CC BY
24
Ri'qi: - tmy Mcchanisms
înTïiosystems
* %
Regulatory Mechanisms
in Biosystems
ISSN 2519-8521 (Print) ISSN 2520-2588 (Online) Regul. Mech. Biosyst., 8(4), 628-632 doi: 10.15421/021796
Impact of ions of zinc and cadmium on body weight, fertility and condition of the tissues and organs of Procambarus virginalis (Decapoda, Cambaridae)
O. M. Marenkov, K. K. Holoborodko, U. S. Voronkova, O. S. Nesterenko
Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, Ukraine
Marenkov, O. M., Holovoborodko, K K., Voronkova, U. S., & Nesterenko, O. S. (2017). Impact of ions of zinc and cadmium on body weight, fertility and condition of the tissues and organs of Procambarus virginalis (Decapoda, Cambaridae). Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(4), 628-632. doi:10.15421/021796
Heavy metals cause functional disorders in the tissues and organs of hydrobionts, affecting their linear-weight indicators, reproductive system, digestive and eliminative organs. Using the method of histological estimation of the conditions of the tissues and organs of Procambarus virginalis Lyko, 2017 allowed us to determine the peculiarities of adaptation of crustaceans to the effect of different concentrations of heavy metal ions in the conditions of a modeling experiment. We studied the impact ions of zinc (0.1 mg/l) and cadmium (0.01 mg/l) on the organism of P. virginalis. The heavy metal ions had a negative effect on the weight indicators, survivability and reproduction of P. virginalis. During the experiments with zinc, we observed death of 18.2% of the tested crustaceans; the highest death rate was observed in the experiment with cadmium - 27.3%. Experimentally modeled concentrations of heavy metals negatively affected the reproductive system of P. virginalis. In the experiment with cadmium ions, we observed no spawning; the highest percentage of the females with deposed eggs was observed in the control - 29.1%. The conducted studies allowed us to observe the reaction of the eliminatory system of P. virginalis to the impact of heavy metal ions. The impact of ions of zinc and cadmium decreased the area of secretory cells of the green gland by 10.4-14.8%. We observed grinding of the nuclear cell apparatus. Therefore, the nucleii of granulocytes were 23.6% smaller under the impact of zinc, and 17.5% smaller under the influence of cadmium. The sizes of cells and nucleus apparatus decreased mutually and proportionally; this was proven by stable indicators of nucleus-cytoplasm ratio, its value equaled 0.290.31 units. The given concentrations of heavy metals did not affect the histological condition of the adipose tissue, the sizes of adipocytes fluctuated within the range of 215-2178 цт2, the average equaled 872-994 цт2. We determined the negative effect of heavy metals on the histological structure of the hepatopancreas and the value of gland lumens. In the control, the area of previous section equaled 164.5 цт2 with 39 цт2 lumen. During the experiment with zinc ions the structures of hepatopancreas increased by 19.9%, and in the experiment with cadmium, we observed the highest increase in the structural elements of the tissues - by 50.2%. The worst histological condition of the cells of the tested tissues and organs of P. virginalis was observed among individuals impacted by the cadmium ions; this is explained by the high toxic effect of this heavy metal.
Keywords: Marmorkrebs; crustaceans; heavy metals; hepatopancreas; adipocytes
Вплив штв цинку та кадм1ю на масу тла, плодючкть i стан тканин i оргашв Procambarus virginalis (Decapoda, Cambaridae)
О. М. Маренков, К. К. Голобородько, Ю. С. Воронкова О. С. Нестеренко
Дтпровський нацюнальний утверситет Мет Олеся Гончара, Дтпро, Укра'та
Важю метали викликають функцюнальш порушення у тканинах i органах гвдробюнпв, впливаючи на !х лшшно-вагсга показники, репродуктивну систему, органи травлення та видшення. Застосований метод пстолопчного оцшювання стану тканин i оргашв мармурових раюв дозволив визначити особливосп адаптацш ракогаэдбних до ди рiзних концентрацш юшв важких меташв в умовах модельного експерименту. Дослщжено вплив юшв цинку (0,1 мг/л) та кадмто (0,01 мг/л) на оргашзм Procambarus virginalis Lyko, 2017. 1они важких меташв негативно впливали на вагсга показники, виживання та вщтворення мармурових раюв. Пщ час експерименту в дослщ з цинком загинуло 18,2% дослщних раюв, найбшьшу смертшсть ракошщбних спостершали в експерименп з кадмieм (27,3%). Експериментально змодельоваш концентрацп важких металiв негативно впливали на репродуктивну систему мармурових раюв. У дослщ з юнами кадмто вщладення жри не спостершали, найбшьший вщсоток самок iз вщкладеною ^ою вiдмiчали в контролi (29,1%). Проведеш дослщження дозволили виявити реакщю видшьно! системи мармурових раюв на вплив юшв важких металiв. За впливу юшв цинку та кадмто на 10,4-14,8% зменшувалась площа секреторних кштин зелено! залози. Спостершали здрiбнення нуклеарного апарату кштин. За впливу цинку ядра гландулоципв були меншими на 23,6%, а за впливу кадмто - на 17,5%. Зменшення розмiрiв клгган i ядерного апарату вщбувалося взаемопропорцшно, що шдтверджувалося сталими показниками ядерно-цитоплазматичного вщношення, величина якого перебувала в межах 0,29-0,31 одиниць. Задаш концентрацп важких металiв не впливали на гютолопчну картину жирово!
Article info
Received24.09.2017 Received in revised form
20.10.2017 Accepted 23.10.2017
Oles Honchar Dnipro National University, Gagarin Ave., 72, Dnipro, 49010, Ukraine. Tel.: +38-066-512-29-44. E-mail: gidrobions@gmail. com
тканини, розмiри адипоцитiв коливалися в дiапазонi 215-2178 мкм2, у середньому становили 872-994 мкм2. Визначено негативний вплив важких мегалiв на гтстолопчну структуру гепатопанкреаса мармурових раюв: вiдмiчено достсгарт змiни у структурi тканини, важк метали впливали на форму дольок гепатопанкреаса та величину просвiту залози. У контролi площа поперечного зрiзу дорiвнювала 164,5 мкм2 iз просвгтом 39 мкм2. У дослщ з юнами цинку структури гепатопанкреаса збшьшеш на 19,9%, а в експерименп з кадмieм спостерiгали найбiльше збшьшення структурних елеменпв тканини - на 50,2%. Найгтршу гтстолопчну картину для клттин дослiдних тканин i оргашв мармурових раюв спостерiгали в особин за впливу iонiв кадмiю, що пояснюеться високим токсичним впливом цього важкого металу.
Ключовi слова: мармуровий рак; ракогаэдбш; важю метали; гландулоцити; гепатопанкреас; адипоцити
Вступ
Важи метали виступають прюритетними токсичними забруд-нювачами прюних водойм. Вони становлять надзвичайну небез-пеку як забруднювач природних вод, як навпь у поршняно малих концентрациях можуть негативно впливати на водщ оргатзми (F e-donenko et al., 2012; Opp et al., 2015). Бюлопчт наипдки забруд-нення важкими металами водного середовиша виявляються, на-самперед, у прямш токсичнй до на цдробюнтш, шо спричиняе ураження ïx фшолопчних систем.
Особливий iнтерес становить вивчення адаптац1йних можли-востей нових видв пдробюнттв, яи вперше вселяються до водойм з1 сталим еколопчним режимом та сформованим токсиколопчним фоном. У такому випадку нов1 види можуть або загинути, не ви-тримавши тиску антропогенних чинникiв, або, навпаки, адаптува-тися до нових умов. При цьому процес адаптащ, який в1дбува-еться на бюхмчному та клпинному рiвm, створюе передумови виживання популяцй iнвазiйного виду (Holoborodko et al., 2016).
У зв'язку з тим, шо у 2015 рощ мармуровий рак потрапив до водойм Дтпропетровсько1 областт (Novitsky and Son, 2016), виникла необхщтсть дослщження можливостей його адапта-цш до еколопчних чинниив водного середовиша з метою по-дальшого прогнозування його поширення або навiть актмати-зацiï в умовах токсиколопчного забруднення водойм степового Приднтров'я (Holoborodko et al., 2016). Мармуровi раки Pro-cambarus virginalis Lyko, 2017 (Decapoda, Cambaiidae) -партеногенетичт ракоподбт, знайденi в 1990 рощ у водоймах Нгмеччини (Martin et al., 2010a, 2010b; Faulkes, 2015). Мармуровий рак описано як щдвид американського виду Procambarus fallax (Hagen, 1870), природний ареал якого охоп-люе водойми Джорджiï та Флориди (США) (Hobbs, 1942; Taylor et al., 1996). Щ ракоподабт потрапили до Свропи як акварiумний вид та випушен до водойм Нгмеччини (Chucholl and Pfeiffer, 2010; Peay et al., 2010). Як швазшний вид мармуровий рак вщмъ чений у водоймах Нгдерландв, Гтали (Marzano et al., 2009), Сло-ваччини (Liptak et al., 2016), Швеци (Bohman et al., 2013), Чехй (Patoka et al., 2015), Украши (Novitsky and Son, 2016) та Японй (Kawai and Takahata, 2010). Мармуровi раки - тжкш швазшт гiдробiонти (Scholtz et al., 2003). Вони вселен у багатьох мюцях i формують популяцй, яю здатн до самовщтворення, створюючи загрозу сiльському господарству та конкуруючи з аборигенними видами.
Популяцй мармурових рак1в складаються з триплодаих са-миць, а 1х розмноження вщбуваеться партеногенетичним шляхом (Scholtz et al., 2003; Alwes and Scholtz, 2006; Faulkes, 2010; Martin et al., 2016). Уа особини - самищ, генетично щентичт до материнсько1 особини (Jimenez and Faulkes, 2010). Таким чином, мармуровi раки можуть використовуватися як показовi модельн об'екти у бюлопчних дослщженнях (Vogt, 2010; Martin et al., 2010b; Vogt et al., 2015).
У зв'язку iз цим наше дослщження спрямоване на визначен-ня впливу iонiв важких металiв на фiзiологiчний стан i псто-структуру тканин i органiв мармурових раюв. Робоч гтотези дослщження базувалися на визначент реакци оргатзму мармурових раюв на вплив змодельованих концентраций iонiв цинку та кадмго в контрольованих умовах: вплив важких метал1в на ваговi показники ракоподбних, плодючсть, стан тканин i органв.
Матерiал i методи досл1джень
Лабораторт модельт експерименти мехатзм1в адагпащй до да iонiв цинку та кадмзю здшснювали на особинах мармурових
раюв Procambarus virginalis Lyko, 2017 (Decapoda, Cambaiidae). Експеримент проводили у трьох аквар1умах робочою емтстю 30 л. Постшну температуру води тдтримували терморегулятором i в ycix акварiумах вона становила +24 °С. Кисневий режим тдтримували компресором, вмст кисню у водi акварiумiв становив 8 мг/л. .Hpim на тиждень повнicтю мшяли воду в акварiумах i додавали токсиканти з розрахунку концентраций iонiв важких металiв цинку 0,1 мг/л (10 ГДК), кадмзю - 0,01 мг/л (2 ГДК). Концентраци важких металiв установили з розрахунку !х вмсту у вода Зашрзького (Дшпровського) водосховища -основнш водоймi-реципieнтi цього виду. Годували щодня однаковою кшькютю корму. До кожного акварiума висаджували по 11 екземплярiв мармурових раюв однаково! розмрно-вжово! групи, отриманих партеногенетично в!д одне! самки. Експери-мент тривав 21 добу.
1з метою доcлiдження впливу важких металiв на псто-структуру антенально! залози мармурових ракiв застосовували пстолопчт методи доcлiджень. Особин контрольно! та дослано! групи по завершены експерименту фжсували у 4% розчит формалшу з подальшим опрацюванням зпдно !з загальноприй-нятми пстолопчними методами (Mumford et al., 2007). Для ви-готовлення зр!з!в використовували мжротом МС-2. Пстолопчш зр!зи фарбували гемотоксилш-еозином. Фотографи препарапв робили за допомогою цифрово! насадки на мжроскоп Science-lab T500 5.17 M, яку тдключали до микроскопа модет Jenaval. У кожнш дослщий групг анатзували та вимрювали по 120 клпин антенально! залози, по 100 дольок гепатопанкреаса, по 100 rai-тин адипоцитв. Опис пстолопчних препарапв здшснювали з використанням атласЗв гЗстологЗ! ракоподбних (Shields and Boyd, 2014). Величину ядерно-цитоплазматичного в1дношення розраховували як вщношення площ1 ядра до площЗ клпини.
Статистичне опрацювання даних зд1йснювали за загально-прийнятими методиками з використанням програмного пакета Statistica 8.0 (StatSoft Inc., USA). Bti результати наведет як се-редне значення ± стандартне в1дхилення (SD). ДостовЗрнЗсть рЗз-нии! м1ж вибЗрками даних установлено Зз застосуванням одно-факторного дисперсшного анал!зу за р1вня значимости P < 0,05.
Результати
Вплив важких металл на масу та плодючкть. На початку експерименту вс! мармуров! раки мали середньовиважену масу особин 1,32 г, тобто належали до однорозмгрно! групи. У юнщ експерименту прирют маси в контрольному аквар!ум1 становив 0,32 г (24,4%). Найбшьший прир!ст маси мармурових ракв спостер!гали у досл!д! з цинком 0,41 г (31,1%), але статистично достов!рно! р!зниц! м!ж ваговими показниками мармурових ра-к1в ми не вщмпили. Незважаючи на це, найменший прир!ст маси у ракопод!бних вщмчали у досл!д! з кадмгем i вгн становив 0,15 г (11,2%).
В експериментальних аквар!умах !з важкими металами спо-стер!гали загибель мармурових ракв. На 21-шу добу експерименту в аквар!ум1 з цинком загинуло 18,2% мармурових рак1в. Найбшьшу смертн1сть досл!дних тварин в!дм1чали в експеримент! з кадмем (27,3%). По завершент експерименту деяк1 мармуров! раки в!дклали !кру. В контрол! в!дсоток самок з !крою найбшьший (27,2%), дещо менше самиць в!дклали !кру в досл!д! з цинком (11,1%). У дослщ з кадапем в!дкладення гкри не спо-стернали (табл. 1). Важк! метали впливають на ф!з!олог1чний стан г!дроб!онт!в, що вщображаеться на !х тканинах i органах. Тому г!столог!чн! досл!дження тканин i орган!в можна використо-вувати як б!олог!чн! маркери негативного впливу токсиканпв.
Таблиця 1
Репродуктивш показники P. virginalis за да ioHiB цинку та кадмгю (x ± SD)
Умови дослвду Kompo!^ n = 11 Дocл^д !з циншм n = 9
Частка самиць з крою, % 29,1 11,1
1ндивщуалъна абсолютна 84,5 ± 2,44 78,0#
плодюч1сть, шт. 25,0#
Маса статевих продукт1в, мг 30,0 ± 1,42
Маса одте! ¿кринки, мг 0,36 ± 0,021 0,32 ± 0,022
Диаметр одте! ¿кринки, мм 1,5 ± 0,05 1,7 ± 0,05*
Примтки: у дocлiдi з кaдмieм paки iкpy Me вiдклaдaли; * - pis™^ дocтoвipнa за Р < 0,05, # - kpy вщклала oднa ocoбинa.
Сeкpeт зажжа зaлoзи нaкoпичyвaвcя в ашкальнш частит кл-тини, пpoтоплaзмa пpи цыэму poзpiджyвaлacя та чacткoвo втpaчa-лacя на cтвopeння ceкpeтy. На зoвнiшнiй частит клпини виникали виpocти, як пepeтвopювaлиcя на вeликi пyxиpпi, щэ мостили cex-peт i pwy пpoтоплaзмy. Пoтiм щ пyxиpпi в^шалтая вщ клпини та дeякий чac пepeбyвaли у пpocвiтi зaлoзи у вигляд кpaпeль. Клъ тини ангенальжд зaлoзи мapмypoвoгo paxa в sompom cягaли poз-мipy 1бб,1 мкм2 (табл. 2). Глaндyлoпити мали чпю xpaï клпин, ви-paжeнy c^y^y-py npno^ чму базальну мeмбpaнy. Велик ядpa зaлoзистиx клпин у пoпepeчнoмy пepepiзi cягaли poзмipiв 51,3 мкм2. Hyкпeapнa мeмбpaнa мала piвний xpaü, в ядpax cпocтepiгaли ядep-ця, як! xapaктepизyвaлиcя виpaжeнoю бaзoфiлieю. To6to c^yray-pa aнтeнaльнoï зaлoзи мapмypoвoгo pasa в кoнгpoлi вщшвщала гарм для дecягинoгиx paкoпoдiбниx.
Таблиця 2
Пстометричний аналiз клiтин антенально! залози P. virginalis (x ± SD, n = 120)
ДослГдна група Шюща кл!тин, мкм2 Плoщa 4Aep, мкм2 Beличинa ядepнo-цитошгазмашчшш вiднoшeння
Контроль Цинк, 0,1 мг/л (10 ГДК) Кадмш, 0,01 мг/л (2 ГДК) 166,1 ± 9,11 148,8 ± 10,12 51,3 ± 3,92 39,2 ± 1,41** 0,31 ± 0,013 0,29 ± 0,021
141,4 ± 7,61** 42,3 ± 1,73* 0,31 ± 0,022
Примтка: * - piзниця дocтoвipнa за Р < 0,05, ** - piзниця дocтoвipнa за Р < 0,01.
За впливу цинку клгтини зележй залози мармурового рака також мали чгтку структуру, вираженi мембрани, цтст ядра та ядерця (рис. 1). Площа поперечного перерiзу гландулоципв сягала 148,8 мкм2. Ядро клпини займало приблизно 26,1-29Д% i сягало розмiрiв 39,2 мкм2. Порiвняно з контролем статистично достовiрноï рiзницi м1ж розмрами кштин не спостерггали, але розмри ядер клiтин зеленоï залози за впливу юшв цинку на 23,6% меншi за контроль.
Найпршу пстолопчну картину для клiтин антенальноï залози спостерггали в особин, яю перебували за впливу iонiв кадмгю (рис. 1). Структура вивщних проток зеленоï залози в них порушена з нечеткими межами, протоки мстили в arôi велику юльюсть фрагментов цитоплазми гранулоципв. У деяких клiтинах
Фiзioлoгiчна oun 1ка антенальних затоз за впливу важких металiв. Ошвы opгaни видiлeння мapмypoвиx paкiв - napa видo-змiнeниx мeтaнeфpидiïв - aнтeнaльниx зaлoз, aбo зелени* зaлoз. Цe дocить вeликi oкpyглi зaлoзи, poзтaшoвaнi в гoлoвнoмy вщдщ, щo вiдкpивaютьcя пpoтoкaми пoблизy ocнoви анген. Koжнa зaлoзa cклaдaeп>cя з вeликoгo цeлoмiчнoгo мшчка, звивиcтoгo канальца та ceчoвoгo мixypa. Сeкpeтopнa чacтинa aнтeнaльнoï зaлoзи мaap-мypoвoгo paкa мала вигляд мшчка, poздiлeнoгo на чи^инт ка-мepи, щo виcтилaютьcя oднoшapoвим зaлoзиcтим eпiтeлieм, який фopмyвaв лaбipинт (pиc. 1). На гicтoлoгiчниx npenaparax пoмiтнi pяди зaлoзиcтиx клпин, яю мicтилиcя на тoнкiй базальнй мeмбpa-т. Клпини кyбiчнoï фopми мстили ветшЕ ядpo, в якoмy дoбpe no-мiтнe ядepцe. Kiлькicть ядepeць вapiювaлa вщ oднoгo дo дeкшькox.
вiдмiчали пзкноз ядер, а також вихщ ядерця за меж ядра - появу мжроядер. Подiбне явище пояснюеться токсикологiчним впливом кадм1ю. Пор!вняно з контролем гландулоцити антенально! залози були на 14,8% меншими. Ядра залозистих клiтин також були дос-товiрно меншими на 17,5%о за контрольт показники. У дослщ та контрот величина ядерно-цитоплазматичного вщношення гландулоципв статистично не рiзнилася та коливалася в межах 0,290,31 одиниць, що вказуе на взаемопропорцине зменшення як цитоплазми клпин зелено! залози, так i !х ядер, що викликано впливом важких метал!в.
Фiзiологiчна оц1нка жирових клпин за впливу важких металш. Дослщження адипоципв сполучно! тканини показали, що достовiрно! рiзницi м1ж розмрами клпин за впливу важких метал!в не виявили. Розмари адипоципв коливалися в широкому дапазон1 215-2 178 мкм2 i в середньому сягали 872-994 мкм2. Таким чином, дан! кощентращ! важких метал!в за експозици експерименту в 21-шу добу не впливали на накопичення лтщв ади-поцитами в оргайзм мармурових раюв.
Жирова тканина - р!зновид сполучно! тканини, що накопичу-вала лкпди та брала участь у лкцдному обмт. Майже всю жирову клпину мармурових рак1в заповнювала жирова крапля, яку оточу-вала цитоплазма з випсненим на периферш ядром (рис. 2). Основне фiзiологiчне значення жирово! тканини - енергетичне депо орга-нзму та збереження енерги.
Фiзiологiчна оцнка гепатопанкреаса за впливу важких метал1в. Травна система мармурових ракв представлена трубкою, стравоходом, шлунком, середньою кишкою, задньою кишкою та травною залозою - гепатопанкреасом, який складався з дабних часточок i вщкриваеться сво!ми протоками у шлунок. Функц1я цього органа вщповщае функцд печшки та тдшлунково! залози хребетних. Секрет гепатопанкреаса мармурових ракв може не тльки розщеплювати жири та переводити !х у стан емульси, а й здатний переводити крохмаль у цукор, що характерно для щд-шлунково! залози. У контрот площа поперечного зр!зу часточки гепатопанкреаса дор!внювала 164,5 мкм2 з просветом 39 мкм2 (рис. 3). У той час, як у дослщ з цинком структури гепатопанкреаса були збшьшет в 1,2 раза, у дослщ з кадмем спостернши найбльше збльшення структурних елементв тканини - в 1,5 раза (табл. 3). Також вщмчали достжрне збльшення площ! поперечного перерву просвпу гепатопанкреаса мармурових рак1в для тканин, як! перебували за впливу юшв цинку та кадмт
Рис. 1. Зелена залоза P. virginalis: a - дослщ 1з цинком; b - дослщ 1з кадмем, c - контроль, S - секреторш клггани, N - ядро, L - просвгт залози; bar - 50 цт
Рис. 2. Жиров! кштини сполучно! тканини P. virginalis: a - достд гз цинком; b - дослщ гз кадмем, c - контроль; K - кутикула, C - сполучна тканина, A - адипоцити, N - ядро; bar - 50 ^m
Рис. 3. Гепатопанкреас P. virginalis, канальт в поперечному перерiзi: a - досщд iз цинком, b - дослщ iз кадмiем, c - контроль; H - часточка гепатопанкреаса, L - просвн гепатопанкреаса; bar - 10 ^m
Таблиця 3
Пстометричш показники гепатопанкреаса P. virginalis (x ± SD, n = 100)
Показники Контроль Дослiд 1з Zn Дослщ 1з Cd
Чвсточка гепатопаикреаса, мкм2 Просвгт гепатопаикреаса, мкм2 164,5 ± 1,92 39,0 ± 0,11 185,5 ± 0,71*** 54,1 ± 0,42*** 268,9 ± 2,92*** 56,4 ± 1,13***
Примтка: *** - р1зниця достов1рна за Р < 0,001.
Дослщження гепатопанкреаса мармурових ракiв показали доскжрш змши у гiстологiчнiй структурi тканини. Важкi метали впливали на форму частинок гепатопанкреаса та величии-ну просвiту залози. 1они цинку та кадмiю викликали деформа-цго залозистих вщдшв залози та вивщних проток.
Обговорення
Мармуровi раки - чужорiдm гiдробiонти, якi потрапили до водойм Днiпропетровськоï областi в 2015 рощ (Novitsky and Son, 2016). Оскшьки популяцiï P. virginalis складаються винятково з партеногенетичних самок (Martin et al., 2010a, 2010b; Faulkes, 2015; Martin et al., 2016), вони виступають потенциними шва-зшними видами, яю можуть пристосуватися до умов водойм При-дншров'я. У зв'язку з тим, шо водн екосистеми Придншров'я значно забрудненн важкими металами (Fedonenko et al., 2012), вселен ракоподабш можуть або загинути, не витримавши тиску антропогенних чинник1в, або адаптуватися до нових умов юну-вання. При цьому процес адаптацiï, який ввдбуваеться на клпинному рiвm, створюе передумови виживання популяцiï P. virginalis (Holoborodko et al., 2016).
В организм пдробюнттв, у тому числi й мармурових ракв, можуть потрапляти лише розчиненi у вод важю метали (Fedonenko et al., 2010). Як правило, до найдоступшших для водяних тварин форм цих токсиканттв належать акваюни, у той час, коли ïx висо-комолекулярнi сполуки бiологiчно неактивнi. Важливе питання шодо впливу важких металiв на органи та тканини ракоподабних, оскшьки доипдження гiстологiчноï структури тканин i оргашв на приклада мармурових ракiв дозволяють розробити заходи шодо визначення бiомаркерiв для бюшдикащ стану водного середовиша iз застосуванням гiстологiчниx методав дослвджень.
Дослвдження впливу iонiв цинку та кадмго на доипдних тварин показали, шо вони негативно впливали на масу тша ракоподабних, ïx репродуктивнi показники та стан тканин внутршнк органiв. Загибель мармурових ракiв спостерiгали в уск доипдах iз важкими металами. Патолопчт змiни фiксували в антеналънiй залозi та гепатопанкреасi. 1они цинку та кадмго впливали на розмiри гландулоципв та викликали порушення нуклеарного апа-рату залозистих клiтин. Подабш змии - адаптацшна реакщя ви-дшьно1 системи на вплив iонiв важких метмв. Гiстологiчне ощ-нення тканин мармурових ракв показало, шо найпрший вплив на органiзм доипдних ракв мали iони кадмго, оскiлъки кадмш нале-жить до найшидливших речовин-забруднювачiв водного середовиша. Навiтъ залишиж його концентрацiï здатш викликати незво-ротнi функщональш порушення, деформацiï, навпь смертнють гiдробiонтiв. За токсичнiстю для прюноводних риб кадмго нале-жить перше мiсце. У багатьох крашах свiту вмiст кадмго у вода жорстко регламентуеться для рiзниx видав водокористування. Вдаовдао до рекомендаций експертв ФАО/ВОЗ (Food and Agricultural Organization / World Health Organization) вмст кадмго у питни вода регламентуеться на рiвm 1 мкг/л. Змодельоват кон-центрацiï iонiв кадмго (0,01 мг/л) викликали загибель частини доипдних ракiв (27,3%о), шо вказувало на токсичнiстъ кадмго для виших ракоподабних (Mirenda, 1986; Wigginton and Birge, 2007). Навпь незначнi концентраци токсичних речовин викликали помiтнi змии у струкгурi гепатопанкреаса ракоподабних (Benli, 2015), у зв'язку в цим гiстологiчну структуру гепатопанкреаса можна вико-ристовувати як бiомаркер фiзiологiчноï реакцц та адаптацц органз-му мармурових ракв на токсичшсть середовиша.
Висновки
1они важких металiв у модельних концентрацiяx (цинк -0,1 мг/л (10 ГДК), кадмш - 0,01 мг/л (2 ГДК)) спричинили загибель пдробюнттв. На 21-шу добу експерименту у дослщ iз цинком загинуло 18,2% мармурових ракiв. Найбiльшу смертнють ракоподабних спостерiгали в експериментi з кадмем - 27,3%).
Цинк i кадмш негативно впливали на репродуктивну систему мармурових ракв. Найбiльший вщсоток самок iз ввдкладеною ж-рою ввдмчали в контролi (29,1%), в експерименп iз цинком -11,1%. У дослщ з кадмем ввдкладення iкри не спостерiгали. За впливу юшв цинку та кадмго достсгарно зменшувалася плоша
клпин гландулопипв на 10,4-14,8%. Також спостергали пору-шення нуклеарного апарату клпин. За впливу цинку ядра секре-торних еттелюпипв були на 23,6% меншими, а за впливу кадмго -на 17,5% У дослщ та контролi величина ядерно-цитоплазматич-ного вщношення гландулопипв статистично не рiзнилася та коли-валася в межах 0,29-0,31 одиниць, що вказуе на взаемопропорцине зменшення як цитоплазми клпин зелено! залози, так i 1х ядер, що викликано впливом важких метал!в.
Достовiрно! р!знищ мпж розмрами адипоципв за впливу важких метал!в в умовах дослщу не спостернгали. Розмари жирових клпин коливалися в межах 215-2178 мкм2, у середньому сягали 872-994 мкм2. Таким чином, задан! концентрацц важких метал!в за експозиц! експерименту на 21-шу добу не впливали на пстолопчну картину жирово! тканини.
Дослщження гепатопанкреаса мармурових раюв показали до-слжрт змии структури тканини. Важю метали впливали на форму частинок гепатопанкреаса та величину просвпу. У контрот площа поперечного зрву ^^¡внювала 164,5 мкм2, !з просветом 39,0 мкм2, у той час, як у дослщ !з цинком структури гепатопанкреаса були збшьшет в 1,2 раза, а в дослщ з кадмием спостергали найбiльше збiльшення структурних елементтв тканини (в 1,5 раза).
References
Alwes, F., & Scholtz, G. (2006). Stages and olher aspects of the embryology of the parthenogenetic Marmorkrebs (Decapoda, Reptantia, Astacida). Development Genes and Evolution, 216(4), 169-184. Benli, A. C. K. (2015). The influence ofetofenprox on narrow clawed crayfish (Asta-cus leptodactylus Eschscholtz, 1823): Acute toxicity and sublethal effects on histology, hemolymph parameters, and total hemocyte counts. Environmental Toxicology, 30(8), 887-894. Bohman, P., Edsman, L., Martin, P., & Scholtz, G. (2013). The first Marmorkrebs (Decapoda: Astacida: Cambaridae) in Scandinavia. Biolnvasions Records, 2(3), 227-232.
Chucholl, C., & Pfeiffer, M. (2010). First evidence for an established Marmorkrebs (Decapoda, Astacida, Cambaridae) population in Southwestern Germany, in syntopic occurrence with Orconectes limosus (Rafinesque, 1817). Aquatic Invasions, 5(4), 405-412. Faulkes, Z. (2010). The spread of the parthenogenetic marbled crayfish, Marmorkrebs (Procambarus sp.), in the Norlh American pet trade. Aquatic Invasions, 5(4), 447-450.
Faulkes, Z. (2015). Marmorkrebs (Procambarus fallax f virginalis) are the most popular crayfish in the North American pet trade. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 416, 20-35. Fedonenko, O. V., Esipova, N. B., Sharamok T. S., Ananieva, T. V., Yakovenko, V. A., & Zhezhera, V. A. (2012). Suchasni problemy hidroekolohiyi: Zapori-zke vodoskhovyshche [Modern problems in hydroecology: Zaporizhzhya Reservoir], Lira, Dnepropetrovsk (in Ukrainian). Fedonenko, O. V., Sharamok, T. S., & Yesipova, N. B. (2010). Raspredelenie svi-nca i kadmiya v ehkosisteme samarskogo rybovodnogo pruda [Distribution of lead and cadmium in the ecosystem of the Samara fish pond]. Visnyk of Kharkiv National University, 6, 210-216 (in Russian). Hobbs, H. H. (1942). The crayfishes of Florida. Biological Science Series, 3(2), 1-179. Holoborodko, K. K., Marenkov, O. M., Gorban ,V. A., & Voronkova, Y. S. (2016). The problem of assessing the viability of invasive species in the conditions of
the steppe zone of Ukraine. Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, Ecology, 24(2), 466-472.
Jimenez, A. S., & Faulkes, Z. (2010). Establishment and care of a laboratory colony of parthenogenetic marbled crayfish, Marmorkrebs. lnvertebrate Rearing, 1, 10-18.
Kawai, T., & Takahata, M. (2010). The biology of freshwater crayfish. Hokkaido University Press, Sapporo.
Lipták, B., Mrugafa, A., Pekárik, L., Mutkovic, A., Grufa, D., Petrusek, A., & Kouba, A. (2016). Expansion of the marbled crayfish in Slovakia: Beginning of an invasion in the Danube catchment? Journal of Limnology, 75(2), 305-312.
Martin, P., Dorn, N. J., Kawai, T., van der Heiden, C., & Scholtz, G. (2010a). The enigmatic Marmorkrebs (marbled crayfish) is the parthenogenetic form of Procambarus fallax (Hagen, 1870). Contributions to Zoology, 79, 107-118.
Martin, P., Shen, H., Füllner, G., & Scholtz, G. (2010b). The first record of the parthenogenetic Marmorkrebs (Decapoda, Astacida, Cambaridae) in the wild in Saxony (Germany) raises the question of its actual threat to European freshwater ecosystems. Aquatic Invasions, 5, 397-403.
Martin, P., Thonagel, S., & Scholtz, G. (2016). The parthenogenetic Marmorkrebs (Malacostraca: Decapoda: Cambaridae) is a triploid organism. Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 54(1), 13-21.
Marzano, F. N., Scalici, M., Chiesa, S., Gherardi, F., Piccinini, A., & Gibertini, G. (2009). The first record of the marbled crayfish adds further threats to fresh waters in ltaly. Aquatic lnvasions, 4(2), 401-404.
Mirenda, R. J. (1986). Toxicity and accumulation of cadmium in the crayfish, Or-conectes virilis (Hagen). Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 15(4), 401-407.
Mumford, S., Heidel, J., Smith, C., Morrison, J., Macconnell, B., & Blazer, V. (2007). Fish histology and histopathology. US Fish and Wildlife Service, Washington.
Novitsky, R. A., & Son, M. O. (2016). The first records of Marmorkrebs [Pro-cambarus fallax (Hagen, 1870) f. virginalis] (Crustacea, Decapoda, Camba-ridae) in Ukraine. Ecologia Montenegrins 5, 44-46.
Opp, C., Hahn, J., Zitzer, N., & Laufenberg, G. (2015). Heavy metal concentrations in pores and surface waters during the emptying of a small reservoir. Journal of Geoscience and Environment Protection, 3, 66-72.
Patoka, J., Kalous, L., & Kopecky, O. (2015). Imports of ornamental crayfish: The first decade from the Czech Republic's perspective. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, 416, 4-13.
Peay, S., Holdich, D. M., & Brickland, J. (2010). Risk assessments of non-indigenous crayfish in Great Britain. Freshwater Crayfish, 17, 109-122.
Scholtz, G., Braband, A., Tolley, L., Reimann, A., Mittmann, B., Lukhaup, C., Steuerwald, F., & Vogt, G. (2003). Parthenogenesis in an outsider crayfish. Nature, 421(6925), 769-873.
Shields, J. D., & Boyd, R. (2014). Atlas of lobster anatomy and histology. Virginia Institute of Marine Science, Gloucester Point
Taylor, C. A., Warren, M. L., Fitzpatrick, J. F., Hobbs, H. H., Jezerinac, R. F., Pflieger, W. L., & Robison, H. W. (1996). Conservation status of crayfishes ofthe United States and Canada. Fisheries, 21(4), 25-38.
Vogt, G. (2010). Suitability of the clonal marbled crayfish for biogerontological research: A review and perspective, with remarks on some further crustaceans. Biogerontology, 11(6), 643-669.
Vogt, G., Falckenhayn, C., Schrimpf, A., Schmid, K., Hanna, K., Panteleit, J., Helm, M., Schulz, R., & Lyko, F. (2015). The marbled crayfish as a paradigm for saltational speciation by autopolyploidy and parthenogenesis in animals. Biology Open, 4(11), 1583-1594.
Wigginton, A. J., & Birge, W. J. (2007). Toxicity of cadmium to six species in two genera of crayfish and the effect of cadmium on molting success. Environmental Toxicology and Chemistry, 26(3), 548-554.
