БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 2, с. 105-109
УДК 597.554.3: 591.185.31
ВЛИЯНИЕ ЦИНКА И МЕДИ НА СКОРОСТЬ ПИЩЕВОЙ РЕАКЦИИ
КАРПА Cyprinus carpió L.
© 2007 г. В. В. Кузьмина, М. М. Шишин
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузскийр-н, e-mail: vkuzmina@ibiw.yaroslavl.ru
Поступила в редакцию 17.07.2006 г.
На примере карпа установлено влияние цинка и меди на скорость пищевой реакции рыб. Выявлена зависимость эффекта от концентрации металлов. Достоверное увеличение латентного времени питания наблюдается в присутствии Cu и Zn в концентрации 0.13 мкМ в результате 30-часовой экспозиции. При одной и той же концентрации (в диапазоне 0.13-1.5 мкМ) и времени экспозиции Cu оказывает более выраженное негативное действие на скорость пищевой реакции карпа, чем Zn.
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия усилился интерес к изучению влияния токсикантов, в частности тяжелых металлов (ТМ), на различные аспекты жизнедеятельности рыб [1, 5, 10-15, 19]. Попадая в водоемы в составе промышленных и бытовых стоков, ТМ оказывают негативное воздействие на гидро-бионтов. Одни из наиболее опасных ТМ - Си и Zn [1, 13, 17]. Значения LC50 для пресноводных рыб в зависимости от вида и условий среды обитания в опытах с Си, как правило, колеблются в пределах 0.017-1.0 мг/л [13], в опытах с Zn - 0.5-5.0 мг/л [14]; сублетальные концентрации СuSO4 и ZnSO4 для карпа составляют 0.2 и 2.0 мг/л соответственно [18]. При этом для рыбохозяйственных водоемов ПДК для Си составляет 0.001, для Zn - 0.01 мг/л [17]. Однако в ряде случаев концентрация этих металлов в воде рыбохозяйственных водоемов значительно превышает ПДК [16, 17]. В частности, в 1989 г. в районе г. Рыбинска содержание Си в природной воде превышало ПДК в 20-40, Zn - в 1.36.6 раза [2].
Сведений о влиянии ТМ на пищевое поведение рыб мало. Известно о негативном воздействии Cd, РЬ, Си и Zn на различные аспекты пищевого поведения некоторых видов рыб [4-6]. При исследовании воздействия Си и Zn на вкусовые поведенческие ответы карпа, обусловленные различными пищевыми стимулами, выявлено уменьшение пищевой привлекательности изучаемых веществ (различные аминокислоты и экстракт мотыля) через 3-6 ч после начала эксперимента [6]. Однако различия в эффектах разных металлов были значительно ниже различий LC50 для этого вида рыб. Если LC50 при 96-часовой экспозиции карпа для СuSO4 и ZnSO4 различаются на порядок, то вкусовые поведенческие ответы при одной и той же концентрации металлов (1.0 мкМ) различаются лишь в 2-4 раза. Кроме того, в этой работе реги-
стрировали индивидуальное поведение рыб. Однако изоляция карпа из стаи вызывает стресс и изменение его физиологического статуса [9].
В связи с отсутствием сведений о влиянии низких концентраций Zn и Cu на пищевое поведение карпа, цель работы состояла в выявлении диапазона концентраций металлов, способных влиять на один из показателей пищевого поведения - скорость пищевой реакции при разном времени их воздействия в условиях группового питания рыб.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа проведена в 2003-2006 гг. Объект исследования - годовики карпа (масса 40 ± 3 г). Рыб, содержавшихся в непроточных, принудительно аэрируемых аквариумах с прозрачными стенками (40 л), нехлорированной водопроводной водой при естественном освещении и температуре 18 ± 2°С (рН воды 7.8-8.0, общая жесткость - 4.6 ммоль/л, содержание Ca2+ - 3.1 ммоль/л, Mg2+ - 1.5 ммоль/л, Cu2+ - 0.000025 ммоль/л, Zn2+ - 0.000028 ммоль/л, SO4 - 0.189 ммоль/л) акклимировали к условиям эксперимента в течение 2 нед. В этот период и позднее рыб кормили ad libitum. Прекращали кормление за 2 сут до начала эксперимента. В предварительных опытах рыб приучали брать корм (личинки хирономид Chironomus sp. или близкие по размеру фрагменты мышц рыб) с пинцета у поверхности воды в условиях группового питания. В течение эксперимента рыбы получали пищу лишь во время регистрации показаний. Воду в аквариумах меняли ежедневно за 1 ч до начала опыта. Рыб контрольной группы содержали в чистой воде. В аквариумы, в которых находились рыбы опытных групп, при смене воды добавляли растворы солей ТМ. Опыты начинались в одно и то же время - в 10 ч. Сформировано шесть групп рыб по пять особей в каждой (пять опытных групп и одна
106 КУЗЬМИНА, шишин
Влияние цинка и меди на латентное время питания карпа, с
Время
Латентное время питания карпа в присутствии разных концентраций металлов, мкМ
экспозиции,ч 0a 0.13 0.25 0.5 1.0 1.5
0 0. 7 ± 0.04 0. 7 ± 0.02 0. 7 ± 0.02 0. 8 ± 0.03 0. 8 ± 0.04 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 7 ± 0.04 0. 8 ± 0.10 0. 7 ± 0.04 0. 8 ± 0.03
0.5 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 8 ± 0.04 0. 9 ± 0.03 0. 7 ± 0.03 0. 9 ± 0.04 0. 7 ± 0.04 0. 9 ± 0.03 0. 7 ± 0.04 0. 9 ± 0.10 0. 7 ± 0.04 0. 9 ± 0.03
1 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 7 ± 0.03 0. 9 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 9 ± 0.03 0. 7 ± 0.03 0. 9 ± 0.04 0. 7 ± 0.02 0. 9 ± 0.10 0. 7 ± 0.02 0. 9 ± 0.02
1.5 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 7 ± 0.04 0. 9 ± 0.03 0. 7 ± 0.03 0. 9 ± 0.04 0. 8 ± 0.04 0. 9 ± 0.04 0. 7 ± 0.02 1. 0 ± 0.05 0. 8 ± 0.03 * 1. 1 ± 0.03 *
3 0. 7 ± 0.04 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.04 0. 8 ± 0.03 0. 7 ± 0.03 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.10 0. 7 ± 0.10 0. 9 ± 0.03 * 0. 9 ± 0.10 * * * 0. 9 ± 0.04 * 0. 9 ± 0.10 * * *
6 0. 7 ± 0.10 0. 7 ± 0.02 0. 8 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 7 ± 0.04 0. 7 ± 0.10 0. 8 ± 0.04 0. 7 ± 0.04 0. 9 ± 0.03 * * 0. 9 ± 0.10 * * * 0. 9 ± 0.04 * 1.0 ± 0.10 * * *
24 0. 7 ± 0.03 0. 7 ± 0.02 0. 7 ± 0.02 0. 7 ± 0.02 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.04 0. 7 ± 0.04 0. 9 ± 0.04 * 0. 9 ± 0.04 * * * 1. 0 ± 0.10 * * * 0. 9 ± 0.10 * * * 1.2 ± 0.10 * * *
27 0. 7 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 8 ± 0.03 0. 9 ± 0.02 0. 8 ± 0.03 * 1. 0 ± 0.04 * 0. 8 ± 0.03 * 1. 0 ± 0.10 * 1. 0 ± 0.04 * * * 1. 3 ± 0.10 * * * 1.0 ± 0.10 * * * 1.3 ± 0.10 * * *
30 0. 7 ± 0.04 0. 7 ± 0.03 0. 9 ± 0.10 * 0. 9 ± 0.10 * 0. 9 ± 0.10 * 0. 8 ± 0.10 * 0. 9 ± 0.10 * 0. 8 ± 0.10 * 1. 0 ± 0.10 * * * 1. 0 ± 0.10 * * * 1. 1 ± 0.10 * * * 1. 1 ± 0.10 * * *
Примечание. Над чертой - Zn, под чертой - Си; "а" - контроль (чистая вода). Жирным шрифтом выделены достоверные отличия от контроля. Приведены значения средней арифметической и ошибка средней. * р < 0.05-0.009. ** р < 0.01-0.0009. *** р < 0.001.
контрольная). В первой серии опытов исследовали влияние Zn (ZnSO4 ■ 7H2O): 0.13, 0.25, 0.5, 1.0, 1.5 мкМ или 0.035, 0.07, 0.14, 0.28, 0.42 мг/л) на скорость пищевой реакции карпа, во второй серии опытов оценивали влияние Cu (CuSO4 ■ 5H2O): 0.13, 0.25, 0.5, 1.0, 1.5 мкМ или 0.03, 0.06, 0.13, 0.25 и 0.38 мг/л) на пищевое поведение карпа. Концентрации рассчитывали по содержанию металлов. Скорость пищевой реакции (латентное время питания (ЛВП)) оценивали по промежутку времени от момента соприкосновения пищи с поверхностью воды до момента схватывания ее рыбой (с). Время измеряли с помощью секундомера с ценой деления 0.1 с. Показания снимали через 0, 0.5, 1, 1.5, 3, 6, 24, 27, 30, 48 и 72 ч после помещения рыб в исследуемый раствор. Данные обработаны статистически с использованием приложения EXCEL программы MS'Office. Достоверность оценивали по критерию Стьюден-та (p < 0.05).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Предварительные опыты показали, что в присутствии Zn (1.5 мкМ) признаки отравления (обильное выделение слизи, отказ от пищи, нару-
шение координации движений) наблюдаются через 72 ч, в присутствии Си (1.5 мкМ) - через 48 ч. В связи с этим в дальнейшем наблюдения проводили в течение 30 ч - до появления указанных выше признаков. После пребывания рыб в воде, содержащей Zn в концентрации <1.5 мкМ, исследуемый показатель в процессе их реадаптации к чистой воде возвращался к норме через 24 ч, после пребывания рыб в воде, содержащей Си в концентрации 1.5 мкМ, - через 48 ч.
При исследовании влияния Zn на скорость пищевой реакции карпа показано, что в первые сутки эксперимента Zn в концентрациях 0.13, 0.25 и 0.5 мкМ не вызывает достоверных изменений латентного времени питания (см. таблицу и рис. 1). Максимальное увеличение показателя в течение первых 6 ч наблюдения <14% по сравнению с контролем. Достоверное увеличение латентного питания рыб, начиная с концентрации 0.13 мкМ, наблюдается лишь через 30 ч экспозиции рыб (в присутствии Zn - на 29% выше контроля). Наиболее значительное и достоверное увеличение показателя наблюдается при концентрации металла 1.0 мкМ (начиная с 3 ч экспозиции) и 1.5 мкМ (начиная с
ВЛИЯНИЕ ЦИНКА И МЕДИ НА СКОРОСТЬ ПИЩЕВОИ РЕАКЦИИ КАРПА
107
%
160
100
70
1 2 3 4 Ш5
* * * "
* * *
0 0.5 1.0 1.5
3
6
24 27
30 ч
Рис. 1. Влияние Zn на скорость пищевой реакции карпа. Концентрация металла, мкМ: 1 - 0.13, 2 - 0.25, 3 - 0.5, 4 - 1.0, 5 - 1.5; по оси абсцисс - время экспозиции (ч), по оси ординат - латентное время питания (% контроля, принятого за 100). "*" -р < 0.05 по отношению к контролю.
%
160
100
70
0 0.5 1.0 1.5 3 6 24 27 30 ч
Рис. 2. Влияние Си на скорость пищевой реакции карпа. Обозначения, как на рис. 1.
1.5 ч экспозиции) - максимум на 29%. Через сутки латентное время питания карпа в присутствии Zn в двух последних концентрациях на 29%, через 30 ч -на 43-57% выше контроля.
При исследовании влияния Си в концентрациях 0.13 и 0.25 мкМ в первые сутки эксперимента также не выявлены достоверные изменения латентного времени питания рыб (см. таблицу и рис. 2). В концентрации 0.5 мкМ Си вызывает достоверное увеличение латентного времени питания карпа через 24 ч (на 29%). В концентрации 1.0 мкМ Си вызывает достоверное увеличение латентного времени питания рыб через 3 ч (на 29%), а 1.5 мкМ -
через 1.5 ч (на 38%). К концу эксперимента латентное время питания карпа в последней концентрации Си на 54% выше контроля.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Пищевое поведение - один из регуляторов го-меостаза, а изменение поведенческих реакций -наиболее динамичная форма адаптаций к условиям окружающей среды. Результаты, касающиеся токсического эффекта Zn и Си в течение 48 и 72 ч их воздействия на рыб, хорошо согласуются с данными [11], свидетельствующими о том, что кон-
*
*
*
*
*
*
*
*
108
КУЗЬМИНА, ШИШИН
такт с токсическими веществами вызывает локальные нарушен
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.