CC BY
17УДК 504.45.054 : 597.55
ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ИММУНО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ СТАТУС ЛЕЩА ABRAMIS BRAMA РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Приведены результаты сравнительного исследования иммуно-физиологических показателей леща Abramis brama, обитающего в разных по уровню антропогенной нагрузки районах Рыбинского водохранилища по данным анализа антимикробных свойств сыворотки крови и соматических индексов иммунокомпетентных органов. Рыбы из загрязненных участков Шекснинского плеса отличались от таковых из условно незагрязненного Волжского плеса низкими величинами уровня бактерицидной активности сыворотки крови и соматических индексов почек и селезенки и высокими - иммунодефицитных особей и соматическим индексом печени.
Ключевые слова: лещ, Рыбинское водохранилище, иммуно-физиологические показатели.
Н.И. Силкина, В.Р. Микряков, Д.В. Ми-кряков
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 152742, Борок, Некоузского района, Ярославской области
Введение. Одним из крупнейших водоемов озерного типа, постоянно подвергающихся загрязнениям сточными водами промышленных предприятий г. Череповца (АО «Северсталь», «Азот» и др.), является Рыбинское водохранилище с площадью водного зеркала 4580 км2 и объемом воды 24,5 км3 [5]. В составе сточных вод в водоем поступают разные по природе токсичные для гидро-бионтов соединения - полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, сложные эфиры, кислоты, соли тяжелых металлов, соединения азота, фенолы и др. [3, 4, 14].
Известно, что рыбы, обитающие в загрязненной зоне, отличаются от таковых из чистых акваторий низкими темпами роста и выживания, высокими величинами зараженности паразитами и естественной смертности [3, 8, 15]. Все это свидетельствует о глубоких нарушениях, происходящих в функционировании иммунологических и биохимических механизмов гомеостаза, обеспечивающих оптимальный рост, развитие и индивидуальную целостность организма в онтогенезе, а также адаптацию рыб к неблагоприятным факторам среды [4, 7, 14].
Лещ - один из основных промысловых видов, обитающих в Рыбинском водохранилище [1]. Это типичный бентофаг семейства карповых Cyprinidae, его основную пищу составляют олигохеты, хирономиды, мелкие ра-
кообразные, моллюски и т.д. [11]. Сведений о характере влияния многокомпонентного антропогенного загрязнения на физиологические и иммунологические показатели различных по экологии пресноводных рыб, обитающих в экосистемах, испытывающих интенсивный антропогенный пресс, в доступной литературе недостаточно.
Цель нашей работы - сравнительный анализ некоторых физиологических и иммунологических показателей леща Abramis brama, обитающего в разных по уровню антропогенной нагрузки районах Рыбинского водохранилища.
Материал и методы исследования. Материалом для исследования послужили 70 особей леща, отловленных тралом в сентябре 2003 г. в противоположных районах Рыбинского водохранилища: на загрязненных участках Шекснинского плеса вблизи г. Череповца и на станциях условно незагрязненного Волжского плеса (рис. 1).
Исследование физиологических и иммунологических показателей проводили по данным анализа соматического индекса иммунокомпетентных органов (печень, почка, селезенка) и функционального состояния гуморальных факторов иммунитета.
Соматический индекс рассчитывали согласно общепринятой методике [10]. Функциональное состояние гуморального звена неспецифического иммунитета оце-
Силкина Нина Иосифовна (Silkina Nina Iosifovna), кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунологии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, sni@ibiw.yaroslavl.ru
Микряков Вениамин Романович (Mikryakov Veniamin Romanovich), профессор, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории иммунологии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, mvr@ibiw.yaroslavl.ru
Микряков Даниил Вениаминович (Mikryakov Daniil Veniaminovich), кандидат биологических наук, заведующий лабораторией иммунологии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, daniil@ibiw.yaroslavl.ru
Токсикологический вестник №з (126)
Рис. 1. Карта-схема Рыбинского водохранилища.
нивали по бактериостатическим свойствам сыворотки крови (БАСК), которые определяли нефелометрическим методом, адаптированным нами для рыб [6]. В качестве тест-бактерий использовали суточную бактериальную культуру Aeromonas hydrophila. Учитывали долю имму-нодефицитных по БАСК особей (ИМД), сыворотка крови которых не угнетала развития тест-микробов.
Результаты исследований подвергали статистической обработке при помощи стандартного пакета программ (приложение Statistica 6.0) с использованием Ьтеста, р < 0,05.
Результаты и обсуждение. Сравнительный анализ полученных результатов показал, что рыбы, отловленные в разных районах Рыбинского водохранилища, достоверно отличались по величине исследуемых показателей (табл.).
Высокие значения индексов печени, установленные среди рыб Шекснинского плеса, видимо, обусловлены интоксикацией организма поллютантами. Более низкие индексы почек и селезенки лещей в загрязненной зоне отражают атрофию этих органов, вследствие токсикантин-дуцирующими процессами цирроза и истощения лим-фо-миелоидной ткани этих органов [7, 14].
Низкий уровень БАСК, отражающий функциональное состояние гуморальных факторов естественного иммунитета (системы комплемента, лизоцима, Ь-лизина, про-пердина и др.) [6], и высокая доля ИМД особей, выявленных в выборке рыб из Шекснинского плеса по сравнению с таковыми из Волжского плеса, свидетельствуют об им-муносупрессивном действии загрязнений на механизмы врожденного гуморального иммунитета под влиянием токсикантов.
Таким образом, проведенные исследования показали существенные различия в функционировании им-муно-физиологических механизмов гомеостаза у леща, обитающего в разных плесах Рыбинского водохранилища. Рыбы из Шекснинского плеса отличались от таковых
из Волжского плеса низкими величинами уровня БАСК и соматических индексов почек и селезенки и высокими - ИМД особей и соматическим индексом печени. Аналогичные структурно-функциональные изменения ранее установлены у лещей из водоемов Южного Урала, р. Кубани и у других видов рыб из водоемов Кольского полуострова, Карели (Костомужского водохранилища), обитающих в антропогенно трансформированных пресноводных экосистемах, загрязненных сточными водами крупных населенных пунктов, промышленных и горно-обогатительных предприятий и т.д. [2, 7-9,12-14].
Заключение. Установленные модификации в функционировании иммуно-физиологических механизмов гомеостаза рыб из Шекснинского плеса следует рассматривать как типичную адаптивную реакцию рыб на загрязняющие вещества. Поллютанты, поступающие со сточными водами промышленных и коммунально-бытовых предприятий г. Череповца, - причина нарушения иммунофизиологического статуса леща, проявляющегося супрессией функций иммунной системы и снижением адаптационного потенциала рыб. Выявленные отличия иммунофизиологических показателей отражают характер влияния поллютантов на рыбное население и условия среды обитания. Полученные материалы могут служить основой для понимания процессов адаптации рыб к возмущающим факторам среды, оценке последствий антропогенного загрязнения на состояние здоровья рыб и качество воды, прогнозирования состояния популяций рыб.
Место отлова Число рыб, экз. Масса рыб, г Индексы иммунокомпетентных органов, % БАСК, % ИМД особи, %
печень почка селезенка
Волжский плес: д. Коприно о. Шумаровский среднее 16 10 26 251 264 257 1,99±0,12 1,95±0,28 1,97 0,44±0,08 0,45±0,01 0,45 0,68±0,04 0,64±0,05 0,66 33,9±5,5 31,8±6,3 32,8 39,6±3,8 50,8±8,8 45,2
Шекснинский плес:
о. Ваганиха 13 284 2,19±0,12 0,33±0,10 0,58±0,03 21,8±3,6 72,2±1,2
ст Любец 10 307 1,92±0,12 0,41±0,04 0,61±0,05 9,9±4,2 64,5±9,7
д. Мякса 21 294 2,25±0,12 0,37±0,06 0,54±0,03 26,6±8,4 59,8±5,1
среднее 44 295 2,12* 0,37* 0,57* 19,4* 65,5*
* Достоверно для значений относительно Волжского плеса при р < 0,05.
Таблица
Показатели иммуно-физиологического статуса леща Рыбинского водохранилища
Токсикологический вестник №з (126)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Герасимов Ю. В., Бражник С. Ю., СтрельниковА.С. Динамика структурных показателей популяции леща Abramis brama (Cyprinidae) Рыбинского водохранилища за период 19542007 г. Вопросы ихтиологии. 2010; 50 (4): 515-524.
2. Кашулин НА., ЛукинАА., Амундсен ПА. Рыбы пресных вод Субарктики как биоиндикаторы техногенного загрязнения. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1999.
3. Колпакова Е.С., Лулоф И., Руттемаан Й. Проект «Волга» в г. Череповце. Нижний Новгород: Экологический центр «Дронт», 1996.
4. КопыловА.И., ред. Экологические проблемы Верхней Волги. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2001.
5. Кузин Б.С., ред. Рыбинское водохранилище и его жизнь. Л.: Наука; 1972.
6. Микряков В.Р. Закономерности формирования приобретенного иммунитета у рыб. Рыбинск: ИБВВ РАН, 1991.
7. Микряков В.Р., Балабанова Л.В., Заботкина Е.А. и др. Реакция иммунной системы рыб на загрязнение воды токсикантами и закисление среды. М.: Наука, 2001.
8. Моисеенко Т.И. Водная экотоксикология: Теоретические и прикладные аспекты. М.: Наука, 2009.
9. Немова Н.Н., Ильмаст Н.В., Иешко Е.П., Мещерякова О.В., ред. Биота северных озер в
условиях антропогенного воздействия. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2012.
10. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб (преимущественно пресноводных). М.: Пищевая промышленность, 1966.
11. РешетниковЮ.С., ред. Атлас пресноводных рыб России. Т. 1. М.: Наука, 2002.
12. Силкина Н.И., Микряков В.Р., Микряков Д.В. Особенности липидного обмена леща Abramis brama, обитающего в реках Южного Урала. Экология. 2010; (6): 403-408.
13. Силкина Н.И., Микряков Д.В., Микряков В.Р. Некоторые иммунобиохимические показатели леща Abramis brama, обитающего в реке Кубань. Экология. 2013; (4): 296-299.
14. Флеров БА., ред. Влияние стоков Череповецкого промышленного узла на экологическое состояние Рыбинского водохранилища. Рыбинск: ИБВВ АН СССР, 1990.
15. Флеров Б.А., Микряков В.Р., Куперман Б.И. Инвазионные и инфекционные процессы у рыб при токсическом воздействии. В кн.: Гельминты в пресноводных биоценозах. М.: Наука, 1982: 58-67.
REFERENCES:
1. Gerasimov Yu.V., Brazhnik S.Yu., StrelnikovA.S. Dynamics of structural parameters of populations of the bream Abramis brama (Cyprinidae) in Rybinsk Reservoir in 1954-2007. Journal of Ichthyology. 2010; 50 (6): 465-474. (in Russian)
2. Kashulin N.A., Lukin A.A., P.-A. Amundsen. Fish of Subarctic freshwater systems as bioindicator of industrial pollution. Apatity: Kola Science Centre Russian Academy of Sciences, 1999. (in Russian)
3. Kolpakova E.S., Lulof I., Ruttemaan I. The Volga in Cherepovets Project. Nizhnii Novgorod: Ekotsentr «Dront», 1996. (in Russian)
4. KopylovA.I., Ed. Ecological Problems in the Upper Volga Region. Yaroslavl: YaGTU, 2001. (in Russian)
5. Kuzin B.S, Ed. The Rybinsk Reservoir and Its Life. Leningrad: Nauka, 1972. (in Russian)
6. Mikryakov V.R. Regularities of Formation of Acquired Immunity in Fishes. Rybinsk: Inst. Biol. Vnutr. Vod, Ross. Akad. Nauk, 1991. (in Russian)
7. Mikryakov V.R., BalabanovaL.V., ZabotkinaEA. et al. Responses of fish immune system to toxic water pollution and acidification. Moscow: Nauka, 2001. (in Russian)
8. Moiseenko T.I. Aquatic toxicology: theoretical and applied aspects. Moscow: Nauka, 2009. (in Russian)
9. Nemova N.N., Ilmast N.V., Ieshko E.P., Meshcheriakova O.V Ed. Biota northern lakes in the conditions of anthropogenous influence. Petrozavodsk: Kola Science Centre Russian Academy of
Sciences; 2012. (in Russian)
10. Pravdin I.F. Study of fishes (mainly fresh-water). Moscow: Food-processing industry, 1966. (in Russian)
11. Reshetnikov Yu.S., Ed. An Atlas of Freshwater Fishes of Russia. Moscow: Vol. 2. Nauka, 2002. (in Russian)
12. Silkina N.I., Mikryakov V.R., MikryakovD.V Characteristics of Lipid Metabolism in Bream, Abramis brama, from Southern Ural Rivers. Russian Journal of Ecology. 2010, 41. (6): 539-541. (in Russian)
13. Silkina N.I., MikryakovD.V., Mikryakov V.R. Effect of Anthropogenic Pollution on Oxidative Processes in the Liver of Fish from the Rybinsk Reservoir. Russian Journal of Ecology. 2012; 43. (6): 386-389. (in Russian)
14. Flerov BA., Ed. The Impact of Waste Waters of the Cherepovets Industrial Complex on the Ecological Situation of the Rybinsk Reservoir. Rybinsk: Inst. Biol. Vnutr. Vod AN SSSR, 1990. (in Russian)
15. Flerov, BA., Mikryakov, V.R., andKuperman B.I. Invasion and Infection Processes in Fishes Exposed to Toxic Impacts. In book: Helminths in Freshwater Biocenoses. Moscow: Nauka, 1982. (in Russian)
N.I. Silkina, V.R. Mikryakov, D.V. Mikryakov
EFFECT OF ANTHROPOGENIC POLLUTION ON IMMUNE AND PHYSIOLOGICAL STATUS OF THE BREAM
ABRAMIS BRAMA IN THE RYBINSK RESERVOIR
Federal State Budgetary Science Institution «I.D. Papanin Institute for Biology of Inland Waters», Russian Academy of Sciences, 152742, Borok, Yaroslavl Region, Russian Federation
Results are presented of a comparative investigation into immune and physiological indicators in the bream Abramis brama inhabiting various parts of the Rybinsk reservoir differing in levels of anthropogenic burden. The analysis is based on antimicrobial properties of blood serum and somatic indices in immune competent organs. Fishes in polluted parts of the Sjeksna stretch of water were distinguished from those in the deemed non polluted Volzhsk stretch of water by low values of bactericidal activity level of blood serum and somatic indices in kidneys and spleen, high level of immune deficient fishes and liver somatic index.
Key words: bream, immune and physiological indicators, Rybinsk reservoir.
Материал поступил в редакцию 27.12.2013 г
