БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 4, с. 74-81
ВОДНАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ
УДК 595.324.2.084+632.9
ВЛИЯНИЕ ИНСЕКТИЦИДА ТАНРЕК® НА РЕПРОДУКЦИЮ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Daphnia magna STRAUS В 15-СУТОЧНОМ ТЕСТЕ
© 2013 г. Г. А. Папченкова, А. В. Макрушин
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: gala_al@mail.ru Поступила в редакцию 10.04.2012 г.
Исследовано влияние инсектицида Танрек® в концентрациях 3.0 х 10-7, 3.0 х 10-2 и 3.0 х 10-1мг/л (в пересчете на имидаклоприд) на Daphnia magna Straus. Выявлено острое токсическое действие инсектицида Танрек в концентрации 3.0 х 10-1 мг/л и угнетающее действие — в концентрациях 3.0 х 10-2 и 3.0 х 10-7 мг/л. Обнаружен повреждающий эффект инсектицида в период раннего развития рачков, выраженный в блокировке роста ооцитов, нарушении функционирования кишечника, замедлении роста тела, патологических изменениях тканей.
Ключевые слова: Танрек, имидаклоприд, Daphnia magna.
DOI: 10.7868/S0320965213040128
ВВЕДЕНИЕ
Современные технологии сельскохозяйственного производства предполагают использование пестицидов высокой эффективности. На рынке появилось много новых инсектицидов, которые обладают чрезвычайно высокой активностью и применяются в сверхнизких дозах. В свидетельстве о регистрации инсектицида Танрек® (действующее вещество имидаклоприд) указано, что для приготовления 10 л рабочего раствора требуется 1—5 мл препарата; 5—10 л такого раствора достаточно для обработки 100 м2 посадок [4]. Исследование токсичности имидаклоприда направлено в основном на разработку новых препаратов на его основе [5], уточнение доз препаратов для эффективной борьбы с вредителями сельскохозяйственных угодий [16] и паразитами домашних животных [19]. Серия статей в отечественной и зарубежной литературе посвящена вопросу защиты медоносных пчел от опасного влияния имида-клоприда [3]. Несмотря на длительное использование в практике пестицидов на основе имидакло-прида, его токсическое действие на гидробионтов не исследовано.
Цель работы — изучение влияния инсектицида Танрек на репродукцию и жизнедеятельность дафний Daphnia magnа Straus, 1820 (Daphniidae, Cladocera, Crustacea).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Танрек — водорастворимый имидаклоприд в концентрации 200 г/л, относится к химическому классу неоникотиноидов. Ингредиенты, усиливающие активность действующего вещества или облегчающие использование инсектицида ни в инструкции, ни в тексте на упаковке не указаны. Зарегистрирован в РФ и выпускается фирмой "Август".
Биотестирование проводили с учетом методических рекомендаций Государственного комитета РФ по охране окружающей среды [18]. Продолжительность опыта 15 сут. Эксперимент проводили на культуре, размножающейся в лаборатории партеногенетически. По 70 экз. генетически однородных дафний, возраст которых <24 ч, длина тела 0.84 ± 0.014 мм, рассаживали в четыре сосуда объемом 2.5 л. В контроле использовали отстоянную водопроводную воду, насыщенную кислородом. На этой же воде готовили растворы инсектицида в концентрациях 3.0 х 10-1 , 3.0 х 10-2 (ПДК в воде водоемов [1]) и 3.0 х 10-7 мг/л в пересчете на имидаклоприд.
Рачков ежедневно кормили хлореллой Chlorella vulgaris Beyer., культура которой поддерживается в лаборатории. Через 6 сут экспозиции подсчитывали выживших в эксперименте особей, выборочно измеряли длину тела от вершины головы до основания хвостовой иглы под бинокулярным микроскопом при увеличении х8. Общее состоя-
Изменения биологических параметров Daphnia magna в контроле и растворах Танрека
Концентрация токсиканта, мг/л Доля выживших особей на 6-е сутки опыта, % Длина тела особи на 6-е сутки, мм Сроки первого вымета молоди,сут
Контроль 97.1 2.46 ± 0.044 7.8 ± 0.20
3.0 х 10-7 88.6 2.45 ± 0.052 9.9 ± 0.28
3.0 х 10-2 74.3 1.91 ± 0.023 12.8 ± 0.44
3.0 х 10-1 25.6 1.06 ± 0.032 -
Примечание. Жирным шрифтом выделены показатели, достоверно отличающиеся от контрольных значений (оценка по критерию Стьюдента,р < 0.05); " — " — потомство не получено. Даны средние значения и их ошибки.
ние особей, а также состояние кишечника и яичников анализировали с помощью микроскопа Olympus СХ31 при увеличении х40.
По 30 экз. выживших рачков из контроля и растворов токсиканта с концентрацией 3.0 х 10-2 и 3.0 х 10-7 мг/л и 12 особей из раствора с концентрацией 3 х 10-1 мг/л фиксировали для проведения гистологических исследований. По 10 рачков из растворов с концентрацией 3.0 х 10-2 и 3.0 х 10-7 мг/л и 6 экз. из раствора с 3 х 10-1 мг/л рассаживали в стаканы объемом 250 мл индивидуально с целью регистрации первого вымета для каждой дафнии. Ежесуточно контролировали появление молоди.
Действие токсиканта оценивали по степени развития яичников, которые у Daphnia magna в виде парных трубок тянутся по сторонам кишечника, открываясь короткими яйцеводами в выводковую камеру [21], состоянию кишечника и жирового тела. Рачков фиксировали в жидкости Буэна в течение 1 сут. Толщина парафиновых срезов 7 мкм. Окрашивали железным гематоксилином по Гейденгайну. Вместо покровных стекол применяли полистирол по способу, предложенному Д.С. Саркисовым [15]. Фотографии сделаны на цифровом микроскопе марки Olympus СХ31 с видеокамерой JVC TK-C1481BEG. Число зафиксированных для гистологических исследований особей составило в контроле 30 экз., в растворах токсикантов с 3 х 10-7 мг/л — 22, 3 х 10-2 мг/л — 20, 3 х 10-1 мг/л — 4 экз.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
С первых суток экспозиции интенсивная гибель дафний отмечена в растворах инсектицида с концентрацией 3.0 х 10-1 мг/л; при 3.0 х 10-2 и 3.0 х 10-7 мг/л это явление носило не столь выраженный характер. Линейные размеры рачков после 6 сут экспозиции в растворах с 3.0 х 10-1 и 3.0 х 10-2 мг/л были достоверно ниже по сравнению с контролем. Контрольные особи окрашены интенсивнее, рачки, экспонированные в растворах токсиканта, имели светло-серый цвет. Сроки
первого вымета у особей из растворов с концентрацией 3.0 х 10-2 и 3.0 х 10-7 мг/л достоверно отличались от контрольных значений. При концентрации 3.0 х 10-1 мг/л за 15 сут экспозиции потомства не получено (см. таблицу).
Действие токсиканта на дафний после 6 сут экспозиции оценивали по степени развития яичников, состоянию кишечника и жирового тела (рис. 1). Рачки, экспонируемые в растворах токсикантов невысоких концентраций, значительно отличались от контрольных особей. Большее число контрольных рачков имели в выводковой сумке хорошо развитые подвижные эмбрионы первого вымета, готовые покинуть выводковую камеру, а также хорошо видимые яйцеклетки в яичниках (рис. 1а). У небольшого количества контрольных рачков яйца перешли из яичников в выводковую сумку и следующая порция яйцеклеток начала накапливать желток (рис. 1б). Влияние инсектицида на репродукцию рачков отмечено уже на стадии оогенеза. Большая часть особей из раствора токсиканта с концентрацией 3.0 х 10-7 мг/л имела в яичниках яйцеклетки на завершающей стадии накопления желтка (рис. 1г), готовые перейти в выводковую камеру, меньшая — имела развивающиеся яйцеклетки на стадии накопления желтка (рис. 1д). У единичных особей яйцеклетки перешли в выводковую сумку (рис. 1е) (индивидуальная реакция особей). Все выжившие рачки в растворе инсектицида с концентрацией 3.0 х 10-1 мг/л имели пустой (ооциты не видны) яичник (рис. 1к), т.е. произошла полная блокировка оогенеза. Особи из раствора с концентрацией 3.0 х 10-2 мг/л по степени развития яичников занимали промежуточное положение. У большинства рачков просматривали только цепочку ооцитов, еще не накопивших желток (рис. 1ж). У некоторых особей наблюдали перешедшие в выводковую камеру яйца первого вы-мета, при этом следующая порция ооцитов не созревала (рис. 1з). Ооциты в яичнике единичных особей не развивались совсем (рис. 1и).
У 10 из 22 особей, экспонированных в растворе инсектицида с концентрацией 3.0 х 10-7 мг/л, яйцеклетки старшей генерации распадались
Рис. 1. Изменения в органах Daphnia magna после 6-суточной экспозиции в растворах Танрека. Концентрация инсектицида, мг/л: a—в — контроль, г—е — 3.0 х 10-7, ж—и — 3.0 х 10-2 , к, л — 3.0 х 10-1; я — яичник, к — кишечник, вс — выводковая сумка, жт — жировое тело.
Рис. 2. Участок ткани со среза тела Daphnia magna из контроля (а—в) и раствора Танрека с 3.0 х 10-7 мг/л (г, д): а — средняя кишка, продольный срез, б — яичник партеногенетической самки и диффузное жировое тело, в — диффузное жировое тело, г — средняя кишка, косой срез, д — яичник партеногенетической самки с распадающимися ооцитами старшей генерации и диффузное жировое тело; пэ — пищеварительный эпителий, упэ — патологически измененный утолщенный участок пищеварительного эпителия, ро — распадающиеся ооциты старшей генерации, н — нога. Остальные обозначения, как на рис. 1.
(рис. 2д), у остальных трофоплазматического роста яйцеклеток, как в контроле (рис. 2б), не наблюдалось. У особей при концентрации 3 х 10-1 мг/л роста яйцеклеток не происходило, яичник представлен оогониями (рис. 3б).
Стенки кишечника особей из контроля были четко выражены, кишечник полностью заполнен пищей (рис. 1а-1в), в теле отмечены обильные скопления клеток жирового тела (рис. 1в). У особей, экспонированных в растворах токсиканта, с увеличением концентрации наблюдали деформацию стенок кишечника, размытие границ (рис. 1ж—1и) и неоднородное наполнение его пищей (рис. 1к). Клетки жирового тела присутствовали, но были разрознены и не образовывали скоплений (рис. 1г), как в контроле. Стенки кишечника рачков, экспонированных в растворе инсектицида с концентрацией 3.0 х 10-1 мг/л, имели рыхлую структуру, клетки жирового тела отсутствовали (рис. 1к). Часть из выживших особей была покрыта снаружи водорослями
(рис. 1и), по-видимому, из-за ослабления двигательной активности рачков.
Гистологическое исследование дафний показало, что эпителий средней кишки в растворах трех концентраций Танрека на шестые сутки опыта (рис. 2г, 3а, 4а, 4в и 4г) был тоньше по сравнению с таковым контрольных особей (рис. 2а). При концентрациях 3.0 х 10-7 и 3.0 х 10-2 мг/л у отдельных особей наблюдалось утолщение пищ
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.