БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 2, с. 33-39
УДК 595.324.2:538
ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ СВЕРХНИЗКОЙ И НИЗКОЙ ЧАСТОТ НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ, РАЗВИТИЕ И ПРОДУКЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ Daphnia magna Straus (Crustacea, Cladoeera)
© 2008 г. В. В. Крылов
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: kryloff@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 06.04.2007 г.
Испытано действие переменного электромагнитного поля (ЭМП) сверхнизкой и низкой частот на Daphnia magna Straus в течение 7 сут. Показано, что ЭМП может снижать выживаемость и изменять срок наступления половой зрелости. Наибольшее отрицательное воздействие на выживаемость и созревание оказывает поле с частотой 500 Гц. ЭМП с частотой 50 Гц ускоряет созревание. В хроническом эксперименте с частотой 500 Гц увеличивается доля нежизнеспособного потомства и снижаются размеры новорожденных особей в первых выводках у производителей, которые в дорепродук-тивный период развивались под влиянием поля. Действие ЭМП с частотой 500 Гц на дафний до вы-метов потомства приводит в репродуктивном периоде к увеличению количества производимой молоди.
введение
В последнее время интерес многих исследователей прикован к изучению влияния электромагнитных полей (ЭМП) низких и сверхнизких частот на биологические объекты.
Интерес обусловлен прежде всего тем, что ЭМП с крайне малой величиной энергии может оказывать влияние на функционирование различных компонентов живых систем, что приводит к заметным макроэффектам на различных уровнях организации живой материи [13-15]. В литературных источниках [1, 11] этот феномен обозначен термином "магнитобиологический эффект (МБЭ)". При этом реакции биологических объектов на ЭМП имеют место лишь в некоторых частотных интервалах поля, так называемых частотных окнах эффективности [1]. Несмотря на огромный объем материала, накопленный в мировой науке за последние годы, до сих пор нет универсальной общепризнанной теории, объясняющей эти эффекты. В экосистемах можно обнаружить поля с большим спектром характеристик в основном антропогенного происхождения. Прогноз на будущее характеризуется дальнейшим увеличением электромагнитного загрязнения. Если предположить, что большинство экосистем находятся в той или иной степени под действием ЭМП, то данный вопрос приобретает статус экологической проблемы. Мало сведений о влиянии этого фактора на гидробионтов [2, 3, 18] и, в частности, на пресноводных ракообразных. В связи с
этим автор начал серию экспериментов на Daphnia magna Straus как удобном модельном объекте.
Цель работы - выяснить, какая частота ЭМП попадает в окно эффективности для D. magna, проследить, зависит ли характер МБЭ от этапа в онтогенезе, на который пришлось влияние ЭМП, и выяснить, возможен ли продленный эффект после действия поля.
материал и методы исследования
В опытах использовали синусоидальное ЭМП с величиной индукции 150 мкТл, которое создавалось в кольцах Гельмгольца, подключенных к генератору сигналов ГЗ-102. Это значение приблизительно на порядок выше уровня естественных полей, возникающих во время сильной магнитной бури. Для проведения экспериментов выбрали ЭМП сверхнизких частот 17 и 50 Гц, а также низкой частоты 500 Гц, 5, 50 и 200 кГц. Частотная классификация полей соответствует международным стандартам. Электрическую компоненту ЭМП по объективным причинам не рассматривали [1].
Для исследований использовали синхронизированную культуру D. magna, молодь в возрасте не старше 1 сут. Работу проводили в соответствии со стандартной методикой биотестирования [7]. Рачков ежедневно кормили суспензией клеток хлореллы. Поддерживали температуру 22-23°C при световом режиме 16 ч - день, 8 ч - ночь. Опыты проводили в отстоянной водопроводной воде.
Острый эксперимент продолжался 7 сут. Число повторностей в каждой серии опытов варьировало от 6 до 12. Определение стадий зрелости и учет смертности дафний проводили ежедневно.
В хроническом эксперименте использовали частоту 500 Гц. Рачков помещали в химические стаканы объемом 250 мл, по 10 особей в каждый, 7 стаканов размещали в рабочем объеме колец Гельмгольца, столько же оставляли в контроле.
Перед первым выметом потомства при появлении четко выраженных яичников или партено-генетических яиц в выводковой камере из обоих вариантов (дафний, подверженных действию ЭМП и интактных) случайным образом отбирали по 30 особей, каждую из которых помещали в отдельную емкость объемом 50 мл. Интактных дафний разделяли на две равные группы, одну из которых помещали в рабочий объем колец Гельмгольца, другая (15 емкостей) служила контролем. Аналогично из дафний, развивавшихся в поле, 15 шт., посаженных индивидуально, продолжали экспонировать ЭМП, для других 15 шт. экспозицию прекратили.
Таким образом, перед началом продукции потомства рассматривали четыре варианта, которые назвали КК (контроль - контроль), КП (контроль - поле), ПК (поле - контроль), ПП (поле -поле). Первая буква в сокращении показывает, в каких условиях происходило развитие и созревание дафний, вторая соответствует условиям, в которых происходили выметы потомства. В дальнейшем ежедневно проводили учет смертности производителей и подсчет количества отрожден-ной молоди для каждой самки. Учитывали число рождений нежизнеспособного потомства (количество мертвых новорожденных на момент подсчета). Абортивных яиц и самцов на протяжении эксперимента не обнаружили.
В капле воды измеряли длину потомков каждого производителя в рассматриваемых вариантах от вершины головного отдела до основания хвостовой иглы. Новорожденных рачков измеряли с помощью бинокуляра МБС-2 с точностью до 1/70 мм в пяти первых выводках.
Достоверность различий средних значений оценивали по критерию Стьюдента, достоверность различий долей - по критерию ф [8].
результаты исследования
Динамика смертности дафний в "острых" экспериментах представлена на рис. 1.
В опыте с частотой 17 Гц на протяжении всего эксперимента наблюдали численное преобладание дафний в контроле. При попарном сравнении эти различия достоверны лишь на вторые и третьи сутки, однако тенденция к снижению выживаемости вполне отчетлива (рис. 1а). Разница в ко-
личестве выживших в ЭМП особей относительно контроля по окончании опыта составила 13.9%.
В ЭМП с частотой 50 Гц наблюдали слабое стимулирующее действие поля. Здесь, за исключением шестых суток, численность дафний в экспериментальных повторностях преобладала над контрольной (рис. 16), но статистически данный факт не подтверждается.
Максимальная смертность экспонированных дафний на седьмые сутки эксперимента обнаружена в ЭМП с частотой 500 Гц. Разница по отношению к контролю составила 37.7%. Тенденция к снижению среднего количества особей в сосудах, находившихся под воздействием поля, по отношению к контролю наблюдалась с четвертых суток, различия достоверны за последние трое суток (рис. 1в).
В серии опытов с частотами 5, 50 и 200 кГц наблюдали снижение выживаемости дафний, экспонированных в ЭМП, по сравнению с контролем. Статистическими тестами действие поля на выживаемость в этих случаях не подтверждается (рис. 1г-1е).
Развитие дафний оценивали по срокам наступления половой зрелости и доле самок с эмбрионами по отношению к общему числу особей в выборке (рис. 1).
Поле с рабочей частотой 17 Гц оказывает подавляющее действие на созревание дафний, как в сроках, так и в количестве половозрелых особей. Их число на седьмые сутки опыта составило 16% общего числа против 41% в контроле (рис. 1а).
Заметно стимулирующее действие ЭМП с частотой 50 Гц на созревание самок. Сроки начала созревания в контроле и опыте совпадали. Однако на момент появления самки с эмбрионами в ЭМП составляли 41% общего числа особей, к окончанию эксперимента их число возросло до 74% против 23% в контроле (рис. 16).
Поле с частотой 500 Гц отрицательно повлияло на развитие дафний - в контроле самки с эмбрионами появились на 1 сут раньше. К окончанию эксперимента их число в ЭМП было 2.8% против 12% контроле (рис. 1в).
Действие полей с частотами 5, 50 и 200 кГц схоже: во всех случаях в опыте наблюдалось снижение доли созревших самок по сравнению с контролем (рис. 1г-1е). Статистически этот факт подтверждается для ЭМП с частотой 5 кГц.
Таким образом, суммарный МБЭ по трем показателям (выживаемости, сроку созревания и доле созревших самок) оказался максимальным для частоты 500 Гц. Эту частоту использовали для проведения хронического эксперимента. Его результаты представлены на рис. 2-4 и в табл. 1-4.
Перед разделением вариантов "поле" и "контроль" на четыре экспериментальные линии (на
действие переменного электромагнитного поля
35
%
80
40
? ■ • 1 —юн
_|_I_I_I_L
J_I_I_I_I_I_I_L_
' -I""14
■4-1_|_|
80
40
_l_I_I_I_I_I_I_L_
J_I_I_I_I_I_I_I_У I_L
80 -
40
J_I_I_I_I_I_L
\3 4
7 сут
7 сут
Рис. 1. Результаты острого эксперимента с ЭМП частотами 17 (а), 50 (б) и 500 Гц (в), 5 (г), 50 (д) и 500 кГц (е); общее количество рачков в контроле (1) и опыте (2), число самок с эмбрионами в контроле (3) и опыте (4). Вертикальные линии - значения ошибки среднего.
а
3
3
4
д
2
1
4
3
е
1
2
1
2
1
12-е сутки) смертность дафний была < 10%. Созревание самок в контроле проходило быстрее, чем в ЭМП (рис. 2). Особи с эмбрионами появились там на 2 сут раньше, их количество было больше по сравнению с опытным вариантом, что
еще раз подтверждает описанный выше эффект замедления созревания D. magna в ЭМП с частотой 500 Гц.
После разделения созревших дафний на четыре линии первое потомство в вариантах КК и КП
-,-3 4
%
80 40
....... .I \-j-t-i-t' I_|_|
1 6 11
сут
Рис. 2. Выживаемость и созревание дафний на первом этапе эксперимента с частотой 500 Гц. Обозначения, как на рис. 1.
шт
40 -
20 -
123456789 Номер выводка
Рис. 3. Средняя плодовитость (шт.) в вариантах по каждому выводку: 1 - КК, 2 - КП, 3 - ПК, 4 - ПП.
мм
0.93
0.88
2 4
1 3
1 2 3 4 5
Номер выводка
Рис. 4. Динамика изменения размеров (мм) новорожденных особей в первых пяти выводках. Обозначения, как на рис. 3.
появилос
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.