БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 4, с. 89-93
УДК 574.64;574.632;574.23
СТИМУЛЯЦИЯ ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ У Ceriodaphnia a/finis Lilljeborg (Crustacea, Anomopoda) ПРИ ДЕЙСТВИИ НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПОТЕНЦИАЛЬНО ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ © 2013 г. О. Ф. Филенко, Е. Ф. Исакова, Д. М. Гершкович
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, e-mail: ofilenko@mail.ru Поступила в редакцию 04.01.2012 г.
Исследовано влияние этилового спирта, хлористого калия и бихромата калия на продолжительность жизни и размножение рачка Ceriodaphnia affinis Lilljeborg в эксперименте. Установлено увеличение средней продолжительности жизни и суммарной плодовитости самок при действии этанола в концентрациях 0.002 и 0.02 мг/л и при 0.1 мг/л хлористого калия. Из всего спектра концентраций бихромата калия только концентрация 0.0001 мг Cr/л вызывала увеличение продолжительности жизни до 108% контроля. Обсуждена возможная причина наблюдаемого явления и отмечено его возможное экологическое значение.
Ключевые слова: Сепойаркта affinis, средняя продолжительность жизни, этиловый спирт, бихромат калия, хлористый калий, гормезис.
Б01: 10.7868/80320965213030042
ВВЕДЕНИЕ
Токсичные вещества, в том числе и загрязняющие окружающую среду, в диапазоне малых концентраций могут оказывать на водные организмы неустойчивый эффект, не оказывать никакого эффекта или даже стимулировать некоторые жизненные функции. Явление стимуляции при слабых воздействиях называют парадоксальным эффектом, инверсией, гормезисом [1, 6, 1012]. Такие эффекты считаются свидетельством интоксикации и рассматриваются исключительно как негативные проявления, непременно приводящие к неблагополучию организма или популяции. Механизм этих явлений может заключаться во временной активизации жизненных процессов, но продолжительность и активность этой стимуляции определяются интенсивностью воздействия и защитными ресурсами организма [4, 5]. Стимуляция жизненных процессов может проявляться как в повышении активности отдельных функций, так и в ускорении роста, увеличении плодовитости и пр. В общебиологическом и прикладном отношениях представляет интерес информация о возможности активизации проявлений жизнедеятельности при целенаправленных воздействиях.
Цель работы — рассмотреть возможность стимуляции интегральных показателей организма
при действии потенциально токсичных веществ в малых концентрациях на примере продолжительности жизни и плодовитости рачка Ceriodaphnia affinis Lilljeborg.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в 2008—2011 гг. на особях C. affinis, культивируемой в лаборатории на протяжении ряда лет по стандартной методике [3]. В опытах использовали водопроводную воду, которую в течение 1 мес отстаивали в аквариуме с принудительной аэрацией атмосферным воздухом. Затем эта вода на 2 нед поступала в аквариум с песчаным грунтом, населенный высшей водной растительностью, откуда ее отбирали для содержания рачков. В качестве корма использовали суспензию зеленых протококковых водорослей Chlorella sp., внося ее в сосуды с рачками из расчета 250—600 млн кл./мл.
Исходную культуру Ceriodaphnia affinis выращивали в люминостате при длине светового дня 12 ч и рассаживали не реже 3 раз в неделю. Отобранных для наблюдения рачков содержали в лю-миностате при тех же условиях освещения.
В экспериментах использовали молодь в возрасте не старше 24 ч. Чувствительность церио-дафний (ЛК50 за 24 ч) к стандартному токсиканту
90
ФИЛЕНКО и др.
100
50
\
>. \
------
3
100
50
20
40
60 сут
Рис. 1. Динамика численности цериодафний (ось ординат) при действии этилового спирта (а) и хлористого калия (б): 1, 4 — контроль; 2 — 0.002 , 3 — 0.02, 5 — 0.1, 6 - 10, 7 - 100 мг/л.
(бихромату калия) на момент постановки опытов составляла от 1.2 до 2.1 мг/л, что соответствует требованиям стандартной методики. Рачков содержали в стеклянных стаканах объемом 50 или 100 мл. В опыт для исследования влияния каждой из концентраций отбирали по 40 рачков, равномерно распределенных на 10 повторностей. Объем воды в стакане задавали таким образом, чтобы на одного рачка приходилось 10 мл среды. Смену среды в сосудах проводили 3 раза в неделю. При этом учитывали состояние рачков, количество
выживших и новорожденных особей. Наблюдения продолжали до момента гибели всех рачков, таким образом определяли полную продолжительность жизни цериодафний. Учитывали суммарную плодовитость рачков, которая отражала фактическую плодовитость за весь срок жизни тест-объекта.
Рачков во время эксперимента содержали в растворах этилового спирта (0.002 и 0.02 мг/л), би-хромата калия (0.0001, 0.001, 0.01, 0.03 и 0.1 мг Сг/л) или хлористого калия (0.1, 1, 10 и 100 г/л). Замену растворов проводили 3 раза в неделю.
В ранее проведенных опытах [7] средняя продолжительность жизни рачков в контрольных выборках колебалась от 13 до 47 сут. В связи с вариациями средней продолжительности жизни в контроле в течение года оценку действия потенциально токсичных веществ повторно определяли в разные месяцы.
Результаты обрабатывали статистически с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В течение года проведено три серии опытов с этиловым спиртом. Динамика изменения численности рачков в контрольной выборке и в растворах этанола по данным одного из опытов показана на рис. 1.
Средняя продолжительность жизни увеличивалась при воздействии спиртом в концентрации 0.002 мг/л (табл. 1), в двух случаях из трех увеличение статистически достоверно (на 20 и 23% по сравнению с контролем). Действие спирта в концентрации 0.02 мг/л было менее стабильным, исследуемый показатель в одном случае снижался на 12%, в другом — достоверно увеличивался на 38%. Достоверное увеличение продолжительности жизни в присутствии этанола отмечено в случае, когда значение показателя в контрольной группе было относительно невелико. При ограничении анализируемых данных временным ин-
Таблица 1. Влияние этилового спирта на среднюю продолжительность жизни Ceriodaphnia аЦгтз
Концентрация этилового Месяцы, годы
спирта, мг/л IV, 2009 II, 2011 III, 2011
0(контроль) 32.3 ± 3.0 20.7 ± 4.4 44.7 ± 4.0
0.002 38.8 ± 3.6 25.5 ± 5.8 48.0 ± 3.8
120.2 123.0 108 .0
0.02 3 3.6 ± 3.5 28.7 ± 3.0 39.6 ± 6.2
104 .3 138.0 88 . 7
Примечание. Здесь и в табл. 2 и 3 средняя продолжительность жизни: над чертой — сут, под чертой — % контроля. Жирным шрифтом выделены значения показателей, статистически достоверно отличающиеся от показателей в контроле.
a
2
тервалом 30 сут различия показателей были менее выраженными, чем в оставшийся более поздний период, что обусловлено долгожительством относительно небольшой части выборки.
На всем протяжении опыта (март 2011 г.) плодовитость при воздействии этанолом увеличивалась, превышая таковую в контрольной выборке. Наибольшая стимуляция плодовитости отмечена в период активного размножения к моменту получения пяти пометов: 45% при воздействии этанолом в концентрации 0.002 и 29% — при концентрации 0.02 мг/л. Суммарная плодовитость на одну самку составила 84.6 особей в контрольной выборке, 96.3 (114% контроля) при концентрации этанола 0.002 и 89.4 (106% контроля) — при 0.02 мг/л. Видимых морфологических аномалий в потомстве не отмечено.
Таким образом, этиловый спирт не оказывал угнетающего действия на репродуктивную функцию C. affinis, наблюдалась тенденция к ее стимуляции.
Аналогичные исследования проводили и с малыми концентрациями неорганических веществ. Средняя продолжительность жизни рачков в концентрациях бихромата калия 0.1, 0.03, 0.01 и 0.001 мг Cr/л, определявшаяся в двух сериях, была снижена по сравнению с контролем (табл. 2), в концентрациях 0.1 и 0.03 мг Cr/л снижена достоверно, что свидетельствует о выраженном токсическом действии. Установлена слабая тенденция к увеличению средней продолжительности жизни при влиянии малых концентраций бихромата калия: 108% контроля при концентрации 0.0001 мг Cr/л.
При воздействии хлоридом калия (табл. 3) наибольшая из исследованных концентраций (100 мг/л) вызывала раннюю гибель рачков наблюдаемой выборки и достоверно снижала среднюю продолжительность их жизни до 7 сут (26.5% контроля). В наименьшей из исследованных концентраций (0.1 мг/л) выявлено достоверное увеличение средней продолжительности жизни (на 38% по сравнению с контролем). Эффекты промежуточных концентраций были недостоверны. Концентрация 10 мг/л вызывала снижение значения показателя на 30% по сравнению с контролем в эксперименте, начатом в августе, и увеличение на 13% — начатом в июне. Оба описанных эффекта были недостоверны, на результат могли повлиять неучтенные внешние и внутренние факторы.
Динамика выживаемости цериодафний при воздействии хлоридом калия в эксперименте, начатом в августе 2011 г., показана на рис. 1. Ранняя гибель и снижение выживаемости рачков происходили при действии KCl в концентрациях 10 и 100 мг/л. При концентрации 0.1 мг/л наблюдали повышение выживаемости тест-объекта. Отмечено значительное увеличение сроков максимального дожития при действии хлорида калия в кон-
Таблица 2. Влияние бихромата калия на среднюю продолжительность жизни Ceriodaphnia аffinis
Концентрация бихромата калия, мг Cr/л Месяцы, годы
IXX, 2008 I II, 2009
0(контроль 1) 3.2 ± 4.5 -
0.01 2 8 ± 4. 4 89 .7 -
0.03 1 7 ± 2 .0 52.5 -
0.1 1 7 ± 1.9 53.2 -
0 (контроль 2) - 28 ± 3.34
0.0001 - 3 0 ± 4 . 03 107.7
0.001 - 2 7 ± 4 . 15 95 .6
Таблица 3. Влияние хлорида калия на среднюю продолжительность жизни Ceriodaphnia аffinis в 2011 г.
Концентрация Месяцы
КС1, мг/л VI VIII
0 (контроль) 33.0 ± 2.1 25.7 ± 5.9
0.1 - 35.3 ± 4. 9 137.5
1 37.1 ± 4.3
112.4
10 3 7.4 ± 4.1 1 8.0 ± 5.1
113 .4 69. 9
100 - 6 .8 ± 0.4 26 .5
центрации 10 и 0.1 мг/л. Увеличение проявлялось начиная с 15-х суток опыта и обеспечивалось большим долгожительством основной части выборки.
При действии наименьшей концентрации KCl 0.1 мг/л наблюдали значительное увеличение суммарной плодовитости за счет стимуляции репродуктивной функции (рис. 2). Наиболее выраж
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.