Экология. Экологический мониторинг.
К.б.н. Газимагомедова И.К., магистр Гасанова
А.М.
Дагестанский
государственный университет, Россия
Влияние сырой нефти на эмбриональное
и
раннее постэмбриональное развитие
кумума
Возрастающее антропогенное загрязнение природных
водоемов, в частности Каспийского моря, химическими веществами качественно
изменило условий обитания гидробионтов на современном этапе. Важным фактором
химического загрязнения Каспия остаются поверхностные стоки промышленных
предприятий, а также добыча и эксплуатация нефти и газа.
Несмотря на самоочищающую способность моря,
нефтяные углеводороды стали традиционными загрязнителями данного водоема. По
данным ДФ КаспНИРХ уже в течение более 20 лет содержание нефтяных углеводородов
в прибрежной зоне составляет от 1 ПДК (0,05
мг/л) до 8 ПДК, а в устьевой зоне реки Терек загрязнение доходило до 40
ПДК [1].
Наиболее отрицательному воздействию токсикантов
подвержены рыбы, так как являются одним из последних звеньев в пищевых цепях
водных биоценозов. Аккумулируясь в тканях рыб, нефтепродукты и другие
ксенобиотики изменяют метаболизм и процессы жизнедеятельности, как следствие
снижается экологическая устойчивость и биоразнообразие экосистемы, сокращаются
промысловые уловы рыб. Накопившийся за последние десятилетия экспериментальный
материал о реакции рыб на химическое загрязнение, однозначно свидетельствует о
том, что химическое загрязнение водной среды вызывает глубокие изменения
биохимического состава тканей и метаболизма у рыб задолго до их гибели [2, 3,
4].
Устойчивость рыб к токсичным веществам
претерпевает существенные изменения в процессе онтогенеза. Наиболее низкая
резистентность к неблагоприятным факторам отмечена в эмбриональный период
развития рыб [3, 5]. Обычно высокая чувствительность рыб к факторам среды
проявляется в переломные моменты онтогенеза, в периоды детерминации.
В связи с этим целью настоящей работы явилось
изучение влияния нефтяного загрязнения водной среды на морфофункциональные
показатели рыб в раннем онтогенезе: на их эмбриональное развитие, выживаемость,
поведение, рост, содержание общего белка.
Проведены модельные опыты. В качестве токсиканта
использована сырая нефть в концентрациях 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 40 мг/л (ПДК =
0,05 мг/л).
Объект исследования – кутум (Rutilus frisii
kutum), эндемик Каспия. Оплодотворенную икру привозили с Терского осетрового
завода Республики Дагестан, инкубировали в аквариумах по 50 шт, а подросшие
личинки и молодь кутума - по 20-30 шт при постоянной аэрации и температуре воды
+18-200С. Кормили рыб живым трубочником.
Ежедневно вели наблюдения и учет за развитием
эмбрионов при помощи бинокулярной лупы и светового микроскопа. Учитывали
выживаемость, сроки выклева, сердечный ритм, наличие аномалий развития,
поведение после выклева. Длину тела измеряли сантиметровой линейкой, а массу на
торсионных весах. Общий белок определяли по Лоури в 1% водных гомогенатах.
Согласно полученным нами результатам у
эмбрионов кутума с первых же дней экспозиции в водной среде с нефтью отмечались
выраженные тератогенные эффекты, которые тем сильнее выражены, чем выше
концентрация нефти. Стадия гаструляции как один из критических периодов
развития оказалась наиболее чувствительной, низкая резистентность зародышей
характеризовалась повышенной гибелью зародышей, чем на других этапах
эмбриогенеза. Выживаемость икры
прямо зависела от концентрации нефти: максимально составили в растворе с 0,1
мг/л нефти - 62%, а в контроле - 90%.
Эмбриональное развитие кутума в
контроле длилось 5-6 суток при температуре инкубации 18-200С. В
вариантах от 0,1 до 1,0 мг/л нефти в воде происходило запаздывание выклева
кутумов в сравнении с контролем из-за уплотнения оболочки икры на 1-2 сутки.
При концентрации нефти 40 мг/л развитие эмбрионов вначале заметно отставало,
затем приостанавливалось, после чего происходила постепенная гибель эмбрионов;
мертвый выклев составил всего 2,5%, а в остальных случаях наблюдались
некротические процессы в неразвивающихся зародышах под оболочкой икры.
Чем выше концентрация нефти, тем скорее
наступала полная гибель кутумов раннего онтогенеза, только при концентрациях нефти 0,05 и 0,1 мг/л за
период исследования (1 месяц) как и в контроле, рыба после выклева не погибла.
Во всех вариантах, кроме контроля
действие нефти на икру вызвало появление аномалий развития кутума, их число
возрастало в растворах с большей концентрации токсиканта. Среди аномалий
преобладали водянка перикардия и сердце в виде трубки - 47% от общего числа
уродств; полости в желточном мешке - 30%; искривление хорды - 16%.
Нами не выявлена зависимость частоты
сердечного ритма эмбрионов кутума от концентрации нефти в воде. Скорее данный
параметр зависел от их функционального состояния и отличался от контроля у
кутумов из нефтяной среды с нормальным морфологическим строением и, особенно у
рыб с аномалиями, у которых в предлетальной фазе частота сердечного ритма
составила 40-50 ударов в минуты.
Поведение молоди рыб при нефтяном
стрессе отличалось разнообразными
неспецифическими реакциями, которые совпадают с общими стереотипами
поведения в токсических условиях: перевозбуждение, заторможенность,
подергивание тела, нарушения координации движений - плавание на боку и по
спирали, анорексия, заглатывание с поверхности воды воздуха и капелек нефти,
расстройства сенсорной чувствительности и полная утрата реагирования. Симптомы
отравления усугублялись с ростом концентрации нефти в водной среде, а также во
всех вариантах опыта отличалось поведение аномальных и нормальных рыб.
Наблюдения показали, что хроническое воздействие
относительно невысоких концентраций нефти (0,1; 0,2 мг/л) на эмбрионов и
предличинок кутума и 0,05; 0,1 мг/л на молодь кутума не приводит к отклонениям
в поведении рыб по сравнению с
контролем. При концентрации нефти 40 мг/л отмечались необратимые
изменения в поведении и жизнедеятельности рыб в целом, ведущие к ранней гибели.
Также в нефтяной среде отмечалось
замедление линейно-весового роста еще в эмбриональный и ранний
постэмбриональный периоды развития: ко времени выклева подопытные эмбрионы, а
затем мальки и молодь отличались меньшей длиной тела, чем в контроле.
У
подопытных кутумов в нефтяной среде активность пищевого поведения была
нормальной. Следовательно, ингибирование роста у рыб из нефтяной среды
происходит за счет изменения направленности обменных процессов не на рост, а на
обеспечение адаптации к измененным условиям среды.
Нарушения метаболизма определяли на
основе количественного содержания общего белка в теле мальков кутума. При
воздействии нефти в концентрациях 0,1 - 0,2 мг/л на 10-е сутки уровень белка в
теле мальков кутума при всех концентрациях достоверно ниже контроля. На 20-е
сутки экспозиции при 0,1 мг/л нефти в воде различия с контролем недостоверны (Р>0,1), а при 0,5 и 1,0
мг/л произошло повышение количества общего белка. На 30-е сутки опыта
содержание белка в теле рыб достоверно не отличалось от контроля, лишь в
варианте 1,0 мг/л нефти на 18,5% было
выше. При более продолжительном воздействии нефти происходит угнетение накопления
белка во всех вариантах: на 23, 14 и 16% ниже контроля соответственно при 0,1;
0,5 и 1,0 мг/л нефти в воде. Такую
картину можно считать сигналом о начавшихся деструктивных процессах в тканях.
При длительной интоксикации рыб нефтью подобные
метаболические сдвиги могут привести к нарушению адаптационного потенциала
организма.
Полученные результаты
подтверждают эмбриотоксичность нефти,
высокую чувствительность рыб на ранних стадиях онтогенеза к присутствию нефти в
воде в концентрациях превышающих 0,1 мг/л (2 ПДК). Материалы иллюстрируют целесообразность принципа
комплексности тестов при эколого-биохимическом мониторинге водоемов.
1.
Абдусамадов А.С.,
Дохтукаева А.М., Додурханова Л.А., Гайрабекова Р.Х. Химическое загрязнение мелководной
прибрежной опресненной зоны и шельфовой западной части Каспийского моря и его
воздействие на биологическое разнообразие // Материалы XIV международной научной конференции «Биологическое
биоразнообразие Кавказа и юга России». -
Махачкала, 2012. – С. 19-25.
2.
Исуев А.Р., Габибов
М.М., Гусейнова С.А. Состояние
перекисного окисления липидов и антиокидантной активности сеголеток русского
осетра Acipenser gueldenstaedtii как показатель загрязнения нефтью окружающей
водной среды // Вопросы ихтиологии. - 2000.
- Т.20, №4. - С. 551-559.
3.
Курбанова И.К., Исуев
А.Р., Габибов М.М. Влияние нефтяного загрязнения водной среды на некоторые
показатели белкового обмена мальков кутума Rutilus frisii kutUM (Cypriniformes,
Cyprinidae). (Статья) Вопросы ихтиологии. - 2004. – Т.44, №5. – С. 700-708.
4.
Мусаев Б.С., Курбанова
(Газимагомедова) И.К., Магомедгаджиева Д.Н., Мурадова Г.Р. и др. Динамика
активности аминотрансфераз и щелочной фосфатазы в крови сеголеток карпа при
хроническом воздействии ионов кадмия и марганца// Известия Самарского научного
центра РАН. - 2010. – Т. 12, № 1(5). – С. 1321-1323.
5.
Carls M.G., Rice S.D., Hose J.E.
Sensitivity of fish embryos to weathered crude oil. Part I. Low-level exposure
during incubation causes malformations, genetic damage, and mortality in larval
pacific herring (Clupea pallasi) // Environ. Toxicol. and Chem. – 1999. - V. 18, №3. – P. 481-493.