CC BY
46
УДК 597.442-13: [597-1.044:665.6]
Н. В. Козлова, Н. А. Каниева Астраханский государственный технический университет
ВОЗДЕЙСТВИЕ КАСПИЙСКОЙ НЕФТИ И ДИЭТАНОЛАМИНА НА РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ СЕВРЮГИ
Введение
Рыбное хозяйство Каспийского бассейна развивается под влиянием сложного взаимодействия природных и антропогенных факторов. Ухудшение экологической обстановки в бассейне является одной из главных причин резкого уменьшения объема уловов ценных видов рыб. Загрязнение водоемов нефтью, нефтепродуктами, адсорбентами газообразных соединений (этаноламинами), тяжелыми металлами особенно губительно для гидробионтов на ранних стадиях их развития [1].
Воздействие токсикантов на организм рыб сопровождается ухудшением физиологобиохимических показателей. У рыб наблюдается прогрессивное ослабление двигательнопищевых реакций, изменение углеводного, белкового и липидного обмена [2, 3].
Морфологические показатели гомогенатов органов и тканей являются одним из важнейших критериев жизнедеятельности рыб, характеризующих их физиологическое состояние в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Информационными критериями служат морфотипы, количество образующихся кристаллов, их распределение по размерам, цветности, а также площадь кристаллообразования и другие параметры, оцениваемые с помощью поляризационно-оптических и поляризационно-фотометрических методов.
Химическое загрязнение Волго-Каспийского бассейна впоследствии может привести к снижению плодовитости и гибели рыб, причинив огромный ущерб рыбному хозяйству региона.
Целью настоящей работы явилось исследование воздействия сырой каспийской нефти и комплексного влияния нефти и диэтаноламина (ДЭА) на эмбриогенез и постэмбриональное развитие севрюги на ранних этапах, установление воздействия данных реагентов на выживаемость и морфологическую картину (морфотипы) личинок.
Материал и методика
Материалом для исследования послужила развивающаяся икра севрюги (Ларетег stella-Шъ Ра11а8) на стадии маленькой желточной пробки (стадия 17). Объекты исследований доставляли с Кизанского осетрового рыбоводного завода (Астраханская область).
Сырая каспийская нефть добыта с Хвалынского месторождения Северного Каспия, ДЭА доставлен с Астраханского газоперерабатывающего завода. Эксперименты по изучению токсичности выбранных веществ на развивающуюся икру проводили по общепринятым методам исследований [4-6].
Влияние различных концентраций химических веществ испытывали в сериях опытов. Выбрана шкала концентраций в нескольких вариантах: I - 10 мг/л нефти; II - 10 мг/л нефти + + 10 мг/л ДЭА; III -100 мг/л нефти; IV - 100 мг/л нефти + 100 мг/л ДЭА.
Опыты проводили в двух повторностях, при постоянной аэрации воды, температуре +23 °С и кормлении живыми кормами. Контрольный материал находился в чистой отстоянной воде без добавления токсикантов. Время экспозиции составило 19 суток. В процессе физиологического эксперимента вели регулярные наблюдения за подопытным материалом, регистрировали двигательную активность, реакцию на раздражители, время и гибель, %. При появлении нарушений активности жизнедеятельности личинок отбирали пробы для морфологического анализа биологических жидкостей [7]. Наблюдаемые текстуры оценивали в соответствии с методическими рекомендациями МЗ РФ № 96/165 «Формообразование кристаллических структур биологических жидкостей при различных видах патологии» [8], согласно которым выделяли:
- базисные морфотипы (Б) - текстуры компенсированного гомеостаза (состояние нормы): нитевидные («миелиновые бороздки») и шаровидные;
- вторичные морфотипы (В) - текстуры адаптационного гомеостаза: веерные, полиморфные, спутанно-волокнистые конгломераты;
- атипичные морфотипы (А) - текстуры декомпенсированного гомеостаза, имеющие дефектность формы, отличающиеся от монохромных вторичных и базисных форм цветовой гаммой.
Результаты и обсуждение
Результаты исследований показали, что выклев предличинок севрюги (стадии 36-37) в контроле и во всех вариантах опыта начался на третьи сутки эксперимента. Выклев продолжался в течение 48 часов, количество вылупившихся предличинок в разных вариантах опыта составило от 40 до 75 % посадочного материала. У 9 % выживших предличинок выявлены аномалии в виде дефектов желточного мешка, недоразвития плавниковой каймы, искривления туловищного и хвостового отделов. Предличинки контрольного варианта имели выживаемость 100 % и были без видимых внешних патологий (табл.).
Выживаемость предличинок севрюги от икры, заложенной на стадии маленькой желточной пробки, в эксперименте при воздействии токсикантов
Вариант опыта Выживаемость, %
Контроль 100
I. 10 мг/л нефти 73
II. 10 мг/л нефти + 10 мг/л ДЭА 75,5
III. 100 мг/л нефти 51
IV. 100 мг/л нефти + 100 мг/л ДЭА 40
Максимальная выживаемость зарегистрирована при концентрации 10 мг/л нефти +10 мг/л ДЭА, что на 3,3 % больше выживаемости предличинок в опыте с чистой нефтью той же дозы. Выход рыб, содержавшихся при максимальной концентрации нефти (100 мг/л), на 21,6 % больше, чем в комплексном растворе (100 мг/л нефти + 100 мг/л ДЭА). При сравнении выживаемости севрюги в комплексных растворах нефти и ДЭА наблюдали уменьшение выхода на 47 % в максимальной их концентрации (100 мг/л нефти + 100 мг/л ДЭА).
К концу опыта средняя длина личинок в растворах токсикантов составила 17-21 мм, средний вес - от 14,2 до 16,8 мг, у контрольных личинок - 21-22 мм и 18,2-21,3 г соответственно.
Исследование морфологической картины гомогенатов (морфотипов) личинок также выявило негативное воздействие токсикантов на ранний эмбриогенез севрюги.
Результаты анализа структурных образований контрольных личинок показали значительное количество анизотропных монохромных структур, занимающих около 80 % площади оптических ячеек. Присутствовали нитевидные образования, имеющие как разрозненный характер расположения, так и формирующие сеть с умеренно выраженными анизотропными свойствами. Наблюдаемые кристаллы крупные, с полиморфной конфигурацией. Много текстур, напоминающих спутаннно-волокнистые конгломераты. Встречались кристаллы шаровидной и веерной формы (Б - 40 %; В - 60 %) (рис., а).
а б в
Морфотипы гомогенатов личинок севрюги в эксперименте: а - контроль; б - 10 мг/л; в -100 мг/л
В I варианте опыта (10 мг/л нефти) в гомогенатах личинок отмечено умеренное количество анизотропных структур, занимающих около 30 % площади оптических ячеек. Нитевидные
текстуры носили разрозненный характер и обладали умеренно выраженными анизотропными свойствами. Кристаллы некрупные, среди них преобладали монохромные текстуры, но встречались единичные цветные. Отмечен полиморфизм текстур: кристаллы веерной формы, спутанноволокнистые конгломераты и их фрагменты, единичные анизотропные «шары». Количественное соотношение базисных морфотипов, вторичных и атипичных отличалось: Б - 25 %; В - 70 %; А -5 % (рис., б).
Во II варианте опыта наблюдали малое количество анизотропных структур, занимающих около 15 % площади оптических ячеек. Нитевидные структуры имели разрозненный характер расположения и слабую анизотропию. Среди наблюдаемых текстур преобладали мелкие полиморфные кристаллы. Зарегистрированы цветные кристаллы. Шаровидные образования и спутанно-волокнистые конгломераты отсутствовали: Б -10 %; В - 80 %, А -10 %.
При воздействии сырой нефти в концентрации 100 мг/л нефти (III вариант опыта) на икру в биологической жидкости личинок наблюдали одиночные анизотропные структуры, занимающие около 10 % площади оптических ячеек. Отмечали одиночные нитевидные «бороздки» со слабо выраженными анизотропными свойствами. Кристаллы мелкие, полиморфные, по форме часто представляли собой фрагменты спутанно-волокнистых конгломератов. Веерные и шаровидные формы отсутствовали. Среди наблюдаемых текстур отмечали цветные кристаллы: Б - 10 %; В - 60 %; А - 30 % (рис., в).
По результатам исследования биологической жидкости выклюнувшихся личинок севрюги в растворах 100 мг/л нефти + 100 мг/л ДЭА (IV вариант) наблюдаемые анизотропные структуры занимали около 70 % площади оптических ячеек. Много нитевидных бороздок с умеренно выраженной анизотропией, которые располагались в основном в виде сети. Большинство кристаллов имело полиморфную конфигурацию. Встречались единичные шаровидные образования и спутанно-волокнистые конгломераты. Отмечались отдельные структуры с цветными вставками: Б -25 %; В - 70 %; А - 5 %.
Максимальное количество вторичных текстур, наблюдавшееся в гомогенатах личинок, содержащихся в концентрации 10 мг/л сырой каспийской нефти + 10 мг/л ДЭА (II вариант опыта), связано с напряженностью механизмов адаптации [9].
Наличие атипичных текстур в гомогенатах личинок, подвергшихся влиянию сырой каспийской нефти в дозах 100 мг/л (вариант III) и 10 мг/л нефти + 10 мг/л ДЭА (вариант II) показало, что химические соединения данных концентраций оказывают более угнетающее воздействие на ранние этапы онтогенеза севрюги, чем дозы других вариантов опыта.
Количество базисных текстур в гомогенатах всех подопытных личинок уменьшалось в 1,3-4 раза относительно контрольных. Увеличение по сравнению с контролем содержания вторичных морфотипов в 1,3 раза свидетельствует о компенсаторной реакции интенсивности метаболизма в организме подопытных личинок. Снижение базисных текстур и появление атипичных кристаллов в биологических жидкостях говорит о нарушении гомеостаза в организме севрюги на ранних этапах онтогенеза.
Заключение
Результаты экспериментальных исследований позволяют заключить, что нефть и ДЭА проявляют высокотоксичные свойства при воздействии на ранние стадии развития севрюги. Негативное влияние комплексных токсикантов на рыб усиливалось по мере увеличения их концентрации.
Вероятно, гибель икры (её значение в процентах) также связано с последующей критической стадией эмбрионального развития осетровых рыб - стадий щелевидного бластопора (стадия 18). В икре севрюги, помещенной в растворы нефти, а также комплексные растворы нефти и ДЭА, отмечалось увеличение количества уродливо развивающихся эмбрионов, что в конечном итоге приводило к повышению общего отхода икры и аномально развивающихся личинок.
У развивающихся личинок севрюги наблюдали изменения морфоструктур биологической жидкости (морфотипов). Отличительной особенностью морфологической картины гомогенатов личинок севрюги под воздействием токсикантов явилось наличие цветных структур.
Поступление нефти и ДЭА в рыбохозяйственные водоемы Волго-Каспийского региона в исследуемых концентрациях может существенно снизить естественное воспроизводство севрюги.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Артюхова В. И., Носов В. Н. Особенности и пороги токсического воздействия нефтепродуктов на гид-робионтов Каспийского моря // Теоретическая экология. - М.: МГУ, 1987. - С. 70-80.
2. Каниева Н. А. Морфофункциональные нарушения у карповых и осетровых рыб Волго-Каспийского бассейна при действии токсических агентов на примере диэтаноламина: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 1992. - 23 с.
3. Каниева Н. А. Физиологические механизмы адаптации рыб к влиянию каспийской нефти: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Астрахань, 2004. - 48 с.
4. Строганов Н. С. Методика определения токсичности водной среды. - М.: Наука, 1971. - С. 14-60.
5. Лесников Л. А. Методика оценки влияния воды из природных водоемов на Daphnia magna // Методики биологических исследований по водной токсикологии. - М.: Наука, 1971. - С. 157-168.
6. Лукьяненко В. И., Карпович Т. А. Биотестирование на рыбах токсичности сточных вод: Методические рекомендации / АН СССР, Ин-т биологии внутр. вод им. И. Д. Папанина. - Рыбинск, 1989. - 96 с.
7. А. с. 2258926. Способ оценки токсического действия химических веществ на органы и ткани рыб / Н. А. Каниева, А. К. Аюпова // Изобретение. - 2004. - 5 с.
8. Шабалин В. Н., Шатохина С. Н. Клиническая кристаллография: становление, проблемы, перспективы // Кристаллографические методы исследования в медицине: Сб. науч. тр. - М., 1997. - С. 23-25.
9. Минц Р. И., Кононенко Е. В. Жидкие кристаллы (мезофазы) в организме человека // Архив патологии. -1981. - Т. 43, № 7. - С. 3-11.
Получено 19.12.2006
THE INFLUENCE OF THE CASPIAN OIL AND DIETHANOLAMINE ON EARLY DEVELOPMENT STAGES OF STELLATE STURGEON
N. V. Kozlova, N. A. Kanieva
Experimental data of some chemical agent influence on early ontogenesis of stellate sturgeon (Acipenser stellatus Рallas) are represented in this article. Changes of external features, survival values and morphostructures (morpho-types) of larva biological fluids are studied taking into account the influence of crude oil and diethanolamine.
