CC BY
101
УДК 538.56
Е. Г. Васильева
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКО- И НИЗКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА НАСЕКОМЫХ (НА ПРИМЕРЕ DROSOPHILA MELANOGASTER)
Введение
Проблема биологического действия электромагнитного поля (ЭМП) возникла в конце 50-х гг. XX в. Развитие радиосвязи, радиолокации, радиовещания, телевидения, а также других специализированных систем передачи информации и энергии привело к повышению общего уровня ЭМП различных частотных диапазонов, интенсивности и режимов генерации в окружающей среде. Масштабы электромагнитного загрязнения стали столь существенными, что Всемирная организация здравоохранения включила эту проблему в число наиболее актуальных для человечества. В настоящее время можно говорить об усиливающемся воздействии электромагнитного излучения на биологические объекты, в связи с чем возникает острая необходимость оценки влияния модифицированных внешних факторов на живые объекты различного уровня организации.
Выживаемость насекомых в электромагнитных полях
Дрозофила имеет короткий цикл развития, что позволяет проследить влияние электромагнитного излучения на всех стадиях жизненного цикла за небольшой промежуток времени. Простота получения нескольких генераций дрозофилы дает возможность изучить действие исследуемого фактора на протяжении нескольких поколений.
Было исследовано влияние высокочастотного (27 ГГц) и низкочастотного (5 Гц) ЭМП на четыре поколения дрозофилы. Основной метод обработки результатов - метод построения таблиц выживания [1]. С помощью таблиц выживания был построен график, отражающий динамику смертности личинок дрозофилы на протяжении четырёх поколений в контроле, низкочастотном и высокочастотном ЭМП (рис. 1).
12 3 4
Поколения
□ Контроль EÜ3 Высокочастотное ЭМП □ Низкочастотное ЭМП
Рис. 1. Динамика смертности личинок Drosophila melanogaster на протяжении четырёх поколений
Нужно отметить, что максимальная смертность личинок наблюдается в высокочастотном ЭМП в 1 поколении (dx = 0,35), во 2 поколении этот показатель резко снижен (dx = 0,23). Стабилизация смертности происходит к 3 поколению (dx = 0,26) и сохраняется в дальнейшем. График динамики смертности личинок дрозофилы в высокочастотном ЭМП показывает приспособление организмов на уровне группы к данному воздействию - оно происходит не сразу, а в течение нескольких поколений, уравновешивая величину смертности на определённом значении.
В низкочастотном ЭМП отмечается иной характер изменения показателя. При сравнении с контролем замечено, что низкочастотное ЭМП, так же как и высокочастотное, оказывает значительное воздействие на уровень смертности, но показатель несколько ниже (dx = 0,29). Во 2 поколении смертность значительно уменьшается (dx = 0,21), в 3 - возрастает (dx = 0,3), в 4 снова снижается, при этом уровень смертности в 1 и 3 и во 2 и 4 поколениях практически один и тот же. Это означает, что динамика смертности личинок дрозофилы в низкочастотном ЭМП носит волновой характер. Результаты подтверждают данные Н. П. Залюбовской [2], которой в исследованиях на Drosophila melanogaster выявлено снижение плодовитости и рост смертности в связи с увеличением времени экспозиции волн миллиметрового диапазона.
Рассматривая влияние изучаемого фактора, нужно обращать внимание на уменьшение жизнеспособности особей, полученных в ходе опыта (контроль), хотя воздействие ЭМП на организм насекомых остаётся очевидным.
На рис. 2 представлен график, отражающий изменение интенсивности смертности дрозофилы в поколениях в низкочастотном и высокочастотном ЭМП.
12 3 4
Поколения
□ Контроль □ Высокочастотное ЭМП □ Низкочастотное ЭМП
Рис. 2. Интенсивность смертности личинок Drosophila melanogaster на протяжении четырёх поколений
Показатель интенсивности смертности отражает, с какой интенсивностью происходит уменьшение численности насекомых по возрастным группам, т. е. дает информацию о вероятности того, что в течение этой стадии особь погибнет. По данному графику мы можем оценить вероятность гибели личинок дрозофилы при воздействии ЭМП.
Вероятность гибели организма в высокочастотном и низкочастотном ЭМП при действии данного фактора в каждом из поколений практически одинакова. Интенсивность смертности личинок дрозофилы в 1 поколении в ЭМП по сравнению с контролем значительно возрастает. Величина вероятности гибели снижается в 3 поколении и снова возрастает в 4, т. е. прослеживается некая закономерность, идентичная для низкочастотного и высокочастотного ЭМП. Эта закономерность носит волновой характер. Максимальная величина показателя отмечена во 2 поколении (qx = 0,72). Эта величина одинакова для обоих видов полей.
На рис. 3 приведён график изменения относительной скорости гибели личинок в ЭМП. Данный показатель также является важным для выявления основных закономерностей, действующих на уровне группы.
0,18
0,16-
12 3 4
Поколения
□ Контроль □ Высокочастотное ЭМП Ш Низкочастотное ЭМП
Рис. 3. Относительная скорость гибели личинок Drosophila melanogaster на протяжении четырёх поколений
Характер изменения скорости гибели личинок в ЭМП на протяжении нескольких поколений сложный. Зависимости различны для высокочастотного и низкочастотного ЭМП. Максимальная скорость гибели отмечается в высокочастотном ЭМП в 1 поколении (kx = 0,18). К 3 поколению происходит стабилизация показателя на более низком уровне, сохраняющаяся в последующем поколении (kx = 0,03). Это свидетельствует о приспособлении на уровне группы, заключающемся в стабилизации скорости гибели.
По сравнению с контролем в низкочастотном ЭМП скорость гибели увеличивается в меньшей степени, чем в высокочастотном. Зависимость изменения показателя волновая. Самая высокая скорость гибели отмечена в 1 поколении (kx = 0,089), наиболее низкая - во 2 поколении (kx = 0,03). В 3 и 4 поколениях скорость гибели соответствовала 0,08 и 0,05.
Закономерности изменения смертности, скорости гибели и интенсивности смертности личинок Drosophila melanogaster от частоты ЭМП носят сложный нелинейный характер. Хорошо прослеживается, что изменение интенсивности смертности как в высокочастотном, так и в низкочастотном ЭМП имеет волновой характер. Интенсивность смертности личинок в ЭМП увеличивается в каждом 2 поколении.
Ещё более сложная зависимость заметна в изменении относительной скорости гибели личинок на протяжении 4 поколений. В низкочастотном ЭМП эта зависимость является волновой. В высокочастотном ЭМП относительная скорость гибели личинок резко уменьшается во 2 поколение. В 3 и 4 поколениях показатель приходит к равновесию и устанавливается на одном уровне.
Смертность в высокочастотном ЭМП к 3 поколению стабилизируется, а в низкочастотном ее изменение носит волновой характер. Нужно отметить, что показатель смертности особей напрямую зависит от изменения вероятности и скорости гибели организмов.
Полученные результаты необходимы для моделирования процесса воздействия ЭМП поля на реальную биосистему. Все найденные показатели являются информативными и отражают устойчивость популяции.
Заключение
Изучение влияния ЭМП на живые организмы в условиях всё большего использования переменного тока и роста антропогенного уровня данного фактора остаётся достаточно актуальным. Полученные результаты необходимы для моделирования процесса воздействия ЭМП на реальную биосистему. Все найденные показатели являются информативными и отражают устойчивость популяции.
Живые организмы в процессе эволюции приспособились к определенному уровню ЭМП, однако его резкое значительное повышение вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, долговременное действие этого фактора может привести к их истощению,
что повлечет необратимые последствия на системном уровне. Сильные отклонения ЭМП от естественного уровня в большую или меньшую сторону выходят за границы оптимума жизнедеятельности живых организмов и являются стрессорным фактором. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Бигон М., Харнер Дж., Таусенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. - М.: Мир, 1999. - С. 310-353.
2. Залюбовская Н. П. К оценке действия микроволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов на различные биологические объекты: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Харьков, 1971. - С. 7.
Статья поступила в редакцию 25.03.2008
INFLUENCE OF HIGH- AND LOW-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS ON INSECTS (BY THE EXAMPLE OF DROSOPHILA MELANOGASTER)
E. G. Vasilieva
Influence of high-frequency (27 GHz) and low-frequency (5 Hz) electromagnetic field (EMF) on four generations of drosophila has been investigated. The basic method of processing of results is a method of construction of tables of survival. Laws of changes of survival rates and death-rates of young flies of Drosophila melanogaster according to electromagnetic field frequency have complex nonlinear character - wave-like behavior of parameter changes of intensity of death-rate both in high-frequency and in a low-frequency electromagnetic field is well observed. Intensity of death-rate of young flies in electromagnetic field increases in every second generation. The obtained results are necessary for modeling of the process of influence of electromagnetic field on real biosystem. All the found parameters are informative and reflect stability of the population.
Key words: electromagnetic fields, insects, drosophila, death-rate, survival rate, biosystem, modeling.
