CC BY
29
ЭКОЛОГИЯ
УДК 628.394.17:632.95:[597-13+597.6/.9]
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ПЕСТИЦИДОВ ДЛЯ РЫБ И АМФИБИЙ НА РАННИХ СТАДИЯХ ОНТОГЕНЕЗА
© 2006 г. А.Я. Полуян
Resistence of amphibia and fish species (Neogobius melanostomus, Pleurodeles walti and Acipenser gueldenstadti) to pesticides' effect has been studied and compared at early stages of their ontogenesis. Correlation and regressive analysis revealed reliable direct dependence between the lgLOEC and lgLim of pescticides in gobies and triton and the corresponding parameters in sturgeon.
Изучение возможных токсических эффектов пестицидов на ранние жизненные стадии гидробионтов является перспективным направлением для лабораторных исследований и последующего мониторинга. Выбор тест-объекта для экотоксикологических исследований - это основа успешного эксперимента. В основе такого выбора лежит адекватная оценка чувствительности возможного тест-организма. На первом этапе оценки следует исходить из видовых и биологических особенностей организма.
Осетровые рыбы на ранних стадиях развития являются общепринятым объектом в токсикологических исследованиях. Однако для исследовательских работ в токсикологии необходимы большие объемы экспериментальных животных. Использование осетровых в лабораторной практике с каждым годом становится затруднительным в связи с проблемой их исчезновения из природных вод [1]. В результате назрела необходимость поиска альтернативных тест-объектов. При выборе тест-организмов необходимо учитывать такие критерии, как массовость вида, оседлый образ жизни, короткий цикл онтогенеза, чувствительность к действию ксенобиотиков, простота отлова и анализа препаратов. Этим требованиям отвечает бычок кругляк и ребристый тритон.
Целью настоящей работы явилась сравнительная оценка воздействия пестицидов на гидробионты в период раннего онтогенеза в условиях токсикологического эксперимента.
Материал и методы исследования
Объектами исследования служили бычок кругляк (Neogobius melanostomus) и тритон ребристый (Pleurodeles waltli) на стадиях раннего онтогенеза. Для определения степени их токсикорезистентности все исследования проводились в сравнительном аспекте с русским осетром (Asipenser quldenstatti). Для исследования и сравнения токсикорезистентности осетра, бычка и тритона использовали водные растворы следующих пестици-
дов: инсектицида Адмирал, фунгицида Батыр, гербицидов Бетанал, Мерлин и Фуроре-супер.
Степень токсического воздействия пестицидов на раннее развитие рыб и амфибий оценивали по следующим показателям: выживаемость, параметры выклева, морфометрические параметры (длина и вес). Эксперимент проводили в литровых емкостях, куда помещали по 30 организмов. Исследования проводили в трех повторностях для каждой концентрации пестицидов. Температура воды колебалась в пределах 18-19 °С. Растворы пестицидов менялись в соответствии с их стабильностью.
Длительность экспериментов зависела от биологических особенностей тест-объектов. Эмбриональный период оканчивался на момент массового выклева. Для раннего постэмбрионального этапа экспозиция опыта определялась моментом рассасывания желточного мешка и переходом на каче -ственно новый этап развития [2-5].
На основании результатов по выживаемости организмов рассчитывали токсикометрические параметры (ЛК0, ЛК16) методом пробит-анализа [6]. Результаты выклева подвергали математическому анализу для определения эффективных концентраций пестицидов (ЕС0, ЕС16) [7, 8]. Длину тела измеряли окуляр-микрометром БИОЛАМ при разном увеличении: для предличинок осетра - 8 х 0,6, мальков бычка - 8 х 2,0, личинок тритона -8 х 1,0. Массу определяли взвешиванием на аналитических весах. Из всех исследуемых концентраций пестицидов и контроля делали промеры 10 организмов в каждой повторности. Полученные результаты подвергали статистической обработке с привлечением t-критерия Стьюдента [9]. При всех видах статистической обработке результатов исследований использованы программы STATISTICA и Microsoft Excel'XP в среде Windows'XP.
Результаты и обсуждение
Первым этапом исследования стало изучение воздействия препаратов на жизнеспособность и физиологические показатели икры. Показателями влияния пестицидов стали выживаемость, токсикометрические параметры, динамика выклева. Наблюдения за выживаемостью определили наиболее токсичный для всех эмбрионов препарат - Батыр. Из всех изученных пестицидов наименьшая гибель эмбрионов осетра наблюдалась в растворах Адмирала, а бычка и тритона - в токсических средах Мерлина.
Исследования влияния препаратов на выклев организмов показали, что пороговые концентрации для тритона по этому показателю были в 2,27,4 раз меньше, чем пороговые концентрации по выживаемости. Таким образом, для эмбрионов тритона момент выхода из зародышевых оболочек является наиболее критическим в эмбриональном периоде.
По показателям выклева бычка только в растворах Фуроре-супер отмечалось немного большее токсическое действие, чем по данным выживаемости. В остальных токсических растворах значения пороговых концентраций по выклеву были выше в 1,3-12,9 раз соответствующих парамет-
ров выживаемости бычка. Следовательно, выход из зародышевых оболочек не является критическим периодом для кругляка. Это объясняется особенностями раннего онтогенеза бычка кругляка: из оболочек выклевывается малек, имеющий вполне сформированные системы жизнеобеспечения [5]. Наибольшей чуткостью к воздействию внешней среды кругляк обладает в процессе формирования организма в зародышевых оболочках.
Эмбрионы осетра проявили избирательную резистентность к растворам пестицидов в момент выклева. Токсические среды Батыра, Бетанала и Фуроре-супер в большей степени влияли на выклев эмбрионов, чем на их выживаемость. В растворах Адмирала и Мерлина отмечена обратная тенденция.
Вторым этапом исследования стало воздействие препаратов на жизнеспособность и физиологические показатели гидробионтов в ранний постэмбриональный период. Наблюдения за выживаемостью определили наиболее токсичный для всех тест-организмов препарат - Батыр. Из всех изученных пестицидов наименьшая гибель наблюдалась в растворах Мерлина.
Морфометрические показатели при характеристике состояния рыб давно стали важнейшей составной частью любого ихтиологического исследования. В наших исследованиях мы так же использовали показатели длины и массы тела для определения токсичности пестицидов. Анализ данных показал, что пороговые концентрации токсикантов по морфомет-рическим параметрам находились на уровне недействующих концентраций по выживаемости. Это подтверждает высокую информативность этих линейных показателей о негативных процессах, протекающих в организме гидробионтов.
В результате изучения пестицидной интоксикации установлено, что все изученные препараты обладают выраженным токсическим действием на рыб и амфибий. Выживаемость подопытных животных находилась в обратной зависимости от концентраций токсинов. По степени уменьшения токсичности препараты располагаются в ряду: Батыр > Фуроре-супер > Адмирал > Бетанал > Мерлин.
Сравнительная оценка токсикорезистентности рыб и амфибий показала, что наибольшей чувствительностью к растворам пестицидов обладают осетр и тритон. Эмбрионы и мальки бычка кругляка были более устойчивы к токсическому воздействию поллютантов. Данные исследования представлены в таблице.
По результатам проведенного анализа были установлены лимитирующие концентрации веществ для тест-объектов. Данные величины используются для нормировании пестицидов при разработке рыбохозяйственных ПДК. Очевидно, что при включении в схему экотоксикологических исследований тритона в качестве тест-объекта нормируемые величины Адмирала и Батыра были бы жестче.
На основании проведенных исследований установлены корреляционно-регрессионные зависимости между пороговыми и недействующими концентрациями пестицидов для бычка и тритона и соответствующими параметрами осетра. Корреляционно-регрессионный анализ, проведенный между величинами ^МОЕС, ^ЬОЕС, ^ЛК16, lgЕСl6 и ^Ыш, выявил достоверную прямую линейную зависимость между пороговыми и лимитирующими величинами. Это математически подтверждает возможность использования бычка кругляка и ребристого тритона в период раннего онтогенеза в качестве тест-объектов при установлении рыбохозяйствен-ных ПДК.
Параметры токсичности пестицидов в период раннего онтогенеза рыб и амфибий
Эмбриональное развитие Раннее постэмбриональное развитие
Наименование Выживаемость Выклев Выживаемость Морфометрические Lim
пестицида показатели
NOEC ЛК16 NOEC ЕС16 NOEC ЛК16 NOEC LOEC
Адмирал
осетр 5,0 9,19 5,0 15,92 2,5 6,13 1,0 2,5 2,5
бычок 5,0 12,26 15,0 16,29 2,5 3,33 1,0 2,5 2,5
тритон 10,0 11,58 1,0 2,15 5,0 13,57 0,1 0,5 0,5
Батыр
осетр 0,1 0,28 0,025 0,027 0,05 0,13 0,05 0,1 0,027
бычок 0,05 0,13 0,1 >0,1 1,0 1,63 0,1 0,5 0,13
тритон 0,025 0,08 0,01 0,023 0,25 0,28 0,025 0,05 0,023
Бетанал
осетр 2,5 5,28 2,5 2,52 1,0 2,78 0,1 0,5 0,5
бычок 1,0 5,15 10,0 25,93 10,0 11,58 5,0 10,0 5,15
тритон 5,0 19,34 1,0 2,61 25,0 27,93 10,0 25,0 2,61
Мерлин
осетр 1,0 7,01 5,0 12,01 10,0 34,90 5,0 10,0 7,01
бычок 25,0 77,78 1000,0 >1000,0 250,0 370,0 10,0 25,0 25,0
тритон 750,0 >750,0 250,0 505,97 750,0 >750,0 100,0 250,0 250,0
Фуроре-супер
осетр 5,0 8,36 1,0 1,08 0,5 0,88 0,5 1,0 0,88
бычок 4,0 7,62 5,0 5,98 3,0 3,98 2,0 3,0 3,0
тритон 5,0 7,23 2,0 3,29 5,0 6,48 0,5 1,0 1,0
Коэффициент
корреляции
осетр /бычок 0,69 0,89 0,86 0,88 0,81 0,79 0,65 0,78 0,92
осетр/тритон 0,55 0,78 0,81 0,81 0,91 0,96 0,56 0,71 0,84
Литература
1. Макаров Э.В., Житенева Л.Д., Абросимова Н.А. Живые ископаемые близки к вымиранию. Ростов н/Д, 2000. С. 9-22.
2. Васецкий С.Г. // Объекты биологии развития. АН СССР. М., 1975. С. 342-364.
3. Гинзбург А.С., Детлаф Т.А. // Объекты биологии развития. АН СССР. М., 1975. С. 217-260.
4. Детлаф Т.А., Гинзбург А.С., Шмальгаузен О.И. Развитие осетровых рыб. М., 1981.
5. Москалькова К.М. // Морфо-экологический анализ развития рыб. М., 1967. С. 48-74.
6. Прозоровский В.Б. // Фармакология и токсикология. 1962. № 1.
7. Методические указания по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М., 1998.
8. Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов. М., 2002.
9. Лакин Г.В. Биометрия. М., 1973.
Азовский НИИ рыбного хозяйства 31 мая 2006 г.
УДК 504.4.054:577.152.313 (047.31)
ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЦИНКА И ЖЕЛЕЗА НА АКТИВНОСТЬ ВНЕКЛЕТОЧНЫХ ЭСТЕРАЗ И ЩЕЛОЧНОЙ ФОСФАТАЗЫ В ПРИРОДНЫХ И МОДЕЛЬНЫХ ПРЕСНОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
© 2006 г Л.М. Предеина, О.И. Бейсуг, М.Н. Предеин
In model experiments of natural water the effects of increased concentrations of Zn2+ and Fe3+ on the indicators of activity of particular-bound an dissolved extracellular esterases and alkaline phosphatase are shown. Phase character of changes in activity indicators of both enzymes in time is established, however, in most cases the activity of alkaline phosphatase increased with the increasing of concentrations of metal ions added, esterases - decreased.
Цинк и железо относятся к наиболее распространенным тяжелым металлам в поверхностных водах суши, концентрации которых, по данным Росгидромета, периодически превышают предельно допустимые. Повышенные концентрации этих металлов в воде наряду с токсическими эффектами способны, в зависимости от концентраций, ускорять или замедлять скорости ферментативных реакций, что может привести к нарушению сбалансированности биогеохимического круговорота веществ и снижению устойчивости экосистем.
Важным звеном круговорота биогенных элементов фосфора и углерода в водных объектах являются процессы ферментативного гидролиза фос-фомоноэфирных и сложноэфирных связей органических веществ с участием соответственно щелочной фосфатазы (КФ 3.1.3.1) и эстераз (КФ 3.1.1.1 и КФ 3.1.1.2) [1]. Эти ферменты являются неспецифичными по отношению к субстратам и могут гидролизовать широкий круг органических веществ, содержащих фосфо- и сложноэфирные связи как внутри организмов, так и непосредственно в воде благодаря способности фито- и
