 182—188.
7. Кирпичников В. С. Генетика и селекция рыб. — Л.: Наука, 1987. — 520 с.
8. Захаров В. М., Кларк Д. М. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. — М.: Моск. отделение Междунар. Фонда «Биотест», 1993. — 68 с.
9. Минеев А. К. Неспецифические реакции у рыб из водоемов Средней и Нижней Волги // Известия Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 3 (7). С. 2301—2318.
10. Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб (преимущественно пресноводных). М., изд-во «Пищевая промышленность», 1939.
11. Чугунова Н. И. Руководство по изучению возраста и роста рыб. М., 1959. 164 с.
12. Решетников Ю. С., Попова О. А., Кашулин Н. А., Лукин А. А., Амундсен П.-А. Сталдвик Ф. Оценка благополучия рыбной части сообщества по результатам морфопатологического анализа рыб // Успехи современной биологии, 1999. Т. 119, № 2. С. 165—177.
13. Мелехова О. П. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование // Учебное пособие. Издательство: Академия под редакцией О. П. Мелеховой и Е. И. Сарапульцевой. — издание 3, исправлено и дополнено. — Сер. Высшее профессиональное образование. Естественные науки. 2010, М., 228 с.
14. Лукин А. Л., Шарова Ю. Н., Беличева Л. А. Оценка состояния организма рыб при загрязнении водных экосистем нефтепродуктами и отходами целлюлозно-бумажного производства // Журнал «Рыбное хозяйство», 2010, № 6. — С. 47—52.
15. Крючков В. Н., Дубовская А. В., Фомин И. В. Особенности патологической морфологии печени рыб в современных условиях // Журнал «Рыбное хозяйство», 2006. — № 3 (32). — С. 94—99.
PATHOMORPHOLOGICAL CHANGES IN FISH IN THE AREA OF THE VILUY RIVER BASIN
N. M. Solomonov, Researcher, Scientific Research Institute of Applied Ecology of the North of North-Eastern Federal University, [email protected],
A. N. Nyukkanov, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor Yakut State Agricultural Academy, [email protected]. Yakutsk, Russia References
1. Zhukinskiy V. N., Vyatchagina L. I., Shcherbukha A. Ya. Formalizovannaya harakteristika ihtiofauny Ukrainy dlya ocenki ee sostava i sostoyaniya populyacii [Formalized characteristics of the ichthyofauna of Ukraine to assess its composition and population status]. Gidrobiol. zhurn, 1995. No. 31 (4). P. 17—41. [in Russian]
2. Moiseenko T. I., Lukin A. A., Kashulin N. A. Sig kak test-ob'ekt dlya bioindikacii kachestva vod ozer Krajnego Severa [White-fish as a test object for bioindication of water quality in the lakes of the Far North of Russia]. Sovremennyyеproblemy sigovykh ryb. Vladivostok, 1991. Part 2. P. 213—224. [in Russian]
3. Reshetnikov Yu. S., Popova O. A., Sterligova O. N. Izmenenie struktury rybnogo naseleniya evtrofiruemogo vodoema [Changes in the structure of the fish population of the eutrophied reservoir]. Moscow, Nauka, 1982. 258 p. [in Russian]
4. Reshetnikov Yu. S. Issledovaniya sigovyh ryb v SSSR [Studies of whitefish in the USSR. Sovremennyeproblemy sigovykh ryb]. Vladivostok, 1991. Part 1. P. 5—22. [in Russian]
5. Reshetnikov Yu. S. Metod ekspertnoj ocenki sostoyaniya osobi i populyacii sigovyh ryb [Method of expert assessment of the status of individuals and populations of whitefish]. Biologiya i biotekhnika razvedeniya sigovykh ryb: Materialy 5-go Vseros. soveshch. Saint Petersburg, 1994. P. 115—118. [in Russian]
6. Savvaitova K. A., Chebotareva Yu. V., Pichugin M. Yu., Maksimov S. V. Anomalii v stroenii ryb kak pokazateli sostoyaniya prirodnoj sredy [Anomalies in the structure of fish as indicators of the state of the natural environment]. Voprosy ikhtiologii. 1995. No. 35 (2). P. 182—188 [in Russian]
7. Kirpichnikov V. S. Genetika i selekciya ryb [Genetics and fish breeding]. Leningrad, Nauka, 1987. 520 p. [in Russian]
8. Zakharov V. M., Klark D. M. Biotest: integral'naya ocenka zdorov'ya ekosistem i otdel'nyh vidov [Biotest: integral evaluation of the health of ecosystems and individual species]. Moscow, Mosk. otdeleniye Mezhdunar. Fonda "Biotest", 1993. 68 p. [in Russian]
9. Mineyev A. K. Nespecificheskie reakcii u ryb iz vodoemov Srednej i Nizhnej Volgi [Nonspecific reactions in fish from the reservoirs of the Middle and Lower Volga]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2013. Vol. 15. 3 (7). P. 2301—2318. [in Russian]
10. Pravdin I. F. Rukovodstvo po izucheniyu ryb (preimushchestvenno presnovodnyh) [Guidelines for the study of fish (mainly freshwater)]. Moscow, izd-vo "Pishchevaya promyshlennost", 1939. [in Russian]
11. Chugunova N. I. Rukovodstvo po izucheniyu vozrasta i rosta ryb [Guide to the study of age and growth of fish]. Moscow, 1959. 164 p. [in Russian]
12. Reshetnikov Yu. S., Popova O. A., Kashulin N. A., Lukin A. A., Amundsen P.-A. Staldvik F. Ocenka blagopoluchiya rybnoj chasti soobshchestva po rezul'tatam morfopatologicheskogo analiza ryb [Assessment of the well-being of the fish part of the community based on the results of morphopathological analysis of fish]. Uspekhi sovremennoy biologii, 1999. Vol. 119, 2. P. 165—177. 1. [in Russian]
13. Melekhova O. P. et al. Biologicheskij kontrol' okruzhayushchej sredy: bioindikaciya i biotestirovanie [Biological control of the environment: bioindication and biotesting]. Uchebnoe posobie. Izdatelstvo: Akademiya pod redaktsiey O. P. Melekhovoy i E. I. Sarapultsevoy. 3rd (revised and improved) ed. Ser. Vyssheya professionalnoyе obrazovaniyе. Estestvennyya nauki. 2010, Moscow, 228 p. [in Russian]
14. Lukin A. L., Sharova Yu. N., Belicheva L. A. Ocenka sostoyaniya organizma ryb pri zagryaznenii vodnyh ekosistem nefte-produktami i othodami cellyulozno-bumazhnogo proizvodstva [Assessment of fish organism condition in case of contamination of aquatic ecosystems with oil products and waste of pulp and paper production]. Rybnoye khozyaystvo, 2010, No. 6. P. 47—52. [in Russian]
15. Kryuchkov V. N., Dubovskaya A. V., Fomin I. V. Osobennosti patologicheskoj morfologii pecheni ryb v sovremennyh us-loviyah. Rybnoye hozyajstvo. 2006. No. 3 (32). P. 94—99.
