К.І. Бородіна, С. А.
Мальцев
Глухівський національний
педагогічний університет
імені Олександра Довженка
Вплив температури водного середовища на розвиток
малярійного комара
Малярія
– хвороба, назва якої в уявленнях кожного пов’язана із сміливими подорожами
першовідкривачів і дослідників країн із жарким та вологим кліматом. Це
правильне уявлення, адже зовсім не хижі звірі, а малярія була в минулому “номер
один” із піонерів людського пізнання природи. Однак, малярія була хворобою не тільки тропіків і нецивілізованих
територій, де інтенсивно розмножувалися комарі в долинах річок та лісах. Деякі
форми малярії до недавнього часу уражали велику кількість людей і в помірних
широтах, а саме в Європейській частині СРСР у 20-ті та 30-ті роки ХХ століття.
Усі
знали про цю хворобу і дуже боялися її. Спроби пояснити суть малярії можна
знайти вже у античних філософів. Наприклад, Тіт Лукрецій Кар, який жив у І ст.
до н. е., вважав, що ряд хвороб можуть викликатися дуже дрібними живими
істотами, які проникають до організму людини і називав їх “анімалькулами”. Подібну
ідею сформулював і сучасник Цезаря Марк Теренцій Варрон. Їх спільні невизначені
уявлення не були пов᾿язані з конкретною хворобою боліт. Спадщиною римської
культури у цьому відношенні можна вважати лише основу назви “малярія”.
Пройшло
ще майже 20 століть, перш ніж людство зібрало достатньо природничо – наукових
знань, ( і не тільки в галузі біології ) перш ніж був винайдений мікроскоп і
мікроскопічна техніка удосконалена настільки, що французький лікар-паразитолог
Шарль Луї Альфонс Лаверан зміг систематично вивчити проби крові, які були взяті
у людей, хворих на малярію. 6 листопада 1880 року у крові хворого йому вдалося
побачити живі одноклітинні організми. Через рік вчений сповістив про своє
відкриття у праці “Паразитичний характер захворювання малярією: описання нового
паразита, знайдено у крові хворих “ малярією”.
Лаверан
знайшов ключ до розгадування таємниці. Він дуже детально описав паразита, дав
йому наукову назву Oscillaria malariaе, переконливо показав, що саме він є збудником малярії. До
повідомлення Лаверана віднеслися дуже недовірливо. Усі сумніви були розвіяні
лише через декілька років, коли у 1885‒1889 роках. група
італійських патологів (Камілло Гольджі разом із співробітниками) підтвердили
наявність у крові хворого малярією паразита та розробили схему його життєвого
циклу в крові людини.
Початок
вирішення проблеми малярії був зроблений. Збудник відомий, але поки був
невідомий шлях, яким він потрапляє до організму людини. Центральним орієнтиром
для подальших пошуків стало відкриття Патріка Мансона, який вважав, що саме
комар є переносником збудника слонової хвороби. Він сам взявся за вирішення
даної проблеми і хотів її довест, але наштовхнувся на сферу непорозуміння.
Питання
передачі малярії чекало свого вирішення ще цілих 10 років. Вирішальне слово
було за англійським паразитологом Роналдом Россом. Працюючи воєнним лікарем в
Індії, він декілька років старанно під мікроскопом шукав збудника малярії
описаного Лавераном. Але його переслідували невдачі і у 1894 році він їде у
відпустку додому. У Лондоні Росс побував у П. Мансона, який тоді працював у
морській лікарні. Мансон показав йому паразитів Лаверана на пофарбованих
препаратах, і в свіжих пробах крові, які були взяті у тварин.
Росс не тільки
побачив під мікроскопом, але й почув гіпотезу Мансона про те, яким чином комарі
включаються в цикл поширення малярії. На думку Мансона, малярійні найпростіші
організми в тілі комара проходять лише частину свого розвитку, поки не
досягнуть такої стадії, коли вони із мертвого комара переходять у воду.
Знаходячись під
впливом ідеї Мансона про перехід збудника із крові у воду, Росс уже в Індії
зосереджується на дослідженні органів травлення комарів. Під мікроскопом він
вивчає не одну тисячу комарів, поки накінець у серпні 1897 року не знайшов
серед клітин шлунку комарів, названих ним “комарами з плямистими крилами”,
маленькі темні кульки Росс продовжував досліди. З личинок отримував гарантовано
“чистих” комарів, інфікував їх і постійно знаходив на стінках їх шлунку такі ж
самі кульки. Росс вже не сумнівався, що це стадія розвитку збудника малярії і
чим далі, тим більше він схилявся до думки, що людина заражається малярією при
укусі комаром. Росс вирішив усе це пояснити на експерименті. Але в лікарні
Калькути, куди перевели Росса, хворих на малярію майже не було.
Дослідник почав
працювати із птахами. Россу вдалося крок за кроком прослідкувати, як в
організмі комара, який насмоктався крові хворого птаха, день за днем
розвивається зародок збудника малярії, поки він не проникає до слинних залоз
комара. Коли заражений комар кусає здорового птаха, збудник зі слиною попадає
до крові птаха. За даними Росса у птахів існує інший збудник малярії, а саме Proteosoma praecox, який хоча і близький
до паразитуючих у людини плазмодії, але не тотожний їм.
Коли Росс закінчив
роботу, здавалося, що він відповів на всі питання, окрім одного: а чи дійсні
“пташині” результати для людей? Відповідь на це питання дав італійський зоолог
Д. Б. Грассі. Разом із співробітниками він провів досліди на людях і довів, що
комарі роду Анофелес є єдиними переносниками збудника малярії людини.
Після встановлення
пріорітету Роналд Росс у 1902 році отримав Нобелівську премію, а король
Великобританії надав йому дворянський титул. У історії медицини ця честь
належить трьом вченим: Лаверану, Россу, Грассі [4].
Екологію
малярійних комарів вивчав Беклемішев В. М. [2].
Боротьбі з малярією свою працю присвятив Артем’єв М. М. [1].
Ситуація
з малярією в світі, в країнах СНД та Україні залишається не стійкою. Про це
свідчить постійне завезення малярії на територію України, в тому числі
тропічної, яка має важку форму клінічного перебігу з летальними наслідками.
Наприклад, за 2012 рік в Україні малярією перехворіло 32 людини, з них померло
6. Тому дослідження пов’язані з цією хворобою є актуальними.
Робота
виконана у відповідності до комплексної теми досліджень кафедри теорії та
методики викладання природничих дисциплін Глухівського національного
педагогічного університету ім. О. Довженка “Вивчення біологічного різноманіття
Сумської області ”.
Мета
дослідження – вивчити вплив температури води на розвиток Anopheles maculipennis з метою прогнозування тривалості розвитку особин в залежності від її
температури у межах витривалості розвитку виду 12 − 13°С.
Тривалість розвитку A. maculipennis в залежності від температури
води
|
Температура, °С |
Тривалість розвитку
діб |
Увесь розви ток |
|||||
|
яйця |
І вік |
ІІ вік |
ІІІ вік |
ІV вік |
лялечки |
||
|
10 |
8 |
− |
− |
− |
− |
− |
− |
|
12 |
6 |
8 |
6,5 |
4,5 |
8,5 |
5,5 |
40 |
|
14 |
5,5 |
7 |
5,5 |
5 |
7 |
4,5 |
34,5 |
|
16 |
5 |
6,5 |
4,5 |
4,5 |
6,5 |
4,5 |
31,5 |
|
17 |
5 |
6 |
4 |
4 |
6,5 |
4,5 |
30 |
|
18 |
5 |
5,5 |
4 |
4 |
6,5 |
4,5 |
29,5 |
|
19 |
4 |
5 |
3,5 |
4 |
6 |
4 |
26,5 |
|
20 |
4 |
4 |
3 |
3,5 |
6 |
3,5 |
24 |
|
22 |
3 |
3 |
2,5 |
3 |
6 |
3 |
20,5 |
|
24 |
3 |
3 |
2 |
3 |
5 |
3 |
19 |
|
26 |
2,5 |
2 |
2 |
3 |
5 |
3,5 |
18 |
|
27 |
2 |
2 |
1,5 |
2,5 |
4,5 |
2,5 |
15 |
|
28 |
2 |
1,5 |
1 |
2,5 |
4,5 |
2 |
13,5 |
|
30 |
1 |
1 |
1,5 |
2 |
5 |
3 |
12,5 |
|
32 |
1 |
− |
− |
− |
− |
− |
− |
Згідно
з екологічним законом оптимуму, для будь-якого виду організмів існує оптимальна
дія кожного фактора, тобто така його інтенсивність, з якою пов’язані найліпші умови життєдіяльності і крайні
межі існування (мінімум і максимум), хоча слід відмітити, що межі чутливості
організмів до відхилення від оптимальної величини якогось із факторів залежать
від інтенсивності дії інших факторів.
У наших дослідженнях
оптимальною межею для розвитку A. maculipennis є 26–30°С, а нижньою межею для розвитку є
температура нижча 12 і вища 30°С, оскільки при постійних 10 і 32°С розвивалися
тільки яйця і не утворювалися личинки. Слід зазначити, що важливим лімітуючим
фактором для розвитку даного виду є наявність кормової бази. При недостатній
кількості корму розвиток може затягуватися вдвічі і більше, порівняно з
особинами, які живляться нормально, або взагалі припинятися.
Наявність чіткої тенденції сильного зв’язку тривалості розвитку A. maculipennis і температури повітря потребує визначання
коефіцієнтів кореляції з метою встановлення його тісноти і напряму. Статистичну
обробку даних (тут і далі) по окремо взятих фазах розвитку і тривалості всього
розвитку здійснювали згідно “Методики польового досліду” Б.А. Доспєхова [3] із
застосуванням відповідної комп’ютерної програми. Визначали такі показники, як r – коефіцієнт кореляції за К. Пірсоном і d – коефіцієнт детермінації (d = r2) (табл. 2, 3).
Кореляційна залежність між температурою води
(°С) і тривалістю різних етапів розвитку A. maculipennis (діб)
|
Ознаки |
Яйця |
І вік |
ІІ вік |
ІІІ вік |
IV вік |
Лялеч ки |
Увесь розви ток |
|
Темпера тура |
-0,99 |
-0,99 |
-0,97 |
-0,97 |
-0,93 |
-0,91 |
-0,99 |
|
Яйця |
|
0,98 |
0,95 |
0,96 |
0,90 |
0,90 |
0,98 |
|
І вік |
|
|
0,98 |
0,96 |
0,93 |
0,93 |
0,99 |
|
ІІ вік |
|
|
|
0,93 |
0,97 |
0,95 |
0,99 |
|
ІІІ вік |
|
|
|
|
0,85 |
0,88 |
0,96 |
|
ІV вік |
|
|
|
|
|
0,92 |
0,95 |
|
Лялечки |
|
|
|
|
|
|
0,95 |
Примітка. Усі коефіцієнти кореляції
достовірні на рівні значимості 0,05
Коефіцієнти детермінації (d) залежності між температурою води (°С) і тривалістю різних етапів розвитку A. maculipennis (діб)
|
Ознаки |
Яйця |
І вік |
ІІ вік |
ІІІ вік |
ІV вік |
Лялеч ки |
Увесь розвиток |
|
Температура |
0,98 |
0,98 |
0,94 |
0,94 |
0,86 |
0,83 |
0,98 |
|
І вік |
|
0,96 |
0,90 |
0,92 |
0,81 |
0,81 |
0,96 |
|
ІІ вік |
|
|
0,96 |
0,92 |
0,86 |
0,86 |
0,98 |
|
ІІІ вік |
|
|
|
0,86 |
0,94 |
0,90 |
0,98 |
|
ІV вік |
|
|
|
|
0,72 |
0,77 |
0,92 |
|
Лялечки |
|
|
|
|
|
0,85 |
0,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,90 |
Зауважимо, що за Б.А. Доспеховим, при r < 0,3
взаємозв’язок між ознаками вважається слабким, при r = 0,3-0,7
– середнім, а при r > 0,7 – сильним [3]. У наших дослідженнях
взаємозв’язок між ознаками температури води і тривалістю різних фаз розвитку є
сильним негативним, коефіцієнти кореляції при цьому коливаються від –0,91 до
–0,99, між температурою середовища і тривалістю усього розвитку коефіцієнт
кореляції становить –0,99, тобто є близьким до 1, а це означає, що у межах
екологічного оптимуму чим вища температура, тим швидший розвиток A. maculipennis.
Між ознаками тривалості
різних фаз розвитку наявний сильний прямий зв’язок. Порівняно найменше
взаємопов’язані тривалість розвитку личинок ІІІ віку і ІV віку (r = 0,85) і тривалість розвитку личинок ІІІ віку і лялечок (r = 0,88).
Між ознаками тривалості усього розвитку і тривалостей окремих його фаз також
наявний сильний прямий зв’язок, особливо на більш ранніх фазах розвитку виду
(яйця, І вік, ІІ вік, ІІІ вік). Це означає, що чим більша тривалість розвитку в
одну фазу, тим більша тривалість розвитку і в іншу, або навпаки. Усі
коефіцієнти кореляції були достовірними на рівні значимості 0,05 (tтеор. = 2,57).
1. У результаті проведених
спостережнь встановлено, що тривалість розвитку A. maculipennis залежить від температури води: чим
вища температура, тим коротший розвиток личинок. Ця залежність характерна як
для тривалості всього розвитку, так і океремо взятих його фаз.
2. При
температурі 12°С яйця розвиваються 6 діб, при 30°С – 1 добу, відповідно
розвиток личинок І віку проходить при цих температурах 8 і 1 добу, личинок ІІ
віку – 6,5 і 1,5 доби, личинок ІІІ віку – 4,5 і 2 доби, личинок ІV віку – 8,5 і 5 діб, лялечок – 5,5 і 3 доби, увесь
розвиток – 40 і 12,5 діб.
3. Оптимальною
межею для розвитку A. maculipennis є
26–30°С, а нижньою межею для розвитку є температура нижча 12 і вища 30°С, оскільки
при постійних 10 і 32°С розвивалися тільки яйця і не утворювалися личинки. При цьому важливим лімітуючим фактором для розвитку даного виду є
наявність корму.
4. Взаємозв’язок між ознаками температури
води і тривалістю різних фаз розвитку є сильним негативним, коефіцієнти
кореляції при цьому коливаються від –0,91 до –0,99, між температурою середовища
і тривалістю усього розвитку коефіцієнт кореляції становить –0,99 (коефіцієнти
кореляції достовірні на рівні значимості 0,05, tтеор. = 2,57), тобто є близьким до 1, а це означає, що у межах
екологічного оптимуму чим вища температура, тим швидший розвиток A. maculipennis.
Література
1.Артем’єв М. М. Комары анофелес –
переносчики малярии в СССР // Борьба с малярией экологически безопасными
методами / М. М. Артемьев. – М. : 1894. –Ч.
2. –С. 44 – 60.
2. Беклемишев В. Н. Экология малярийного комара (Anopheles macutipennis Wagh) / В. Н. Беклемишев – М. : Медгиз, 1944.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого
опыта : / Б. А. Доспехов. – М. : Колос, 1973. – 336 с.
4. Тайные тропы носителей смерти : Пер.
с чеш. / Под ред. Б.Л. Черкасского. М. : Прогресс. 1990. – С. 323 – 338.