close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1384.Современные проблемы биологии экологии химии

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Современные проблемы
биологии, экологии, химии
Материалы
региональной научной
студенческой конференции
Ярославль 2006
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК (54+57):001.12/.18
ББК Е0я431+Гя431
С56
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве научного издания. План 2006 года
С 56
Современные проблемы биологии, экологии, химии : материалы региональной научной студенческой конференции / отв. за
вып. канд. биол. наук, доц. А.В. Еремейшвили, канд. биол. наук,
доц. О.А. Маракаев ; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2006. –
188 с.
ISBN 5-8397-0497-0 (978-5-8397-0497-8)
В сборнике опубликованы материалы региональной научной
студенческой конференции по актуальным проблемам современной
биологии, экологии и химии. В центре внимания находятся вопросы сохранения биоразнообразия, экологического мониторинга,
экологии человека, генетической токсикологии, физиологии и биохимии, химии и химической технологии.
Материалы издаются в авторской редакции.
Материалы публикуются при финансовой поддержке
проекта РНП.2.2.3.1.7764 по аналитической ведомственной целевой программе "Развитие научного потенциала высшей школы
(2006 –2008 годы)".
УДК (54+57):001.12/.18
ББК Е0я431+Гя431
ISBN 5-8397-0497-0 (978-5-8397-0497-8)
2
© Ярославский
государственный
университет
им. П.Г. Демидова, 2006
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 1. Биоразнообразие
ФАУНА КОРОВОК (COLEOPTERA, COCCINELLIDAE) ЯРОСЛАВСКОЙ
ОБЛАСТИ
Балуева Е.Н.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Музей Ярославского естественно-исторического общества
Кокцинеллиды,
или
божьи
коровки
(Coleoptera,
Coccinellidae) – одна из наиболее значимых и изученных групп
жуков. Большинство видов этого семейства – хищники, и лишь
около 10% – фитофаги. Многие виды имеют огромное значение,
как регуляторы численности тлей, кокцид, листоблошек и успешно применяются в биологической защите растений.
В то же время фауна коровок многих регионов России изучена недостаточно. Не является исключением и Ярославская область. До сих пор основным источником сведений по кокцинеллидам этой территории является "Список жуков (Coleoptera)
Ярославской губернии" (Яковлев, 1902), включающий 33 вида.
Для Переславского района, ранее относившегося к Владимирской губернии, существует работа (Геммельман, 1927), содержащая список 32 видов коровок.
Материалом для настоящей работы послужили сборы кокцинеллид из большинства районов Ярославской области. Также были просмотрены, и в необходимых случаях, переопределены сборы, хранящиеся в фондах естественноисторического отдела
ЯГИАХМЗ (коллекция Ярославского Естественно-Исторического
Общества (ЯЕИО)) и зоологическом музее ЯрГУ им. П.Г. Демидова и личные сборы Власова Д.В.
В результате работы составлен аннотированный список видов коровок Ярославской области, в котором приведены авторы,
указывавшие вид для региона (Як. – Яковлев, 1902; Ф. – Фурсов,
1925; Гемм. – Геммельман, 1927), и основные особенности распространения кокцинеллид на изучаемой территории, систематическое положение и некоторые черты биологии отдельных видов.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Данные по зоогеографии и экологии видов взяты из работ Дорофеева Ю.В. Виды, впервые достоверно обнаруженные в Ярославской области выделены знаком (*). Латинские названия и порядок расположения таксонов внутри семейства кокцинеллид
приведены в соответствии с системой, предложенной Гельмутом
Фюршем (Helmut Fuersch) в работе "Taxonomy of Coccinellids" .
Подсемейство Scymninae Muls., 1846
Триба Stethorini Dobzhansky, 1924
Род Stethorus Weise, 1885
Подрод Stethorus Weise, 1885
1. Stethorus punctillum (Weise, 1891). Як.; Гемм. Нами не
найден.
Триба Scymnini Muls., 1846
Род Nephus Muls., 1846
Подрод Nephus Muls.,1846
2. Nephus redtenbacheri (Mulsant, 1846 ) Як.; Гемм. Нами не
найден.
3. N. bipunctatus (Kugelann, 1794). Як.; Гемм. Редок
Род Scymnus Kugelann, 1794
Подрод Pullus Muls., 1846
4. Pullus suturalis (Thunberg, 1795). Як.; Гемм. Лесной мезофил. Встречается на траве и под опавшей листвой. Вид сильно
изменчив. Довольно редок.
5. P. haemorrhoidalis (Herbst, 1797). Як.; Гемм. Нами не найден.
6. P. ferrugatus (Moll, 1785). Як.; Гемм. Лесной мезофил.
Хищник тлей и кокцид. Встречается в парках, садах, лесах под
опадом. Часто на черемухе. В фауне Ярославской области довольно редок.
Подрод Scymnus Kugelann, 1794
7. Scymnus rubromaculatus (Goeze, 1777). Як.; Гемм. Нами не
найден.
8. S. nigrinus (Kugelann, 1794). Як.; Гемм. Лесной мезофил.
Хищник тлей и кокцид. Чаще встречается на хвойных. В Яро4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
славской области очень редок. 9. S. frontalis (Fabricius, 1787).
Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей. Встречается на траве, под
опавшей листвой. Редок.
Триба Hyperaspini Muls., 1846
Род Hyperaspis Dejean, 1836
Подрод Hyperaspis Dejean, 1836
10. Hyperaspis reppensis (Herbst, 1783). Западнопалеарктический вид. Ф.; Гемм. Хищник ложнощитовок и червецов. Впервые
в Ярославской области данный вид был зарегистрирован в 1905г.
по единственному экземпляру. По-видимому, по Ярославской
области проходит северная граница ареала этого вида (Фурсов,
1925). В Ярославской области локален и единичен.
Подсемейство Chilocorinae Muls., 1846
Триба Platynaspini Muls., 1846
Род Platynaspis Redtenbacher, 1843
11. Platynaspis luteorubra (Goeze, 1777). Южнопалеарктический вид. Як. Лугово-лесной мезофил. Хищник кокцид. Встречается в парках, садах, лиственных лесах под опадом, также на травах и кустарниках (чаще на ивах). В Ярославской области редок.
Триба Chilocorini Muls., 1846
Род Exochomus Redtenbacher, 1843
Подрод Exochomus Redtenbacher, 1843
12. Exochomus quadripustulatus (Linnaeus, 1758). Европейско-сибирский вид. Як.; Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей и
кокцид. Встречается в лесах различного типа, чаще в сосновых. В
фауне Ярославской области не редок.
Род Chilocorus Leach, 1815
13. Chilocorus renipustulatus (Scriba, 1790). Транспалеарктический вид. Як.; Гемм. Лесной мезофил. Хищничают на дендрофильных диаспиновых щитовках. Встречаются в лесах, парках, садах на древесной и кустарниковой растительности.
Повсеместно.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14. Ch. bipustulatus (Linnaeus, 1758). Як.; Гемм. Лесной мезофил. Хищник щитовок. Встречается в лесах, парках. Более редок, чем Ch. renipustulatus.
Подсемейство Coccidulinae Muls., 1846
Триба Coccidulini Muls., 1846
Род Coccidula Kugelann, 1791
15. Coccidula rufa (Herbst, 1783). Як.; Гемм. Гигрофил. Хищник тлей. Встречается в увлажненных местообитаниях, на болотных травах и кустарниках, не часто.
16. C. scutellata (Herbst, 1783). Евро-сибирско-кавказский
вид. Власов. Гигрофил. Хищник тлей. Встречается у воды на
околоводной растительности. Редок. Для Ярославской области
впервые был отмечен Власовым Д.В. в 1995 г.
Подсемейство Coccinellinae Latr., 1807
Триба Coccinellini Latr., 1807
Род Coccinulla Dobzhansky, 1924
17. Coccinulla quatuordecimpustulata (Linnaeus, 1758). Як.;
Гемм. Транспалеарктический вид. Луговой мезофил. Хищник
тлей. Встречается на луговой растительности. Повсеместно.
Род Tytthaspis Crotch, 1874
Подрод Tytthaspis Crotch, 1874
*18. Tytthaspis sedecimpunctata (Linnaeus, 1761). Встречается
на юге лесной и в лесостепной зонах. Биология этого вида изучена слабо.
Род Anisosticta Dejean, 1836
19. Anisosticta novemdecimpunctata (Linnaeus, 1758). Голарктический вид. Як.; Гемм. Гигрофил. Хищник тлей. Встречается
нередко, преимущественно на болотных травах, на околоводной
растительности.
Род Sospita Muls., 1846
Подрод Sospita Muls., 1846
20. Sospita vigintiguttata (Linnaeus, 1758). Як.; Гемм. Локальный и редкий вид.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подрод Mysia Muls., 1846
21. Mysia oblongoguttata (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический вид. Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей. Встречается
преимущественно в смешанных лесах. Не часто.
Род Myrrha Muls., 1846
Подрод Myrrha Muls., 1846
22. Myrrha octodecimguttata (Linnaeus, 1758). Европейскосибирский вид. Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей. Встречается в хвойных и смешанных лесах ранней весной. В Ярославской
области локален.
Род Propylaea Muls., 1846
23. Propylaea quatuordecimpunctata (Linnaeus, 1758). Палеарктика и Эфиопская область. Як.; Гемм. Эврибионтный вид.
Хищник тлей. Один из наиболее обычных видов кокцинеллид на
территории области.
Род Calvia Muls., 1846
Подрод Calvia Muls., 1846
*24. Calvia decimguttata (Linnaeus, 1767). Транспалеарктический вид. Лесной мезофил. Хищник тлей и листоблошек. Встречается в широколиственных и смешанных лесах, посадках.
Подрод Anisocalvia Crotch, 1871
25. Anisocalvia quatuordecimguttata (Linnaeus, 1758). Голарктический вид. Як.; Гемм. Лесной мезофил. Хищник листоблошек.
Встречается в смешанных и лиственных лесах и посадках. В
Ярославской области повсеместно.
26. A. quinquedecimguttata (Fabricius, 1777). Як. Нами не
найден.
Род Vibidia Muls., 1846
27. Vibidia duodecimguttata (Poda, 1761). Як. Нами не найден.
Род Halyzia Muls., 1846
28. Halyzia sedecimguttata (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический вид. Як.; Ф.; Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей.
Встречается в широколиственных и смешанных лесах. Повсеместно.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Род Psyllobora Chevr., 1837
29. Psyllobora vigintiduopunctata (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический вид. Як.; Гемм. Эврибионтный вид. Личинки – облигатные, imago – факультативные микофаги. Встречается повсеместно. Для Ярославской области обычен.
Род Hippodamia Chevr., 1837
Подрод Hippodamia Chevr., 1837
30. Hippodamia septemmaculata (De Geer, 1775). Як.; Гемм.
Гигрофил. Хищник тлей. Встречается чаще возле водоемов, на
травянистой растительности. В фауне Ярославской области редок.
31. H. tredecimpunctata (Linnaeus, 1758). Голарктический вид.
Як.; Гемм. Гигрофил. Хищник тлей. Встречается около водоемов,
на болотных травах, на ивах. Повсеместно.
Подрод Semiadalia Crotch, 1874
*32. Semiadalia notata (Laicharting, 1781). Луговой мезофил.
Хищник тлей. Встречается чаще на лугах и лесных опушках, на
вырубках. Повсеместно. На рубеже XIX-XX веков вид встречался
единично (колл. ЯЕИО), видимо, поэтому ранее для Ярославской
области не указывался.
Подрод Adonia Muls., 1846
33. Adonia variegata (Goeze, 1777) Транспалеарктический
вид. Як.; Гемм. Луго-полевой мезоксерофил. Хищник тлей. Локален. Встречается на суходольных лугах, часто в агроценозах.
Род Coccinella Linnaeus, 1758
Подрод Coccinella Linnaeus, 1758
34. Coccinella quinquepunctata (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический вид. Як.; Гемм. Эврибионтный вид. Хищник тлей.
Встречается повсеместно. Один из наиболее обычных видов в
фауне области.
35. C. septempunctata (Linnaeus, 1758). Палеарктика и ИндоМалайская область. Як.; Гемм. Эврибионтный вид. Хищник тлей.
Встречается в массе. Повсеместно. Весной и осенью под опадом.
Зимует большими скоплениями.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*36. C. magnifica Redtenbacher, 1843 (distincta Fald.). Транспалеарктический вид. Степной мезоксерофил. Хищник тлей.
Встречается на сухих лугах. Редко.
37. C. hieroglyphica (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический
вид. Як.; Гемм. Гигрофил. Хищник тлей и личинок листоедов.
Встречается в болотистых местах. В фауне Ярославской области
довольно локален.
Род Adalia Muls., 1850
Подрод Adalia Muls., 1850
38. Adalia bipunctata (Linnaeus, 1758). Голарктический вид.
Як.; Гемм. Эврибионтный вид. Хищник тлей. Нами был отмечен
как энтомофаг колорадского жука в агроценозах. Встречается
повсеместно.
39. A. decimpunctata (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический
вид. Як.; Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей. Встречается в лесах, парках, садах. Довольно редок.
*40. A. conglomerata (Linnaeus, 1758). Транспалеарктический
вид. Предположительно к этому виду отнесены 2 экз., собранные
на берегу р. Волги в г. Рыбинске и г. Тутаеве.
Род Anatis Muls., 1846
41. Anatis ocellata (Linnaeus, 1758). Голарктический вид. Як.;
Гемм. Лесной мезофил. Хищник тлей. Встречается в лесах различного типа. Довольно часто.
Подсемейство Epilachninae Muls., 1846
Триба Epilachnini Muls., 1846
Род Subcoccinella Huber, 1842
42. Subcocinella vigintiquatuorpunctata (Linnaeus, 1758).
Транспалеарктический вид. Як.; Луговой мезофил. Фитофаг. Локален. Встречается все лето, чаще осенью. Большей частью на
представителях сем. Гвоздичных.
Таким образом, фауна кокцинеллид Ярославской области на
настоящий момент насчитывает 42 вида, объединяемых в 21 род
и 5 подсемейств. Пять видов нами указываются впервые. К подсемейству Scymninae принадлежат 3 рода и 10 видов, к подсемейству Chilocorinae – 3 рода и 4 вида. Подсемейство Coccidulinae
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
представлено 1 родом и 2 видами, подсемейство Coccinellinae –
12 родами и 25 видами. К подсемейству Epilachninae принадлежат 1 род и 1 вид. Наиболее перспективными для изучения остаются представители подсемейства Scymninae (роды Stethorus;
Nephus; Scymnus), самые мелкие и трудноопределимые виды коровок.
Литература
1. Власов. Д. В. К фауне жесткокрылых Ярославской области. Сообщение
первое: виды, регистрируемые впервые. Яросл. ун-т. – Ярославль, 1995. – 8 с.
Деп. в ВИНИТИ 14.04.95 № 1050 – В95.
2. Власов Д.В. К познанию фауны жесткокрылых Ярославской области
// Некоторые проблемы современной науки. Ярославль, 1992. С.149-151.
3. Геммельман С.С. Список жуков (Coleoptera) Переславского уезда
Влад.[имирской] губ.[ернии] // Тр. Переславль-Залесского историкохудожественного и краеведческого музея. Переславль, 1927А. Т. 4. С. 43–87.
4. Дорофеев Ю.В. К фауне кокцинеллид (Coleoptera, Coccinellidae) Тульской области // Сб. науч. тр. прпод. ТГПУ им. Толстого Л.Н. Тула: Изд. ТГПУ,
2000. С. 50-53.
5. Дорофеев Ю.В. Кокцинеллиды (Hexapoda: Coleoptera: Coccinellidae)
Тульской области. Дополнение 2.//Биологическое разнообразие Тульского края
на рубеже веков // Сб. науч. тр. Выпуск 5. Тула: Изд. Гриф и К°, 2006. С. 18-19.
6. Фурсов Н. Н. Первое добавление к списку жуков Ярославской губернии
// Тр. Ярославского естественноисторического и краеведческого общества. Ярославль, 1925. Т. IV, Вып. I. С. 27-31.
7. Яковлев А. И. Список жуков (Coleoptera) Ярославской губернии // Тр.
Ярославского естественноисторического общества. Ярославль, 1902. Т. 1. С. 88–
186.
Работа выполнена под руководством
Д.В. Власова и докт. биол. наук, профессора В.П. Семерного
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФАУНЫ ПАРАЗИТИЧЕСКИХ
ПРОСТЕЙШИХ РЫБ НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ
ВЕРХНЕ-ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА
Бочагова А.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Сравнительный анализ фауны паразитических простейших
рыб проведен нами на примере наиболее крупных и хорошо изу10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ченных водоемов Верхней Волги: озер Неро, Плещеево, Белое,
Лозско-Азатское, Рыбинского водохранилища, реки Улеймы.
В настоящем сообщении использованы материалы, собранные автором на оз. Неро (2002-2005 гг.), реке Улейме (20032005 гг.). Данные по другим водоемам взяты: оз. Плещеево
(1995-2001 гг.) – отчет о научно-исследовательской работе за
2002 г.; оз. Белое (1983-1988 гг.) – диссертационная работа
И.Я. Колесниковой (1996), А.Д. Тирахова (1998); оз. ЛозскоАзатское (1989-1995 гг.) – диссертационная работа А.Д. Тирахова (1998); Рыбинское водохранилище (1989-1992 гг.) – диссертационная работа И.Я. Колесниковой (1996). Все исследованные
водоемы относятся к мезотрофному типу, но значительно отличаются по геоморфологическим, гидрологическим и гидробиологическим характеристикам.
Рыбы исследовались методом полного паразитологического
вскрытия (Быховская-Павловская, 1985). Паразитологическому
обследованию подверглось 26 видов рыб. Для сравнительноэкологического анализа взято лишь 13 видов. Такой отбор определен, во-первых, необходимостью наличия каждого вида рыб во
всех или большинстве исследованных водоемов, во-вторых, соблюдения стандарта вскрытия (по возможности не менее 15 экземпляров).
В исследованных водоемах обнаружен 131 вид паразитических простейших, относящихся к следующим группам: Mastigophora, Sporozoa, Microspora, Myxozoa, Ciliophora (таблица 1).
Как видно из таблицы 1, миксоспоридии и инфузории, в основном кругоресничные, доминируют во всех водоемах. Качественный состав протофауны во многом зависит от образа жизни
(местообитания) хозяев-рыб и характера приема пищи.
Таблица 1
Количество видов паразитических простейших водоемов
Верхне-Волжского бассейна по группам
Систематическая Количество паразитических простейших по водоемам
группа
Озеро
Озеро
Озеро Озеро Рыбинское Река
паразитов
Неро Плещеево Белое Лозсководохра- Улей
Азатское нилище
ма
Mastigophora
3
4
2
3
6
3
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Sporozoa
Microspora
Myxozoa
Ciliophora
Итого
16
5
24
1
25
23
53
4
1
36
16
59
2
36
32
73
1
3
54
48
112
20
7
30
Во всех водоемах наибольшее количество видов паразитических простейших отмечено для бентофагов и эврифагов (лещ,
плотва, густера): 47, 42, 36 соответственно. Ярко выражено преобладание миксоспоридий, среди которых доминируют виды с
быстро опускающимися спорами, что подтверждает донный образ жизни этих рыб. Не случайны в их протофауне и виды с медленно опускающимися спорами и спорами с промежуточной скоростью погружения, так как в конечном итоге на дне
скапливаются все споры.
Богата видами и фауна паразитических инфузорий. Исключение составляет озеро Неро (рис. 1), что можно объяснить отсутствием здесь весенне-летних вскрытий.
Кровепаразиты отмечены для всех водоемов, кроме озера Белое. Последнее связано с слабой степенью зарастаемости этого
водоема.
Несколько меньше видовое разнообразие Protozoa отмечено
у ихтиофагов (щука, окунь, судак, налим): 40, 34, 25, 29 видов
соответственно.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
Количество видов
25
20
15
10
5
жгутиконосцы
инфузории
миксоспоридии
жгутиконосцы
Река Улейма
Рыбинское водохранилище
Озеро Лозско-Азатское
Озеро Белое
Озеро Плещеево
Озеро Неро
0
миксоспоридии
инфузории
Рис. 1. Заражение паразитическими простейшими
бентофагов и эврифагов
Здесь преобладающей группой являются инфузории (рис. 2).
Но подобное явление прослеживается лишь в озерах Плещеево,
Лозско-Азатское и Рыбинском водохранилище. Для литорального окуня и щуки это можно объяснить тем, что они долгое время
проводят в зарослевой зоне водоема, где создаются благоприятные условия для развития инфузорий: относительно постоянные
температуры и достаточное содержание органических веществ в
воде. Сходные условия наблюдаются для развития паразитических инфузорий у налима, как донного обитателя. К этому добавляется еще мелкая чешуя рыбы и большое количество слизи.
Заражение судака инфузориями, вероятно, происходит на зимовальных ямах.
На озере Неро и реке Улейме небольшое число инфузорий
можно объяснить недостатком сезонных вскрытий. Поэтому
миксоспоридии здесь доминируют.
Среди миксоспоридий основу составляют виды с медленно
опускающимися спорами, что полностью подтверждается питанием этих рыб в толще воды.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
35
Количество видов
30
25
20
15
10
5
жгутиконосцы
Река Улейма
жгутиконосцы
Рыбинское водохранилище
Озеро Лозско-Азатское
Озеро Белое
миксоспоридии
Озеро Плещеево
Озеро Неро
0
микроспоридии
миксоспоридии
инфузории
Рис. 2. Заражение паразитическими простейшими ихтиофагов
Значительно беднее фауна паразитических простейших
планк-тофагов: зараженность ими колеблется от 8 (чехонь), 12
(красноперка) до 24 (синец), 33 (уклея) видов (рис. 3).
Наибольшее количество паразитов отмечено для Рыбинского
водохранилища, что может быть связано с большим количеством
вскрытых рыб и обилием экологических ниш в данном водоеме.
Преобладающей группой являются миксоспоридии, за ними следуют инфузории. Среди первых большинство составляют виды с
быстро опускающимися спорами и спорами с промежуточной
скоростью погружения. Это можно объяснить тем, что синец, чехонь, уклея и красноперка при недостатке основной пищи могут
переходить к питанию несвойственным им кормам, в том числе
бентосом, захватывая споры миксоспоридий со дна.
Небольшой процент заражения кровепаразитами (оз. Белое –
1.2%; Рыбинское вдхр. – 0.9%) объясняется образом жизни
планктофагов – обитание в толще воды. Это может зависеть и от
степени зарастаемости водоемов. Пример тому озеро Неро, где
процент заражения больше (7.14%), чем в других водоемах.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
16
Количество видов
14
12
10
8
6
4
2
жгутиконосцы
микроспоридии
Река Улейма
жгутиконосцы
Рыбинское водохранилище
Озеро Лозско-Азатское
Озеро Белое
миксоспоридии
Озеро Плещеево
Озеро Неро
0
миксоспоридии
инфузории
Рис. 3. Зараженность паразитическими простейшими планктофагов
Язь (32 вида) и ерш (21 вид), как представители рыб, добывающих пищу в толще воды и со дна, по количеству видов паразитов примерно находятся на том же уровне, что уклея и синец.
Поскольку язь является полифагом, в составе его протофауны примерно равное количество как миксоспоридий, так и инфузорий. У ерша наблюдается преобладание группы инфузорий.
Наибольшее разнообразие видов простейших наблюдается в
Рыбинском водохранилище, за которым следует Белое озеро. На
первом количественно преобладают миксоспоридии, а на втором – инфузории. Среди миксоспоридий виды с быстро опускающимися спорами преобладают, что говорит о том, что данные
виды рыб (язь, ерш) длительное время пребывают у дна водоема.
Наличие же видов с медленно опускающимися спорами и со
средней скоростью погружения спор свидетельствует о широком
спектре их питания.
Значительное количество видов инфузорий подтверждает
пребывание этих рыб у дна, в условиях постоянных температур и
высокого содержания органического вещества.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В заключение мы попытались выявить степень сходства исследованных водоемов по видовому составу паразитических простейших с помощью коэффициента сходства Жаккара (Cj) (Мегарран, 1992). Озеро Неро и река Улейма сравнивались отдельно
от других водоемов в связи с недостаточным количеством данных для статистического анализа. Здесь коэффициент равен 0.42.
Сравнение озер Плещеево, Белого, Лозско-Азатского и Рыбинского водохранилища представлено в таблице 2.
Таблица 2
Коэффициент сходства Жаккара сравниваемых водоемов
Озеро Плещеево
Озеро Белое
Озеро ЛозскоАзатское
Озеро
Белое
0.35
-
Озеро ЛозскоАзатское
0.5
0.48
Рыбинское водохранилище
0.48
0.47
-
-
0.5
Низкий коэффициент сходства отмечен для озер БелоеПлещеево. На это, вероятно, повлияло небольшое количество
миксоспоридий в озере Плещеево и отсутствие кровепаразитов в
оз. Белом. В остальных водоемах он примерно одинаков и не отличался высокой степенью сходства.
Проведенный анализ показал, что сходство фаун паразитических простейших зависит от близости водоемов друг к другу, а
также от их геоморфологических, гидрологических и гидробиологических особен-ностей, обусловливающих образ жизни и характер питания хозяев-рыб.
Зоогеографический анализ фауны простейших паразитов рыб
проведен нами для миксоспоридий и инфузорий.
Миксоспоридии анализируемых водоемов распределяются
между двумя фаунистическими комплексами: бореальным равнинным (26 видов) и арктическим пресноводным. К последнему
относятся лишь 4 вида налима: Sphaerospora cristata, Chloromyxum mucronatum, Chl. dubium, Myxobolus lotae.
Таков же характер распределения по фаунистическим комплексам инфузорий: преобладание видов бореального равнинного (19 видов) и только 4 арктического пресноводного комплекса
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(Apiosoma schulmani, A. gasterostei, Trichodina domerguei domerguei, Trichodinella lotae).
Выводы
В исследованных водоемах Верхней Волги обнаружен 131
вид паразитических простейших: оз. Неро – 24, оз. Плещеево –
53, оз. Белое – 59, оз. Лозско-Азатское – 73, Рыбинское дхр. –
112, р. Улейма- 30.
В видовом отношении преобладают миксоспоридии (60 видов), за ними следуют инфузории ( 55 видов).
Кровепаразиты не отмечены лишь для озера Белого, что связано с неблагоприятными условиями существования их переносчиков – пиявок. Высокий процент заражения представителями
рода Trypanosoma отмечен для озер Неро, Плещеево и реки
Улеймы.
Наибольшее количество видов паразитических простейших
отмечено для бентофагов и эврифагов. Инфузории преобладают у
ихтиофагов, а миксоспоридии – у рыб, берущих пищу со дна.
В группе миксоспоридий виды с различной скоростью погружения спор находятся примерно в равном количестве.
Подавляющее большинство обнаруженных видов паразитических простейших принадлежит к бореальному равнинному
комплексу. К арктическому пресноводному относится лишь 8
видов.
Литература
1. Банина Н. Н. Распределение апиозом по телу рыб в свете паразитохозяинных отношений // Паразитология, 1975. Т. 9, вып. 3. С. 285-292.
2. Быховская-Павловская И. Е. Паразиты рыб. Руководство по изучению.
Л.: Наука, 1985. 123 с.
3. Изюмова Н. А. Паразитофауна рыб водохранилищ СССР и пути ее формирования. Л.: Наука, 1977. 284 с.
4. Колесникова И. Я. Экология и фауна паразитических простейших рыб
Рыбинского и Шекснинского водохранилища: диссертац. работа. Борок, 1996.
226 с.
5. Колесникова И. Я., Демидова Т. Н., Донец З. С. Сравнительный анализ
фауны паразитических простейших рыб некоторых водоемов Волжского бассейна // Проблемы ихтиопаразитологии и ихтиопатологии в современных условиях.
СПб.: ГосНИОРХ, 2001. Вып. 329. С. 74-79.
6. Определитель паразитов пресноводных рыб фауны СССР. Т. 1. Паразитические простейшие, 1984. Ред.: Шульман С. С. 433 с.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. Паразитофауна рыб озера Плещеево: Отчет научно-исследовательской
работы. Ярославль, 2002. 141 с.
8. Тирахов А. Д. Паразиты рыб озер Белого и Лозско-Азатского (фауна,
экология): диссерт. работа. Ярославль, ЯрГУ, 1998. 366 с.
9. Тирахов А. Д., Донец З. С., Курмашова Л. В., Бочагова А. В., Кутнякова
Д. Ю. К изучению паразитов рыб озера Неро // Экологические проблемы уникальных природных и антропогенных ландшафтов. Ярославль, 2004. С. 158-162.
10. Тирахов А. Д., Кутнякова Д. Ю., Бочагова А. В. К изучению паразитофауны рыб реки Улеймы // Актуальные проблемы экологии Ярославской области. Ярославль, 2005. Т. 1, вып. 3. С. 299-303.
11. Шульман С. С., Донец З. С., Ковалева А. А. Класс миксоспоридий (Myxosporea) мировой фауны. Т. 1. С.-П.: Наука, 1997. 578 с.
Работа выполнена под руководством
докт. биол. наук, профессора З.С. Донец
ПИТАНИЕ И ГЕЛЬМИНТОФАУНА ЯЩЕРИЦ ПРЫТКОЙ
LACERTA
AGILIS И ЖИВОРОДЯЩЕЙ L. VIVIPARA, ОБИТАЮЩИХ
НА ТЕРРИТОРИИ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
Кутузов Н.Ю.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Ящерицы – достаточно сложный объект для изучения, в Ярославской области период их активности очень короток (по нашим
наблюдениям он протекает с середины мая, до конца августа).
Отлов особей также затрудняется скрытным образом жизни и
высокой подвижностью этих представителей.
На территории Волжского бассейна, в настоящее время, наиболее подробно изучена паразитофауна рептилий Самарской области (Кириллов, 2000). В Ярославской области подобные исследования проводятся впервые.
Данные по питанию ящериц прыткой и живородящей, обитающих на территории нашего региона, довольно скромные.
По материалам Н.В. Кузнецова и И.И. Макковеевой (1959)
спектр питания ящериц прыткой и живородящей составляют
представители отрядов Coleoptera, Diptera, Orthoptera, Lepidoptera (все они относятся к кл. Insecta).
Материал к нашей работе собирался с 19 мая по 28 августа в
2002-2004 гг. в Угличском, Переславском и Даниловском рай18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
онах. Обрабатывался на кафедре зоологии ЯрГУ по общепринятым методикам.
В основе гельминтологических вскрытий использовалась методика предложенная И. Е. Быховской-Павловской (1985).
Нами обследовано 160 экземпляров ящериц относящихся к 2
видам: ящерица прыткая и ящерица живородящая по 80 экземпляров.
При обработке материала по питанию возникла проблема с
определением видового состава пищевого комка, так как некоторые объекты были почти полностью переварены, что затрудняло
установление их таксономической принадлежности, фрагментарные останки позволили установить лишь принадлежность к отряду (рис. 1; 2).
Спектр питания ящерицы прыткой отражен на рисунке 1.
14,35
12,54
6,92
6,21
2,85
2,79
2,65
50,13
1,56
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Рис. 1. Питание ящерицы прыткой:
1. Orthoptera (Прямокрылые). 2. Diptera (Двукрылые). 3. Coleoptera (Жесткокрылые). 4. Aranei (Пауки). 5. Hymenoptera (Перепончатокрылые). 6. Растения.
7. Hemiptera (Полужесткокрылые). 8. неопределенно (останки хитиновых скелетов. 9. Остальные (сумма частей пищевого комка по массе составляющих менее
1%. В них входят рептилии представленные отрядом Squamata (Чешуйчатые)
0,92%; моллюски представленные отрядом Basommatophora (Сидячеглазые)
0,64.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нами замечено, что пищевой комок у самок в среднем на
6-8% больше чем у самцов, мы считаем, что это связано с интенсификацией питания в период формирования яиц.
Спектр питания ящерицы живородящей отражен на рисунке 2.
14,92
18,73
9,35
2,32
1,79
21,74
1,39
1,23
28,53
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Рис. 2. Питание ящерицы живородящей:
1. Orthoptera (Прямокрылые). 2. Diptera (Двукрылые). 3. Aranei (Пауки).
4. Hymenoptera (перепончатокрылые). 5. Coleoptera (Жесткокрылые).
6. Hemiptera (Полужесткокрылые). 7. Неопределенно. 8. Остальные (сумма частей пищевого комка по массе составляющих менее 1%.) они представлены растениями 0,87 и моллюсками отряда Basommatophora (Сидячеглазые) 0,36
Пищевой комок у самок в среднем на 5-7% больше, чем у
самцов, это связано с интенсификацией питания в период вынашивания потомства. В рационах самцов и самок качественных
отличий не наблюдалось.
В спектре питания обоих видов ящериц мы обнаружили корреляцию между линейными размерами обследованных особей и
видовым составом употребляемых ими объектов. В первый год
жизни ящерицы питаются главным образом представителями семейства Culicidae (настоящие комары), далее, постепенно, в рационе начинают появляться другие отряды более крупных беспозвоночных, а по достижению максимальных размеров в пищевом
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
комке преобладают прямокрылые. В отдельных случаях, у прыткой ящерицы наблюдался и каннибализм (Терентьев, Чернов,
1949) (по нашему мнению данное явление можно считать проявлением межвидовой конкуренции, но к сожалению, обнаруженные нами останки ящериц не поддавались идентификации, что не
исключает внутривидовую конкуренцию между различными возрастными группами). Обнаруженные в пищевом комке растения
по нашим наблюдениям случайно захвачены вместе с пищей.
Сравнение спектров питания L. agilis и L. vivipara.
Сопоставляя данные по питанию этих видов, мы определили,
что спектр их питания составляет широкий круг беспозвоночных,
характерных для занимаемого ими биотопа. Оба вида ведут оседлый образ жизни и все имеющиеся различия в их питании, по
нашему мнению, являются следствием различий в средних линейных размерах обследованных рептилий, и состава биоценоза.
Гельминтофауна L. agilis и L. vivipara.
У ящерицы прыткой был обнаружен 1 вид нематоды Oswaldocruzia goezei Skrjabin et Schulz, 1952. Интенсивность, экстенсивность заражения, и индексы обилия в различных районах
Ярославской области отражены в таблице 1.
У ящерицы живородящей обнаружено два вида паразитов
нематода Oswaldocruzia goezei и трематода– Metaplagiorchis molini, последней было обнаружено всего 2 экземпляра. Показатели
заражения нематодой Oswaldocruzia goezei по различным районам отражены в таблице 1.
Зараженность самок выше на 6% - это является следствием
интенсификации питания связанной с формирования яиц.
Колебания зараженности по разным районам, по нашему
мнению, являются следствием ряда причин:
1. Различия в линейных размерах отловленных ящериц (интенсивней питаются молодые особи, а более высокая зараженность взрослых особей связана с аккумуляцией паразитов в течение жизни).
Разный половой состав выборок в разных районах, самки потребляют больше пищи, чем самцы, что обусловлено периодами
вынашивания потомства.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Зараженность ящериц нематодой Oswaldocruzia goezei
в разных районах Ярославской области
Район исследований
Угличский Переславский
Даниловский
Общие
I. 2.1
I. 2.8
I. 2.6
I. 2.61
Lacerta
E. 23.5
E. 25.7
E. 28.4
E. 28.4
agilis
M. 0.43
M. 0.53
M. 0.84
M. 0.84
I. 2.4
I. 1.9
I. 2.5
I. 2.57
E. 24.1
E. 21.6
E. 21.6
L. vivipara E. 27.3
M. 0.81
M. 0.49
M. 0.41
M. 0.41
I – интенсивность заражения средняя (экз.); E – экстенсивность инвазии или процент заражения (%); M – индекс обилия (экз.).
Вид
рептилий
У обоих видов рептилий обнаружена закономерность: при
увеличении линейных размеров- растет средняя интенсивность
заражения (рис. 3).
Рис. 3. Средняя интенсивность заражения ящериц
нематодой Oswaldocruzia goezei
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Выводы
Методом полного гельминтологического вскрытия на территории Ярославской области обследовано 80 экземпляров ящерицы прыткой, 80 ящерицы живородящей.
Спектр питания ящериц обусловлен оседлым образом жизни
и составом биоценоза каждого конкретного биотопа, он представляет широкий круг беспозвоночных животных относящихся
к 7-ми отрядам. В отдельных случаях наблюдался каннибализм.
Имеющиеся различия в спектрах питания отдельных особей
обусловлены их линейными размерами.
Гельминтофауна ящерицы прыткой представлена 1 видом
нематоды Oswaldocruzia goezei, ящерицы живородящей 2 видами: нематодой-Oswaldocruzia goezei, и трематодой Metaplagiorchis molini.
Интенсивность заражения зависит от пола хозяина, у самок
она выше, чем у самцов, так как самки активнее питаются в период формирования яиц.
Литература
1. Быховская-Павловская И. Е. Паразиты рыб руководство по изучению. –
Ленинград: Наука, 1985. - С. 50-116.
2. Кузнецов Н. В., Макковеева И. И. Животный мир Ярославской области. –
Ярославль: Ярославское книжное издательство, 1959. 226 с.
3. Терентьев, П. В. и Чернов, С. А. Определитель пресмыкающихся и земноводных. М.: Сов. Наука, 1949. –С. 180-185.
4. Тертышников М. Ф., Щепотьев Н. В., Булахов В. Л. И др. Среда обитания
// Прыткая ящерица: монографическое описание вида. – М.: Наука, 1976. –
С. 162-178.
5. Шарпило В. П. Паразитические черви пресмыкающихся фауны СССР. –
Киев: Наукова думка, 1976.-С.3-134.
6. Яблоков, А. В. Прыткая ящерица – монографическое описание вида. –
М.: Издательство Наука 1976. – С.179-285.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, ст. преподавателя А.Д. Тирахова
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АГРЕГИРОВАННОСТЬ РЫБНОГО НАСЕЛЕНИЯ НА РУСЛОВЫХ
УЧАСТКАХ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
И ЕЕ ЗАВИСИМОСТЬ ОТ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ
Малин М.И.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Одной из важнейших характеристик структуры рыбного сообщества является пространственное распределение особей, слагающих данное сообщество. Как правило, особи распределены в
пространстве не равномерно, а образуют скопления (агрегации),
плотность организмов внутри которых достоверно выше, чем в
соседних областях (Баканов, 1980, 1984).
Изучение пространственного распределения рыб в водохранилищах представляет большой интерес для выявления адаптаций и экологических механизмов размещения рыб в искусственных водоемах.
Информация о пространственном распределении рыб в водоемах имеет важное рыбохозяйственное значение. На основе данных о влиянии различных факторов среды на распределение рыб
возможно моделирование поведения объектов промысла, что позволит рационально осуществлять рыбоохранные мероприятия и
промысловый лов.
Материалом для проведения исследования послужили результаты гидроакустических и траловой съемок на Рыбинском
водохранилище осенью 2005 года. Всего произведено 40 гидроакустических съемок эхолотом «Elac LAZ-4400», 20 донных и 20
пелагических тралений. Параллельно отмечался ряд факторов
окружающей среды: волнение, облачность, скорость и направление ветра, температура поверхности воды. По результатам тралений определялся видовой состав рыб на станции и рассчитывался
индекс видового разнообразия Шеннона.
Полученные эхограммы оцифровывались, разбивались условной сеткой на ячейки высотой 1 м и длиной 50 м. В каждой
ячейке подсчитывалась плотность рыб на единицу площади водного зеркала.
В силу того, что полученные эмпирические распределения
плотности не подчиняются закону нормального распределения,
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
использовались непараметрические методы статистического анализа. В качестве показателя агрегированности рассчитывался индекс относительной организации системы по Ферстеру. Этот индекс принимает значения от 0 до 1, причем значение его
возрастает при увеличении неоднородности системы (в нашем
случае при возрастании степени агрегированности).
Индекс Ферстера рассчитывался в трех вариантах: для оценки общей агрегированности на участке анализировались значения
плотности рыб по всем ячейкам условной сетки, для оценки горизонтальной агрегированности использовались суммы значений
плотности по столбцам сетки, для оценки вертикальной агрегированности – средние значения плотности по горизонтам.
Коэффициенты корреляции по Спирмену между индексами
агрегированности и значениями изучаемых факторов приведены
в таблице.
Таблица
Коэффициенты корреляции по Спирмену между показателями
агрегированности на русловых участках
и исследуемыми факторами
Средняя
Волнение, Облачность,
плотность,
баллы
%
экз./м2
Общая агрегиро- - 0,80*
- 0,50*
- 0,33*
ванность
0,0000
0,001
0,036
Видовое
разнообразие
- 0,56*
0,0001
Агрегированность
по вертикали
- 0,20
0,238
- 0,07
0,682
- 0,33*
0,038
- 0,1
0,535
Агрегированность - 0,65*
- 0,31*
- 0,23
- 0,48*
по горизонтали
0,0000
0,046
0,144
0,001
Примечание: под чертой указан достигнутый уровень достоверности,
звездочкой отмечены значения, достоверные при 95% вероятности.
Рассмотрим возможные механизмы, обуславливающие связь
показателей агрегированности с указанными факторами.
Статистический анализ показал, что при возрастании плотности рыб происходит снижение степени агрегированности их скоплений. Наблюдаемое явление подтверждается и литературными
данными (Сметанин, 2003).
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Возможный механизм, описывающий данное явление, заключается в следующем: при невысокой плотности особи занимают наиболее благоприятные участки обитания, например, содержащие какой-либо ресурс. Данное явление широко описано в
литературе, например, скопления леща, образующиеся в водоемах, обусловлены их концентрацией на местообитаниях с наиболее благоприятными условиями нагула (Герасимов, Линник,
1993).
Рис. 1. Возможный механизм, объясняющий обратную связь плотности
скопления и степени агрегированности:
1 – особи рыб, 2 – благоприятный участок для обитания (ресурс) (ориг.)
Таким образом, на благоприятных для обитания участках
плотность рыб достоверно выше, чем на неблагоприятных, в целом агрегированность высокая (рис. 1). При дальнейшем увеличении численности на благоприятных участках достигается предельная плотность и часть особей, не выдерживая конкуренции
за ресурс, вынуждена мигрировать на соседние, менее благоприятные участки. Например, предполагается, что скопления леща
имеют определенную структуру, которая определяется иерархическим типом взаимоотношений особей в условиях разнокачественности микробиотопов (Пьянов, 1992). По данным А.И. Пьянова, одни особи занимают наиболее благоприятное место на
нагульном участке, а других вытесняют на периферию. Различия
в плотности рыб на благоприятных и неблагоприятных участках
уменьшаются, в целом распределение особей становится менее
агрегированным.
Очевидно, перемещение рыб на участки с менее благоприятными условиями происходит в горизонтальном направлении, о
чем свидетельствует связь степени горизонтальной агрегированности с плотностью рыб (табл.).
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При усилении волнения происходит снижение агрегированности. Верхние горизонты воды становятся неблагоприятными
для нахождения рыб (возможно, в силу перенасыщения воды кислородом, усиливающегося механического воздействия среды) и
особи мигрируют в нижние слои воды. На глубине возрастает
плотность рыб, далее действует вышеописанный механизм снижения агрегированности при увеличении плотности особей
(рис. 2). В качестве ресурса в данном случае выступает жизненное пространство.
Рис. 2. Механизм снижения агрегированности при усилении волнения (ориг.)
Наблюдаемая зависимость вертикальной и горизонтальной
агрегированности от силы волнения (табл.) свидетельствует о
происходящих вертикальных и горизонтальных перестройках
структуры распределения, что подтверждает приведенную выше
гипотезу: сначала происходит вертикальное перемещение особей, затем рассредоточение в горизонтальном направлении.
Облачность действует на характер распределения косвенно.
Известно, что изменение освещенности является одним из сигнальных факторов, запускающих суточные вертикальные перемещения гидробионтов (Константинов, 1981). С увеличением облачности освещенность в толще воды падает, что, возможно,
может служить сигналом к каким-либо перестройкам в характере
распределения. Статистический анализ показал слабую отрицательную связь облачности и степени агрегированности. Таким
образом, распределение особей становится менее агрегированным при снижении освещенности (увеличении облачности), что
согласуется с литературными данными о более равномерном
распределении рыб в темное время суток (Зуссер, 1971).
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если степень агрегированности рыбных сообществ связана с
освещенностью, возможны закономерные изменения агрегированности в течение суток.
Рис. 3. Возможный механизм снижения степени агрегированности
при возрастании видового разнообразия.
Черным и белым цветами обозначены разные виды (ориг.)
Известно, что рыбы зачастую образуют одновидовые скопления, что обусловлено в частности потребностями в одинаковых
ресурсах особей одного вида. Исходя из чего, возможен следующий механизм связи степени агрегированности и видового разнообразия, численно описываемого нами индексом Шеннона. В
сообществах рыб с низким видовым разнообразием доминирующий по численности вид (или виды) занимает наиболее благоприятные для себя участки. Представители остальных видов
держатся обособленно в пределах других участков. В результате
снижения численности доминирующего вида (например, при
воздействии промысла), субдоминанты и редкие виды начинают
расширять свой ареал, в результате чего ослабевает внутривидовая конкуренция. В конечном итоге происходит перераспределение таких видов по другим участкам, недоступным ранее из-за
межвидовой конкуренции с доминирующим видом (рис. 3). Степень агрегированности рыбного сообщества снижается. Достоверная связь видового разнообразия с горизонтальной агрегированностью рыбного сообщества (табл.) свидетельствует о
преимущественно горизонтальных перемещениях рыб, происходящих без изменения глубины нахождения. Возможно, такие пе28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ремещения происходят в придонном горизонте и приурочены к
кормовым участкам.
Выводы
1. Обнаружена достоверная связь степени агрегированности
рыбных скоплений с их плотностью. С увеличением плотности
пространственное распределение рыб становится более равномерным.
2. Связь плотности и агрегированности рыбных скоплений
может быть объяснена как результат действия конкурентных отношений между особями.
3. При усилении волнения происходит снижение степени агрегированности в результате возрастания плотности рыб в нижних горизонтах воды.
4. Связь степени агрегированности и видового разнообразия
свидетельствует в пользу образования преимущественно одновидовых скоплений.
5. Возможно, степень агрегированности скопления, зависит
не только от случайного действия факторов, но и подчиняется закономерностям суточных ритмов.
Литература
1. Баканов А.И. О количественной оценке агрегированности бентоса // Количественные методы в экологии животных. Л., 1980. С. 16–18.
2. Баканов А.И. Распределение макрозообентоса и количественный учет кормовой базы рыб-бентофагов. Автореф. канд. дисс. М., 1984. 24 с.
3. Герасимов Ю.В., Линник В.Д. Условия освоения рыбами индивидуальных
нагульных участков / Экологические факторы распределения и перемещения гидробионтов. СПб: Гидрометеоиздат, 1993. С. 211–259.
4. Зуссер С.Г. Суточные вертикальные миграции морских планктоноядных
рыб. М.: Пищевая пром-ть, 1971. 224 с.
5. Константинов К.Г. Миграции рыб и ориентирующие факторы: Автореф.
докт. дисс. М.: ВНИРО, 1981. 44 с.
6. Пьянов А.И. Распределение леща Abramis brama L. в водохранилище руслового типа (на примере Воткинского водохранилища). Автореф. канд. дисс. М.:
ИЭМЭЖ РАН. 22 с.
7. Сметанин М.М. Статистические методы в экологии рыб. Борок, 2003. 200 с.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук М.И. Базарова
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПУРПУРНЫЕ БАКТЕРИИ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Остапенко Е.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Пурпурные несерные бактерии, осуществляющие процесс
аноксигенного фотосинтеза, широко распространены в различных водных экосистемах, богатых органическими веществами –
прудах, озерах, в прибрежной полосе морей, в соленых озерах.
Среди представителей этой группы обнаружены как пресноводные, так и приспособленные к развитию при высоких и крайне
высоких содержаниях солей виды – так называемые облигатные
галофилы (например, Rhodopseudomonas marina, Rhodospirillum
salinarium и др.). Имеются сведения о распространении пурпурных несерных бактерий не только в поверхностных, но также в
подземных водах. Так, в 30-х годах прошлого столетия большой
интерес среди микробиологов вызвало сообщение о массовом
развитии пурпурных несерных бактерий в пластовой воде эксплуатационных скважин Суруханской нефтяной складки Апшерона. В конце 60-х годов 20-ого века Розанова и Худякова вновь
обнаружили в воде из скважин нефтяного пласта той же Суруханской складки пурпурных бактерий, которых они отнесли к
роду Rhodopseudomonas [1,2]. Пробы воды, откуда были выделены эти бактерии, относились к гидрокарбонатно-натриевому типу с соленостью 15-36 г/л, имели слабощелочную реакцию (рН
7,5) и относительно высокий окислительно- восстановительный
потенциал (Еh 350 мВ). В последнее время стали появляться работы, указывающие на распространение пурпурных несерных
бактерий не только в водных, но и других экосистемах, в частности в почвах. При этом одним из факторов развития данной
группы бактерий является наличие в экосистеме нефтяного загрязнения [3,4]. Так, показано, что в почвах при уровне загрязнения нефтепродуктами в пределах от 1 до 16% помимо аэробных
нефтеокисляющих микроорганизмов развиваются фотогетеротрофные пурпурные несерные бактерии. Механизм функционирования данной группы бактерий в подобных экосистемах в настоящее время только начинает изучаться, в частности,
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обсуждается их способность к ассимиляции углеводородов в
аэробных или даже в анаэробных условиях.
Целью данной работы был поиск фотогетеротрофных пурпурных несерных бактерий в подземных водах Восточноевропейской платформы, вскрытых Воротиловской глубокой
скважиной – ВГС (75 км севернее г. Н. Новгород). Воды ВГС
происходят из пород кристаллического фундамента платформы,
имеют хлоридно-кальциевый состав с общей минерализацией до
188 г/л, являются нейтральными-слабощелочными (рН 6,8-8,0),
небольшого окислительно-восстановительного потенциала (Еh
100-200мВ). Воды сильно загрязнены буровым раствором, в состав которого входили добавки нефти (до 0,2%).
Объектом исследования служили пробы подземных вод с
глубины 1900 м (температура 32оС), и 3200 м (температура 60оС).
Кроме вод изучали также вмещающие породы из соответствующих интервалов (1935-1951м и 3568-3570м) и модельный буровой раствор на возможное присутствие в них фотогетеротрофных
бактерий. Для учета пурпурных несерных бактерий использовали
питательную среду с малатом в качестве источника углерода [5].
Питательную среду готовили на разбавленной в 1,5 раза подземной воде с исследуемых глубин, при этом общая минерализация
составляла примерно 115-120 г/л. Параллельно проводили посевы на питательную среду того же состава, но приготовленную на
дистиллированной воде. Культивирование вели в герметично закрытых флаконах при температурах, соответствующих in situ, и
освещении люминесцентной лампой LD 40 при интенсивности
1200-1300 лк [6]. Время инкубации – 3 недели. О росте фотогетеротрофных бактерий судили по появлению в толще среды отдельных окрашенных колоний пурпурного или красно-бурого
цвета или изменению окраски среды в целом.
По истечении срока инкубации в посевах проб воды с глубины 3200 м, культивируемых при 60оС на минерализованной
среде, было отмечено значительное побурение среды по сравнению с контролем, в некоторых повторностях в толще среды наблюдали образование отдельных плоских колоний неправильной
формы, красно-коричневого цвета, размером 2-3 мм. В остальных
вариантах посева рост отсутствовал, либо было отмечено формирование единичных непигментированных колоний. Микроскопи31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ческий анализ показал, что побурение среды обусловлено присутствующими в ее толще грамотрицательными бактериями палочковидной формы, прямыми или изогнутыми, разной длины,
иногда с ответвлениями. По морфологии они были сходны с бактериями р. Rhodopseudomonas, описанными Е.П. Розановой. Численность их оказалась невысокой и составила 2,5 кл/мл. Отдельно выросшие красно-коричневые колонии были образованы
такими же палочковидными бактериями и клетками дрожжей,
которые, вероятно, находятся в синтрофных взаимоотношениях с
бактериальными клетками.
Исходя из полученных результатов, можно предположить,
что в подземных водах с глубины 3200 м нам удалось обнаружить фотогетеротрофных пурпурных несерных бактерий. Рост на
минерализованной среде (115-120 г/л) при 600С и отсутствие роста на неминерализованной питательной среде при более низкой
температуре (320С) указывает на то, что они могут быть аборигенными обитателями подземных вод. Однако не исключена и
возможность проникновения представителей данной группы в
подземные горизонты теми или иными путями, например, с буровым раствором. Для решения вопроса о генезисе фотогетеротрофных бактерий проводили анализ вмещающих пород и модельного бурового раствора. Известно, что данные по исследованию кернов наиболее достоверно отражают состав микробных
сообществ глубоких горизонтов, поскольку породы менее подвержены загрязнению, чем воды. В то же время, присутствие
бактерий в буровом растворе служит доказательством их аллохтонного происхождения. Образцы керна, а также буровой раствор высевали на жидкие питательные среды того же состава, что
и при посеве проб воды, культивирование вели при условиях,
аналогичных описанным выше. После инкубации визуальных
признаков роста фотогетеротрофов не наблюдали ни в посевах
керна, ни в посевах бурового раствора, поэтому вопрос о происхождении фотогетеротрофных бактерий, обнаруженных в подземных водах, пока остается открытым. Можно предположить,
что они попали в скважину из вышележащих горизонтов или с
поверхности через разломы в кристаллических породах. В этом
случае необходимо было бы провести анализ подземных вод из
скважин-спутников ВГС.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для окончательного решения вопроса о присутствии пурпурных несерных бактерий в подземных водах и установления их
возможной роли в подземной экосистеме были предприняты попытки выделения в чистую культуру бактерий, формирующих в
толще среды в условиях освещения колонии красно-коричневого
цвета. С этой целью вначале получали накопительную культуру:
кусочки агаризованной питательной среды с признаками роста
фотогетеротрофных бактерий помещали в жидкую питательную
среду, приготовленную на разбавленной в 1,5 раза подземной воде. В качестве источников углерода использовали по отдельности
малат и ацетат. Использование ацетата в питательной среде было
обусловлено тем, что данная жирная кислота была обнаружена в
составе органических веществ подземных вод ВГС [7]. Инкубацию проводили при различных условиях: при люминесцентном
освещении и в темноте, поскольку известно, что представители
многих родов пурпурных несерных бактерий способны расти в
темноте в анаэробных, микроаэробных или аэробных условиях
как хемогетеротрофы за счет брожения, анаэробного или аэробного дыхания, при этом донорами электронов и источниками углерода служат жирные кислоты, органические кислоты и спирты
[6]. Из накопительных культур проводили пересевы на твердую
питательную среду с инкубацией в атмосфере СО2 для получения
отдельных колоний, проверки чистоты и идентификации выделенной культуры. Однако на твердой среде обнаруженные микроорганизмы не проявили способности к образованию колоний.
Видимо клетки фотогетеротрофов потеряли способность к пересеву и перешли в некультивируемое состояние. Следует отметить, что некультивируемое состояние характерно для большинства микроорганизмов, особенно для обитателей биотопов со
специфическими условиями существования, какими являются, в
частности, подземные воды ВГС. Одним из объяснений этого является невозможность создания всех необходимых условий для
роста в лаборатории. В целом, несмотря на возникшие сложности
с выделением чистых культур, результаты работы расширяют
представление не только о биоразнообразии глубоких подземных
вод, но также и об экологии пурпурных несерных бактерий, об их
устойчивости к таким экстремальным экологическим факторам,
как высокая минерализация и температура среды обитания.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
Розанова Е.П. Морфология и некоторые физиологические свойства пурпурных бактерий из нефтяных пластов / Е.П. Розанова // Микробиология. –
1971. – вып.1 – С. 152-157.
Розанова Е.П. Пурпурные бактерии в нефтяных пластах Апшеронского полуострова / Е.П. Розанова, А.И. Худякова // Микробиология. – 1997. – С. 372377.
Dutton P.L., Evans W.C. The metabolism of aromatic compounds by Rhodopseudomonas palustris. A new reductive method of aromatic ring metabolism // Biochem. J.-1969. – V.113.. – p.525.
Драчук С. Микрофлора почв, загрязненных нефтепродуктами / С. Драчук,
Н. Кокшарова, Н. Фирсов // Экология. – 2002. – №2. – С. 148-150.
Егоров Н.С. Руководство к практическим занятиям по микробиологии
/ Н.С. Егоров. – М.: Изд-во МГУ, 1983. – 215с.
Кондратьева Е.Н. Автотрофные прокариоты: учебное пособие / Е.Н. Кондратьева. – М.: Изд-во МГУ, 1996. – 312с.
Кондакова Г.В. Бактериальные процессы трансформации соединений углерода и азота в термальных минерализованных подземных водах с различной
степенью контаминации. Автореф. дисс. канд. биол. наук, М.: МГУ, 2001. – 28 с.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента Г.В. Кондаковой
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 2. Экологический мониторинг
ОЦЕНКА ЖИЗНЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ
И ИХ СООБЩЕСТВ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО СТРЕССА
(НА ПРИМЕРЕ НЯНПЗ)
Болдырева А.С.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Загрязнение окружающей среды является серьезным экологическим фактором, оказывающим глубокое воздействие на структуру и функции древесно-кустарниковых насаждений. Являясь
«легкими» городов, лесные сообщества в результате многофакторного антропогенного воздействия на них оказываются в состоянии дегрессии, сопровождающейся снижением их потенциальной, структурной и особенно функциональной устойчивости,
доходящей местами до деградации и полного разрушения. Следы
можно обнаружить в радиусе десятков и даже сотен километров
от промышленных объектов, но особенно ярко они проявляются в
непосредственной близости от предприятий [1, 3, 4, 6, 7].
«Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез» (НЯНПЗ) относится к
числу тех производств, выбросы которого пагубно сказываются
на экологии г. Ярославля. Учитывая вредность производства, на
основании нормативных актов была создана санитарно-защитная
зона (СЗЗ) предприятия, представленная посадками тополей, известной по данным литературы как быстро растущей древесной
породы с высокой газопоглотительной способностью.
В этой связи основной целью работы было изучение влияния
атмосферного промышленного загрязнения на жизненное состояние и степень устойчивости древостоев и их сообществ в
районе НЯНПЗ.
Осуществление поставленной цели было связано с решением
следующих задач: 1. Выявить и проанализировать видовое и ценотическое разнообразие древесных сообществ НЯНПЗ. 2. Про35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вести диагностику повреждений и оценку жизненного состояния
деревьев и древостоев в условиях атмосферного промышленного
загрязнения. 3. Оценить степень устойчивости древесных сообществ (с позиций возобновления древостоев, структуры сообществ, обилия видов в них, состояния лесной подстилки, живого
напочвенного покрова и др.).
Сбор материала проводился в июле-августе 2006 года (фото 1). Изучение древесных сообществ проводилось методом
пробных площадок (ПП) [2, 5]. В оценке древостоя учитывались
состав (формула), высота, диаметр стволов, возраст, жизненность, класс бонитета, сомкнутость крон, возобновление. Обилие
видов в ниже стоящих ярусах оценивалось визуально по 5-ти
балльной шкале. Название сообществ давалось с использованием
эколого-фитоценотического подхода на доминантной основе. На
основании собранного материала с использованием программы
Microsoft Excel 7.0 составлена электронная база данных, включающая сводную таблицу геоботанических описаний, а также
список встречающихся в них видов сосудистых растений.
Оценка повреждений (химические агенты, биогенные повреждения) проводилась глазомерно на основе предварительного
сбора листьев (100 штук) каждого вида тополя с однолетних побегов. Типы повреждений были дифференцированы на группы:
рассеянные хлорозы и некрозы, точечные хлорозы и некрозы по
всей поверхности листа, краевой некроз, обширный некроз, жилковые некрозы и хлорозы, усыхание листьев. Также оценивались
процент поврежденной площади от поверхности 1 листа и процент пораженных листьев от общего числа.
На прилегающей к НЯНПЗ территории было выявлено 5 видов тополей (Populus balsamifera L., P. berolinesis Dippel,
P. longifolia Fisch, P. tremula L. и P. tristis L), сообщества которых
представлены 7 ассоциациями (Populetum calamagrostiosum (ПП
№ 1), Populetum anthrisculosum (ПП № 2), Populetum herbosum
(ПП № 3, 6, 7), Populetum aegopodiosum (ПП № 4, 10), Populus
balsamifera – Angelica sylvestris+Anthriscus sylvestris (ПП № 5),
Populus tristis – Epipastis palustris+Tussilago farfara (ПП № 8), Populetum subpurum (ПП № 9).
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Фото 1. Карта-схема территории НЯНПЗ и места закладки пробных площадок
Условные обозначения: 1 – заводоуправление и 1-ая центральная проходная,
2 – проходная № 5, 3 – проходная № 4, 4 – проходная № 4а, 5 – проходная № 3,
6 – проходная № 3а, 7 – проходная № 2, 8 – железная дорога, 9 – Московский прт, 10 – бывший маршрут трол. № 6, 11 – НЯНПЗ, 12 – установка ТЕЦ-3,
13 – установка ТСБ.
Сравнительный анализ позволил выявить ряд общих для тополевых сообществ закономерностей. Так, первый ярус древостоя образован рядовыми посадками одного (нескольких) видов
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тополей на расстоянии 3-5 м. Количество особей на 100 м² колеблется в пределах 5-6(9) стволов, хотя на ПП № 9 (Populetum
subpurum) оно доходит до 18 экземпляров. Лишь в сообществе
ПП № 1(около заводоуправления) в первом ярусе к тополю примешиваются липа сердцелистная, в остальных случаях первый
ярус древостоев чистый. Древостой тополей был оценен как
средневозрастный. Все виды тополей характеризуются низкой
ценозообразующей ролью, о чем свидетельствует отсутствие у
них семенного возобновления. Порослевое же возобновление либо очень слабое (ПП № 2, 3, 4, 9, 10), либо его нет (ПП № 1, 5, 6,
7). Только на ПП № 8 отмечена поросль Populus tristis в большом
количестве (40–50 особей на 100 м²). В отличие от тополей, подрост других пород (березы, липы и особенно клена с ясенем)
присутствует на всех ПП, кроме 10. В такой ситуации, учитывая
также фактор недолговечности тополей, при естественном ходе
развития сообществ произойдет замена тополя другими широколиственными породами. Однако не на всех участках это будет
происходить одновременно. Примером тому являются участки с
многоярусным древостоем, второй ярус которых образован тополями (ПП № 8, 9).
Подлесок в целом слабо развитый (ОПП=15-25 %) и мало
видовой (4-5 видов). Максимальное число видов (8-9) отмечено
на ПП 5, 6 с ОПП – 50-60 %. Флористический состав подлеска
образован во многом сходным набором аборигенных видов (деревьев – Amelanchier ovalis, Frangula alnus, Padus avium, Sorbus
aucuparia и кустарников – Lonicera xylosteum, Ribes nigrum, Rosa
majalis, Salix caprea) и интродуцентов (Cornus alba, Crataegus
sanguinea, Viburnum opulus). Только на ПП № 5 был отмечен редкий в области вид Daphne mezereum, а на ПП № 6 – посадки интродуцента Crataegus maximavicrii и несколько особей Malus domestica (вероятно, дички).
На фоне невысокого флористического разнообразия травостоя большинства сообществ (17-20 видов) его проективное покрытие доходит до 60-70 %. Исключение составляют сообщество
ПП № 10, покрытие травяного яруса в котором доходит до 90 %
при самом низком видовом разнообразии (9); сообщество ПП
№ 9, в котором при таком же видовом богатстве задернение почвы минимально (18 %) и в сообществах ПП № 4, 8, где при сред38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
них показателях видового разнообразия ОПП травостоя колеблется в пределах 30-40 %. Основными доминантами травостоя
большинства сообществ являются лесные неморальные виды:
Aegopodium podagraria (сныть обыкновенная), Angelica sylvestris
(дудник лесной), Anthriscus sylvestris (купырь лесной) при долевом участии луговых видов (Calamagrostis epigeios – вейник наземный).
Моховой ярус не развит (ОПП=1-5(10)); приводится нами
только для 3-х ассоциаций. Мхи были найдены на почве и в основании стволов маленькими рыхлыми куртинами или лотками.
Неразвитость мохового покрова в сообществах, возможно, связана с деградацией почвы, дефицитом напочвенной влаги и достаточно высокой рекреационной нагрузкой на данную территорию.
Показателями последней являются сильная вытаптанность травостоя на многих участках (беспорядочная тропиночная сеть, места
привалов, кострищ и т.д.) и связанное с ней уплотнение поверхности почвы, скопление неперегнившего листового опада, захламленность хозяйственно-бытовым мусором и валежом, наличие искусственных рытвин, ям, всхолмлений.
Визуальная оценка состояния древостоев показала наличие
различных повреждений на листовых пластинках у тополей.
Из 6-и видов тополей наиболее чувствительным к воздействию атмосферных полютантов оказался Populus laurifolia, посадки которого «идут» вдоль автотрассы «Ярославль–Москва». У
этого вида тополя отмечено 74 % усыхающих листьев; 32 %
краевого некроза; 22 % листьев, пораженных точечным хлорозом
и некрозом; рассеянные хлорозы и некрозы были отмечены на 22
% листьев и 10 % листьев с жилковым некрозом. Однако наибольшее распространение на листовых пластинках получили точечный хлороз и некроз – до 90 %.Такую высокую степень поражений листовой массы у этого вида тополя можно объяснить тем,
что в условиях роста вдоль автотрассы, к атмосферным загрязнениям со стороны завода добавляются выхлопные газы от автотранспорта. Вместе с тем у данного вида нами не был отмечен
обширный некроз.
Не было найдено повреждений атмосферными загрязнителями у тополей видов Populus berolinesis, Populus longifolia, Populus
tremula.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В целом из выявленных нами типов повреждений наибольшее распространение на прилегающей к НЯНПЗ территории
имеет точечный хлороз, что служит доказательством относительной стойкости тополя к атмосферным загрязнителям.
По результатам оценки зоогенных повреждений были выявлены следующие насекомые-вредители: тополевый листоед
(Chrysomela populi L.) – жуки и личинки, тополевая мольпестрянка (Lithocolletis populifoliella L.), тополевый минирующий
долгоносик, тополевая черешковая тля, листоед р. Phretora sp., а
также поражения листовых пластинок ржавчинным грибом.
В целом можно отметить, что на всех участках, кроме ПП №
1 и 8, основными видом повреждений являются скелетирования,
вызванные действием личинок тополевого листоеда, на втором
месте – выедания жуками тополевого листоеда. На участке ПП №
1 основное повреждение листьев вызывает ржавчинный гриб (до
60 % поврежденной листовой поверхности) и на ПП № 8 – мины
тополевой моли-пестрянки (до 50 % листа).
На основании проделанной работы были сделаны следующие
выводы.
1. На прилегающей к НЯНПЗ территории тополевые сообщества образованы 5-ю видами и представлены 7-ю ассоциациями
(Populetum calamagrostiosum, Populetum anthrisculosum, Populetum
herbosum, Populetum aegopodiosum, Populus balsamifera – Angelica
sylvestris+Anthriscus sylvestris, Populus tristis – Epipastis palustris+Tussilago farfara, Populetum subpurum).
Общим для всех сообществ является: искусственный характер их происхождения – ярус древостоя образован рядовыми посадками одного (нескольких) видов тополей на расстоянии 3-5 м.
Древостой средневозрастный (высота – 20-22 м, диаметр ствола –
12-15 см). Подлесок мало видовой (4-5 видов) и слабо развитый
(ОПП=15-25 %). При невысоком флористическом разнообразии
травостоя большинства сообществ (17-20 видов), его проективное покрытие доходит до 60-70 %. Моховой ярус не развит
(ОПП=1-5 (10) %); приводится нами только для 3-х ассоциаций.
2. Из многочисленных типов повреждения листьев деревьев
наибольшее распространение получили точечные хлорозы и некрозы, охватывающие 50-60 % поверхности листа. Среди повреждений биогенного характера (повреждения насекомыми40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фитофагами) преобладают скелетирования, вызванные действием
личинок тополевого листоеда, в меньшей степени отмечаются
выедания жуками тополевого листоеда, повреждения листьев
ржавчинным грибом и мины тополевой моли-пестрянки.
3. В целом при относительной устойчивости древостоев к антропогенной нагрузке их сообщества по предварительной оценке
определены как нестабильные. Факторами нестабильного состояния сообществ являются отсутствие у тополей семенного возобновления, обильный разновозрастный самосев клена, липы,
ясеня, сильная деградация мохового покрова в связи с повышенной рекреационной нагрузкой и иссушением верхнего почвенного горизонта.
Литература
1. Антипов В.Г. Устойчивость древесных растений к промышленным газам
/ В.Г. Антипов. – Минск: наука и техника, 1979. – С. 4-5.
2. Антропогенная динамика растительного покрова Арктики и субарктики:
принципы и методы изучения / СПб: Труды БИН, 1995. – С.101-110.
3. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения / Г.М. Илькун. – Киев:
Наукова думка, 1978. – С. 3-216.
4. Илькун Г.М. Газоустойчивость растений / Г.М. Илькун. – Киев: Наукова
думка, 1971. – С. 2-23.
5. Методы изучения лесных сообществ. – СПб. НИИХИММИ СПбГУ,
2002. – 34 с.
6. Сергейчик С.А. Древесные растения и окружающая среда / С.А. Сергейчик. – Минск: Урожай, 1985. – 111 с.
7. Таран И.В. Леса города / И.В. таран. В.Н. Спиридонов, Н.Д. Беликова. –
Новосибирск: Изд-во Сиб. отд. РАН, 2004. – 196 с.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук. М.А. Борисовой
ОБЪЕМНАЯ АКТИВНОСТЬ РАДОНА
В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ БОЛЬШОГО СЕЛА
ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
Борков А.М.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Как известно, наш организм подвержен воздействию большого количества факторов, негативно влияющих на здоровье.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Многие из них человек способен выявить самостоятельно, не
прибегая к помощи сложного оборудования, и адекватно на них
отреагировать. Наибольшую же опасность представляет то, что
недоступно для восприятия органами чувств. Перед действием
таких факторов люди оказываются наиболее беззащитными, что
зачастую приводит к необратимым последствиям. Поэтому выявление степени влияния каждого из них является приоритетной
задачей для прикладной науки.
Ионизирующая радиация – это не только негативный, но и
опасный фактор. Ее нельзя потрогать, увидеть, она не имеет вкуса
и запаха. Последствия разового воздействия больших доз радиции
на организм человека достаточно изучены. Общеизвестно, что они
вызывают серьезнейшие поражения тканей и даже смерть. Вопрос
о воздействии малых доз до сих пор остается открытым для полемики. Одни ученые утверждают, что при действии малых доз радиации в организме зачастую возникают мутации, которые могут
образовывать опухоли, или проявиться у потомков облученного
человека (8, 3, 4, 6). Существует и обратная точка зрения на данную проблему, которая указывает на то, что радиация в малых дозах оказывает на организм стимулирующее действие – наблюдается эффект радиационного гормезиса (7).
Доза ионизирующего излучения, получаемая человеком, зависит в первую очередь от радиационного фона в местах его проживания. Уровень радиации на территориях, где залегают радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего. На
отдельных территориях значительный вклад в формирование фона
вносят радионуклиды техногенного происхождения. Доза фонового облучения также напрямую зависит от образа жизни людей, от
радиоактивности строительных материалов, от использования
природного газа в быту, от степени герметизации помещений.
Известно, что население наибольшую дозу получает от естественных источников излучения. По официальным данным, за
счет внешнего облучения человек получает в среднем до 33 %
годовой индивидуальной эффективной дозы. Остальные 67 %
этой дозы он получает от радионуклидов, попадающих в его организм с воздухом и пищей, то есть за счет внутреннего облучения, из них до 48 % дает радон и его дочерние продукты (1). Согласно же текущей оценке НКДР ООН, радон и его дочерние
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продукты могут давать до 70 % годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации (5).
В ходе исследований, проводившихся в январе – феврале 2006
года на территории районного центра Ярославской области – села
Большое Село, нами были замерены показатели объемной активности радона и его дочерних продуктов в жилых помещениях разного типа. Измерения проводились по общепринятой методике с
помощью прибора РРА – 1М. Полученные данные свидетельствуют о том, что в зимний период концентрации радона в эксплуатируемых помещениях могут достигать опасного уровня
По действующим на данный момент нормативам радиационной безопасности НРБ – 99, этот показатель для эксплуатируемых зданий должен составлять не более 200 Бк/м3 (9). Наши же
измерения дали значения в интервале от 634 до 5016 Бк/м3. Максимальные показатели объемной активности радона были в здании детской поликлиники (двухэтажное кирпичное здание со
слабым недостаточным проветриванием и бетонным полом).
Минимальные в кухне одноэтажного кирпичного дома с интенсивным проветриванием и деревянным полом.
Средние показатели объемной активности данных веществ
составили: 1385 Бк/м3 в помещениях домов из силикатного кирпича и 1050 Бк/м3 в помещениях деревянных зданий. Это свидетельствует о том, что ПДУ по радону в обследованных жилых
помещениях был превышен не менее чем в 5 раз. При таких значениях радиоактивные газы вносят свой вклад в годовую эффективную эквивалентную дозу облучения населения соответственно от 6,5 до 27 м Зв., что сопоставимо с дозами, получаемыми
людьми, живущими вблизи АЭС. Мы считаем, что превышенные
показатели могли быть вызваны следующими причинами:
- за счет увеличения поступления радона в здания из грунта
при отрицательном градиенте давления, вследствие разности
температур между отапливаемым помещением и холодной почвой (2). (Разность температур на момент измерения составляла
25 – 30 градусов);
- за счет ухудшения естественной вентиляции комнат, вследствие мероприятий по сокращению теплообмена между кварти43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рами и улицей (таких как заклейка окон, утепление стен снаружи
и. т. д.);
- зимой грунт под зданием, в отличие от улицы, не промерзает, вследствие чего увеличивается плотность потока радиоактивных газов;
- водоснабжение ведется из артезианских скважин, вода из
которых содержит наибольшее количество радиоактивных газов,
в сравнении с другими водными источниками.
Сравнительный анализ показателей объемной активности радона и его, дочерних продуктов в воздухе жилых помещений разного типа указывает на наличие достоверных различий по этому
критерию между помещениями в деревянных зданиях и помещениями в зданиях из силикатного кирпича (для выявления достоверности различий был использован t-критерий Стьюдента). Значения данных показателей в помещениях кирпичных домов
оказались выше, чем в помещениях деревянных зданий. Можно
исключить влияние на различия использование в квартирах природного газа (интенсивность примерно одинаковая) и этажности
зданий, так как замеры производились в помещениях на первых
этажах. По нашему мнению, различия могут быть связаны:
- с различиями в интенсивности эманирования радона и ДПР
из строительных материалов (для дерева в два раза ниже) (7);
- с лучшим проветриванием деревянных зданий, связанным с
конструкционными особенностями, например, с наличием естественных щелей между бревнами;
- отсутствием в деревянных зданиях горячего водоснабжения
и ванных комнат.
Присутствие достоверных различий в уровне содержания радона и его дочерних продуктов позволяет говорить о том, что
жители квартир в кирпичных домах Большого Села, находясь
дома, получают за счет внутреннего облучения большую дозу
радиации (в среднем 1,38 м Зв в год), чем жители деревянных
зданий (в среднем 1,05 м Зв в год). Наиболее простыми и доступными мерами антирадоновой защиты населения для обследованных зданий являются регулярное проветривание помещений и
улучшение их искусственной вентиляции за счет модернизации
вытяжек.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература.
1. Виноградов Ю. А Ионизирующая радиация: облучение, контроль, защита.// М.. СЛОН Р. 2002. 224 с..
2. Голубянц Л. А. «Рекомендации по проектированию пртиворадоновой
защиты жилых иобщественных зданий».// АНРИ. N 1. ИЦ НПП «Доза». 1994.
3. Гольдберг Е.Д., Лапина Г.Н., Карпова Г.В. Новые данные к механизму
образования гигантских нейтрофильных лейкоцитов при острой лучевой болезни // Вопросы радиобиологии. и биология действия цитостатических препаратов.
Томск, 1971. Т.3. С. 43-46.
4. Гольдберг Е.Д., Краснова Т.А. Тетерина В.И. Состояние пролиферативной активности и скорость дифференцировки кроветворных клеток в ранние
сроки острой лучевой болезни // Вопросы радиобиологии и биология действия
цитостатических препаратов. Томск, 1978. Т. 9, С. 120-123.
5. Золотов И.И. Проблема защиты населения от радиационной опасности.//АНРИ. N. 2(8). 1996 /97. с. 42.
6. Козинец Г.И., Жиляев Е.Г. Клетки периферической крови ликвидаторов
аварии на Чернобыльской АЭС после пятилетнего наблюдения // Гематология и
трансфузиология. 1993. N 9.-С.35-38.
7. Кукушкин В.Д.. Радиация. Генезис, нормирование, риск, гормезис.// Ярославль. ЯГСХА. 2001. 206 с.
8. Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных.// М.: Высшая
школа. 1988. 375с.
9. Нормы радиационной безопасности (НРБ – 99). Гигиенические нормативы. // М. Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической
сертификации и экспертизы Минздрава России. 1999. 116 с.
Работа выполнена под руководством
канд. мед. наук, доцента В.Е. Середнякова
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЯКОВЛЕВСКОГО БОРА
Шитова Т.П.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Наше время характеризуется бурным развитием городов и
обострением проблем, связанных с взаимоотношениями природы
и общества. Одна из этих проблем – противоречие между ростом
городов, с одной стороны, и стремлением сохранить живую природу в городских и пригородных территориях – с другой.
В последнее время значительно обострилась проблема организации отдыха городского населения, в решении которой значительная роль принадлежит зеленым насаждениям. Одним из наи45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
более известных памятников природы в черте Ярославля является Яковлевский бор, который расположен в Заволжском районе
города на его восточной окраине между трассами Ярославль –
Любим и Ярославль – Красный Профинтерн. Таким образом,
границы лесного массива и дороги представляют собой своеобразный стык природной и техногенной систем.
Поэтому целью нашей работы стала экологическая оценка
Яковлевского бора, определение состояния почвы вблизи дорог и
произрастающих в бору высших растений.
В связи с поставленной целью нами решались следующие задачи:
1) оценить состояние древесной растительности в лесном
массиве;
2) определить фитотоксичность почвы вдоль дороги;
3) изучить генотоксичность снегового покрова по митозмодифицирующему действию.
В работе были использованы методы комплексного анализа
урбанизированных территорий:
1) описание лесного массива и выявление в нем изменений
под влиянием антропогенной нагрузки;
2) методики оценки фитотоксичности почв;
3) методики оценки действия факторов среды на ход митотического деления клеток меристематической ткани проростков
корешков лука.
В качестве материала при исследовании фитотоксичности
почвенного покрова использовались пробы почв (верхнего корнеобитаемого слоя) на территории Яковлевского бора, примыкающей к дорожному полотну. Для оценки митозмодифизирующего действия снегового покрова брали пробы снега с данной
территории.
Результатаы исследования и их обсуждение
Яковлевский бор
Яковлевский бор является одним из наиболее известных памятников природы в черте города. На протяжении последнего
столетия массив подвергался относительно щадящему пользованию.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Разнообразные вредные факторы (переуплотнение почв, наличие в воздухе пыли, копоти, ядовитых газов), свойственные
городам, а также развитие транспорта и непосредственное воздействие человека на растения, сильно отражаются на состоянии
зеленых насаждений. На основной территории выдела произрастают насаждения сосны 100-летнего возраста с примесью ели,
среди них здоровых, с признаками хорошего роста и развития не
более трети. Встречаются усыхающие деревья с сухими ветвями,
дуплами и сухими вершинами. В основном массиве много больных деревьев, явно ослабленных с изреженной и флагообразной
кроной, укороченными побегами, бледной окраской хвои, наличием морозобоин и трещин, значительным количеством сухих
сучьев. Сильное развитие дорожно-тропиночной сети привело к
обнажению корневой приствольной системы старых сосен. В качественном составе подроста наблюдается много тонкомерных,
усыхающих и угнетенных деревьев. Одним из значительных факторов, влияющих на состояние насаждений, являются различного
рода повреждения, наносимые деревьям городским транспортом
и непосредственно человеком. Наиболее характерными и часто
встречаемыми повреждениями являются порезы коры, расщепление и слом ствола, облом ветвей, использование стволов деревьев
для различных указателей, табличек. А ведь растения ослабленные, со всевозможными механическими повреждениями коры,
порезами древесины, ранами на стволе становятся более доступными для проникновения инфекции.
Реакция лесных экосистем на неблагоприятные условия
внешней среды проявляется в нарушениях структуры и функций
всей системы и ее отдельных компонентов.
Анализ загрязнения почв по фитотоксичности
Среди экологических проблем особое место занимает проблема взаимовлияния загрязненной токсическими выбросами окружающей среды и растительности.
Фитотоксичность почвы – это свойство почвы подавлять
рост и развитие растений, обусловленное наличием загрязняющих веществ и токсинов.
Определение фитотоксичности проводилось методом проростков. В качестве тест-культуры использовалось овес, так как это
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растение быстро прорастает и выращивается в хозяйстве нашего
региона.
Опыт ставился путем сравнения загрязненных и контрольных вариантов почв в трех повторностях. В ходе опыта фиксировали всхожесть, энергию прорастания, длину надземной и корневой систем.
Согласно стандарту, энергия прорастания определяется на
третий день и представляет собой процент нормально проросших
семян от общего их числа. Всхожесть – это проросшие семена на
5 день, дающие нормальный проросток. Энергия прорастания характеризует жизненные силы семян – их способность к быстрому
и дружному прорастанию.
75
75
74
74
72,6
73
ЭП,%
72
71
70
69
70
69
68
67
66
1 участок
2 участок
3 участок
4 участок
Контроль
Рис. 1. Энергия прорастания семян овса на третий день
Как видно из графика (рис. 1), ЭП семян овса, посеянных в
почву, взятую из участков 1 и 4, незначительно отличается от
контроля (соответственно на 5% и 4%), что является показателем
несоответствия данных условий произрастания оптимальным,
вследствие чего не наблюдается дружности в переходе семян от
состояния покоя к вегетативному росту зародыша.
Через пять дней всхожесть семян овса, посеянных в почву из
первого участка, составила 73%, 2-го участка – 75%, 3 участка –
78%, 4-ого участка – 73%, контрольную – 75% (рис. 2).
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
78
78
77
76
75
75
75
74
73
73
73
72
71
70
1 участок
2 участок
3 участок
4 участок
контроль
Рис. 2. Всхожесть семян овса на пятый день
Таким образом, всхожесть в целом отражает ситуацию с ЭП.
Наблюдается больший процент давших проростки семян в третьем участке, по сравнению с контролем. Однако различие это незначительное и составляет 3%. Высота роста растений является
одним из наиболее информативных показателей. Загрязнения губительно действуют на проросшие растения. Во всех участках,
кроме второго, в начале вегетации рост растений в высоту немного отставал от контроля. Некоторое увеличение высоты растений во втором варианте опыта можно объяснить присутствием
в почве данного участка загрязняющих веществ, стимулирующих
рост при небольших концентрациях.
При сравнении контроля с опытом по длине надземной и
подземной частей можно выявить отличия. Так, высота ростка
достоверно отличается от контроля в участках 2, 3 и 4, и соответственно составляет 114%, 93%, 74% по отношению к контролю,
высота которого принимается за 100%. Причем в участке 2 наблюдается некоторая стимуляция роста (на 14%), а в участке 4 –
замедление роста (рис. 3).
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
120
100
114
94
100
93
80
74
% 60
40
20
0
1 участок
2 участок
3 участок
4 участок
контроль
Рис. 3. Длина надземной части растений
в процентах по отношению к контролю (ИТФ)
Полученные данные позволяют присудить анализируемым
пробам почв следующие классы токсичности:
Таблица 1
Оценка токсичности почвы для территории
Яковлевского бора, прилегающей к дорожному полотну,
по длине надземной расти растений Avena sativa
№ Участка
1 участок
2 участок
3 участок
4 участок
Класс токсичности
V (норма)
VI (стимуляция)
V (норма)
IV (низкая токсичность)
Длина корней достоверно отличается от контроля в участке 3
и 4 – 77% и 67,4% соответственно, что свидетельствует о замедлении деления клеток меристемы конуса нарастания корня
(рис. 4).
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
100
93
93
90
77
80
67,4
70
60
% 50
40
30
20
10
0
1 участок
2 участок
3 участок
4 участок
контроль
Рис. 5. Длина корневой системы растений в процентах
по отношению к контролю (ИТФ)
В результате анализа длины подземной части растений также
можно дать оценку токсичности почвы:
Таблица 2
Оценка токсичности почвы для территории
Яковлевского бора, прилегающей к дорожному полотну,
по длине подземной расти растений Avena sativa
№ Участка
1 участок
2 участок
3 участок
4 участок
Класс токсичности
V (норма)
V (норма)
IV (низкая токсичность)
III (средняя токсичность)
В общей картине полученных данных заметно отличаются
результаты, полученные при исследовании почвы 3-его и 4-ого
участков взятия проб. Здесь наблюдаются наименьшие высоты
проростков и подземной частей растений в конце опыта и длина
корневой системы и, как было отмечено, наблюдаются токсические эффекты. Это можно объяснить тем, что данные участки находятся в некотором понижении, под уклоном по отношению к
общей поверхности местности и кумуляцией загрязнений, поступающих с дороги, в нем.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ загрязнения снегового покрова
по митозмодифицирующему действию
При анализе данных, полученных в результате исследования
митозмодифицирующего действия снегового покрова, установлено, что, по сравнению с контролем, митозстимулирующее действие наблюдается в пробах, взятых из всех изучаемых участков,
кроме второго. При концентрировании талой воды из этого же
участка наблюдается достоверное усиление интенсивности митотического деления.
Таким образом, можно отметить наличие в снежном покрове
и, соответственно, талой воде веществ, стимулирующих митоз,
удельное содержание которых увеличивается при концентрировании.
Вскрыть причины изменения митотического индекса можно,
анализируя продолжительность фазных индексов. Фазные индексы позволяют судить об относительной длительности каждой фазы митоза.
Так, при сравнении опытных вариантов 1, 1 концентрированный, 2 и 4 с контролем заметно, что профазный индекс значительно увеличен. Это свидетельствует о затруднении прохождения клетками стадии профазы, что может быть вызвано
изменением надмолекулярной структуры ДНК. Поскольку вхождение клеток в митоз является «точкой контроля» клеточного
цикла, то снижение доли делящихся клеток свидетельствует о
наличии нарушений при подготовке к делению. Поскольку длина
корешков лука в этих пробах была значительно выше, чем в остальных пробах, то можно считать, что увеличение доли профаз
может быть связано также с возросшим количеством клеток,
вступивших в митоз.
Изучение концентрированной пробы снеговой воды из второго участка показало нарушение прохождения стадии метафазы,
здесь наблюдается некоторое увеличение метафазного индекса с
одновременным уменьшением анафазного и телофазного индексов, по сравнению с контролем. По литературным данным подобная ситуация в ткани объясняется патологией веретена деления и рассеиванием хромосом при метакинезе в меристематических клетках. В этом случае расхождение хромосом к
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
полюсам, обеспечиваемое ахроматиновым веретеном, происходить не будет. Одним из следствий этого могут быть геномные
мутации (Алов, 1980).
Изучение митозмодифицирующего действия талой воды, полученной путем таяния снега, взятого с участка Яковлевского
бора, прилегающего к дороге, позволяет отметить, что во всех
пробах воздействие данной воды на клетки меристемы изменяет
митотический индекс (кроме снеговой воды из второго участка) и
соотношение индексов фаз митоза, следовательно, обладает митозмодифицирующей активностью
В целом снеговая вода повышает величину МI, то есть обладает митозстимулирующим действием. Увеличение количества
делящихся клеток может быть связано как с увеличением количества клеток, вступающих в митоз, так и с задержкой на определенной стадии митоза.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента И.П. Комаровой
ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ
ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
Светлых И.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Развитие человечества не стоит на месте, увеличивается число жителей на планете, а вместе с тем растет промышленная
мощь предприятий; и проблема отходов становится все более актуальной. Все отрасли промышленности вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды. Наибольшая доля приходится на
топливную промышленность-21%, электротеплоэнергетика-6%,
химия и нефтехимия-3,9%. Ярославская область не является исключением в проблемах накопления отходов производства, их
хранения, утилизации и переработки. Так, по данным за 2005 год
в области накопилось более 1000 тысячи тонн промышленных и
бытовых отходов, каждые из которых несут собой потенциальную опасность. Все промышленные отходы разделяются по клас53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сам токсичности, которые определяются на основе ПДК химических веществ, содержащихся в отходах. Те из них, что относятся
к 1-2 классу опасности, перерабатываются природопользователями по месту производства. Не переработанные отходы складируются на территории предприятий в специально отведенных
местах, полигонах, накопителях.
В машиностроительной, автомобильной и других отраслях
промышленности, использующих обработку металлов, широко
применяются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), позволяющие улучшить качество изделий, уменьшить расход металла,
увеличить срок службы режущего инструмента, снизить шероховатость обрабатываемых поверхностях и т.д.[1]. Объем использования СОЖ на среднем машиностроительном заводе достигает
нескольких тысяч тонн ежегодно. Смазочно-охлаждающие жидкости по физико-химическим свойствам представляют собой
эмульсии типа “масло в воде”, не разделяются отстаиванием или
центрифугированием. Поэтому обезвреживание СОЖ осуществляется путем разрушения эмульсий с использованием специальных методов: реагентный, коагуляционный, мембранный, электрохимический и другие. Смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС) предназначены для смазки поверхностей
трения, охлаждения режущего инструмента и обрабатываемой
заготовки, облегчения процессов деформирования металла, своевременного удаления из зоны резания стружки и продуктов износа инструмента, а также для временной защиты изделий и оборудования от коррозии. Благодаря этому СОТС в значительной
мере определяют экономичность и надежность работы многочисленной и разнообразной металлообрабатывающей техники, а
именно: увеличивают стойкость режущего инструмента, улучшают качество изделий, снижают силы резания и потребляемую
мощность. Все СОТС по их агрегатному состоянию разделены на
четыре типа – газообразные, жидкие, пластичные и твердые, которые, в свою очередь, по химическому составу, структуре и назначению разделены на классы, подклассы, ряды, группы и подгруппы. СОТС обладают рядом функциональных свойств,
позволяющих именно их использовать при обработке металлов:
1. Смазывающие свойства:
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- антифрикционные свойства характеризуют способность
СОЖ снижать и стабилизировать трение;
- противоизносные – предотвращать интенсивный износ
трущихся поверхностей при умеренных нагрузках;
- противозадирные – снижать интенсивный износ и предотвращать заедание контактирующих пар трения при высоких и
сверхвысоких нагрузках.
2. Охлаждающие свойства. При резании металлов с применением СОЖ поглощение и отвод выделяющегося тепла происходит преимущественно за счет конвективного теплообмена. Поэтому мерой интенсивности отвода тепла является коэффициент
конвективной теплоотдачи, определяющий охлаждающие свойства СОЖ.
3. Диспергирующие свойства. Уменьшение поверхностной
энергии обрабатываемого металла и облегчение его пластической
деформации достигается за счет адсорбции и хемосорбции поверхностно-активных молекул и атомов СОЖ. Проявление диспергирующего действия СОЖ связано со многими факторами, из
которых наиболее важными являются химический состав СОЖ,
свойства и структура металла, условия деформации и его разрушения.
4. Моющие свойства. Определяются способностью СОЖ
удалять стружку и шлам, предотвращать лако- и нагарообразование, налипание шлама на режущих инструментах.
В Ярославле СОЖ являются наиболее токсичными и крупнотоннажными отходами АООТ “Автодизель”. Часть отходов, образующихся на этом предприятии (а это, помимо СОЖ, шлам из
отстойников, отходы очистных сооружений) утилизируется на
предприятии, другая вывозится на свалку полигона “Скоково”.
Из всех отходов АООТ «Автодизель», подлежащих захоронению
на полигоне «Скоково», особую опасность в экологическом отношении представляет осадок станции разложения СОЖ, который содержит в своем составе большое количество нефтепродуктов. Отход хорошо фильтруется через толщу твердых отходов,
попадает в грунт и далее в реку Нора, которая впадает в Волгу.
Таким образом, представляет серьезную экологическую угрозу
для санитарного состояния полигона и окружающей среды. Необходимо скорейшее решение проблемы переработки образую55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
щихся отходов станции разложения СОЖ. Учитывая также, что
срок службы СОЖ составляет 30-45 дней и они состоят на 10%
из высококачественных масел, поверхностно-активных веществ,
противозадирных присадок, антикоррозионных добавок и других
компонентов, возникает проблема обезвреживания и утилизации
отработанных СОЖ с выделением и вторичным использованием
масел и водной фазы. Поэтому актуальность исследований, направленных на изыскание методов утилизации отработанных
СОЖ, очевидна [2].
В ходе данной работы были изучены следующие образцы
СОЖ: осадок со станции разложения СОЖ, отработанная СОЖ, а
также очищенная вода, полученная после переработки СОЖ. Для
каждого образца был определен класс опасности двумя способами: расчетным методом и биотестированием с использованием в
качестве тест-объектов Ceriodaphnia affinis. Класс опасности отхода устанавливается по степени возможности вредного воздействия на человека и окружающую природную среду (ОПС) при
непосредственном или опосредованном воздействии этой токсичной смеси, в том числе отходов производства и потребления.
Выделяют следующие классы опасности отходов:
№
пп
1
2
3
4
5
Степень вредного Критерии воздействия на человека
воздействия
и окружающую среду
Очень высокая
Экологическая система необратимо
нарушена. Период восстановления
отсутствует.
Высокая
Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не
менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия.
Средняя
Экологическая система нарушена.
Период восстановления 10 лет после
снижения вредного воздействия от
существующего источника.
Низкая
Экологическая система нарушена.
Период восстановления не менее
трех лет.
Очень низкая
Экологическая система практически
не нарушена.
56
Класс
опасности
1 класс
Чрезвычайно
опасные
2 класс
Высокоопасные
3 класс
Умеренно
опасные
4 класс
Малоопасные
5 класс
Практически
неопасные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отнесение отходов к классу опасности для ОПС расчетным
методом осуществляется на основании показателя (К), характеризующего степень опасности отхода при воздействии на ОПС,
рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих токсичную смесь (Кi).
Степень опасности отхода для ОПС:
Класс опасности токсичной смеси
I
II
III
IV
V
Степень опасности (К)
106 ≥ К > 104
104 ≥ К > 103
103 ≥ К > 102
102 ≥ К > 10,5
К ≤ 10,5
Перечень компонентов отхода и их количественное содержание устанавливаются по составу исходного сырья, технологическому процессу его переработки или по результатам количественного химического анализа. Расчетный метод применяется
также к определению классов опасности отходов производства и
потребления в том случае, если в Федеральном классификационном каталоге отходов класс опасности для человека и окружающей среды не установлен. Если в результате применения расчетного метода получены классы опасности 1-й, 2-й, 3-й или 4-й, то
в применении экспериментальных методов необходимости нет. В
случае отнесения отходов расчетным методом к 5-му классу
опасности необходимо его подтверждение экспериментальным
методом. При отсутствии подтверждения 5-го класса экспериментальным методом отход относится к 4-му классу опасности.
Методика определения токсичности отходов с помощью цериодафний основана на определении смертности цериодафний
под воздействием токсических веществ, по сравнению с контрольным объектом (без токсичных веществ).
Объединив оба метода, были получили следующие результаты:
1. Определены летальные концентрации образцов (ЛКР50), то
есть концентрации, при которых гибнет половина тест-объектов:
- отработанная СОЖ: ЛКР50 = 29,58;
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- очищенная вода, полученная после переработки СОЖ.:
ЛКР50 = 10.
Не смотря на то, что их классы опасности совпадают – 4 (отходы малоопасны), ЛКР50 различны – в 30 и 10 раз соответственно. Это свидетельствует о том, что в ходе обезвреживания СОЖ,
токсичность полученного продукта ниже исходного.
2. Определен класс опасности осадка станции разложения
СОЖ расчетным методом: К = 5,87 × 102 (класс опасности – 3,
т.е. умеренно опасные отходы).
Осадок станции разложения смазочно-охлаждающих жидкостей АООТ «Автодизель» может быть использован в качестве
вспучивающего агента при производстве керамзита, гравия, щебня и песка. Тяжелые металлы, которые присутствуют в осадке
станции разложения СОЖ в небольших количествах, оксид железа необходимы для образования керамической структуры и обуславливают увеличение механической плотности образцов керамзита. Содержание органических веществ обуславливает
увеличение коэффициента вспучивания образцов керамзита.
Литература
1. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. М.: Химия. 1988. 192 с.
2. Березуцкий В.В., Назарян М.М., Шамине А.Ф. Способ очистки сточных
вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости // Журн. прикладной химии.
1982. №39. С.56.
Работа выполнена под руководством
докт. хим. наук, профессора В.Н. Казина
ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАННЫХ ЩЕЛОЧНЫХ
ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ПРОДУКТОВ ИХ УТИЛИЗАЦИИ
Подаруев С.О.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Проблемы негативного влияния на окружающую природную
среду отходов производства и потребления, их образования, хранения, переработки остаются для Ярославской области актуальными и требуют безотлагательных решений. Основными источ58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
никами повышения экологической опасности в части размещения
и образования отходов продолжают оставаться автомобильный и
железнодорожный транспорт, электрокары, а также машиностроительное и промышленное производство. Именно эти сферы
являются основными источниками поступления в окружающую
среду отработанных кислотных и щелочных электролитов, а также тяжелых металлов, входящих в состав аккумуляторных батарей. Негативную обстановку создают еще и несанкционированные свалки отработанных аккумуляторных батарей, а также
незаконный сброс предприятиями отработанных щелочных электролитов в стоки. Вместе с тем, отработанные электролиты являются ценным вторичным материальным сырьем, которое может быть переработано в ресурсы, имеющие высокий
потребительский спрос. Полученные продукты могут быть использованы в производстве керамики (керамические массы, эмали, глазури и различные кислотоупорные покрытия), спецстекол,
пиротехники, производстве пластических масс (как катализатор),
в черной металлургии (десульфурация стали, LiOH), для изготовления магнитных ферритов (BaCO3), при реагентной очистке
стоков гальваники [1, 2].
Ежегодно на территории Ярославской области образуется
около 8 тонн отработанных щелочных электролитов. Поэтому,
особую актуальность приобретает разработка эффективных способов утилизации отработанных щелочных электролитов, методов их длительного хранения, а также получение ценных продуктов их переработки.
Задачами данной работы являются:
1) обзор и анализ литературных источников по проблеме образования, утилизации и путях обезвреживания отработанных
щелочных электролитов;
2) определение состава отработанного щелочного электролита;
3) проведение процесса нейтрализации;
4) определение класса опасности нейтрализованного отработанного щелочного электролита с помощью биотестирования;
5) определение класса опасности отработанного щелочного
электролита расчетным методом.
Отработанным считается электролит, в котором концентрация карбонат ионов превышает 50 г/л. После этого он подверга59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ются регенерации, либо утилизации. Отработанные щелочные
электролиты являются одними из основных отходов эксплуатации автомобильного и железнодорожного транспорта. В состав
аккумуляторов входят как щелочи и кислоты, входящие в состав
электролита, так и тяжелые металлы (электроды). Непосредственная близость источников загрязнения к водоохранным зонам,
а также несовершенные методы утилизации отработанных аккумуляторов, создают реальную угрозу нарушения экологического
равновесия.
В работе рассмотрены основные методы обезвреживания отработанных щелочных электролитов, а также использования лома отработанных щелочных аккумуляторов:
1. Восстановление щелочных аккумуляторов при помощи
раствора глицерина.
2. Регенерация щелочного электролита при помощи Ba(OH)2.
3. Нейтрализация отработанных щелочных электролитов.
4. Понижение концентрации ионов Li + путем добавления к
отработанному щелочному электролиту Al2(SO4)3.
5. Производство ферроникеля из лома отработанных щелочных аккумуляторов.
Для определения состава отработанных щелочных электролитов использовались метод пламенной эмиссионной спектроскопии (определение концентрации катионов металлов) и метод
потенциометрического титрования (для определения карбонатов). Результаты представлены в таблице.
Таблица
Состав отработанного щелочного электролита
Наименование показателя
Плотность
Массовая концентрация карбонатов (потенциометрическое
титрование HCl), г/дм3
Массовая концентрация ионов лития (фотометрическое
определение), г/дм3
Массовая концентрация ионов натрия, г/дм3
Массовая концентрация ионов калия, г/дм3
Среднее
значение, X
1,204
36,19
0,546
14,77
139,93
Изучение токсичности (класс опасности) отработанных щелочных аккумуляторов проводили следующими методами:
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Определение класса опасности при помощи биотестирования.
2. Определение класса опасности расчетным методом.
Биотестирование проводилось с использованием тест–
объекта Cereodaphnia affinis по стандартным методикам. Для определения острого токсического действия осуществлялось биотестирование исходной водной вытяжки из проб и нескольких их
разбавлений по смертности цериодафний. Определение токсичности каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в десяти параллельных сериях. В качестве контроля используется 10 параллельных серий с культивационной водой.
Каждая серия делается в трех повторностях. Учет смертности цериодафний в опыте и контроле проводят по истечении 48 ч. Неподвижные особи считаются погибшими, если они не начинают
двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана. По данным биотестирования была определена летальная
кратность разведения, при которой гибнет 50% особей цереодафний. Она равна 625. По значению ЛКР50 , используя табличные
данные, определен класс опасности нейтрализованного отработанного щелочного электролита (III класс опасности – умеренно
опасные).
Кроме этого, был использован расчетный метод определения
токсичности продуктов нейтрализации отработанного щелочного
электролита. С помощью расчетного метода на основании показателя степени опасности (K) установлен класс опасности отработанного щелочного электролита. Расчет велся по самому токсичному элементу в смеси электролита – литию. Класс опасности IV.
Таким образом, были получены следующие результаты:
1. Определен состав отработанного щелочного электролита.
2. Получены образцы нейтрализации отработанного щелочного электролита. Проведено биотестирование исходной водной
вытяжки и последующих разведений исходной вытяжки в 10,
100, 1000, и 10000 раз с использованием тест объекта Cereodaphnia affinis.
3. Определен класс токсичности продуктов нейтрализации
отработанного щелочного электролита по значению летальной
концентрации разведения, при которой гибнет 50% особей це61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
риодафний (оно составляет 625). Это соответствует III классу
опасности – умеренно опасные отходы.
4. Установлен класс опасности отработанного щелочного
электролита расчетным методом – IV (малоопасные отходы).
Несоответствие классов опасности, полученных с помощью
биотестирования и расчетным методом, вероятно можно объясняться тем, что в расчетном методе не учитывали все компоненты, входящие в состав токсичной смеси, а считали только по
наиболее токсичному компоненту – литию.
Литература
1. Трофименко Ю.В., Дьяченко И.И. Проблемы образования и размещения
автотранспортных отходов // Экология и промышленность России. 2001. №8.
С.38-40.
2. Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов в
технологии неорганических веществ. –М.: Химия. 1984.240 с.
Работа выполнена под руководством
докт. хим. наук, профессора В.Н. Казина
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ГАЛЬВАНОШЛАМОВ И ИЗУЧЕНИЕ
МЕТОДОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ
Рачкова Е.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Одной из главных экологических проблем практически всех
регионов России являются отходы, образующиеся после очистки
сточных вод цехов гальванических покрытий (травление, хромирование, никелирование, цинкование, меднение, кадмирование),
получившие название гальваношламы. В нашей стране ежегодно
производится 300 млн. м2 различных покрытий, что сопровождается огромным количеством гальванических отходов, вывозимых
на специальные полигоны [1,2]. Гальваношламы состоят из гидроксидов тяжелых металлов, которые по степени токсического
воздействия на человека занимают второе место после радиоактивных отходов. Проблема заключается в том, что полигоны, где
должны быть захоронены эти токсичные отходы, повсеместно
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отсутствуют, поэтому велика возможность их попадания на неорганизованные свалки. В этом случае на кислых почвах и при выпадении кислотных дождей гидроксиды превращаются в растворимые соединения, которые попадают в поверхностные и
подземные водоемы и загрязняют почву. Кроме непосредственного попадания в организм человека с водой, которая не очищается от тяжелых металлов в процессе водоподготовки, отравление идет через пищевые цепочки. Не случайно с 2001 года в
ГОСТы на детское питание включены нормативы на содержание
тяжелых металлов. С другой стороны, если бы даже была возможность безопасного захоронения гальваношламов, это нельзя
было бы признать рациональным, поскольку их составные части
обладают ценными физико-химическими свойствами, которые
желательно использовать в наибольшей степени.
Цель данной работы заключается в определении класса опасности гальваношламов предприятия “Вымпел” (г. Ярославль) и
завода “Северсталь” (г. Череповец), а также в изучении современных способов переработки и утилизации данного вида промышленных отходов.
Класс опасности отхода устанавливается по степени возможного вредного воздействия на человека и окружающую природную среду (ОПС) при непосредственном или опосредственном
воздействии этой токсичной смеси, в соответствии с критериями,
приведенными в приказе Министерства природных ресурсов РФ
от 15 июня 2001 г. № 511 “Критерии отнесения опасных отходов
к классу опасности для окружающей природной среды”.
Оценку токсичности отходов возможно проводить расчетным методом и методом биотестирования с использованием тестобъекта Cereodaphnia affinis по стандартным методикам. Расчетный метод осуществляется на основании показателя (К), характеризующего степень опасности отхода при воздействии на ОПС,
рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих токсичную смесь (Кi). Результаты расчетов представлены в таблице.
Таблица
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расчет класса опасности гальваношлама
предприятия “Вымпел” (г. Ярославль)
№ Компонент
отхода
Концентрация,
мг/кг
Wi
К=Кi
+…+
Kn,
мг/кг
Класс
опасноc
ти отхода
25120
Показатель степени
опасности компонента отхода, Ki =
Ci / Wi, мг/кг
14,3
1 оксиды
железа
2 медь
3 никель
4 хром
5 цинк
3,6×105
2,4×103
2×103
1,36×104
4×104
2404
1928
2992
2404
1
1
4,5
16,6
37,4
IV класс
опасности
Для экспериментального определения острого токсического
действия проводится биотестирование исходной водной вытяжки
из проб отхода и нескольких разведений (1:10, 1:100, 1:1000,
1:10000) на культуру цериодафний. Определение токсичности
каждой пробы проводится в 10 параллельных сериях. Каждая серия делается в трех повторностях. В качестве контроля используется культивационная вода. Учет смертности церидафний в опыте и контроле проводят по истечении 48 ч. Неподвижные особи
считаются погибшими, если они не начинают двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана. В результате
биотестирования экспериментально определяется процент погибших в тестируемой водной вытяжке цериодафний по сравнению с контролем, рассчитывается значение ЛКР50 – летальное
кратное разведение, при котором погибает 50% цериодафний.
По результатам проведенных исследований гальваношламы
предприятия “Вымпел” (г. Ярославль) и расчетным методом, и
методом биотестирования (ЛКР50 =19,6) относятся к IV классу
опасности, т.е. малоопасные отходы (экологическая система нарушена, период самовосстановления не менее трех лет).
Аналогичными методами определен класс опасности завода
“Северсталь” (г. Череповец): ЛКР50 =24,3, что соответствует IV
классу опасности.
Определение класса опасности отходов применяется при
разработке методов их утилизации. В нашей стране шламы гальванических предприятий используются для производства бетон64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ных и асфальтовых смесей, разнообразных строительных материалов, в производстве стекла, резины, керамических изделий,
красок, глазурей. Такое использование отходов позволяет экономить материальные средства и решает вопросы охраны окружающей среды.
Литература
1. Бек Р.Ю. Воздействие гальванотехнических производств на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба // Аналитический обзор АН
СССР, Сибирское отделение. –Новосибирск, изд-во ГПНТБ СО АН СССР. 1991.
88 с.
2. Колесников В.А., Ильин В.И., Громова Е.В. Переработка твердых отходов гальванопроизводств. Пути и средства повышения экологической безопасности гальванических производств // Тез. докл. IV Всерос. научно-техн. семинара. –М., 1995. С. 125-132.
Работа выполнена под руководством
докт. хим. наук, профессора В.Н. Казина
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 3. Экология человека
АНАЛИЗ ЗРИТЕЛЬНЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
НА ПРЕДЪЯВЛЕНИЕ ПАТТЕРНОВЫХ СТИМУЛОВ
Бородина У.В., Швецова О.С.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
В работе проведено количественное сравнение зрительных
потенциалов, полученных в ответ на предъявление структурированных изображений – паттернов (паттерновые зрительные потенциалы, пЗВП). Установлено, что конфигурация вызванных
потенциалов максимально различается в диапазоне 120-200 мс.
До настоящего времени существуют различные представления о
нейрогенезе и функциональном значении различных компонентов вызванных потенциалов [1]. Это накладывает отпечаток как
на методы обработки и анализа вызванных потенциалов, так и на
трактовку получаемых результатов. Интерпретация компонентов
и параметров вызванных потенциалов в русле информационного
подхода трактует их как отражение процессов приема и переработки информации мозгом.
Традиционное описание вызванных потенциалов рассматривает их как комплекс специфических колебаний, каждое из которых имеет свое функциональное описание. Можно полагать, что
специфичность вызванного потенциала будет отражаться в характере колебаний его определяющих. Качественная оценка колебаний широко используется, как показатель описания компонентного
состава
вызванных
потенциалов.
Проблема
количественной оценки остается открытой.
Работами М.Н. Ливанова и сотр. [2] было показано, что вовлечение нейронов в реакции носит цепной циклический процесс.
Именно этим можно связать колебательный характер вызванного
потенциала. Дальнейшее развитие этой идеи привело к созданию
гипотезы о механизмах волнового кодирования информации в
структурах мозга [3], с позиций которой можно объяснить вариа66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бельность вызванных потенциалов. В формировании паттерна активности на каждый очередной стимул с неизменными параметрами будут принимать участие различные группы нейронов. Поэтому даже при регистрации активности в одной точке, структура
вызванного потенциала может быть различной. Волновая структура вызванного потенциала имеет некоторую специфичность, но
эта специфичность возможна не для целого вызванного потенциала, а лишь для определенных временных зон, где происходит синхронизация нейронных популяций. Данные зоны должны перемежаться зонами, в которых различия маскируются. Эту идею мы
проверили в эксперименте, где в качестве стимулов предъявляли
геометрические фигуры разной формы, но одинаковой площади
(круг, квадрат, крест, треугольник).
В первой экспериментальной серии приняли участие 13 человек мужского и женского пола в возрасте от 19 до 25 лет, во
второй серии 38 человек. В проведенном исследовании биопотенциалы регистрировались с левой затылочной области при положении активного электрода выше зрительного бугра на 1 см.
Индифферентный электрод при этом накладывали на мочку уха.
Во время эксперимента испытуемые находились в специальном
свето- и звукоизолированном помещении. В качестве стимулов
предъявляли геометрические фигуры разной формы (круг, квадрат, крест, треугольник), но одинаковой площади. Частота стимуляции составляла 1 стим./сек. При общей длительности записи
1 мин. Биопотенциалы усиливали на электроэнцефолографе
ЭЭГIII(RTF) с верхней полосой пропускания 30 ГЦ и постоянной
времени 0,1 сек. Усиленные потенциалы преобразовывали 12разрядным АЦП.
Результаты анализа вызванной электрической активности
показали, что в вызванных потенциалах циклически обнаруживаются различия с интервалом времени порядка 80-150мсек. В
ответ на стимул возникает специфический паттерн активности.
Доказательства специфичности состоят в следующем.
Во-первых, существуют различия паттернов на стимулы разной формы. Для доказательства статистической значимости различий нами был использован критерий Вилкоксона (Wilcoxon
Matched
Pairs
Test,
пакет
статистических
программ
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
STATISTCA 5.5). Этот непараметрический критерий предназначен для попарного сравнения зависимых выборок.
Значимые различия наблюдались между ответами, которые
возникали на предъявление стимулов в виде креста и круга: для
компонента Р2 Z=2,2 при р=0,028.
Компонент P2 (150-200 мс) является наиболее характерной
волной ЗВП [4, 1]. Он относится к относительно быстропроводящим афферентным системам, но проходит большое число переключений, прежде чем достигнет коры. Этот компонент отчасти обусловлен афферентными потоками, проходящими через
специфические и ассоциативные таламические ядра и через ядра
стриарного комплекса [4], что предполагает огромную информативную нагруженнность компонента. Другими словами, можно
полагать, Р2 несет в себе информацию как о физических характеристиках стимула, так и отражает субъективность восприятия
стимула.
Для выявления пар наиболее различающихся паттернов был
проведен анализ на схожесть паттернов с использованием следующей формулы расстояния:
R=
 [( P
5
i
Ф1
− Pi Ф2 ) 2 + ( N iФ1 − N iФ2 ) 2
i =1
]
,
где R – расстояние (мера расхождения) между паттернами,
Pi Ф и PiФ – i-е позитивные компоненты фигур Ф1 и Ф2,
N iФ и N iФ – i-е негативные компоненты фигур Ф1 и Ф2.
1
1
2
2
Для вызванного потенциала каждого испытуемого было вычислено расстояние между каждой парой фигур. Далее по средним арифметическим значениям расстояний между парами фигур
была построена гистограмма:
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Попарное сравнивание вызванных ответов, зарегистрированных на труктурированные стимулы (круг-квадрат, круг-крест, круг-треугольник, квадраттреугольник, крест-треугольник) с помощью формулы расстояния
Из гистограммы видно, что паттерны круга и креста находятся на наибольшем расстоянии друг от друга.
Также для доказательства статистической значимости различий нами был также использован еще один непараметрический
критерий, предназначенный для попарного сравнения зависимых
выборок: гамма-критерий, разработанный А. Ю. Левиным [5].
Критерий позволяет оценить степень различий двух векторных
выборок (в дискретном времени ВП представляет собой 128мерный вектор). Этот метод базируется на геометрической идее:
анализе отношения – «быть ближайшим». Достоинство метода
состоит в возможности количественной оценки различий с заданным уровнем значимости. Для анализа ВП человека, как для
всех биологических систем, брали степень достоверности 95% и
более. На рис. 2. представлен пример полученной обработки между двумя ВО, полученными при предъявлении разных стимулов: креста и круга.
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Результат обработки гамма-критерием пЗВП, зарегистрированных на
стимул в виде круга и креста. Испытуемый Н.
По оси абсцисс отложено время начала предъявления стимула. По оси ординат – критические значения гамма-критерия.
Нижняя шкала соответствует 70% уровню значимости различий,
верхняя – 95%. С помощью гамма-критерия при уровне достоверности 2,783 или 0,01 нам удалось выявить распределение частот различий между пЗВП на временном интервале от о до 512
мс (продолжительность записи ВО). На рис. 3. представлено распределение частот различий при попарном сравнении ВП, зарегистрированных при предъявлении стимулов в виде следующих
геометрических фигур равной площади: круга, квадрата, треугольника и креста. Экспериментальная ситуация подобна первой при участии в ней 38 человек.
Как видно из рисунка, статистически достоверные различия
между ответами наблюдаются на временном интервале от 0 до
506 мс. Максимумы различий приходятся на 120-180 мс. Помимо
глобального максимума чаще всего присутствует один локальный максимум после 300 мс.
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Распределение частот различий при попарном сравнении пЗВП (пары: 1
круг – квадрат, 2 квадрат – крест, 3 крест – треугольник, 4 квадрат – треугольник, 5 круг – треугольник, 6 круг – крест).
Причину проявлений фазных различий в волновой структуре
ВП мы объясняем в русле предложенной нелинейной модели нейронной сети [6]. Стимул вызывает синхронизацию активности
нервных элементов. В нейронной популяции при этом взаимодействуют два процесса: существовавшая ранее собственная периодическая активность и активность, связанная с реакцией на стимул. Взаимодействие этих процессов дает циклическую активацию, которая отражается в колебаниях ВП. Узор этой активности
отражает специфику действия стимула. Степень синхронизации
элементов по мере прохождения циклов, снижается. Процесс некоторое время существует в системе, а затем постепенно угасает.
Таким образом, рассматривая вызванные потенциалы, как
отображение процессов обработки информации мозгом, можно
полагать, что процессы обработки возбуждений происходят циклически, о чем свидетельствует существование периодически обнаруживаемых зон различий при сравнении ВП. Максимумы различий, приходящиеся на 120-180 мс, могут отражать всплеск
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
биоэлектрической активности головного мозга. А всплеск мозговой активности, скорее всего, происходит в результате синтеза
двух видов информации – наличной и извлекаемой из памяти.
Постстимульные паттерны на идентичные стимулы у разных
испытуемых были различны. Отметим также, что зоны различия
носили индивидуальный характер.
Литература
1. Иваницкий А.М. Мозговые механизмы оценки сигналов. М. Медицина,
1976. 263 с.
2. Ливанов М.Н. Пространственно-временная организация потенциалов и
системная деятельность головного мозга // Избранные труды. М.: Наука, 1989.
3. Лебедев А.Н., Мышкин И.Ю., Майоров В.В., Маринов С.А. Модель циклических нейронных процессов, составляющих основу восприятия и памяти человека // Пробл. нейрокибернетики. Ростов на Дону, Рост. ун-т. 1989.
4. Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология в клинической и исследовательской практике. – М.: Информатика и компьютеры, 1998. – 284 с.
5. Левин А.Ю. О состоятельном многомерном непараметрическом критерии однородности // Успехи математических наук. 1993. Т. 48. Вып. 6. С. 155156.
6. Майоров В.В., Мышкин И.Ю. Математическое моделирование нейронной сети на основе уравнения с запаздыванием // Матем. моделир. 1990. Т. 2.
№ 11. С. 64-76.
Работа выполнена под руководством
докт. биол. наук, профессора И.Ю. Мышкина
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРДИО-РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ
У РАБОТНИКОВ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Вершинина А.Н., Гуляева И.С., Жукова Т.С., Лосева И.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Бурный технический прогресс и появление сложных видов
трудовой деятельности изменили привычный ритм жизни, нервно-эмоциональное напряжение часто ведет к существенным нарушениям регуляции основных физиологических функций организма (Агаджанян, Катков, 1990). В качестве индикатора
адаптационных возможностей организма в настоящее время рассматривается кардио-респираторная система. По данным литера72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
туры сердечно-сосудистая и дыхательная системы, наряду с
нервной и иммунной, являются наиболее чувствительными к
воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды и их
состояние – это один из показателей здоровья человека.
В связи с вышесказанным, цель настоящего исследования состояла в оценке показателей кардио-респираторной системы у
работников строительно-монтажного управления (СМУ).
Объектом исследования служили 225 человек в возрасте от
20 до 60 лет. Из них 170 являются работниками строительномонтажного управления. В качестве группы сравнения выступали люди, не работающие на вредном производстве. Все испытуемые были разбиты по возрастным декадам. Обследование проводилось на базе медсанчасти НЯ НПЗ во время профилактических
медицинских осмотров работников строительных организаций в
присутствии медицинских работников.
В ходе обследования были измерены по стандартным методикам следующие показатели: артериальное давление систолическое
(АДс, мм рт.ст.) и диастолическое (АДд, мм рт.ст.), частота сердечных сокращений; жизненная емкость легких (ЖЕЛ, мл), продолжительность задержки дыхания после глубокого вдоха (ЗДв,
с.) и глубокого выдоха (ЗДвыд, с.). На основе полученных данных
рассчитывали систолический объем (СО), минутный объем крови
(МОК), систолический показатель (СП), среднее кровяное давление (СКД), периферическое сопротивление сосудов (ПСС), а также соответствие фактической ЖЕЛ должным величинам.
Результаты исследования приведены в таблице. Согласно полученным данным обнаружена тенденция увеличения артериального давления в обследуемых группах по отношению к группе
сравнения. Известно, что с возрастом повышается систолический
и диастолический уровень артериального давления крови. Увеличение связано с возрастными изменениями сосудистой системы –
потерей эластичности крупных артериальных стволов, увеличением периферического сосудистого сопротивления (Мамаев, 1982).
Но повышение артериального давления у работников строительных организаций, кроме того, связано с воздействием различных
температур на организм человека, так как труд строителей характеризуется неблагоприятными климатическими условиями. При
длительном пребывании в неблагоприятных микроклиматических
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
условиях с постоянным напряжением терморегуляции возможны
стойкие изменения физиологических функций организма – нарушение функций сердечно-сосудистой системы, угнетение ЦНС,
нарушения в вводно-солевом обмене (Навроцкий, 1974). Кроме
того, повышение АД может быть следствием шумового воздействия. По результатам некоторых исследований шум является потенциальным фактором, способный вызвать у человека гипертонию (Цанева, Балычев, 1999; Шеррер, 1973).
В исследуемых группах выявлена тенденция увеличения
СКД и ЧСС у работников СМУ, что может быть связано с воздействием вредного производственного фактора – шума.
Среднее кровяное давление (СКД) характеризует динамическую энергию движения крови. У работников СМУ особенно
четко проявляется усиление тонуса (гипертонус) сердечнососудистой системы, что приводит к повышению систолического
и диастолического уровня кровяного давления, вследствие чего
увеличивается СКД.
Частота сердечных сокращений в минуту (ЧСС) служит простым и чувствительным индикатором функционального состояния организма, что делает ее измерение обязательным элементом
любого медицинского исследования. Однако должная ЧСС носит
индивидуальный характер и заметно отличается у людей разного
пола и возраста. Под воздействием шума изменяется ритм дыхания и сердечных сокращений.
По такому показателю, как СО достоверных различий между
группой сравнения и работниками СМУ не выявлено, но с возрастом происходит достоверное уменьшение СО как в группе
сравнения, так и у работников СМУ: в группе сравнения на
60,7%, а у работников СМУ – на 67,7%.
Нет достоверных различий между группой сравнения и работниками СМУ по показателям МОК, СП и ПСС, но есть достоверные различия между смежными возрастными группами работников СМУ по этим показателям. При этом МОК с возрастом
уменьшился в группе сравнения на 81%, а у рабочих СМУ снизился на 74%. Снижение МОК связано с вредным профессиональным
фактором – вибрацией, она нарушает периферическое кровообращение на уровне прекапиллярного и капиллярного русла.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Систолический показатель (СП) в норме должен составлять –
30 – 40 мл/м. Отличия в смежных возрастных группах рабочих
СМУ можно объяснить старением организма.
Периферическое сопротивление сосудов (ПСС) – сопротивление, которое испытывает кровь вследствие своей вязкости и
трения о стенки сосудов и вихревых движений. В норме этот показатель должен составлять 1200 – 1500 дин-с/см. Отмечено увеличение ПСС в связи с работой в холодное время года на открытом воздухе, где низкая температура сочетается с высокой
влажностью. Наиболее выраженной реакцией на холодовое воздействие является сужение сосудов и мышц, повышается вязкость крови, возрастает число тромбоцитов в крови, резкое сужение капиллярной сети и повышение просвета сосудов
(Пивоваров, 2004).
При сравнении полученных результатов нами выявлено, что
для работников строительных организаций характерно снижение
значений показателей функционального состояния дыхательной
системы (ЖЕЛ, % откл. от ДЖЕЛ, ЗДВ, ЗДВыд) по отношению к
группе сравнения. Это можно объяснить воздействием неблагоприятных условий, в которых пребывают работники СМУ. Совмещение нескольких строительных работ ведет к ухудшению
условий труда рабочих. Кроме этого, при проведении строительно-монтажных работ возникает пыль, которая вызывает профессиональные заболевания легких. Пыль легко адсорбирует ядовитые газы, тем самым негативно влияет на состояние дыхательной
системы (Навроцкий, 1974). Шум также всегда усиливает негативный эффект промышленных веществ, изменяя функциональное состояние сердечно-сосудистой системы (Шеррер, 1973). Таким образом, на снижение показателей внешнего дыхания у
работников влияет совокупность всех вредных факторов.
Также обнаружены достоверные различия значений между
смежными возрастными периодами строителей и группы сравнения.
Снижение показателей дыхательной системы, как у работников СМУ, так и у группы сравнения можно объяснить возрастными изменениями. Даже у здоровых некурящих людей дыхательная система претерпевает с возрастом характерные
изменения: размер альвеол увеличивается в несколько раз, неко75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
торые перегородки между ними исчезают, уменьшается количество легочных капилляров и эластических волокон. Эти морфологические изменения в известной степени ограничивают функцию легких.
Таким образом, исходя из полученных результатов, можно
сделать следующие выводы:
1. Установлено, что у 88% работников строительных организаций жизненная емкость легких снижена по отношению к должной величине;
Обнаружено снижение показателей ЗДВ у 44,7% и ЗДВыд у
90,6% работников.
2. Выявлены достоверные различия между группой сравнения и работниками строительных организаций по таким показателям, как артериальное давление (систолическое, диастолическое, пульсовое), частота сердечных сокращений, жизненная
емкость легких, задержка дыхания на вдохе и выдохе. Нет достоверных различий по таким показателям как среднее кровяное
давление, систолический объем, систолический показатель, периферическое сопротивление сосудов и минутный объем крови.
Литература
1. Мамаев С.Л. Биология старения. Л.: Медицина, 1982. 145 с.
2. Навроцкий В.К. Гигиена труда. М.: Медицина, 1974. 439 с.
3. Шерер Ж. Физиология труда. М.: Медицина, 1973. 495 с.
4. Пивоваров Ю.П. Гигиена и основы экологии человека. М.: Академия,
2004. 528 с.
5. Агаджанян Н.А., Катков А.Ю. Резервы нашего организма. М.: Знание,
1990. 240 с.
6. Цанева Л., Балычев Ю. Оценка влияния шума на функциональное состояние организма / Гигиена и санитария. 1999. № 4. С. 18-21.
Работа выполнена под руководством
докт. биол. наук, профессора Н.Н. Тятенковой
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗРЕЛОСТИ ДЕТЕЙ 7
8 ЛЕТ
Некрасова О.Ю.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Процессы роста, развития и становления организма занимают значительную часть онтогенеза человека. От знания деталей
нормального протекания этих процессов, возможных их нарушений под действием различных факторов, а также эпохальных
тенденций в процессе эволюции зависит, насколько здоровыми и
активными станут будущие поколения.[4]
Показатели роста и развития детей одного календарного (паспортного) – возраста могут в значительной степени различаться,
поэтому существующая система формирования дошкольных и
школьных групп детей по календарному возрасту не совсем оправдана. Учитывая возможности задержки в развитии или часто
встречающееся, особенно в последние десятилетия, опережающее
развитие, необходимо определять биологический возраст человека. Биологический возраст называют возрастом развития. Он отражает рост, развитие, созревание, старение организма и определяется совокупностью его структурных, функциональных и
приспособительных особенностей. У большинства детей календарный и биологический возрасты совпадают.
Биологический возраст можно определить по ряду показателей морфологической зрелости:
– степени развития вторичных половых признаков;
– скелетной зрелости (порядок и сроки окостенения скелета);
– зубной зрелости (сроки прорезывания молочных и коренных зубов).
При оценке биологического возраста учитывают также физиологические и биохимические показатели (уровни основного и
других видов обмена веществ, особенности сердечно-сосудистой,
дыхательной, нейроэндокринной и других систем) и уровень
психического развития индивида, нейроэндокринные изменения.[2]
Очевидно, что рост обусловлен взаимодействием генетических (наследственных, внутренних, эндогенных) и средовых
(внешних, экзогенных) факторов, причем на каждом этапе онто77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
генеза его реализация есть результат вероятностного процесса и
существенно зависит от воздействия условий среды. К средовым
(экзогенным) факторам относят экологические – биогеографические (климат, сезонность и др.), социально-экономические (образование и профессия родителей, доход и социально-экономический статус семьи, жилищные условия и т.д.), психологические
(например, психологический климат в семье, детском коллективе, среди соседей), антропогенные (урбанизация, индустриализация, промышленное загрязнение, шум и др.).
Как показывают исследования, развитие зубной системы и
последовательность оссификации в значительной степени определяются генетически, в то время как сроки оссификации в
большей мере зависят от средовых факторов (Sinclair,
Dangerfield, 1998). Созревание в целом реализуется при непосредственном участии среды, хотя, конечно, роль генетического
компонента и здесь достаточно велика.
Изучение влияния факторов среды на организм человека
представляет в наши дни, помимо академического интереса, чисто практическую задачу, связанную с выживанием человека как
биологического вида. Всем известно множество примеров отрицательного влияния недостаточного питания, неадекватного социально-экономического уровня, загрязнения среды и т. д. на
биологический статус человека, в том числе, на процессы роста и
развития [4]. Экологически неблагоприятные факторы способствуют снижению резервных возможностей организма, угнетению
специфических защитных реакций, нарастанию степени напряжения механизмов адаптации, что приводит к снижению как индивидуального, так и популяционного здоровья [5].
Известно, что наиболее чувствительным к изменениям в окружающей среде является детский организм. За последнее десятилетие в северных регионах у детей под влиянием неблагоприятных экологических факторов отмечен рост соматической
патологии, а также задержка морфофункционального и психофизиологического развития. Снижение реактивности организма и
высокий уровень соматической заболеваемости на фоне неблагоприятной экологической обстановки приводит к закономерному
увеличению стоматологической патологии [3].
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нормальные рост и развитие ребенка в школьном возрасте во
многом определяются факторами внешней среды. Для ребенка
6 – 17 лет средой жизнедеятельности является школа, где дети
проводят до 70 % времени бодрствования.
В процессе обучения ребенка в школе можно выделить два
физиологически наиболее уязвимых периода – начало обучения
(1-й класс) и период полового созревания (11 – 15 лет, 5 – 7-й
класс).
Исследования, проведенные в центральных регионах России,
показывают, что первый год обучения ребенка в школе является
самым трудным, процесс адаптации к школьному режиму у многих детей замедлен и протекает сложно [1]. В младшем школьном возрасте изменяются базовые механизмы организации всех
физиологических и психофизиологических функций, растет напряжение адаптационных процессов. Изменяется вся жизнь ребенка – появляются новые контакты, новые условия жизни,
принципиально новый вид деятельности, новые требования и т.д.
Напряженность этого периода определяется прежде всего тем,
что школа с первых дней ставит перед учеником целый ряд задач, не связанных непосредственно с предшествующим опытом,
требует максимальной мобилизации интеллектуальных, эмоциональных, физических резервов [4].
Проблема роста и развития детей младшего школьного возраста сейчас особенно актуальна, поскольку экологическая угроза здоровья детей с каждым годом увеличивается. Показатели
зрелости организма у младших школьников ранее изучались недостаточно. Поэтому целью нашего исследования было: изучить
показатели биологической зрелости у детей 7-8 лет г. Ярославля.
Были изучены школьники 1 класса школы № 14 (всего 56 человек).
При анализе полученных результатов было удобным объединение всех обследуемых детей не только в группы здоровья, но и
в возрастные и половые группы. Так, среди первоклассников девочки и мальчики составляют соответственно 38,9% и 61,1%.
Нами были подсчитаны средние ростовые показатели для мальчиков и девочек, относящихся к разным возрастным категориям
и разным группам здоровья. Из-за малочисленности анализ внутри первой группы здоровья представляется невозможным. Во
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
второй группе здоровья разница между ростом мальчиков и девочек 7-ми лет незначительная, девочки опережают мальчиков
лишь на 0,2 см. В третьей группе здоровья наблюдается обратное
явление – по показателям роста мальчики опережают девочек на
2,33 см.
Различия средних показателей роста детей 7-8 лет
по группам здоровья
Рост, см
134
132
132
130
128
126
128,5
128,3
125,5
125,88
126,08
125,83
123,5
124
122
120
118
7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет
мальчики
1-ая группа
здоровья
мальчики
девочки
2-ая группа здоровья
мальчики
девочки
3-я группа здоровья
В целом, ростовые показатели и мальчиков, и девочек 7 лет
снижаются в направлении от 2-ой к 3-ой группе здоровья в отличие от восьмилетних детей (мальчиков), рост которых возрастает
в том же направлении.
Внутри 2-ой и 3-ей групп здоровья наблюдается значительное опережение в росте семилетних детей восьмилетними. Во
второй группе здоровья эта разница составляет: для мальчиков и
для девочек – 2,42 см. В третьей группе здоровья мальчики 8 лет
опережают семилетних на 6,17 см.
Следующий соматический показатель, который нами был
изучен, – вес первоклассников. Ниже на гистограмме представ80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лены средние показатели веса детей 7-8 лет по группам здоровья.
Средние величины веса детей разных групп здоровья следующие:
1-ая группа-26 кг, 2-ая группа-26,9 кг, 3-я группа-25,3 кг.
Половые и возрастные различия средних показателей
веса детей 7-8-лет по группам здоровья
Вес, кг
35
30
30
26
27,17 26,75
25,58
25
28,5
24,33
25,2
20
15
10
5
0
7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет
мальчики
1-ая группа
здоровья
мальчики
девочки
2-ая группа здоровья
мальчики
девочки
3-я группа здоровья
По показателям веса тела во 2-ой группе здоровья мальчики
7 лет опережают девочек того же возраста на 1,59 кг. В третьей
группе здоровья, напротив, девочки 7 лет превосходят своих
сверстников на 0,87 кг.
В возрастной категории 8 лет девочки достоверно опережают
мальчиков на 3,25 кг.
Кроме того, отмечается снижение показателей веса детей
7 лет в направлении от 2-ой к 3-й группе здоровья. Поскольку
среди детей третьей группы здоровья нет ни одной девочки 8 лет,
то мы можем сравнивать только восьмилетних мальчиков. Так, в
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
направлении от 2-ой к 3-ей группе здоровья наблюдается возрастание показателей веса у мальчиков 8 лет.
В ходе нашего исследования изучался также такой соматический показатель, как окружность грудной клетки. Измерения
проводились в трех состояниях: при вдохе, при выдохе и во время паузы.
Половые и возрастные различия средних показателей ОГК
во время паузы у детей 7-8 лет по группам здоровья
ОГК при паузе, см
68
67
66
65
64
63
62
61
60
59
66,67
65
63
62,74 62,83
62,33
61
60,4
7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет 7 лет 8 лет
мальчики
1-ая группа
здоровья
мальчики
девочки
2-ая группа здоровья
мальчики
девочки
3-я группа здоровья
Анализируя полученные данные, следует отметить, что в
группе детей 7 лет наблюдается снижение показателей ОГК во
всех состояниях (вдох, выдох, пауза) в направлении от 1-ой к 3-й
группе. Это касается как девочек, так и мальчиков. И, наоборот, в
группе восьмилетних первоклассников окружность грудной
клетки увеличивается от 2-ой к 3-й группе здоровья. Мальчики и
девочки 8 лет третьей и второй групп здоровья соответственно
опережают детей 7 лет (тех же групп здоровья) по показателям
ОГК. Только лишь мальчики 7 и 8-ми лет, относящиеся ко второй
группе здоровья, имеют средние величины ОГК очень близкие.
Было проведено анкетирование родителей исследуемых
школьников. Одним из пунктов анкеты был вопрос о вскармли82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вании ребенка (искусственное или грудное). В ходе анкетирования были получены следующие данные: 78,8% мам вскармливали
своих детей естественно до возраста 2,5 месяца-2 года и 21,2%
вскармливали детей искусственно.
21,20%
Грудное вскармливание
ребенка
Искусственное
вскармливание ребенка
78,80%
Кроме того, анкеты содержали вопросы о сроках прорезывания молочных и постоянных зубов у детей. Ниже приведены полученные данные.
Средние сроки прорезывания медиального резца нижней челюсти, как первого появившегося молочного зуба, у детей, относящихся к разным группам здоровья и отличающихся по возрасту приведены на графике.
Сроки прорезывания 1-го молочного зуба, мес.
7,2
7
6,8
6,6
6,4
6,2
6
5,8
5,6
5,4
5,2
7
6,75
6,5
6,5
5,9
7 лет
7 лет
мальчики
8 лет
девочки
2-ая группа здоровья
83
7 лет
7 лет
мальчики
девочки
3-я группа здоровья
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следует отметить, что не у всех детей первым прорезавшимся зубом являлся медиальный резец нижней челюсти. У трех девочек и у двух мальчиков 7 лет из 2-ой группы здоровья первым
молочным зубом был медиальный резец верхней челюсти. В целом, прорезывание молочных зубов начинается раньше у девочек, чем у мальчиков: во второй группе здоровья на 0,6 месяца; в
третьей группе здоровья – на 0,25 месяца. Эти данные совпадают
с литературными. Нами были подсчитаны средние количества
постоянных зубов для детей разных половых, возрастных категорий и групп здоровья.
Во всех группах здоровья у девочек количество постоянных
зубов больше, чем у мальчиков. В направлении от 2-ой к 3-й
группе здоровья средние показатели по соответствующим группам изменяются незначительно, но все же немного возрастают.
Это позволяет говорить о том, что в данной выборке состояние
здоровья детей не оказывает неблагоприятного влияния на прорезывание постоянных зубов.
Таким образом: здоровье первоклассников ослаблено, о чем
свидетельствует преобладание среди них детей со 2 группой здоровья, а также высокая распространенность некоторых заболеваний (искривление позвоночника, кариес, аденоиды и миндалины,
нарушения постановки стоп). От 1 к 3 группе здоровья наблюдается уменьшение средних показателей роста, веса и ОГК. В сроках прорезывания молочных и постоянных зубов наблюдаются
половые различия: девочки опережают мальчиков. Чем меньше
сомато-физиологические параметры тела, тем позже начинается
процесс смены молочных зубов. Зубная зрелость вместе с соматическими параметрами может служить показателем биологической зрелости человека.
Литература
Безруких М.М.,Сонькин В.Д. Возрастная физиология. – М.:Академия,
2003. – 416 с.
Мартынов С.М. Здоровье ребенка в ваших руках/Советы практического
врача-педиатра/. – М.: Просвещение,1991. – 223 с.
Утянская Е.В., Горбатова Л.Н., Образцов Ю.Л. Эпидемиология заболеваний
тканей паподонта у детей и подростков, проживающих в зонах с различной экологической напряженностью. – Экология человека, 2, 2004. – с. 34
Харитонов В.М. Антропология. – М.: Владос, 2004. – 400 с.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Юшманова Т.Н., Давыдова Н.Г. Стоматологическое здоровье населения в
возрасте 35-44 лет, проживающего на европейском севере. – Экология человека,
1, 2003. – с.32.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента И.П. Комаровой
ВЛИЯНИЕ ЭКЗАМЕНАЦИОННОЙ СИТУАЦИИ
НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ СТУДЕНТОВ
ФАКУЛЬТЕТА БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ
ЯРОСЛАВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Приемышева А.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Студенты составляют особую социальную группу населения
по возрасту, специфическим условиям труда, быта и отдыха. Они
относятся к группе повышенного риска вследствие высокого
психоэмоционального напряжения. В период экзаменов организм
молодежи, обучающейся в средних и высших учебных заведениях, постоянно испытывает состояние функционального напряжения и зачастую перенапряжения [4].
В этой связи весьма актуальной является проблема объективной оценки влияния современного образовательного процесса
на организм учащегося и работу функциональных систем, а также их реакцию на эмоциональный стресс, связанный с проведением экзаменационных испытаний [3, 5].
По данным ряда авторов универсальным индикатором компенсаторно-приспособительной деятельности организма являются функциональные показатели сердечно-сосудистой системы [1,
2, 6].
Целью настоящей работы было изучение функционального
состояния сердечно-сосудистой системы в межсессионный период и в период проведения экзаменационных испытаний у студентов старших курсов факультета биологии и экологии Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова.
Материал и методы исследования
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В эксперименте приняли участие 40 студентов третьего и пятого курсов в возрасте от 20 до 26 лет. Исследования были проведены в межсессионный и экзаменационный периоды 2005 –
2006 учебного года.
Функциональное состояние ритма сердца оценивали по электрокардиограмме (ЭКГ), зарегистрированной во втором отведении в течение 5 минут при сидячем положении испытуемого.
Для анализа сердечного ритма ЭКГ преобразовывали в ритмограмму – последовательность RR-интервалов, отражающую
колебания сердечного ритма во времени. Проводили статистический анализ ритмограмм по программе rrstat и спектральный анализ ритма сердца по алгоритму быстрого преобразования Фурье.
Анализ по Фурье включал оценку мощностей частей спектра
ритмограмм, отвечающих различным диапазонам частот. Были
исследованы высокочастотные колебания сердечного ритма HF,
медленные волны первого порядка LF и волны VLF, а так же
суммарная мощность спектра – sum.
Результаты исследования и их обсуждение
Волновые показатели сердечного ритма
Результаты спектрального анализа волновой структуры сердечного ритма испытуемых представлены в таблице 1.
Таблица 1
Изменение волновых компонентов сердечного ритма
у студентов в экзаменационный и межсессионный периоды
Периоды
межсессионный
экзаменационный
HF
44,80%±0,05*
30,05%±0,04*
LF
23,72%±0,03*
28,93%±0,02*
VLF
23,63%±0,39*
31,67%±0,04*
sum
5,80±0,00*
2,80±0,00*
Примечание: HF – высокочастотные колебания сердечного ритма
(0,15 – 0,4 Гц); LF – медленные волны первого порядка (0,04 – 0,15 Гц);
VLF – медленные волны второго порядка (0 – 0,04 Гц); sum – суммарная
мощность спектра; * – достоверность различий при р < 0,05.
Показатели
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Данные, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о достоверных различиях по всем исследованным волновым показателям.
Достоверное и значительное снижение в спектре доли HF –
волн с 44,80%±0,05 в межсессионный период до 30,05%±0,04 в
период сессии и достоверное увеличение доли LF – волн от
23,72%±0,03 до 28,93%±0,02 в соответственно указанные выше
периоды являются свидетельством одновременного усиления
влияния симпатического и ослабления парасимпатического отделов автономной нервной системы в регуляторных процессах.
По достоверному увеличению доли VLF – волн в спектре от
23,63%±0,39 до 31,67%±0,04 можно отметить усиление влияния
гуморального звена на процессы регуляции, а также усиление
основного обмена в период экзаменационной сессии.
Снижение показателя суммарной мощности спектра в экзаменационный период до 2,80±0,00 по сравнению с 5,80±0,00 в
межсессионный период может быть обусловлено другими малоизученными компонентами спектра.
Статистические показатели сердечного ритма
Статистические показатели сердечного ритма студентов в
межсессионный и экзаменационный периоды представлены в
таблице 2.
Таблица 2
Среднестатистические показатели сердечного ритма у студентов по межсессионному и экзаменационному периодам
Периоды
межсессионный
экзаменационный
Х, с
1,0269±0,1349*
0,8011±0,1179*
dХ, с
0,8071±0,0319
0,6850±0,0297
Мо, с
0,7987±0,0381*
0,6775±0,0311*
АМо
0,3362±0,0429
0,4104±0,0415
ИН усл.ед.
0,2816±0,0714*
0,6171±0,2288*
Примечание: Х – средняя величина RR-интервала, dХ – вариационный
размах значений кардиоинтервалов, Мо – мода, АМо – амплитуда моды,
ИН – индекс напряжения по Баевскому, * – достоверность различий при
р<0,05.
Показатели
При сравнении статистических показателей сердечного ритма группы студентов в разные периоды учебной деятельности –
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
межсессионный и экзаменационный, достоверные различия были
выявлены по трем показателям – среднему значению RRинтервалов, среднему значению моды и среднему значению индекса напряжения сердечного ритма.
По данным литературы значение вариационного размаха
0,8071±0,0319 (т.е. более 0,5) и среднее значение RR-интервалов
1,0269±0,1349 (т. е. более 0,81) указывают на преобладание парасимпатических влияний в системе регуляции сердечного ритма
[1].
Достоверное (р<0,05) снижение среднего значения RRинтервалов от 1,0269±0,1349 сек. в межсессионный период до
0,8011±0,1179 сек. в период сессии свидетельствует об уменьшении влияния парасимпатической нервной системы на регуляторные процессы деятельности сердца. Среднее значение RRинтервалов 0,8011±0,1179 сек. указывает на установление вегетативного равновесия во влиянии симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы на сердечный
ритм во время сдачи экзамена.
Достоверное (р<0,05) снижение среднего значения моды с
0,7987±0,0381 сек. до 0,6775±0,0311 сек. в ритмограммах экзаменационного периода по сравнению с межсессионным говорит об
уменьшении гуморального компонента регуляции сердечного
ритма.
Достоверное (р<0,05) и значительное увеличение показателя
индекса напряжения по Баевскому (от 0,2816±0,0714 до
0,6171±0,2288 усл.ед.) отражает усиление напряженности компенсаторных механизмов адаптации в период экзаменационного
стресса. Эти данные свидетельствуют также об увеличении уровня функционирования центрального контура в регуляции сердечного ритма.
На основании полученных результатов были сделаны следующие выводы.
1. В межсессионный период у студентов старших курсов факультета биологии и экологии в системе регуляции сердечного
ритма преобладает влияние парасимпатического отдела автономной нервной системы.
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Экзамен, как стрессовый фактор, влияет на регуляцию
сердечного ритма, одновременно снижая влияние парасимпатического и усиливая влияние симпатического отделов автономной
нервной системы.
3. Вегетативные изменения регуляции сердечного ритма во
время экзамена не ведут к срыву адаптации, а носят приспособительный характер к психоэмоциональному и умственному напряжению.
Литература
1. Агаджанян Н.А. Состояние кардиореспираторной системы и психологического статуса подростков Суворовского училища в период адаптации к новым
социально-средовым условиям / Н.А. Агаджанян, Ю. И. Федоров, В. П. Шеховцов, И. И. Макаров // Экология человека, 2004. – № 4. – С. 16 – 19.
2. Блинова Н.Г. Индивидуальные функциональные особенности детей
младшего школьного возраста в зависимости от гармоничности их физического
развития / Н.Г. Блинова, Р.М. Мирзаханова, Ю.В. Жукова и др. // Физиология
человека, 1994. – Т. 20. № 5. – С. 46 – 50.
3. Волкинд Н. Я. Влияние экзаменов на сердечную деятельность студентов
младших и старших курсов // Журнал высшей нервной деятельности, 1982. –
№ 1. – С. 158 – 161.
4. Калиниченко Е.П., Ботяев С.В. Использование компьютерных технологий в оценке психофизиологического состояния и особенностей адаптации учащейся молодежи // Актуальные проблемы адаптации организма в норме и патологии: Материалы международной конференции, 13-15 октября 2005г / под ред.
проф. В.В. Чистякова – Ремдер, 2005. – 208с.
5. Карякова С.Ю. Динамика психо-физиологических показателей, характеризующих адаптационные изменения в организме студентов в процессе учебной
нагрузки // Человек и его здоровье. Седьмая Всероссийская медикобиологическая конференция молодых исследователей. – СПб.: ГЭТУ «ЛЭТИ»,
2004. – С. 145 – 146.
6. Соколов А.Я., И.В. Суханова. Сомато-физиологические показатели у
студентов северного международного университета // Экология человека,
2006. – № 1. – С. 24 – 28.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента О.А. Ботяжовой
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ДЕТЕЙ 7
9 ЛЕТ
Смирнова А.А., Ханикова К.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Процесс роста и развития организма ребенка находится в
сфере повышенного интереса педагогов, психологов, физиологов
и медицинских работников. Особое внимание развитие детей
привлекает к себе в кризисные периоды жизни, во время которых
формирование функциональных и морфологических новообразований происходит гораздо интенсивнее, чем в стабильные возрастные периоды. Один из таких периодов в развитии ребенка
совпадает с началом обучения в школе.
Сердечно-сосудистая система является индикатором адаптационно-приспособительной деятельности целостного организма.
Регуляция сердечно-сосудистой системы и ее реакции тесно связаны с деятельностью центральной, вегетативной нервной системы и подкорковых центров. Изучая процессы регуляции сердца
можно получить важную информацию о состоянии аппарата
управления в целостном организме (Баевский и др., 1987). В связи с этим цель настоящего исследования состояла в изучении динамики становления показателей сердечно-сосудистой системы
детей в течение первых двух лет обучения в школе.
Исследование проводилось в средней школе №42 города
Ярославля. Всего было обследовано 176 детей 1-го и 2-го классов, в том числе 80 мальчиков и 96 девочек. Исследование проводилось дважды: в октябре, во время предполагаемого педагогического шока, и в марте, когда, на наш взгляд, у ребенка
должны были проявиться основные адаптационные изменения к
новой для него учебной деятельности. В программу исследования был включен известный минимум физиометрических показателей. К ним относятся: жизненная емкость легких (ЖЕЛ), частота сердечных сокращений (ЧСС), уровень артериального
давления систолического (АДС) и диастолического (АДД). Вычислялись индексы, отражающие функционирование сердечнососудистой системы: систолический индекс (СИ), систолический
объем кровотока (СОК), минутный объем крови (МОК) и адапта90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ционный потенциал (АП). Была проведена статистическая обработка результатов при помощи программы Microsoft Exel.
В ходе проведенного исследования были получены результаты, которые отражены в таблице 1.
При исследовании артериального давления была обнаружена
тенденция к увеличению такого составляющего данного показателя как АДС. В обеих половых группах наблюдается достоверное увеличение данного показателя к концу второго года обучения в школе. Наиболее заметное увеличение АДС наблюдается к
началу второго класса. При сопоставлении данных со стандартом
для детей Ярославской области отмечено незначительное увеличение данного показателя.
Таблица 1
Показатели Пол
АДС, мм Мал
рт.ст.
Дев
АДД, мм Мал
рт.ст.
Дев
ЧСС,
Мал
уд/мин
Дев
ЖЕЛ, л
Мал
Дев
МОК, мл
Мал
Дев
СОК,
Мал
л/мин
Дев
Мал
СИ,
2
л/мин*м
Дев
АП
Мал
Дев
1 класс
(начало)
87,7±2,61
87,05±2,41
56,5±3,30
54,6±3,11
68,3±3,6
69,4±3,2
0,97±0,08
0,9±0,08
2,9±0,2
3,14±0,22
44,07±2,6
45,8±2,58
3,8±0,3
3,64±0,4
3,67±0,16
3,6±0,07
1 класс
(конец)
93,4±1,62
92,2±1,84
63,04±3,0
62,1±2,75
68,6±2,8
71,3±1,8
1,15±0,07
1,1±0,06
2,7±0,2
2,8±0,2
40,4±2,8
41,5±2,5
3,4±0,2
3,2±0,2
3,75±0,07
3,76±0,06
2 класс
(начало)
100,0±2,76
97,2±1,9
64,4±4,0
60,9±3,5
75,0±5,2
77,6±4,8
1,24±0,17
1,15±0,09
3,4±0,5
3,6±0,3
44±3,4
47,25±3,13
3,8±0,3
3,6±0,57
3,9±0,3
3,97±0,09
2 класс
(конец)
101,6±1,76
98,4±1,4
68,8±3,35
63,5±3,4
71,1±1,8
70,4±4,2
1,35±1,15
1,22±0,08
3,0±0,25
3,3±0,3
42,2±3,2
46,2±3,4
3,4±0,4
3,09±0,3
4,08±0,07
3,97±0,09
Наблюдается тенденция к увеличению АДД в течение двух
лет обучения в школе, как у девочек, так и у мальчиков. Для
сравнения, у школьников г. Тюмени (Толстогузов, 1999) выявлены половые различия в уровне АДД (у мальчиков этот показатель
увеличивался, у девочек – уменьшался). У детей, проживающих в
г. Архангельске (Бральнина, 1995), наблюдалось снижение АДД.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В течение двух лет обучения ЧСС у обследованных школьников достоверно не изменялась. При сопоставлении полученных
данных со стандартом для детей Ярославской области, а также с
результатами, полученными при обследовании школьников данного возраста г.Тюмени (Толстогузов, 1999) и г.Казани (Побежимова, 2000), отмечаются более низкие значения частоты сердечных сокращений в обеих половых группах.
Систолический, или ударный объем (количество крови, выбрасываемое при каждом сокращении сердца), характеризует силу и эффективность сердечных сокращений. СОК в значительной
степени определяется сократительной способностью сердца, если
поступает в достаточном количестве возвращающаяся венозная
кровь, то есть работает периферическое мышечное сердце, а также эффективно функционирует присасывающее влияние отрицательного внутригрудного давления. Словом, СОК можно назвать
интегральным показателем, зависящим от ряда факторов, среди
которых главным остается сократительная способность миокарда
(Кирилова, 2000). Согласно полученным результатам, СОК достоверно снижается к концу учебного года, как у первоклассников, так и у второклассников.
Систолический индекс и МОК существенно не изменялись в
течение двух лет обучения. Однако отмечена тенденция незначительно снижения этих показателей к концу учебного года, как у
первоклассников, так и школьников вторых классов. Показатели
СИ девочек имеют более выраженную тенденцию к понижению к
концу исследования. Что согласуется с данными литературы
(Толстогузов, 1999).
Адаптационный потенциал позволяет оценить функциональное состояние ССС у исследуемых детей. Наблюдается увеличение АП в течение первых лет обучения. Но, в отличие от мальчиков, у девочек данный показатель останавливает рост к концу 2го класса. В нашем случае значения АП как у мальчиков, так и у
девочек находятся в диапазоне неполного функционирования
системы кровообращения. Наблюдаемый рост АП в течение года,
возможно, является причиной сложного прохождения у детей
процесса адаптации к школе.
Таким образом, на основе проведенного исследования, можно сделать заключение, что в течение двух лет обучения досто92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
верно изменяются уровень артериального давления и адаптационный потенциал, такие показатели как ЧСС, МОК, СИ и СОК
достоверно не изменяются. При оценке динамики функциональных показателей в течение двух лет установлено, что наиболее
существенные изменения происходят в течение первого года
обучения. В обеих половых группах в течение всего времени обследования значения АП снижаются и находятся в диапазоне неполного функционирования сердечно-сосудистой системы.
Литература
1. Бральнина Г.Г. Рост и развитие детей младшего школьного возраста в
условиях Севера. Автореф.дисс. … канд. мед. наук. Архангельск, 1995. 21 с.
2. Кириллова Т.Г. Изучение насосной функции сердца детей первого года
обучения в школе в условиях различных двигательных режимов. Автореф. дис.
… канд. биол. наук. Казань, 2000. 22 с.
3. Побежимова О.К. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы школьников 7-10 лет разных режимов обучения. Автореф. дисс. … канд.
биол. наук. Казань, 2000. 24 с.
4. Толстогузов С.Н. Морфофункциональные и психофизиологические показатели детей г.Тюмени в период кризиса 7 лет. Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Тюмень, 1999. 23 с.
Работа выполнена под руководством
докт. биол. наук, профессора Н.Н. Тятенковой
ОПРЕДЕЛЕНЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ
ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА
НА ПРИМЕРЕ Г. РЫБИНСКА
Смирнова Е.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Среди широкого круга задач, стоящих перед врачами, гигиенистами и экологами, важное место занимает контроль за организацией и проведением мероприятий, направленных на поиск,
предупреждение влияния и устранения факторов, способствующих повышению заболевания детского населения [8]. Как известно, наиболее чувствительны к неблагоприятным экологическим и факторам является, прежде всего детская популяция [5].
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На сегодняшний день одной из особенностей промышленных
регионов, в том числе Ярославской области, является интенсивное антропогенное воздействие на окружающую среду, характеризующееся неуклонным изменением фонового содержания микроэлементов [4, 6]. В последнее время большое внимание
уделяется необходимости контроля микроэлементного статуса с
целью повышения уровня здоровья с помощью прогнозирования,
профилактики и корреляции выявленных нарушений [11].
В качестве биосубстратов для исследований были использованы волосы, которые по мнению ряда авторов [3], являются второй по порядку метаболической активной тканью, уступая первое
место только красному костному мозгу.
В качестве метода определения была выбрана инверсионная
вольтамперометрия.
Статистическую обработку результатов исследования проводили при помощи Statistica версия 5. Оценка результатов осуществлялась в соответствии с центильными шкалами содержания
химических элементов в волосах детей от 1 до 3 лет, предложенная А.В.Скальным [10].
Биосубстраты были взяты и апробироаны на содержание меди, цинка, кадмия и свинца у 60 детей в возрасте от 1 до 3 лет,
проживающих в городе Рыбинск Ярославской области.
В результате наших исследований выявлены средние показатели содержания исследуемых микроэлементов Zn – 127,6 ±1,86,
Cu – 14,02 ±1,51, Pb – 3,29±0,5, Cd – 0,77 ±0,19.
Причем показатели всех элементов, кроме свинца соответствуют физиологическим нормам для данного возрастного периода
согласно центильным шкалам, предложенным А.В. Скальным
[10].
Исходя из значения условного биологически допустимого
уровня свинца в волосах [10] – 5 мг/кг – нами установлено, что
встречаемость детей с превышением этого значения составила 9
%, что подтверждает данные литературы.
Интенсивное поступление свинца в воздушный бассейн городов с выбросами промышленных предприятий и отработавшими газами автотранспорта, использующего этилированный бензин, привело к значительному повышению концентраций этого
токсичного элемента в окружающей среде [5].
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нами были выделены группы детей со светлыми и темными
волосами. В результате исследования мы обнаружили, что у темноволосых детей содержание свинца достоверно больше
(p< 0,05), чем у детей со светлыми волосами (рис. 1).
6
5
4
3
светлые волосы
темные волосы
2
1
0
Pb
Рис. 1. Содержание свинца в волосах детей от 1 до 3 лет
По литературным данным [4,8,9], концентрация тяжелых металлов также выше у темноволосых детей.
Нами также было выделено пассивное курение как наиболее
часто встречающийся фактор, влияющий на формирование и созревание противоинфекционной защиты [1,6,12,13]. Мы разделили исследуемых нами детей на две группы: первая – дети, родители которых курят и вторая – дети, в окружении которых нет
курящих родственников. Сравнив показатели микроэлементов в
этих группах, выяснилось, что содержание свинца в волосах детей первой группы достоверно ниже (p<0,05), чем во второй
(рис. 2).
6
5
4
некурящие родители
курящие родители
3
2
1
0
Pb
Рис. 2. Содержание свинца в волосах детей от 1 до 3 лет
Нами были проанализированы анкетные данные по каждому
ребенку. В результате мы выделили три группы детей по частоте
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
заболеваний в год: первая группа – это редко болеющие дети,
вторая – часто, третья – очень часто болеющие дети. Анализируя
показатели концентрации микроэлементов в биосубстратах можно отметить, что в волосах очень часто болеющих детей содержание свинца достоверно выше (р<0.05), чем у детей первой
группы (редко болеющих)(рис.3).
5
4
3
Редко болеющие
2
очень часто болеющие
1
0
Pb
Рис. 3. Содержание свинца в волосах детей от 1 до 3 лет
При снижении концентрации цинка в организме тормозится
синтез тионеиновой м – РНК, а значит и выработка металлотионеина, который в свою очередь участвует в связывании и детоксикации свинца и меди. Все это в условиях загрязнения медью,
цинком и свинцом в районах с различной техногенной нагрузкой
может приводить к увеличению концентраций этих элементов,
прежде всего в жидкой части крови. Далее они могут переноситься клеточными структурами с помощью альбумина, не вступая в конкуренцию, так как участки связывания этих металлов на
альбумине не совпадают. Кроме этого для меди существует дополнительный белок – переносчик – транскуперин, который увеличивает шансы меди проникнуть в клеточные структуры и только резкое увеличение концентрации меди, свинца или кадмия
могут вызвать защитную реакцию организма – стимуляцию синтеза металлотионеина, связывающего эти микроэлементы в клетке [5,7,10].
Поэтому важное значение для снижения влияния микроэлементного окружения и коррекции элементных дисбалансов в организме имеет рацион питания, учитывающий не только количество микроэлементов, но и качественные характеристики
продуктов.
Мы делили детей и по половой принадлежности. Нами были
выявлены различия между мальчиками и девочками по содержа96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нию меди. Количество меди у мальчиков достоверно выше
(р<0,05), чем у девочек (рис.4). Это соответствует литературным
данным [2,3].
20
15
девочки
10
мальчики
5
0
Cu
Рис. 4. Соотношение концентрации меди у мальчиков и девочек
Мальчики обладают повышенной активностью [3]по сравнению с девочками. Они чаще контактируют с субстратами, содержащими тяжелые металлы (пыль, почва и т.п). По данным литературы [7], каждый ребенок в возрасте до 1 года съедает не менее
одной чайной ложки земли. Нужно считать, что некоторые элементы аккумулируются в почве.
Таким образом, загрязнение окружающей среды может отражаться на микроэлементном статусе детей, а как следствие могут провоцироваться различные эколого – зависимые заболевания, частоту которых можно сократить, корректируя рацион
питания, используя при этом физиологические онтогонистические отношения микроэлементов.
Многоэлементный анализ волос на содержание химических
элементов можно рассматривать как метод, позволяющий дать
интегральную оценку состояния здоровья детей.
Литература
1. Авцын А. П. , Жаворонков А.А. , Риш М.А. Микроэлементозы человека:
этиология, классификация, органопатология. – М., 1991. – 496 с.
2. Бабажданов А.С. Системное исследование состояния здоровья детского
населения, проживающего в условиях промышленного города. // Гигиена и санитария. – М. 1989. – №11 – с. 37 – 39.
3. Боев В.М. Среда обитания и экологически обусловленный дисбаланс
микроэлементов у населения урбанизированных и сельских территорий // Гигиена и санитария. – 2002. -№5.- с.3-7.
4. Вишаренко В.С., Толоконцев Н.А. Экологические проблемы городов и
здоровье человека. – Л.: Знание, 1982. – 32 с.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Новиков Ю.В. и др. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние
на организм // Гигиена и санитария. – 1992.- №5-6.- с.6-9.
6. Паранько Н.М., Рублевская Н.И. Гигиеническая характеристика загрязнения тяжелыми металлами окружающей среды промышленного региона и иммунный статус детей // Гигиена и санитария. – 1999 – №1.-с.51-54.
7. Печникова Е.В., Вашкова В.В., Можаев Е.А.. О биологическом значении
микроэлентов // Гигиена и санитария. – 1997. – №4 – с.41-43.
8. Поляков А. Я. , Петруничева К.П., Михеев В.Н. Микроэлементозы у детей (распространенность и пути коррекции). – Новосибирск, 1998.
9. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал // Вестник
Санкт-Петербургской ГМА им. И.И.Мечникова. – 2002.№1-2.- с.62-65.
10. Скальный А. В., Яцык Г. В., Одинаева Н. Д. Микроэлементозы у детей:
распространенность и пути коррекции. – Москва, 2002. – 86 с.
11. Черняева Т.К. и др. Содержание тяжелых металлов в волосах детей в
промышленном городе // Гигиена и санитария. – 1997 -№3.- с.26-28.
12. Яковлев А.Н. результаты исследования загрязненности атмосферы города свинцом и бенз(а)пиреном, выбрасываемым автотранспортом // Гигиена и
санитария.-1991 №6.- С.9 – 12.
13. Якубова И.Ш., Матвеева Н.А., Кузмичев Ю.Г. и др. Лечебнопрофилактическое питание в системе оздоровления детей дошкольного возраста.
//Вестник Санкт-Петербургской ГМА-2000.-№1.-с. 34-37.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента А.В. Еремейшвили
ОПРЕДЕЛЕНЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ
ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА
НА ПРИМЕРЕ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Фураева Ю.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
В последнее десятилетие состояние здоровья населения нашей страны характеризуется негативными тенденциями. Особенно тревожной является эта тенденция среди детского населения –
отмечается ухудшение показателей физического развития, необычайно высока распространенность морфо-функциональных
отклонений и хронических заболеваний со стороны центральной
нервной, сердечно-сосудистой, костно-мышечной, эндокринной,
пищеварительной систем.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Среди условии, способствующих формированию неполноценного здоровья детского населения, особая роль отводится
экологическому неблагополучию на фоне резкого ухудшения социально-бытовых условий жизни, в первую очередь – неполноценного питания с недостаточностью белкового и витаминоминерального компонентов.
Кроме того, в результате массированной антибиотикотерапии у значительной части детей формируется дисбактериоз,
нарушающий усвоение питательных и минеральных веществ, в
достаточном количестве подступающих с пищей.
Исследование биосубстратов представляет интерес для выявления состояния обмена микроэлементов в организме и токсического воздействия отдельных тяжелых металлов. Содержание
микроэлементов в волосах отражает микроэлементный статус организма в целом и пробы волос являются интегральным показателем минерального обмена.
Исходя из актуальности проблемы, целью нашей работы является оценка содержания микроэлементов тяжелых металлов в
биосубстратах (волосах) детей от 1 до 3 лет города Ярославля.
В качестве биосубстратов для исследований были использованы волосы.
В качестве метода определения была выбрана инверсионная
вольтамперометрия. Отбор и подготовку проб проводили по методике А.В. Скального.
Статистическую обработку результатов исследования проводили при помощи Statistica версия 5.
По нашим данным в волосах детей, проживающих во Фрунзенском и Дзержинском районах, концентрация цинка находится
в пределах нормы (50 – 150 мг/кг). Кадмий также не превышает
нормативную концентрацию – 0,05 – 0,40 мг/кг. Во Фрунзенском
районе медь находится в пределах нормы (8 – 15 мг/кг), в Дзержинском районе превышает норму: у девочек – 15,66 ± 4,85
мг/кг, у мальчиков – 23,98 ± 10,1 мг/кг. Увеличение концентрации меди может быть связано с особенностями питьевого водоснабжения, в некоторых домах используются водонагревательные газовые колонки с медными водопроводящими трубками,
где происходит обогащение питьевой воды ионами меди [Шитова Е. В., Еремейшвили А. В., 2003г]. Свинец превышает норма99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тивную концентрацию у детей, проживающих в Дзержинском
районе, особенно у девочек (5,76 ± 0,9 мг/кг), у мальчиков превышение незначительное – 3,66 ± 0,77 мг/кг; во Фрунзенском
районе у мальчиков свинец находится в пределах нормы (2,95 ±
0,49 мг/кг), у девочек наблюдается незначительное превышение
концентрации – 3,51 ± 0,56 мг/кг.
Были выявлены достоверные различия между содержанием
кадмия в волосах детей, проживающих во Фрунзенском и Дзержинском районах (рис. 1).
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Фрунзенский район
Дзержинский район
Cd
Рис. 1. Соотношение концентраций кадмия
во Фрунзенском и Дзержинском районах
В Дзержинском районе концентрация кадмия в волосах детей
больше (0,5249 ± 0,17 мг/кг), чем в волосах детей, проживающих
во Фрунзенском районе (0,22 ± 0,048 мг/кг). В Дзержинском районе возможно индустриальное загрязнение кадмием, связанное,
прежде всего, с производством, также кадмий может попадать в
организм через зараженные продукты. Также в семьях детей, у
которых в волосах был определен кадмий, в 100 % случаев есть
курящие родственники, что подтверждает литературные данные,
указывающие на преобладание ингаляционного пути поступления этого микроэлемента.
Было выявлено, что у 80% детей, проживающих во Фрунзенском районе цинк содержится в соответствии с нормативами, у
43% в норме находится медь, свинец содержится в пределах
нормы у 50%. Соответственно у 7% содержание цинка превышает нормативные концентрации, у 27% – повышено содержание
меди и у 47% – свинца. В Дзержинском районе 90% детей не
имеют отклонений в содержании цинка, 43% – меди, 33% – свин100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ца. Повышенное содержание цинка наблюдается у 10%, у 37%
содержание превышает нормативы медь, у 60% – свинец (рис. 2).
100%
80%
60%
Выше нормы
Норма
40%
Ниже нормы
20%
0%
Рис. 2. Процентное соотношение отклонений от нормы
в организме исследуемых детей
Если сравнить два исследуемых района, то выясняется, что
отклонения в сторону превышения концентраций всех тяжелых
металлов выше в Дзержинском районе, тогда как во Фрунзенском преобладают отклонения в сторону уменьшения содержания меди и цинка. У всех детей с недостатком цинка наблюдается
подверженность инфекциям, это связано с тем, что цинк необходим для регуляции клеточного иммунитета (при снижении концентрации цинка в организме, Т – клеточный иммунитет снижается). Нередко снижение содержания цинка в организме является
следствием избыточного поступления в организм меди, кадмия,
свинца, являющихся функциональными антагонистами цинка.
Были обнаружены достоверные отличия в содержании меди в
волосах мальчиков и девочек. У мальчиков исследуемой группы
детей содержание меди в волосах достоверно больше, чем у девочек. В среднем у мальчиков оно составляет 18,38076 мг/кг, у
девочек – 12,81198 мг/кг. Возможно, это связано с большей активностью мальчиков. По данным литературы ребенок за год
съедает чайную ложку земли. Мы предполагаем, что медь аккумулируется в почве, пыли, и именно мальчики чаще контактируют с этим элементом.
Достоверно различается содержание свинца у девочек и
мальчиков Дзержинского района. Концентрация свинца в волосах девочек больше (5,76 ± 0,9 мг/кг), чем в волосах мальчиков
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(3,66 ± 0,77 мг/кг). Это можно объяснить тем, что у девочек волосы длиннее, следовательно и концентрация свинца больше, чем
у мальчиков (рис. 3.).
7
6
5
4
3
2
1
0
Девочки (Фрунзенский р-н)
Девочки (Дзержинский р-н)
Мальчики (Фрунзенский р-н)
Мальчики (Дзержинский р-н)
Pb
Рис. 3. Содержание свинца в волосах исследуемых детей
Также достоверно отличаются концентрации свинца у девочек Дзержинского района (5,76 ± 0,9 мг/кг) от девочек (3,51 ±
0,56 мг/кг) и мальчиков (2,95 ± 0,49 мг/кг) Фрунзенского района
(рис.3.).
Превышение нормативной концентрации может быть связано
с поступлением свинца в организм человека с продуктами питания, с питьевой водой, атмосферным воздухом. Основным источником поступления свинца в организм человека считаются
атмосферные выбросы автотранспорта и промышленных предприятий (Дзержинский район примыкает к промышленной зоне
крупных заводов: моторного, синтетического каучука, электромашиностроительного). По литературным данным оценка воздействия одновременно двух источников загрязнения окружающей среды свинцом – машиностроительных предприятий и
автотранспорта показала почти двукратное среднее увеличение
накопления свинца в организме детей [Ревич Б. А., 1990г].
По результатам работы был проведен корреляционный анализ. Достоверно коррелируют между собой медь и свинец
(рис. 4.), медь и кадмий (рис. 5.).
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
МЕДЬ
40
30
y = 6,3635e0,1245x
R2 = 0,4614
20
10
0
0
5
10
15
СВИНЕЦ
Рис. 4. Зависимость между свинцом и медью у детей от 1 до 3 лет
КАДМИЙ
Цинк, кадмий, медь, свинец могут образовывать похожие
связи и работать по принципу замещения в различных соединениях. Ионы Cd2+, Cu2+ Zn2+ являются индукторами биосинтеза
белка – металлотионеина, который отвечает за накопление и вывод тяжелых металлов из организма, и поддержание необходимого уровня Zn и Cd в организме.
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
y = 0,0195x + 0,0983
R2 = 0,2095
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50
МЕДЬ
Рис. 5. Зависимость между медью и кадмием у детей от 1 до 3 лет
С увеличением свинца и кадмия медь увеличивается.
Кадмий в концентрациях выше 0,8 мг/кг стимулирует выработку металлотионеина, который способствует переносу цинка.
В литературных данных описана зависимость содержания цинка
и меди: чем больше цинка, тем меньше меди.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В результате исследований можно отметить:
Во Фрунзенском и Дзержинском районах, концентрация
цинка находится в пределах нормы, кадмий также не превышает
нормативную концентрацию. Медь во Фрунзенском районе находится в пределах нормы, в Дзержинском районе наблюдается
превышение нормативной концентрации.
Содержание меди в волосах мальчиков достоверно выше,
чем в волосах девочек от 1 до 3 лет.
Выявлена положительная зависимость содержания меди от
содержания свинца и кадмия.
Литература
1. Авцын А. П. , Жаворонков А.А. , Риш М.А. Микроэлементозы человека:
этиология, классификация, органопатология. – М., 1991. – 496 с.
2. Бабажданов А.С. Системное исследование состояния здоровья детского
населения, проживающего в условиях промышленного города. // Гигиена и санитария. – М. 1989. – №11 – с. 37 – 39.
3. Голубев В.А., Балацкий А.Б. О количественной оценке влияния загрязнения атмосферы на детскую заболеваемость. // Гигиена и санитария. – М. 1989. –
№4 – с. 42 – 45.
4. Новиков Ю.В. и др. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние
на организм // Гигиена и санитария. – 1992.- №5-6.- с.6-9.
5. Ревич Б.А. Гигиеническая оценка содержания некоторых химических
элементов в биосубстратах человека // Гигиена и санитария. – 1986. – №7.- с.5962.
6. Ревич Б.А. Свинец в биосубсратах жителей промышленных городов //
Гигиена и санитария. – 1990. -№4.- с.28-33.
7. Ревич Б.А. Химические элементы в волосах человека как индикатор воздействия загрязнения производственной и окружающей сред // Гигиена и санитария. – 1990.- №3.- с.55-59.
8. Скальный А. В., Яцык Г. В., Одинаева Н. Д. Микроэлементозы у детей:
распространенность и пути коррекции. – Москва, 2002. – 86 с.
9. Тихомирова Л.Ф., Басов А.В. Здоровье и здоровый образ жизни. – Ярославль, 1997.- 72с.
10. Шитова Е. В., Еремейшвили А. В. К вопросу о методе контроля содержания микроэлементов в волосах детей от 1 до 3 лет. // Химия и химическая технология. – 2003. – том 46 вып. 6 – с. 165 – 167.
11. Щенев В.А. Экологические особенности Ярославской области. – Ярославль, 1996 – с. 7 – 38.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента А.В. Еремейшвили
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 4. Генетика
и генетическая токсикология
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА ГЕНОТОКСИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ Р. КОТОРОСЛЬ
Гаврилова Н.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Работа является частью мониторинговых исследований генотоксического загрязнения р. Которосль, проводимых в лаборатории генетики кафедры морфологии ЯрГУ в рамках Федеральной
Целевой Программы «Возрождение Волги»
Целью работы является оценка генотоксической ситуации
для р. Которосль.
В качестве материала в работе использовались пробы воды
р. Которосль, отобранные в период с июня по ноябрь 2004 г. на
десяти станциях от истока до устья реки. Были изучены пробы
воды со следующих станций:
Ст. 1 – д. Белогостицы
Ст. 2 – г. Гаврилов Ям
Ст. 3 – б/о Прибрежный
Ст. 4 – Карабиха
Ст. 5 – д. Пеньки (верхний створ г. Ярославля)
Ст. 6 – Неизвестный сток перед водозабором южной водопроводной станции (ЮВС) г. Ярославля
Ст. 7 – Сточная канава со ст. Ярославль Главный
Ст. 8 – Сток завода «Русские краски»
Ст. 9 – Ливневая канава с Московского проспекта;
Ст. 10 – Устье.
Для оценки мутагенной и митозмодифицирующей активности воды использовались луковицы Allium cepa сорт Штутгартен.
В опытном варианте луковицы проращивались на концентрированных пробах воды р. Которосль. В контрольном варианте ис105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пользовалась водопроводная вода, очищенная фильтром «Аквафор».
Мутагенная активность изучалась с использованием анателофазного метода учета ХА в меристематической ткани проростков корешков Allium cepa. Митозмодифицирующая активность
воды оценивалась по нарушению частоты и нарушению прохождения митоза в меристематических клетках Allium cepa.
Изучение пространственного распределения мутагенной активности воды р. Которосль позволяет отметить, что вода 80%
станций повышает частоту ХА в клетках меристемы Allium cepa,
т.е. обладает мутагенной активностью (рис. 1).
ХА,%
25
20
15
10
5
0
К
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
станция
Рис. 1. Мутагенная активность воды р. Которосль (14.06.04 г.).
Изучение мутагенных активности воды р. Которосль позволяет отметить наличие сезонного изменений (рис. 2).
Наибольший уровень загрязнений зарегистрирован нами в
период спада половодья. В этот период зарегистрирован максимальный уровень мутагенной активности за все сроки исследования на станции №3 (б/о Прибрежный). Выраженность мутагенной активности (ВМА) составляет 16,3 балла и квалифицируется
как «средняя мутагенная активность». В период спада половодья
ВМА на всех станциях не превышает уровня «слабой мутагенной
активности» за исключением ст. №3 и ст. №5. В период летней
межени мутагенное загрязнение снижено. ВМА на всех станциях
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
не превышает уровня «слабой мутагенной активности». В период
осенних паводков продолжается снижение мутагенной активности воды р. Которосль. ВМА, как и в предыдущий период не превышает уровня «слабой мутагенной активности».
ВМА,
балл
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1
14.06.2004
2
3
4
03.08.2004
5
11.11.2004
6
7
8
станция
Рис. 2. Сезонная динамика мутагенной активности воды р. Которосль
Для сравнения мутагенной активности на разных станциях и
в разные периоды нами использовался интегральный показатель – «суммарный генотоксический индекс» (СГИ), разработанный в лаборатории генетики кафедры морфологии. СГИ равен
сумме баллов, характеризующих «выраженность» и «продолжительность» мутагенной активности. В зависимости от величины
СГИ состояние реки на каждой станции квалифицировалось как
«благополучное», «неудовлетворительное» и «опасное». Интегральная оценка мутагенного загрязнения р. Которосль позволяет
отметить следующие закономерности. В истоке реки отмечается
«благополучное» состояние воды, в устье -«неудовлетворительное». «Опасное» состояние отмечено на 3 станциях: б/о Прибрежный, д. Карабиха, завод «Русские краски».
Изучение пространственного распределения митозмодифицирующей активности воды р. Которосль показало, что вода на
всем протяжении от истока до устья обладает митозмодифицирующей активностью (рис. 3).
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
%
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
К
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
станция
Рис. 3. Митотический индекс
при воздействии проб воды р. Которосль (14.06.04 г.)
Величина митотического индекса на ст. № 2 (г. Гаврилов Ям)
и ст. № 7 (сточная канава со станции Ярославль Главный) близка
к контрольному значению. На остальных станциях величина митотического индекса превышает контрольное значение. Наибольшая частота нарушений индексов фаз митоза зарегистрирована на ст.№6 (сток перед ЮВС), здесь происходит задержка
прохождения клетками одновременно 2 фаз – профазы и анателофазы.
Изучение сезонной динамики митозмодифицирующей активности воды р. Которосль позволяет отметить следующие закономерности (рис 4).
В период спада половодья на 7 станциях зарегистрирована
митозмодифицирующая активность воды. Выраженность митозмодифицирующей активности (ВММА) колеблется от 4,1 до 43,6
баллов, т.е. от «средней ММА» до «сильной ММА». В этот период на ст. № 1 (д. Белогостицы) отмечается максимальная ММА
воды, выраженность которой составляет 43,6 балла. Вода индуцирует задержку прохождения клетками стадий профазы и анателофазы.
В летную межень нами зарегистрировано повышение ММА.
Выраженность ММА колеблется от 2,7 до 42,9 баллов, т.е. от
«слабой ММА» до «сильной ММА». Максимальная ММА зарегистрирована на ст. №7 (Ливневая канава с Московского про108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
спекта). В этот период вода индуцирует нарушение прохождения
клетками стадий метафазы и ана-телофазы.
балл 50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1
14.06.04.
2
3.0.8.04.
3
4
5
6
7
8
станция
11.11.04.
Рис. 4. Сезонная динамика митозмодифицирующей активности
воды р. Которосль
В период осеннего паводка наблюдается снижение ММА воды, выраженность которой, как и в предыдущий период колеблется от уровня «слабой ММА» до «сильной ММА». Максимальная ММА отмечена так же на ст. № 7.
В результате проделанной работы были сделаны следующие
выводы:
Пробы воды р. Которосль на 8 станциях (80 %) от истока до
устья повышают частоту ХА в меристеме Allium cepa, т.е. обладают мутагенной активностью. Уже в истоке р. Которосль вода
индуцирует хромосомные мутации. Пространственное распределение мутагенного загрязнения неравномерно и зависит от точки
отбора пробы. К устью наблюдается снижение мутагенной активности, которая может быть обусловлена разбавлением р. Которосль более чистой волжской водой в связи с подпором Горьковского водохранилища.
СМА воды р. Которосль колеблется на одной и той же станции в зависимости от срока отбора проб. Наибольшее загрязнение наблюдается в период спада половодья, и снижается к осеннему половодью.
Пробы воды р. Которосль на всех станциях (100 %) от истока
до устья обладают митозмодифицирующей активностью, однако
выраженность ММА различается на разных станциях. «Сильная
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ММА» отмечается уже в истоке реки, далее по течению ММА
сохраняется вплоть до устья, хотя и несколько снижена.
Выраженность ММА меняется в зависимости от гидрологического цикла реки. В период спада половодья на 87,5 % станциях зарегистрировано ММА, выраженность которой колеблется от
«средней ММА» до «сильной ММА». В летнюю межень отмечается повышение ММА, далее в осенний паводок ММА снова
снижается.
На станции 6 (сток перед ЮВС) вода во все изученные сроки
обладает мутагенной и митозмодифицирующей активностью,
следовательно, вода может представлять опасность для жителей
Фрунзенского и Красноперекопского районов г. Ярославля, так
как именно здесь расположен водозабор питьевой воды.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента И.М. Прохоровой
ТЕСТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОЛИГОНУКЛЕОТИДНЫХ ПРАЙМЕРОВ,
ДЛЯ АМПЛИФИКАЦИИ УЧАСТКОВ ГЕНА 18S рРНК
Горохова В.И., Елифантьева И.С.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Центр «Биоинженерия» РАН
В настоящее время методы молекулярной биологии все шире
используются и для экологических исследований. Особенно часто применяется метод ПЦР. Поэтому создание высокоспецифичных праймерных систем актуально, и имеет как теоретическое,
так и практическое значение. Для амплификации гена 18S рРНК,
который является универсальным геном эукариот. Создана система праймеров-18SF(прямой) и 18SR1(обратный), позволяющая
амплифицировать фрагменты гена 18S рРНК (литературные системы). Однако она не достаточно специфична. В лаборатории
молекулярной диагностики центра “Биоинженерия “ РАН был
синтезирован новый обратный праймер- 18SR2. Для определения
специфичности и универсальности новой праймерной системы
(прямой праймер-18SF и обратный праймер-18SR2) нужно было
провести ее тестирование.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задачей работы являлось: сравнение специфичности литературной и вновьсинтезированной праймерных систем, позволяющих амплифицировать участки гена 18S рРНК для прокариотической и эукариотической ДНК.
Работа выполнялась в лаборатории молекулярной диагностики Центра «Биоинженерии» РАН г. Москва.
Для оценки специфичности праймерных систем использовалась ДНК, выделенные из:
1) Растений - соя, картофель, кукуруза, свекла, тополь;
2)Рыб - сом, толстолобик, амур, карп;
3) Грибов - различные виды следующих родов: Fusarium,
Phoma, Alternaria, Glioclad, Chaeton;
4) Микроорганизмов - различные виды следующих родов:
Enterococcus, Methanosarcina, Ferroplasma, Clostridium, Bacillus,
Rhodobacterium, Sulfobacillus, Thialkalivibrio, Thermoanaerobacter,
Thiohalocapsa,
Oscilochlloris,
Xanthobacter,
Chloroflexus
,Chlorobium;
5) актериальных сообществ различных типов почв (суглинистая, супесчаная, аллювиальная, серая лесная, суглинистая, суглинистая, торфяно-глеевая, торфяная).
Методы исследований
Выделение ДНК производилось в трех буферах, обеспечивающих удаление цитоплазматической мембраны, ядерной мембраны и осаждение ДНК.
Степень чистоты образцов ДНК была оценена спектрофотометрически, с помощью подсчета соотношений А260/А280,
А260/А230 (соотношение А260/А280 показывает степень загрязнения
препаратов нуклеиновых кислот протеинами и в чистых препаратах эта величина колеблется от 1.75 до 2.0; величина отношения
А260/А230 показывает степень загрязнения образцов побочными
продуктами).
Амплификация выделенных фрагментов ДНК проводилась
на амплификаторах Mastercycler gradient (Eppendorf, Германия) и
Techne Genius (Genius, Германия) с использованием праймеров18SF (прямой) и 18SR1, 18SR2 (обратные праймеры).
Визуализация результатов опытов осуществлялась с помощью горизонтального электрофореза.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результаты исследования
Результаты амплификации фрагментов ДНК, выделенных из
растений с использованием литературной и разработанной нами
праймерной системы, представлены на рис. 1.
811 п.о.
597 п.о.
а
б
Рис. 1. Амплификация фрагментов гена 18S рРНК на препаратах ДНК,
выделенных из растений, с использованием буфера для SmartTaq полимеразы.
Стрелками указаны целевые фрагменты. а) Амплификация
с праймерами 18SF-18SR1; б) Амплификация с праймерами 18SF-18SR2
Цифрами обозначены: M – маркер молекулярной массы ДНК 100bp; K – безматричный контроль1 – ДНК, выделенная из сои (T13); 2 – ДНК, выделенная из сои
(T14); 3 – ДНК, выделенная из картофеля (Bt 6772061); 4 – ДНК, выделенная из
картофеля (Bt 677223); 5 – ДНК, выделенная из свеклы (“Монсанто”,образец
№15); 6 – ДНК, выделенная из свеклы (“Монсанто”,образец №9); 7 – ДНК, выделенная из кукурузы (Краснодар ,Брюховецк, образец №1);8 – ДНК, выделенная из кукурузы (Краснодар Брюховецк, образец №2); 9 – ДНК Bacillus mycoides
10206(отрицательный контроль)
Анализ данных показывает, что при проведении амплификации с первой праймерной системой (old) обнаруживаются неспецифичные полосы. Аналогичная картина при действии литературной праймерной система подействовала на ДНК бактерии (9ДНК Bacillus mycoides-отрицательный контроль). Проведение
секвенирования данных полос (фрагментов ДНК) показало, что
эти фрагменты соответствуют фрагментам гена 16S рРНК- бациллярные ДНК. Таких неспецифичных полос во второй (new)
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
праймерной системе меньше, поэтому можно сказать, что new
праймерная система более специфична.
Амплификация фрагментов ДНК, выделенных из крови рыб
показало отсутствие неспецифических полос. При амплификации
фрагментов ДНК, выделенных из грибов неспецифические полосы обнаруживаются при использовании первой и второй праймерных систем. Однако new система дает меньше таких полос,
т.е. является более специфичной.
При анализе электрофореграм фрагментов ДНК, выделенных
из различных микроорганизмов, также обнаружено, что new система более специфична, чем литературная (рис.2).
597 п.о.
811 п.о.
а
б
Рис. 2. Амплификация фрагментов гена 18S рРНК на препаратах ДНК,
выделенных из бактерий. Стрелками указаны целевые фрагменты.
а) Амплификация с праймерами 18SF-18SR1;
б) Амплификация с праймерами 18SF-18SR2;
Цифрами обозначены: M – маркер молекулярной массы ДНК 100bp; K – безматричный контроль 1 – ДНК Enterococcus sp. CK1013; 2 – ДНК Enterococcus sp.
B3371; 3 – ДНК Methanosarcina sp.;4 – ДНК Ferroplasma sp.Y10; 5 – ДНК Ferroplasma sp. Y11; 6 – ДНК Clostridium felsineum z7031; 7 – ДНК Clostridium sp.
SG-508; 8 – ДНК Bacillus mycterin 3521; 9 – ДНК Bacillus arcenicisenenantus М56;
10 -ДНК Rhodobacterium sp. 4ЛГ16; 11 – ДНК Sulfobacillus thermosulfidooxidans
1269;12 – ДНК Thioalkalivibrio sp. HL21;13 – ДНК Thioalkalivibrio sp. HL16;
14 – ДНК Thermoanaerobacter sp. S290; 15 -ДНК Thiohalocapsa halophila; 16 –
ДНК Oscillochloris trichoides DG-6;17 -ДНК Xanthobacter sp. 7120; 18 – ДНК
Xanthobacter autotrophicus; 19 – ДНК Chloroflexus aurantiacus B-3; 20 – ДНК
“Chlorobium-group” мацеста; 21 – ДНК cома №25-положительный контроль;
22 – ДНК толстолобика №41-положительный контроль
Амплификация фрагментов ДНК, выделенных из сообществ
различных типов почв позволяет отметить следующее.
Мы предположили, что используя данные праймерные системы, можно выделить фрагменты гена 18S рРНК из почвенных
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
образцов вследствие присутствия в почве ДНК эукариот. На
рис.3 видно, что данные фрагменты ДНК обнаружить не удалось.
Это можно объяснить методом выделения ДНК из почвы через
фракцию прокариот, а не прямым методом.
На рис. 3 видно также, что при использовании новой праймерной системы неспецифики не обнаружено, а при использовании литературной праймерной системы- присутствуют неспецифичные полосы. Следовательно, новая праймерная система
является специфичной, и может быть рекомендована к использованию в диагностике 18S гена у эукариот.
597 п.о.
811 п.о.
18SF-18SR1 (литературные праймеры) 18SF-18SR2 (новая система праймеров)
Рис. 3. Амплификация фрагментов гена 18S рРНК на препаратах ДНК, выделенных из бактериальных сообществ различных типов почв. Стрелками указаны целевые фрагменты. Цифрами обозначены: М – маркер молекулярной массы ДНК
100bp; K – безматричный контроль 1 – ДНК, выделенная из почвенного образца
№5-5 (пахотная почва); 2 – ДНК, выделенная из почвенного образца №5-1 (пахотная почва); 3 – ДНК, выделенная из почвенного образца № 6-1 (серая лесная);
4 – ДНК, выделенная из почвенного образца №6-2 (серая лесная );5 -ДНК, выделенная из почвенного образца № 7-1 (суглинистая, лесная ); 6 – ДНК, выделенная из почвенного образца № 7-2 (суглинистая, лесная ); 7 – ДНК, выделенная из
почвенного образца № 2-1 (суглинистая почва); 8 – ДНК, выделенная из почвенного образца № 2-2 (суглинистая почва); 9 – ДНК, выделенная из почвенного
образца № 3 (супесчаная почва); 10 – ДНК, выделенная из почвенного образца
№ 4 (супесчаная,аллювиальная почва); 11 – ДНК, выделенная из почвенного образца № 1-5 (серая лесная почва, Пущино); 12 – ДНК, выделенная из почвенного
образца № 2-3 (серая лесная почва); 13 – ДНК, выделенная из почвенного образца № 4-4 (тундрово-болотная почва, Воркута); 14 – ДНК, выделенная из почвенного образца № 4-3 (тундрово-болотная почва, Воркута); 15 – ДНК картофеля
(образец BT6772061)-положительный контроль; 16 – ДНК карпа № 95положительный контроль
По результатам проведенных нами исследований можно заключить, что новая праймерная система является более специфичной к гену 18S рРНК, т.к. в большинстве опытов были отме114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чены неспецифичные полосы при использовании литературной
праймерной системы, в то же время при амплификации фрагментов ДНК с новой праймерной системой, неспецифики было обнаружено гораздо меньше, а в некоторых опытах она отсутствовала
вообще (амплификация фрагментов ДНК, выделенных из сообществ различных типов почв).
Таким образом, праймерная система разработанная в лаборатории молекулярной диагностики центра “Биоинженерия“ РАН
может быть рекомендована для амплификации фрагментов гена
18S рРНК.
Литература
1. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер . с англ.- М.: Мир .2002.-589 с.
2. Дубинина И.Г., Щербо С.Н., Макаров В.Б. Метод полимеразной цепной
реакции в лабораторной практике //Клиническая лабораторная диагностика.
1997.-№7.
3. Молекулярная клиническая диагностика . методы:Пер. с англ./под ред. С.
Херрингтона Дж. Макги- М.:Мир,1999.558с.
4.Остерман Л. А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот:
Электрофорез и ультрацентрифугирование (практическое пособие). М.: Наука,
1981. 288 с.
5. Gene targeting Protocols ,Ed. By Eric B.Kmiec, 2000. Humana Press Inc.
Meth. in molecular biology .Vol.133.
6. PCR Cloning Protocols 2-nd ed. Ed. By Bing-Yuan Chen.2002.Humana Press
Inc.Vol.192.
7. Saiki R.K., Gyllensten U.B., Erlich H.A. department of Human Genetics, cetus
corporation.1400 fifty-third street, Emeryville, CA 94608,USA.
8. Smalla K., Creswell N., Mendoca-Hagler L.C., Wolters A., van Elsas J.D.
Rapid DNA extraction protocol from soil for polymerase chain reaction-mediated amplification // J. Appl. Bacteriol. 1993. V. 74. P. 78-85.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук Е.С. Булыгиной,
канд. биол. наук, доцента И.М. Прохоровой
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМОВ В
АКВАТОРИИ г. ОРЕНБУРГА
Иванова А.Г.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
В настоящее время отмечается увеличение мутагенного загрязнения окружающей среды в связи с антропогенным воздействием на биосферу (Дубинин, Пашин, 1978).
Мутагены способны нарушать генетические структуры у
всех живых организмов. Последствиями таких нарушений у человека может быть повышение частоты наследственных болезней, онкологических заболеваний, аллергий, преждевременного
старения и др. (Прохорова, Ковалева, 2001).
Поэтому необходима оценка на мутагенность всех факторов
среды, с которыми человек сталкивается. Особенно важно изучение мутагенного загрязнения водной среды, так как воду используют все живые организмы. Тем более необходима охрана от мутагенного загрязнения водоемов, протекающих на территориях,
являющихся источником водозабора и местом отдыха для населения.
Примерами таких водоемов служат реки Урал и Сакмара,
протекающие на территории города Оренбурга.
Целью работы являлась оценка мутагенной активности донных отложений рек Урал и Сакмара в акватории города Оренбурга по частоте индуцированных доминантных летальных мутаций
(ДЛМ) у Drosophila melanogaster.
В качестве материала в работе использовались пробы донных
отложений рек Урал и Сакмара, отобранные в три срока: 03.08.04
г., 02.09.04 г. и 23.09.04 г. Были изучены пробы воды со следующих станций:
Станция №1- река Сакмара, автодорожный мост;
Станция №2- очистные сооружения на реке Урал;
Станция №3- река Урал, железнодорожный мост;
Станция №4- водозабор реки Урал.
Для оценки мутагенной активности донных отложений использовалась Drosophila melanogaster линии Д-32. В опытном варианте использовали водные вытяжки донных отложений (Дуби116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нина, 1996). В контрольном варианте использовали 5%-ый раствор сахарозы на дистиллированной воде.
Мутагенный эффект донных отложений оценивался по суммарной мутагенной активности (СМА). СМА характеризовалась
по частоте доминантных летальных мутаций у Drosophila melanogaster (ДЛМ). Нами использовалась общепринятая методика
учета ДЛМ у Drosophila melanogaster в модификации М. Ю.
Хромых. Мы вели подсчет на стадии яйца, т.е. считали количество развившихся из яйца личинок и количество неразвившихся
яиц. Для интегральной оценки мутагенной активности нами использовался такой показатель, как “выраженность” мутагенного
эффекта (Прохорова, Ковалева, 2001). “Выраженность” определяет уровень мутагенного загрязнения и оценивается как кратность превышения спонтанного уровня мутаций.
Для изучения спонтанного уровня ДЛМ у Drosophila melanogaster линии Д-32 в условиях лаборатории генетики кафедры
морфологии ЯрГУ, нами были поставлены 15 опытов. Средняя
частота спонтанного уровня составила 3,63±0,79 %.
Результаты исследований представлены в таблице 1 и на
рис. 1.
Как видно из представленных данных, на станции №1 (в районе железнодорожного моста) пробы донных отложений незначительно повышают контрольный уровень мутаций, что соответствует «отсутствию» мутагенного эффекта. Частота ДЛМ у
Drosophila melanogaster колеблется от 3,77±1,65% (23.09.04.) до
6,41±0,97% (02.09.04.).
Донные отложения станции №2 (очистные сооружения) во
все изученные сроки индуцируют ДЛМ у Drosophila melanogaster.
За все три срока выраженность мутагенной активности соответствует «слабому» уровню. Максимальное превышение контроля
в 4,3 раза отмечено 02.09.04. То есть частота ДЛМ колеблется от
8,37±4,28% (23.09.04.) до 15,46±2,12% (02.09.04.). Следовательно, в месте выхода коллектора очистных сооружений регистрируется стабильное содержание мутагенов. Это позволяет заключить, что применяемая технология очистки сточных вод не
достаточно эффективны.
Таблица 1
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частота ДЛМ при воздействии донных отложений
реки Урал и реки Сакмара.
№,
станции
контроль
№1
№2
№3
ДЛМ, %
03.08.04.
02.09.04.
23.09.04.
03.08.04.
02.09.04.
23.09.04.
03.08.04.
02.09.04.
23.09.04.
03.08.04.
02.09.04.
23.09.04.
3,63±0,79
6,31±4,25
6,41±0,97
3,77±1,65
11,75±6,77
15,46±2,12
8,37±4,28
8,82±2,65
4,03±1,15
10,88±3,65
6,9±1,26
4,07±0,74
12,9±6,22
Мутагенный
эффект
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Слабый
Слабый
Слабый
Слабый
Отсутствует
Слабый
Отсутствует
Отсутствует
Слабый
23.09.04.
02.09.04.
3
03.08.04.
2
станции
23.09.04.
02.09.04.
23.09.04.
02.09.04.
03.08.04.
03.08.04.
1
23.09.04.
02.09.04.
03.08.04.
25
20
15
10
5
0
контроль
ДЛМ,%
№4
Дата
Выражен
ность,
балл
1
1,7
1,8
1
3,2
4,3
2,3
2,4
1,1
3
1,9
1,1
3,6
4
Рис. 1. Частота ДЛМ при воздействии донных отложений рек Урал и Сакмара
Суммарная мутагенная активность донных отложений станции №3 (в районе железнодорожного моста) от 02.09.04. превышает спонтанный уровень в 1,1 раза и частота ДЛМ соответствует 4,03±1,15%. Наибольшее превышение контроля в 3 раза для
этой станции отмечается 23.09.04. (10,88±3,65%). Мутагенный
эффект колеблется от «отсутствия» (02.09.04) до «слабого».
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На станции №4 (водозабор) частота ДЛМ колеблется от
4,07±0,74% (02.09.04.) до 12,9±6,22% (23.0904.). «Слабый» мутагенный эффект зарегистрирован только 23.09.04. (выраженность
3,6 балла). В остальные два срока выраженнось соответствует
«отсутствию» мутагенного эффекта. Токсикогенетическая ситуация в районе водозабора г. Оренбурга относительно благополучна: «слабый» мутагенный эффект зарегистрирован в один срок из
трех. Однако это позволяет сделать вывод о том, что в этом участке имеет место периодическое поступление мутагенов, следовательно, необходим постоянный токсикогенетический контроль
на этой важной для здоровья оренбуржцев станции.
В лаборатории генетики в этих же пробах определялась СМА
двумя другими методами. Данные, полученные в тесте видимых
мутаций у Chlorella vulgaris (А. Л. Фираго, М. В. Лушникова) и в
тесте учета хромосомных нарушений в клетках меристемы Allium
cepa (Е. А. Прасол), также свидетельствуют о наличии мутагенного эффекта донных отложений рек Урал и Сакмара.
Выводы
1. Спонтанный уровень частоты ДЛМ у Drosophila melanogaster линии Д-32 составляет 3,63±0,79 %.
2. Мутагенная активность донных отложений рек Сакмара и
Урал зарегистирована на трех станциях (75%) хотя бы в один из
изученных сроков.
3. Донные отложения станции №2 (очистные сооружения) во
все изученные сроки индуцируют ДЛМ у Drosophila
melanogaster, т.е. обладают мутагенной активностью во все изученные сроки. Мутагенный эффект характеризуется как “слабый”. Максимальное превышение контроля в 4,3 раза отмечено
02.09.04.
4. СМА донных отложений станции №3 (в районе железнодорожного моста) колеблется от “отсутствия” мутагенного эффекта до “слабого” мутагенного эффекта. Частота ДЛМ соответственно от 4,03±1,15% до 10,88±3,65%.
5. На станции №4 (водозабора) мутагенный эффект зарегистрирован только в одном сроке 23.09.04. и квалифицируется как
“слабый”. Частота ДЛМ колеблется от 4,07±0,74% до
12,9±6,22%.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Дубинина Л.Г. Мутагенная активность придонных отложений природных и искусственных водоемов Астраханской области./Генетика. 1996. т.32. №4.
С.584-589.
2. Дубинин Н.П., Пашин Ю.В. Мутагенез и окружающая среда. М.: Наука,
1978.-128с.
3. Прохорова И.М., Ковалева М.И. Система тестов для оценки генотоксической активности факторов среды. Ярославль: ЯрГУ,2001.-24с.
4. Хромых Ю. М. Некоторые особенности методики разведения дрозофил и
учета частоты ДЛМ/Химический мутагенез. 1974.С.120-127.
Работа выполнена под руководством канд. биол. наук,
доцента И.М. Прохоровой, ст. лаб. Л.С. Поповой
НАСЛЕДОВАНИЕ ДИСПЛАЗИИ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
У СОБАК ПОРОДЫ НЕМЕЦКАЯ ОВЧАРКА
Кузнецова О.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
У собак различных пород существует большое количество
наследственных аномалий, оказывающих негативное влияние на
состояние породы. Для предупреждения дальнейшего развития и
распространения различных пороков необходимо знать происхождение аномалий и характер их наследования.
Широко распространенной аномалией, регистрируемой в основном у собак крупных пород, является дисплазия тазобедренного сустава. Эта аномалия может быть выражена в разной степени. Вследствие применения некоторых общепринятых методов
селекции, таких как родственное разведение, разведение по линиям распространяется заболевание очень быстро. Основная
серьезность этого заболевания в наследовании, так называемого,
разболтанного тазобедренного сустава, ведущего затем к не развитию суставной вертлужной впадины тазовой кости, в которой
заключена такая недоразвитая и видоизмененная головка бедренной кости. В итоге это может привести к остеоартриту. Внешними признаками являются хромота, нежелание двигаться, неподвижность бедренного сустава, а позднее – атрофия мышц бедра.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Так как этот дефект сильно отражается на характере движения собаки, особи с высокой степенью дисплазии к разведению
не допускаются.
Задачей работы являлось выявление закономерностей наследования дисплазии тазобедренного сустава у собак породы немецкая овчарка.
Материалы и методы
Для выяснения характера наследования патологии строения
тазобедренного сустава у собак породы немецкая овчарка были
рассмотрены три группы родственных животных, у которых проявилась данная аномалия.
В Ярославской и Костромской областях было проанализировано 185 собак в 75 скрещиваниях, в Московской области было
проанализировано 986 собак. Изучение наследования дисплазии
тазобедренного сустава производилось путем анализа родословных и проведение экспериментальных скрещиваний.
Главный метод исследования – метод анализа родословных,
или генеалогический, занимает ведущее место в генетических
исследованиях медленно размножающихся животных и человека.
Выявление связи между полом собаки и ДТБС производилось с помощью анализа таблиц сопряженности между качественными признаками. Наличие связи определялось с помощью
критерия χ2 Пирсона. Степень связи – с помощью показателя γ.
Статистическая обработка проводилась с использованием пакета
Statistica 5.5.
Результаты и их обсуждение
Анализ родословных показывает, что наследование дисплазии тазобедренного сустава у собак породы немецкая овчарка,
по-видимому, контролируется несколькими генами (полигенное),
так как преимущественное его проявление наблюдается в III или
IV поколениях.
Дисплазия ТБС является аутосомно-наследуемым заболеванием, так как происходит независимо от пола собаки.
Процент больных потомков в первой генерации максимален,
если больны оба родителя, и минимален, если оба здоровы
(табл. 1).
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Зависимость состояния ТБС потомков первой генерации
от состояния ТБС родителей
Суставы родителей
Оба родителя здоровы
Кобель здоров, сука больна
Кобель болен, сука здорова
Оба родителя больны
% больных потомков
По Таркеви- По Робинсо- Результаты
чу (все поро- ну (все поро- исследования
ды)
ды)
17,5
38
21,6
28,4
41
47,1
41,4
45
37,5
48,2
84
50,0
Интересно, что разница в случаях, когда болен один родитель и когда больны оба, не велика (47,1 и 50%). Это еще раз
подтверждает полигенное наследование признака. Даже если
один из родителей здоров, это не означает, что были здоровы его
предки и что он не является носителем одного или нескольких
генов заболевания.
Надо отметить, что проявление аномалии в онтогенезе животного усиливается. Бывает, что к моменту актировки (45 дней)
у щенка не заметны признаки заболевания, а уже в более позднем
возрасте аномалия становится хорошо выраженной. Поэтому
проверка на дисплазию проводится в возрасте не менее полутора
лет. Без этой проверки собака не может получить допуск в племенное разведение.
Экспрессивность патологии определяется как количеством
генов, контролирующих заболевание, так и факторами окружающей среды. Кобель с дисплазией С имеет идеальную, с точки
зрения наследования ДТБС, наследственность (см. рис. 1.), и его
потомки имеют 100%-ую дисплазию А, следовательно, дисплазия
С обусловлена недостатками содержании и травмой.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С
Рис. 1. Родословная со случаем ДТБС
Нами был проведен статистический анализ закономерностей
наследования ДТБС у собак породы немецкая овчарка. Такая работа была проделана впервые в истории изучения этого вопроса в
кинологии. И, можно надеяться, что вопрос о связи ДТБС с полом собаки больше не встанет перед заводчиками немецкой овчарки (табл. 2).
Таблица 2
Сопряженность ДТБС с полом собаки
Суки
Частота встречаемости, %
Кобели
Частота встречаемости, %
ИТОГО
D
A
B
C
28
452
466
79
2,73
44,1
45,46
4,7
11
209
243
36
2,2
41,8
48,7
7,2
39
661
709
115
Общее число
обследуемых
собак
1025
499
1524
Таким образом, связи между ДТБС и полом собаки нами не
выявлено. Уровень значимости p критерия χ2 = 0,658 (0,658 >
0,05) и γ = 0,04.
Следовательно, при выполнении исследования был не только
решен вопрос о закономерностях наследования ДТБС (что несо123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мненно имеет большое практическое значение), но и доказано
отсутствие связи между наследованием заболевания и полом собаки (этот факт более интересен с научной точки зрения).
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента И.М. Прохоровой
МУТАГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ВОДОЕМОВ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Лушникова М.В., Фираго А.Л.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Одной из глобальных проблем современности является загрязнение окружающей среды. Среди различных последствий
наибольшей опасностью обладает мутагенное загрязнение.
В связи с этим общепринята необходимость токсикогенетического контроля как за мутагенностью индивидуальных загрязнителей, так и за суммарной мутагенной активностью природных
сред (Журков, 1998). В настоящее время наиболее интенсивно
токсикогенетические исследования ведутся при изучении водоемов. Это объясняется тем, что, во-первых, все вещества, поступающие в биосферу, рано или поздно оказываются в водоемах.
Во-вторых, ни одно живое существо не может обходиться без воды, следствием этого является увеличение роли водного фактора
в мутагенной нагрузке на организмы.
Определение мутагенной активности (МА) природных сред
является одним из направлений экологического мониторинга
(Лекявичус, 1983, Крюков,1999, Прохорова, Ковалева, 2002).
Особенно важным является изучение токсикогенетической ситуации в водоемах, находящихся на урбанизированных территориях и являющихся источниками питьевого водозабора и рекреационными зонами для больших групп населения.
К таким регионам относится Оренбургская область, которая
характеризуется как зона со сложной экологической обстановкой. Высокое загрязнение поверхностных и подземных вод области обусловлено влиянием предприятий горнодобывающей,
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нефтегазохимической и деревообрабатывающей промышленности, черной и цветной металлургии, машиностроения.
Задачей исследования являлось изучение мутагенного загрязнения донных отложений водоемов Оренбургской области.
Настоящая работа является начальным этапом многостороннего исследования, проводимого кафедрой биологии Оренбургской Медицинской Академии по экологической оценке состояния водоемов Оренбургской области и влияния их загрязнения на
здоровье оренбуржцев.
В качестве тест-объекта использовалась одноклеточная зеленая водоросль Chlorella vulgaris штамм ЛАРГ-1. В работе использовался метод учета видимых мутаций (ВМ) у Chlorella vulgaris, который позволяет регистрировать генные изменения
наследственного материала. Постановка опыта проводилась в соответствии со стандартными методиками (Шевченко, 1979).
В работе использовались пробы донных отложений (ДО)
различных водоемов Оренбургской области, отобранные в июле,
сентябре и октябре 2004 года. Для анализа использовались водные вытяжки ДО, приготовленные по методике Дубининой Л.Г.
(1996). Мутагенная активность образцов характеризовалась по
суммарной мутагенной активности СМА (Журков, 1998). Оценка
уровня мутагенной активности донных отложений проводилась
по «выраженности мутагенной активности» (ВМА), которая определялась по кратности превышения спонтанного уровня мутаций при воздействии водной вытяжки донных отложений (Эколого-гигиенический контроль…, 1989, Ковалева, 2003)
Полученные данные (таблица 1, рис. 1.) позволяют отметить
следующее.
Максимальная мутагенная активность ДО наблюдается на
станции 20, находящейся на реке Самара в черте г. Бузулук, что
может быть связано с промышленными сбросами расположенных
в городе таких крупных предприятий как «Бузулуктяжмаш»,
«Бузулукнефть», двух кожгалантерейных фабрик и т.д.
125
Выраженность
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
контроль
20 18 19 22 23 10 21 15 9
6 13 7
2
8
1 12 4 16 14 17 5
3 11
станция
Рис. 1. Ранжирование водоемов Оренбургской области по уровню МА
Минимальная мутагенная активность донных отложений отмечена на ст. 11, которая находится на реке Сакмара, п. Красный
Коммунар.
Проведенное исследование позволяет ранжировать водоемы
Оренбургской области по степени мутагенного загрязнения и на
основании анализа полученных данных разделить их на 2 группы.
К первой группе можно отнести станции: ст.20 р. Самара (г.
Бузулук), ст.18 оз. Теплое (г. Новотроицк), ст.19 р. Самара (п.
Новосергиевка), ст.22 р. Гудерля (Новотроицкий район), ст. 23 р.
Кумак (Новоорский район), ст.10 р. Юшатырь (с. Октябрьское).
При воздействии ДО этих рек отмечается рост частоты ВМ у
хлореллы.
Ко второй группе относятся станции: ст.21 р. Ток (с. Грачевка), ст.15 р. Юмал-Юшатырь (Тыльганский район), ст.9 р. Самара
(с. Барановка), ст.6 р. Иртек (с. Иртек, Ташлинский район), ст. 13
р. Малая Хобда (Акбулакский район), ст.7 р. Шаган (п. Первомайский) и другие. ДО этих рек увеличивают частоту нарушений
у Chlorella vulgaris, однако эти показатели статистически недостоверны.
Таблица 1
Частота видимых мутаций у Chlorella vulgaris
при воздействии проб донных отложений
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№
Станция
Хср.
m
ВМА
1
2
р. Домашка, г. Бузулук
р. Биткуп, с. Александровка
1,96
2,07
0,37
0,78
0,9
1,2
3
р. Салмыш, с. Зеркло
0,98
0,8
0,4
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
р. Юшатырка, с. Октябрьское
1,64
0,27
0,7
р. Орь, г. Орск
1,03
0,40
0,3
р. Иртек, с. Иртек
2,22
1,00
1,1
р. Шаган, около п. Первомайский 2,16
0,29
1,1
Р. Молочай, с. Александровка
1,73
1,74
0,9
р. Самара, с. Барановка
2,41
0,63
1,2
р. Юшатырь, с. Октябрьское
2,95
1,31
1,5
р. Сакмара, п. Красный коммунар 0,53
0,53
0,2
р. Урал, г. Новотроицк
1,55
0,09
0,8
р. Малая Хобда, Акбулакский р-н 2,23
0,97
1,1
Никольский карьер, с. Николь0,82*
0,06
0,6
ское
р. Юмал-Юшатырь, Тюльганский
1,80
0,63
1,2
р-н
р. Кинель, г. Бугуруслан
0,99
0,18
0,7
р. Самара, с. Бурдыгино
0,81
0,62
0,6
оз. Теплое, г. Новотроицк
2,55*
0,21
1,8
р. Самара, п. Новосергиевка
2,54
0,64
1,8
р. Самара, г. Бузулук
3,98
1,89
1,8
р. Ток, с. Грачевка
2,99
0,78
1,3
р. Гудерля, Новотроицкий р-н
3,68
1,44
1,6
Р. Кумак, Новоорский р-н
3,56
0,33
1,6
*- различие с контрольным вариантом достоверно при p<0,05.
Наиболее высокое генотоксической загрязнение отмечается в
ДО р. Самара. Пробы донных отложений трех станций из четырех исследованных повышают частоту ВМ у хлореллы, максимальный эффект зарегистрирован на станции 20 (г. Бузулук),
частота нарушений составляет 3,98±1,89 %.
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Самыми чистыми реками бассейна р.Урал в Оренбургской
области по результатам анализа являются Сакмара и Салмыш (ст.
11, ст. 3).
Таким образом, в результате проведенного исследования, показано, что на 11 станциях из 23 (47,8% станций) при воздействии вытяжек ДО регистрируется рост частоты мутантных колоний у Chlorella vulgaris. Максимальная мутагенная активность
донных отложений отмечается в черте г. Бузулук (ст.20), минимальная в районе п. Красный Коммунар (р. Сакмара, ст. 11).
Сравнение мутагенной активности ДО разных водоемов
Оренбургской области показало, что грунты рек восточных районов более загрязнены мутагенными факторами. Большинство из
изученных проб донных отложений увеличивают частоту ВМ у
Chlorella vulgaris.
Литература
1. Дубинина Л.Г. Мутагенная активность природных отложений и искусственных водоемов Астраханской области.//Генетика. 1996. т.32. №4. С.584-589.
2. Журков В.С. Методология интегральной оценки мутагенных загрязнений
водных объектов // Мутагены и канцерогены в окружающей среде. С-Пб., 1998.
С. 126-130.
3. Ковалева М.И. Оценка генотоксической активности воды Верхней Волги
// Биология внутренних вод. 2003. № 2. С. 150-157.
4. Крюков В.Н. Генетический мониторинг антропопгенного загрязнения
окружающей среды. Автореф. ...д.б.н., Тула, 1998, 47 с.
5. Лекявичус Р.К. Химический мутагенез и загрязнение окружающей среды. Вильнюс: Мокалас, 1983. 223 с.
6. Прохорова И.М., Ковалева М.И. Генотоксический мониторинг экологического состояния верхней Волги //«Научные аспекты экологических проблем
России», Труды Всероссийской конференции, посвященной памяти академика
А.Л.Яншина / по ред. академика Ю.А. Израэля. Москва: Наука, 2002. с. 355-362
7. Шевченко В.А. Радиационная генетика одноклеточной водоросли. М.:
Наука, 1979. С. 3-25.
8. Эколого-гигиенический контроль за применением пестицидов мутагенов
(метод. рекомендации). Киев: ВНИИГИНТОКС, 1989, 25 с.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, ст. преподавателя М.И. Ковалевой
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КЛОНИРОВАНИЕ ГЕНА Hyd L БОЛЬШОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ
Ni-Fe ГИДРОГЕНАЗЫ Thiocapsa roseopersicina
Постникова О.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Центр биологических исследований РАН г. Пущино
Энергия была и остается главной составляющей цивилизации. Существует точка зрения, что запасов угля хватит на 270
лет, нефти на 35-40 лет, газа на 50 лет.
Поэтому, без освоения альтернативных источников энергии
человечество неизбежно столкнется с глобальной проблемой
энергодефицита. Одним из наиболее перспективных альтернативных видов энергетики является водородная энергетика.
Уже существуют экспериментальные автомобили марки, которые работают на водороде. На автомобиле установлен бортовой топливный элемент, который обеспечивает постепенное соединение водорода с кислородом при умеренной температуре. В
результате на выходе получается вода и электроэнергия.
На уровне поисковых разработок находятся биотопливные
элементы, превращающие химическую энергию субстрата в
электрическую. Примерами могут служить топливные элементы
на основе окисления метанола в муравьиную кислоту с участием
алкогольдегидрогеназы, муравьиной кислоты в CО2 с участием
формиатдегидрогеназы, глюкозы в глюконовую кислоту с участием глюкозооксидазы. Используют также каталитическую активность целых клеток, например Е. coli, Вас. subtilis, Ps.
aeruginosa, в реакции окисления глюкозы.
В настоящее время водород производят главным образом из
нефти (около 80%). Но это неэкономичный для энергетики процесс, потому что энергия, получаемая из такого водорода, обходится в 3,5 раза дороже, чем энергия от сжигания бензина. Небольшое количество водорода получают путем электролиза.
Производство водорода методом электролиза воды обходится
даже дороже, чем его получение из нефти.
Водородное топливо могло бы стать одним из самых дешевых источников энергии, в случае если появится возможность
получать его, используя энергию солнца и живые системы. Вы129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сокоэффективными продуцентами Н2 являются пурпурные и зеленые фототрофные бактерии, цианобактерии, различные водоросли и некоторые простейшие
Зеленые водоросли получают небольшое количество водорода благодаря фотолизу воды, используя солнечную энергию
Для того чтобы водоросли вырабатывали водород, нужно ограничить поступление в них серы – одного из важных компонентов клеточных белков, тогда происходит замедление обмена веществ, а образующиеся в процессе фотосинтеза излишки энергии
выделяет в окружающую среду в виде водорода. Но поскольку в
природе этот защитный механизм запускается только в неблагоприятных условиях, в целом выход водорода весьма незначителен. Однако методами генной инженерии удалось повысить выход водорода в 2-3 раза. Впрочем, эти показатели недостаточны
для промышленного использования водорода в топливных элементах.
Фермент гидрогеназа как раз может помочь в решении двух
проблем. Первая – это получение водорода. Вторая – это использование его в топливных элементах. В этом случае фермент катализирует обратную реакцию разложения Н2 с образованием электронов, необходимых для возникновения электрического тока.
Гидрогеназы катализируют образование водорода из двух
протонов и электронов или разлагают молекулярный водород на
протоны и электроны.
H2 =2H+ +2e2H+ +2e- = H2
Гидрогеназы относятся к классу оксидоредуктаз, участвующих в различных окислительно-восстановительных реакциях.
В данной работе использовалась фототрофная пурпурная
серная бактерия Thiocapsa roseopersicina. У нее имеется только
фотосистема I, из чего можно заключить, что никакого кислорода
в результате жизнедеятельности не выделяется. Бактерия использует сульфиды, тиосульфиды или элементную серу в качестве источника электронов, что предотвращает накопление токсичных
сульфидных соединений в окружающей среде.
У T. roseopersicina найдено четыре вида различных гидрогеназ (Рис. 2). Две из них ассоциированы с мембраной (Hyd SL и
Hyp SL), а две другие, растворимые гидрогеназы, находятся в ци130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
топлазме. Hyd SL стабильна при 80оС, незначительно резистентна к кислороду и остается активной после выделения из мембран.
Настоящая работа являлась частью работы по экспрессии
гидрогеназы Hyd SL из T. roseopersicina в гетерологичной системе E. coli . Конечной целью исследования было получение суперпродуцента активного фермента. Для этого предполагалось
получить конструкцию в экспрессирующем векторе pET 22b, в
которой два структурных гена гидрогеназы HydS и HydL (малая
и большая субъединица), а так же ген специфической эндопептидазы находились бы под контролем промотора фага Т7
Культуру T. roseopersicina выращивали в жидкой среде Пореннинга в анаэробных условиях на свету при комнатной температуре в стеклянных герметично закрытых сосудах.
Поскольку последовательность гена HydL известна, для его
клонирования использовали полимеразную цепную реакцию
(ПЦР).
Очистку ПЦР-продукта от избытка праймеров производили
осаждением изопропанолом в присутствии ацетата аммония. Далее ДНК амплифицированного гена Hyd L обрабатывали смесью
ферментов рестрикции ЕсоRI и XbaI. Для того чтобы избавиться
от отрезанных концов, реакционную смесь разделяли в 1% агарозном геле и фрагмент ДНК с геном Hyd L выделяли методом
центрифугирования. Подобным образом готовили ДНК вектора
pUC 19.
Лигазную смесь использовали для трансформации штамма E.
coli Sure методом электропорации. Клеточную суспезию после
трансформации высевали на чашку Петри с агаризованной средой LB, содержащей ампициллин, X- Gal и IPTG. Предполагаемые рекомбинантные колонии белого цвета переносили в пробирки с жидкой средой LB и выращивали в течение ночи при 37о
С. Плазмидную ДНК выделяли методом щелочного лизиса
В дальнейшем ген будет переклонирован в экспрессирующий
вектор pET 22b. Конструкция будет использована для изучения
экспрессии генов в гетерологичной системе E. сoli.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук А.М. Бутанаева,
канд. биол. наук, доцента И.М. Прохоровой
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЦЕНКА МИТОЗМОДИФИЦИРУЮЩЕЙ И МУТАГЕННОЙ
АКТИВНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ УРАЛ
Прасол Е.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
В настоящее время в окружающую среду введено большое
количество факторов, воздействие которых на организмы может
привести к серьезным негативным последствиям, вплоть до вырождения и вымирания видов. Среди таких факторов особое значение имеют генотоксиканты, то есть факторы, способные нарушать генетические структуры, вызывая мутации (Дубинин, 94).
Особая их опасность заключается в том, что их эффект не
прекращается с гибелью подвергшегося воздействию организма,
поскольку наследственные структуры передаются потомству.
Отдаленные негативные последствия проявятся и в следующих
поколениях. В связи с этим необходима оценка генотоксичности
всех факторов окружающей среды и мониторинг за содержанием
генотоксикантов в биосфере.
Наиболее важен контроль за содержанием мутагенов в водной среде. Так как воду потребляют все живые организмы, и снизить ее использование ниже физиологической нормы нельзя, то
становится понятна необходимость контроля за водными объектами в густо населенных местах, где они интенсивно используются для забора питьевой воды, воды для бытовых нужд, для ирригационных целей, при купании и т. д.
На территории Оренбургской области установлены как минимум 34 очага загрязнения, связанных с деятельностью промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных объектов.
Причинами загрязнения часто являются несоблюдение режимов
зон санитарной охраны, невыполнение водопользователями основных мероприятий (Чибилев, 95).
Одним из наиболее загрязненных и вместе с тем интенсивно
используемых водоемов Оренбургской области является р. Урал.
Задачей работы явилась оценка генотоксического загрязнения р. Урал в акватории г. Оренбурга.
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Материалом исследования служили пробы донных отложений р. Урал, отобранные на двух станциях в акватории г. Оренбурга: ст. 4 – городской водозабор, ст. 2 – очистные сооружения.
Отбор проб проводился в 2 срока: 2.09.2004 г., 23.09.2004 г.
О генотоксическом загрязнении судили по двум параметрам:
митотоксическому и мутагенному действию донных отложений
на меристематические клетки проростков корешков Allium сера.
Митотоксическое действие оценивалось по показателю
уровня митотической активности тканей – митотическому индексу (МI,%), (Прохорова И. М., 1985).
Мутагенная активность определялась по частоте индуцированных хромосомных аберраций (ХА) в клетках меристемы проростков корешков Allium сера (ана-телофазный метод) (Sharma,
1983).
Полученные результаты представлены на рисунках 1 и 2.
MI.%
7
6
5
4
MI.%
3
2
1
0
контроль
№2 (2,09)
№2 (23,09)
№4 (2,09)
№4 (23,09)
Рис. 1. Митотический индекс меристемы проростков корешков Allium cepa
Анализ полученных данных позволяет отметить следующие
закономерности. При воздействии проб донных отложений, отобранных на ст. 4 (городской водозабор) митотический индекс колеблется от 4,47±0,33 % (пробы от 2.09.2004) до 5,57±0,9 % (пробы от 23.09.2004). Следовательно, в этом участке содержатся
поллютанты с митотоксическим действием, концентрация их зависит от срока отбора проб.
В районе очистных сооружений (ст. 2) донные отложения от
2.09.2004 повышают митотический индекс до 6,5±0,47 %, а от
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23.09.2004 – до 6,33±0,41 %. Это свидетельствует о загрязнении
грунтов митозстимулирующими факторами, например, биогенными.
ХА, %
3,5
3
2,5
2
ХА, %
1,5
1
0,5
0
контроль
№2 (2,09)
№2 (23,09)
№4 (2,09)
№4 (23,09)
Рис. 2. Частота хромосомных аберраций
в меристеме проростков корешков Allium cepa
Изучение мутагенной активности донных отложений позволяет заключить следующее. На ст. 4 частота хромосомных аберраций составляет 2,32 ±1,14 % (пробы от 2.09.2004), и
1,96±0,62% (пробы от 23.09.2004), при контрольном уровне –
0,44±0,44 %. Следовательно, динамика отличается от таковой у
митотоксикантов: мутагенный эффект снижается к концу месяца.
Для грунтов ст. 2 также отмечается индукция ХА, выраженность которых значительно выше, чем на предыдущей станции, и
достигает 3,06±0,27% (а пробах от 2.09.2004) и 2,92 ±1,2 % (в
пробах от 23.09.2004).
Таким образом, донные отложения в районе коллектора очистных сооружений и в районе водозабора содержат мутагены.
Анализ полученных данных позволяет сделать следующие
выводы:
1. Донные отложения р. Урал в акватории г. Оренбурга изменяют митотический индекс в меристеме Allium сера сорта Штутгартен, т. е. обладают митозмодифицирущим действием. Митозмодифицирующая активность грунтов зависит от срока и точки
отбора проб.
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Донные отложения р. Урал повышают частоту хромосомных аберраций в меристеме Allium сера, т.е. содержат мутагены.
Мутагенная активность различается в зависимости от точки отбора проб, а также на одной и той же станции различается в разные сроки и колеблется в пределах от 0,14 до 0,36%.
3. Донные отложения р. Урал содержит поллютанты, обладающие митотоксическим и мутагенным действием. Наибольший
генотоксический эффект наблюдается в районе очистных сооружений. Следовательно, технология очистки сточных вод от загрязнителей не достаточно эффективна.
Литература
1. Дубинин Н.П. Некоторые проблемы современной генетики / Н.П. Дубинин – М.: Наука, 1994, 222 с.
2. Прохорова И.М. Некоторые проблемы токсико-генетического контроля
за водной средой// Оценка суммарной генетической активности природных и
сточных вод. Материалы конференции. Ярославль, 1985.- Деп. ВИНИТИ – №
3287-в86, С. 9-12.
3. Чибилев А.А Природа Оренбургской области. – Оренбург: ОФРГО, 1995.
4. Sharma C.B. Plant meristems as monitors of genetic toxicity of environmental
chemicals // Current science. 1983. 52. № 81. P. 1000-1002.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента И.М. Прохоровой
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 5. Физиология и биохимия
ТЕРМОПРЕФЕРЕНДУМ БАЙКАЛЬСКОГО ВИДА-ВСЕЛЕНЦА
БОКОПЛАВА GMELINOIDES FASCIATUS (STEBBING, 1899),
ОБИТАЮЩЕГО В РЫБИНСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩЕ
Законнов К.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Институт биологии внутренних вод РАН им. И.Д. Папанина
В последнее время процессы, связанные с появлением и воздействием на природные сообщества чужеродных (инвазийных)
видов, вызывают в большинстве стран все большую обеспокоенность как у ученых, так и у представителей власти.
Амфиподы, к которым относится и объект нашего исследования байкальский бокоплав Gmelinoides fasciatus, являются постоянным пищевым компонентом младших возрастных групп
окуня, ерша, густеры, плотвы и некоторых других бентосоядных
рыб, которые питаются в зарослях макрофитов [Слынько, 2003].
Благодаря широкой экологической пластичности, G. fasciatus
долгое время рассматривался в качестве одного из наиболее универсальных видов для вселения в водоемы в целях повышения
кормовой базы рыб [Panov, 1996; Panov, Berezina, 2002]. В связи с
этим многие пресноводные бокоплавы, в том числе и гмелиноидес, в 1960-70-х гг. были интродуцированы в 22 озера и водохранилища северо-западной, центральной и восточной части России,
в которых он успешно натурализовался [Задоенко и др., 1985;
Панов, 1994].
Согласно распространенному мнению после вселения Gmelinoides fasciatus происходит процесс вытеснения местных видов
беспозвоночных животных, и как результат, упрощение структуры и снижение видового разнообразия фауны [Panov, 1996;
Panov, Berezina, 2002].
Одновременно из-за его присутствия может возникнуть
ухудшение паразитологической ситуации, поскольку бокоплавы
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
являются промежуточными хозяевами ряда паразитов рыб
[Скальская, 1998].
К сожалению, в отечественной научной литературе есть
только данные по температурным реакциям гмелиноидеса, обитающего в оз. Байкал. Данные же относительно его температурных предпочтений в местах интродукции отсутствуют.
Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой научнотехнической программы "Оценка последствий воздействий чужеродных видов на структуру, продуктивность и биоразнообразие экосистем России" и плановой бюджетной темы лаборатории
экспериментальной экологии Института биологии внутренних
вод РАН им. Папанина: “Экспериментальное изучение механизмов устойчивости сообществ пресноводных гидробионтов к воздействию абиотических и биотических факторов”.
Изучение реакций G. fasciatus на изменение основных абиотических факторов водной среды таких как, например, температура, позволит оценить возможности его дальнейшего распространения [Verbitsky & Berezina, 2001], в чем и состоит научная
новизна и значимость работы.
Данная работа посвящена изучению температуры, как показателя толерантности и термопреферендума (терморегуляционное поведение) [Fry,1947; Countant, 1977; Cherry & Cairns, 1982]
бокоплава Gmelinoides fasciatus, обитающего в Рыбинском водохранилище.
Цель данной работы – изучение особенностей температурных реакций (термопреферендума) байкальского вида-вселенца
бокоплава Gmelinoides fasciatus.
Основной задачей исследования было изучить особенности
и закономерности термоизбирательного поведения бокоплавов в
хронических экспериментах,а также динамику выбора ими конечного термопреферендума.
Установка для изучения избираемой температуры представляла собой лоток Хертера с металлическим дном и стенками из
прозрачного оргстекла. Размеры установки: длина – 180 см, ширина – 15 см, высота – 5 см. Горизонтальный градиент создавали
путем поддержания температур на противоположных концах
лотка (2-30 оС) с помощью терморегулирующих устройств типа
УТП-1, нагревательного элемента мощностью 0,8 кВт и холо137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дильного агрегата. Для устранения конвекционных токов и вертикального градиента толщина воды в лотке составляла 3 см. Это
позволяло создавать достаточно плавный горизонтальный градиент температуры, составляющий соответственно 0,1 оС/см [Озернюк, 2000; Сарвиро, 1977].
Бокоплавы для эксперимента были отловлены в устье р. Сутка 13 июля 2005 г. при T=21 оC, после чего были акклимированы
в аквариумах с водой из Рыбинского водохранилища при температурах 12, 16-20, 24 и 27 оС в течение 30-45 дней. В ходе акклимации и эксперементов бокоплавов кормили сухими листьями,
элодеей Elodea Canadensis и водным мхом Fontinalis antipyretica.
Из акклимационного аквариума бокоплавов переносили в тот отсек экспериментальной установки, в котором температура воды
соответствовала акклимационной.
Для экспериментов использованы группы особей в количестве от 15 до 55 экземпляров, которые помещались в термоградиентную установку, где они могли свободно перемещаться и выбирать участки с определенной температурой.
Длительность эксперимента составляла 8-12 дней.
В ходе выполнения работы, нами были получены следующие
результаты:
• в долгосрочных экспериментах у бокоплавов была отмечена цикличность в поведении (рис. 1). Рачки, акклимированные к
пониженным (12-16 оС) и повышенным (24-27 оС) температурам,
с первых суток нахождения в термальном градиентном поле проявляли цикличность в избирательной реакции с периодом в 5 суток и амплитудой в 1-2 оС (из пониженных температур) до ±4 оС
(из повышенных температур).
• бокоплавы, акклимированные в среднем диапазоне температур (16-20 оС), в течение 7-8 суток выходили на температуры
акклимации, после чего также демонстрировали цикличность избирательной реакции с амплитудой в 8 оС (рис. 2).
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
t m in=
t m ax=
25
t преф=
Линейный (t преф=)
Т, оС
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
13
ход дней в эксперименте
Рис. 1. Термопреферендум бокоплава Gmelinoides fasciatus, акклимированного
при T=27 оC
Таким образом, можно предположить два возможных варианта дальнейшего поведения бокоплавов:
1. Особенностью данного вида может быть наличие значительно более длительного переходного процесса, чем описанные
в литературе для других водных организмов (рыб, креветок, зоопланктонных ракообразных и др.). В таком случае, при продолжении наблюдений подопытные животные могут выйти на конечное избирание, постепенно уменьшая амплитуду колебаний в
градиентных условиях.
2. Исходная популяция G. fasciatus постоянно обитает в байкальских ссорах – мелководных прибрежных участках, характеризующихся большими суточными перепадами температур. В
связи с этим, рачки в условиях термоградиента могут и не показать четкой термоизбирательной реакции, и в течение неопределенно долгого времени продолжать циклическое избирание в амплитуде оптимальных температур.
139
T, C
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
t min=
25
t max=
20
t преф=
15
Линейный (t
преф=)
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
ход дней в эксперименте
Рис. 2. Термопреферендум бокоплава Gmelinoides fasciatus, акклимированного в
среднем диапазоне температур при T=16-20 оC
Ранее проведенные исследования термопреферендума литоральных байкальских амфипод [Тимофеев и др., 1997] показали,
что Gmelinoides fasciatus избирают наиболее высокий диапазон
температур (10-19 оС). Другие виды, обитающие в оз. Байкал
предпочитают более низкие температуры (5-13 оС).
Полученные нами результаты по избиранию гмелиноидесом
Рыбинского водохранилища значительно более высоких температур, чем это было показано для гмелиноидесов оз. Байкал мы
объясняем тем, что в оз. Байкал бокоплавы живут при температурах значительно более низких, чем температуры воды в волжских
водохранилищах. Поэтому, они и избирают более низкие температуры. Бокоплавы же, акклиматизировавшиеся в Волге, живут в
условиях более высоких температур. Будучи одним из наиболее
эврибионтных видов Байкальской фауны [Тахтеев, 2000], гмелиноидес успешно адаптировался к новым температурным условиям, что и нашло отражение в его термопреферентных реакциях.
Проведенные нами эксперименты подтверждают данные о
том, что Gmelinoides fasciatus – вид эврибионтный, эвритермный,
способный жить в широком диапазоне температур и при их значительных колебаниях.
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Задоенко И.Н., Результаты и перспективы акклиматизации байкальских
гаммарид в водоемах СССР / Лейс О.А., Григорьев В.Ф. // Сб. научн. тр. ГосНИОРХ. 1985. Вып. 232. С. 30-34.
2. Озернюк, Н.Д. Температурные адаптации. М.: МГУ, 2000. 205 с.
3. Панов В. Е. Байкальская эндемичная амфипода Gmelinoides fasciatus
(Stebb.) в Ладожском озере // ДАН. 1994. Т. 336 (2). С. 279-282.
4. Сарвиро, В.С. Об определении температурного оптимума пойкилотермных животных / В.С. Сарвиро // Экология, 1977. № 1. С. 15 – 20.
5. Скальская И. А. Заселение байкальским бокоплавом водоемов Верхней
Волги // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-2. Тез. докл. Междунар. конф. Тольятти, 1998. С. 244-245.
6. Слынько, Ю.В. Понто-Волго-Балтийский коридор биологических инвазий / Л.Г. Корнева, И.К. Ривьер, В.Г. Панченков, Г.Х. Щербина // Информац.бюлл. “Биология внутренних вод”, Л.: Наука, 2003. № 45. С. 15-24.
7. Тахтеев В.В. Очерки о бокоплаве озера Байкал // Систематика, сравнительная экология, эволюция. Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 2000. 355 c.
8. Тимофеев М.А. Определения температурного преферендума амфипод и
их реакции на высокие температуры / Стом Д.И., Гиль Т.А., Наумова Е.Ю. // Человек. Среда. Вселенная. Тез. докл. Международ. научн.-прак. конф. 16-20 июня
1997 г. Т.1. Иркутск, 1997. С. 75-77.
9. Cherry D.S., Biological monitoring. Part Y – Preference and avoidance studies
/ Cairns J. // Water Res. 1982. Vol.16, P. 263-301.
10. Coutant C.C. Compilation of temperature preference data // Temperature preference studies in environmental impact assessments: an overview with procedural
recommendations. Proceed. Symp. and Panel Discuss. Northeast Fish and Wildlife
Conf. (Northeast Division, Amer. Fish. Soc.). Hershey. Pa. April 27. 1976. J. Fish.
Res. Board Can. 1977. Vol.34, N 5. P.730-734.
11. Fry F.E.J. Effect of the environment on animal activity // Univ. Toronto Studies, Biol. Ser., N 54. Publ. Ont. Fish. Res. Lab., 1947. N 68. 62 p.
12. Panov V.E. Establishment of the Baikalian endemic amphipod Gmelinoides
fasciatus Stebb. in Lake Ladoga // Hydrobiologia. 1996. V. 322. P. 187-192.
13. Panov V.E. Invasion history, biology and impacts of the Baikalian amphipod
Gmelinoides fasciatus. In: Leppakoski, E., S. Gollasch, S. Olenin (eds) / Berezina
N.A. // Invasive Aquatic Species of Europe – Distribution, Impacts and Management.
Dordrecht, The Netherlands. Kluwer Academic Publishers, 2002. P. 96-103.
14. Verbitsky V. B. / Effect of salinity-temperature combinations on tolerance in
Baikalian amphipod Gmelinoides fasciatus (Stebb.).Berezina N. A. // U.S. – Russia
invasive species workshop. Borok, Russia, 2001, P. 242-245.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук В.Б. Вербицкого
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЛИЯНИЕ ЭКЗОГЕННОГО РЕГУЛЯТОРА РОСТА ЭПИБРАССИНОЛИДА,
ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛА ЦИНКА
И ИХ СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ПРОЦЕССЫ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТЕНИЙ
Медведская В.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Цинк как микроэлемент необходим для важнейших процессов жизнедеятельности растений. Физиологическая роль
цинка определяется его наличием в составе большого ряда металлоферментов: карбоангидразы, карбоксипептидазы, алкогольдегидрогеназы, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы и
др. При его недостатке пластиды уменьшаются в размерах,
происходит задержка роста междоузлий, наблюдается мелколистность, желтая пятнистость листьев [10, 11].
В то же время в больших количествах цинк токсичен для
растений. Симптомы токсикоза цинком – хлороз листьев, ослабление роста, белые карликовые формы, некроз на кончиках
листьев и т.д. [2, 6].
В настоящее время учеными предложено использование
ряда синтетических регуляторов роста, которые увеличивают
устойчивость растений к действию тяжелых металлов и повышают их продуктивность.
Эпибрассинолид (эпин) – препарат, который относится к
новому поколению природных экологически безопасных регуляторов – классу брассиностероидов. Это синтетический фитогормон стероидной природы, обладающий рострегулирующей
активностью. Он эффективно используется для укоренения
растений. При его использовании увеличивается содержание
хлорофиллов и каротиноидов, улучшается качество плодов.
Кроме этого, эпибрассинолид увеличивает устойчивость растений к переувлажнению, низким температурам, повышает засухоустойчивость, снижает действие тяжелых металлов [1, 5,
7, 8, 9].
Было изучено влияние эпина на некоторые характеристики
роста и развития растений Secale cereale (рожь посевная) и
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Raphanus sativus (редис) в условиях действия тяжелого металла цинка.
В опытах был использован раствор кристаллогидрата ацетата цинка Zn(C2H3O2)2 • 2H2O, который был приготовлен в
расчете на катион Zn2+ (100 мг/л), что соответствует ингибирующей концентрации для нормального роста растений. Далее
путем разбавления были получены концентрации цинка 90, 80,
70, 60, 50, 40, 30 мг/л.
Регулятор роста эпин разбавляли в размере 1 мл в 1 литре
дистиллированной воды, таким образом получив концентрацию 1: 1000. Далее из этого раствора разбавлением получили
необходимые концентрации 1:2000, 1:3000, 1:4000 и 1:5000,
что соответствует 0,125; 0,083; 0,063; 0,05 мг/л.
При совместном действии цинка и эпина цинк был взят в
концентрации 70 мг/л как концентрация, близкая к LC50.
Опыты проводились в лабораторных условиях на кафедре
ботаники и микробиологии ЯрГУ им. П.Г. Демидова. Было
проведено 3 серии опытов на двух культурах: S. cereale и R.
sativus:
два опыта – для выявления действия тяжелого металла
цинка в разных концентрациях от 30 до 100 мг/л на колеоптилях S. cereale и интактных растениях R. Sativus;
два опыта – для изучения влияния различных концентраций эпина на колеоптилях и интактных растениях;
два опыта – для изучения совместного влияния эпина в
разных сочетаниях с тяжелым металлом.
В наших опытах цинк снизил энергию прорастания семян
R. sativus во всех исследуемых концентрациях (рис. 1), а в
концентрации 70 мг/л показатели были близки к LC50 (54,2%).
Эпин незначительно повысил энергию прорастания семян
R. sativus в концентрациях 1:2000 и 1:3000 (рис. 2).
При совместном действии эпина и цинка на энергию прорастания эпин значительно снизил ингибирующее действие цинка во
всех концентрациях, так как результаты были выше, чем в опыте
с цинком (рис. 1 и 2).
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Энергия прорастания семян R. sativus в условиях действия цинка
120
Прорастание, %
100
80
60
40
20
0
Контроль
1:5000
1:4000
1:3000
1:2000
1:1000
Вариант
Эпин
Эпин+цинк
Рис. 2. Действие эпина и его совместное с цинком влияние
на энергию прорастания семян R. sativus
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цинк во всех концентрациях ингибировал рост колеоптилей
S. cereale (рис. 3). Длина колеоптилей в среднем была ниже на
40%, чем в контроле.
100
90
80
прирост, %
70
60
50
40
30
20
10
0
Контроль
30
40
50
60
70
80
90
100
Вариант, мг/л
Рис. 3. Действие цинка на рост колеоптилей S. cereale
Эпин проявил себя как стимулятор роста в концентрации
1:3000 (рис. 4).
При совместном действии эпина во всех концентрациях и
цинка (рис. 4) ингибирующее влияние тяжелого металла было
снижено в концентрациях эпина 1:3000, 1:4000 и 1:5000. Стимулирующий эффект эпина при совместном влиянии был ниже, чем
в вариантах с одним эпином. Видимо, здесь проявился антагонизм регулятора роста и тяжелого металла.
На накопление сырой массы R. sativus цинк оказал ингибирующее действие. Здесь выявилась прямая зависимость токсического эффекта от концентрации: чем выше концентрация, тем
ниже масса растений (рис. 5).
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
180
160
140
Прирост, %
120
100
80
60
40
20
0
Контроль
1:5000
1:4000
1:3000
1:2000
1:1000
Вариант
Эпин
Эпин+цинк
Рис. 4. Действие эпина и его совместное с цинком влияние на рост колеоптилей
S. cereale
100
90
80
Масса, %
70
60
50
40
30
20
10
0
Контроль
30
40
50
60
70
80
90
100
Вариант, мг/л
Рис. 5. Действие цинка на содержание сырой массы R. sativus
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эпин стимулировал образование сырой массы в концентрациях 1:3000, 1:4000 и 1:5000 (рис. 6).
140
120
Масса, %
100
80
60
40
20
0
Конроль
1:5000
1:4000
1:3000
1:2000
1:1000
Вариант
Эпин
Эпин+цинк
Рис. 6. Действие эпина и его совместное с цинком влияние
не содержание сырой массы R. sativus
При совместном действии тяжелого металла с регулятором
роста на накопление сырой массы растений эпин также снизил
ингибирующее влияние цинка, что соответствует данным литературы, полученным на других культурах [3, 4] (рис. 6). Стимулирующий эффект эпина был использован для снижения ингибирующего действия тяжелого металла.
Анализируя полученные результаты, можно сделать следующие выводы:
1. Цинк ингибировал рост колеоптилей S. cereale и развитие
растений R. sativus во всех концентрациях от 30 до 100 мг/л.
Регулятор роста эпин проявил себя как стимулятор в концентрациях 1:3000 и 1:4000 (0,083 – 0,063 мг/л).
При совместном действии эпина и цинка установили снижение регулятором роста токсического влияния цинка на ростовые
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
процессы в концентрациях 1:3000, 1:4000 и 1:5000 (0,083 – 0,05
мг/л).
2. На накопление сырой массы растений R. sativus выявилась
прямая зависимость ингибирующего действия тяжелого металла
цинка от его концентрации.
Стимулирующими концентрациями эпина оказались 1:3000 и
1:4000 (0,083 – 0,063 мг/л).
При совместном их действии регулятор роста снизил подавляющее действие цинка.
3. Установили действующие концентрации эпина, которые
снизили токсическое действие тяжелого металла цинка на опытных культурах. Это концентрации 1:3000 и 1:4000, что соответствует 0,063 – 0,083 мг/л.
Литература
1. Алексеева К. Л. Эффективность применения рострегулирующего препарата эпин на культуре вешенки обыкновенной / К. Л. Алексеева / / Регуляторы
роста и развития растений: сб. тез. докл. / ТСХА – Москва, 1999. – С. 73
2. Кабата – Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата –
Пендиас, Х. Пендиас – М : Мир, 1999. – 439 с.
3. Гидральчук Ж.З. Влияние регуляторов роста растений на рост растений
люцерны и накопление в них тяжелых металлов / Ж. З. Гидральчук, В. М. Рубан,
Н. В. Селезнева // Материалы V научной конференции Всероссийского общества
физиологов растений, – Пенза, 2003. – С.268
4. Башмаков Д. И. Эффективность регуляторов роста при выращивании
огурца и кукурузы на фоне тяжелых металлов / Д. И. Башмаков, Н.В. Грачева, О.
В. Паршина, А. С. Лукаткин // Физиология растений и экология на рубеже веков,
сб. научн. тр. – Ярославль: ЯрГУ, 2003. – С.188
5. Бердичевец Л.Г. Влияние эпибрассинолида на процесс укорения регенерантов табака / Л. Г. Бердичевец, Т. И. Фоменко, А. В. Зубарев // Регуляторы
роста и развития растений: Сб.тез.докл. / ТСХА – Москва, 1999. – С.127
6. Алексеенко В. А. Экологическая геохимия, / В. А. Алексеенко – М: Логос, 2000. – С.123
7. Колотовкина Я. Б. Влияние биорегуляторов роста экоста и эпина на
пигментный комплекс растений гречихи разных генотипов /Я. Б.Колотовкина, Л.
Д. Прусакова, А. И. Сальников // Регуляторы роста и развития растений:
Сб.тез.докл. / ТСХА – Москва, 1999. – С.59
8. Попова Н. П. Антистрессовые свойства фиторосторегляторов / Н. П. Попова, Г. С. Зотова // Регуляторы роста и развития растений: Сб.тез.докл.
/ ТСХА – Москва, 1999. – С.119
9. Санько Н. В. Десивме эпина на некоторые физиолого-биохимические
процессы генотипов ячменя в условиях засухи / Н. В. Санько, В. П. Деева // Регуляторы роста и развития растений: Сб.тез.докл. / ТСХА – Москва, 1999. – С.88
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. Чернавская М. Н. Физиология растительных организмов и роль тяжелых металлов / М. Н. Чернавская – М : МГУ, 1989. – 157 с.
11. Школьник М. Я. Микроэлементы в жизни растений / М. Я. Школьник –
Л : Наука, 1974. – 324 с.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента И.К. Ирбе
ИЗУЧЕНИЕ АЭРОБНЫХ ОЛИГОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ В
ПОРОДАХ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ, ВСКРЫТЫХ ВЫСОКОВСКОЙ
СВАЖИНОЙ
Панина Я.Ф.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Осадочный слой земной коры – основная составляющая
стратисферы – на протяжении последних 3,5 млрд. лет образуется при участии биоты, в основном, бактерий. Микроорганизмы
обнаружены в осадочных породах и насыщенных флюидах на
глубине до 2800 м. Активным функционированием микробных
сообществ обусловлено образование и преобразование таких полезных ископаемых как нефть, каменный уголь, природный газ,
различные минералы. Кроме того, микробиота «бактериального
фильтра» улавливает газы, поступающие из недр Земли, предотвращая их попадание в гидросферу и атмосферу [7]. Существенная часть перечисленных процессов осуществляется гетеротрофными микроорганизмами.
Полагают, что аэробные гетеротрофы могут быть аборигенами глубоких горизонтов земной коры [10], поскольку наличие
молекулярного кислорода в подземной среде в настоящее время
является установленным фактом [5, 7]. Подземная среда обитания характеризуется низким содержанием органического углерода, однако его приток в глубокие горизонты считается относительно постоянным [5]. Такие условия благоприятны для
существования олиготрофных микроорганизмов, которых относят к аборигенам подземной биосферы.
Имеющиеся сведения о функциональных особенностях подпочвенных олиготрофов являются далеко не полными. Значительную трудность представляет создание условий для успешно149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
го выделения из подземных пород и вод изолятов олиготрофных
микроорганизмов. Более того, нет четких рекомендаций по выделению олиготрофов из наземных сред обитания – чаще всего в
лабораторных условиях приходится апробировать разные сочетания показателей физико-химических параметров [1, 4, 6].
Целью данной работы было выявление и исследование
аэробных олиготрофных микроорганизмов в керне осадочной
породы, вскрытой Высоковской скважиной.
Объекты и методы. Объектом исследования служил керн
осадочной породы, вскрытой Высоковской скважиной на глубине
2358 – 2363 м (песчаник), а также изоляты микроорганизмов, выделенные из образца породы.
Высоковская скважина административно расположена в Макарьевском районе Костромской области (в 3,5 км южнее деревни Высокая). Скважина пробурена до глубины 2670 м и остановлена в породах кристаллического фундамента, вскрытых на 55 м.
Разрез представлен четвертичными, триасовыми, пермскими, каменноугольными, девонскими, вендскими отложениями осадочного чехла и метаморфическими породами кристаллического
фундамента [3].
Олиготрофов выделяли на питательных средах: М2(0,02) с
пептонно-дрожжевым экстрактом и глюкозой в качестве источника углерода, в концентрации 0,02 г/л. Впервые для выделения
олиготрофных микроорганизмов нами была применена среда
R2A с глюкозой (С=0,5 г/л), гидролизатом казеина (С=0,5 г/л),
растворимым крахмалом (С=0,5 г/л) и пируватом натрия (С=0,03
г/л) в качестве источников углерода [4]. Количественный учет
проводили в предельных разведениях с определением наиболее
вероятного числа по таблицам Мак-Креди [8]. Посевы на среде
М2 инкубировали 14 сут., на среде R2 – 20 сут., – в термостате
при различных температурах с целью выделения: 28 ºС – мезофилов, 37 ºС – аборигенных микроорганизмов при температуре in
situ, а также 60 ºС – термофилов. Выделение изолятов олиготрофов осуществляли на агаризованных средах того же состава.
Морфологические и физиолого-биохимические свойства изолятов изучали с применением стандартных методов [9].
Результаты. В керне песчаника, вскрытого Высоковской
скважиной в интервале глубин 2358 – 2363 м, на жидкой среде
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
М2(0,02) была определена численность микроорганизмов. Она
составила при температуре in situ – 37 °C – 2,0×103 кл/г породы и,
вероятно, отражает реальные показатели для данной породы. При
28 °C количество бактерий снижалось на порядок – до 2,5×102
кл/г, а при 60 °C – находилось на том же уровне, что и при 37 °C,
и составило 2,5×103.
Существует предположение о том, что современные микроорганизмы подземной биосферы – это потомки микробиоты, оставшейся в осадках с начала их седиментации [2]. Реконструкция
палеотемператур осадочных отложений Восточно-Европейской
платформы в пределах Московской синеклизы показала, что в
разные геологические эпохи осадочные породы могли нагреваться до 80-90, и даже 140 °C [3]. Таким образом, биохимические
особенности термофильных предков могли передаться c
генетическbм материалом микроорганизмам, обнаруживаемым в
образцах подпочвенных пород и вод.
На агаризованной среде М2(0,02) из керна песчаника были
выделены следующие изоляты микроорганизмов (табл. 1):
при 28 °С – ОИП28.1 – колония белая, полупрозрачная, круглая, выпуклая, с перистым краем, d = 6 мм; ОИП28.2 – колония
светло-белая, полупрозрачная, круглая, плоская, с ризоидным
краем, d = 1 – 2 мм;
при 37 °C – ОИП37.1 – колония белая, полупрозрачная, круглая, плоская, с ризоидным краем, d = 2 мм; ОИП37.3 – колония
светло-белая, полупрозрачная, круглая, плоская, с перистым краем, d = 4 – 5 мм;
при 60 °C – ОИП60.1 – колония светло-белая, полупрозрачная, амебоидная, плоская, с волнистым краем, d = 4 – 5 мм.
Все изоляты были представлены грамположительными палочками: выделенные при 28 и 37 °C – спорообразующими, при
60 °C – неспорообразующими. В культурах ОИП28.1, ОИП28.2 и
ОИП37.1 присутствовали округлые клетки дрожжей. Палочковидные бактерии изолята ОИП28.2 двигались поступательно, что
свидетельствует о наличии одного или нескольких монополярно
расположенных жгутиков. Клетки остальных изолятов были неподвижны. Изолят ОИП60.1 не пересевался на свежую питательную среду.
Таблица 1
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Характеристика олиготрофных микроорганизмов, выделенных из керна песчаника, вскрытого Высоковской скважиной на
глубине 2358 – 2363 м. на среде М2(0,02)
Т, оС
Наименование
изолята
Численность,
кл/г породы*
Наличие
дрожжей
в
культуре м/о
Форма клеток
Окраска
по
Граму
Наличие спор
Подвижность
Оксидаза
Каталаза
Отношение к
О2
Фиксация N2
28
ОИП 28.1
37
ОИП 28.2
ОИП 37.1
2,5×102
ОИП 37.3
2,0×103
60
ОИП 60.1
2,5×103
+
+
+
-
-
палочки
gr+
палочки
gr+
палочки
gr+
палочки
gr+
палочки
gr+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Факультативные анаэробы
+
+
+
+
н/о
+
+
+
Примечание (здесь и далее): «*» – численность на жидкой питательной среде методом НВЧ; «+» – наличие признака; «–» – отсутствие признака; «н/о» – не определяли; «м/о» – микроорганизмы.
Изоляты могли потреблять метанол, пропан, бензин, керосин,
ацетон, гексадекан, лактат, цитрат и пируват. Этанол фиксировался исключительно изолятом ОИП28.2. По отношению к кислороду выделенные изоляты являлись факультативными аэробами, были каталазо- и оксидазоположительными, могли
фиксировать молекулярный азот.
Численность олиготрофов на жидкой среде R2A не определили, поскольку визуальные признаки роста микроорганизмов
отсутствовали: культуры не мутнели, пленки на поверхности
среды не образовывались.Тем не менее на агаризованной среде
R2A из образца песчаника были выделены изоляты олиготрофов
(табл. 2):
при 37 °C – ПК37.1 – колония в толще агаризованной среды,
точечная, светло-бежевая, полупрозрачная, d = 1 мм; ПК37.4 –
колония в толще агаризованной среды, дисковидная, темнобежевая, непрозрачная, d = 1 – 2 мм;
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
при 60 °C – ПК60.1 – см. 37.1; ПК60.2 – на свежую питательную среду не пересевалась.
Таблица 2
Характеристика олиготрофных микроорганизмов, выделенных из керна песчаника, вскрытого Высоковской скважиной на
глубине 2358 – 2363 м, на среде R2А
Т, оС
Наименование изолята
Численность, кл/г породы*
Наличие дрожжей в
культуре м/о
Форма клеток
Окраска по Граму
Наличие спор
Подвижность
Оксидаза
Каталаза
Отношение к О2
Фиксация N2
37
ПК 37.1
60
ПК 37.4
ПК 60.1
Определить не удалось
+
палочки
gr+
+
+
+
+
-
-
кокки
палочки
+
gr
gr+
+
+
+
+
+
Факультативные анаэробы
+
+
ПК 60.2
+
палочки
gr+
+
+
+
+
+
Изоляты ПК37.1, ПК60.1 и ПК60.2 были представлены грамположительными спорообразующими палочками, в том числе у
ПК60.2 – в капсулах. В культурах ПК37.1 и ПК60.2 были обнаружены круглые клетки дрожжей. Палочки ПК60.2 были подвижны, с перитрихальным расположением жгутиков. Изолят
ПК37.4 был представлен грамположительными сферическими
клетками: в суточной культуре в виде диплококков, на 3 сутки
роста – скоплений кокков в форме гроздей. По отношению к кислороду выделенные изоляты являлись факультативными анаэробами, обладали ферментами каталазой и оксидазой, фиксировали молекулярный азот. Возможность использования
указанными организмами в качестве единственного источника
углерода метанола, пропана, бензина, керосина, ацетона, гексадекана, лактата, цитрата и пирувата будет предметом дальнейших исследований.
Отсутствие при 28°С визуальных признаков роста бактерий
на плотной питательной среде R2A, может свидетельствовать в
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пользу аборигенного происхождения остальных культур. Н удалось разделить бактерий и дрожжей из смешанных культур
ОИП28.1, ОИП28.2, ОИП37.1, ПК37.1 и ПК60.2. Возможно, перечисленные изоляты представляют собой синтрофные ассоциации эу- и прокариотических микроорганизмов. О приспособленности выделенных организмов к обитанию в экстремальных
условиях подземной среды свидетельствует потребление ими таких веществ как пропан и гексадекан, обнаруженные в порах
песчаника in situ. Поскольку среда R2A содержит большое количество органических веществ, способное подавлять рост олиготрофных микроорганизмов, следующим этапом работы будет выделение изолятов на более разбавленных вариантах среды.
В целом результаты работы позволяют сделать вывод о том,
что выделенные из керна песчаника олиготрофы могут входить в
состав микробиоценоза песчаника in situ. У них обнаруживаются
не только признаки адаптации к обитанию в исследуемом интервале глубин, но и способность к взаимодействию с другими членами сообщества, что может поддерживать нормальное функционирование подземной экосистемы в целом.
Литература
1. Roszak D.B., Colwell R.R. Survival strategies of bacteria in the natural environment // Microb. Rew. 1987. V. 51. № 3. р. 365–379.
2. Sargent K.A., Fliermans C.B. Geology and hydrology ofthe deep subsurface
microbiology, sompling site of Savanna River Plant, South Carolina // Geomicrobiol.
J. 1989. V. 3. р. 3–13
3. Высоковская поисковая скважина ВСК 99: Отчет о НИР УДК 550.8.05 +
550.822.7 (470.317) / ФГУП НПЦ Недра. Ярославль, 2001. – 615 c
4. Defives C., Guyard S., Qulare M.M., Mary P., Hornez J.P. Total counts, culturable and viable, and non-culturable microflora of a French mineral water: a case
study // J. Appl. Microbiol. 1999. V. 86. Р. 1033–1038
5. Chapelle F.H., O´Neill K., Bradley P.M., Methé B.A., Clufo S.A., Knobel
L.L., Lovley D.R. A hydrogen-based subsurface microbial community dominated by
methanogens // Nature. Jan. 2002. V. 415, p. 312-315
6. Schut F., DeVries E. J., Gottschal J. C., Robertson B. R., Harder W., Prins R.
A., Button D. K. Isolation of typical marine bacteria by dilution culture: growth, of
isolates under laboratory conditions // Appl. Environ. Microbiol. 1993. V. 59. p. 2150–
maintenance, and characteristics 2160.
7. Оборин А. А., Стадник Е. В. Нефтегазопоисковая микробиология. Екатеринбург. 1996, 408 с
8. Руководство по практическим занятиям по микробиологии: Учебное
пособие / под ред. Н. С. Егорова – М.:МГУ, 1995.-224 с
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Методы почвенной микробиологии и биохимии: учебное пособие / Под
ред. Д.Г. Звягинцева.- М.:МГУ, 1991.304 с
10. Morita R.Y. Is H2 the universal energy source for long-term survival?
// Microb. Ecol. 2000. V. 38. р. 307 – 320.
Работа выполнена под руководством асп. К.А. Первушиной,
канд. биол. наук, доцента Н.В. Шеховцовой
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ Fe(III)-ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ
БАКТЕРИЙ ИЗ ОГЛЕЕННОГО ГОРИЗОНТА A1A2g ДЕРНОВОСЛАБОПОДЗОЛИСТОЙ ГЛЕЕВАТОЙ ПОЧВЫ
Панкова Н.А., Филиппова Н.Н.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Глееобразование один из наиболее широко распространенных
почвообразовательных процессов, сопровождающийся восстановлением Fe(III)-соединений и миграцией образующихся Fe(II)соединений по почвенному профилю. Этот процесс ответственен
за формирование весьма большой, разнообразной и исключительно важной группы почв – глеевых. В естественных условиях такие
почвы преимущественно доминируют в гумидных ландшафтах.
Установлено, что при антропогенном воздействии на почвенный
покров, в том числе при загрязнении почвы нефтью и нефтепродуктами, они встречаются практически повсеместно. В Ярославской области почвы с различной степенью оглеения занимают
около 18,3 %, что составляет около 662,5 га земель [1].
Считается, что процесс оглеения почв обусловлен рядом
причин физико-химического характера и связан с деятельностью
неспецифической анаэробной микрофлоры, причем особенно активное участие в нем принимают представители рода Clostridium,
осуществляющие брожение органических веществ в анаэробных
условиях [2]. Однако, роль других физиологических групп микроорганизмов в глееобразовании, в частности, Fe(III)-восстанавливающих бактерий, до настоящего времени остается почти неизвестной.
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Целью нашей работы было выделение и изучение Fe(III)восстанавливающих бактерий из оглеенного горизонта А1А2g
дерново-слабоподзолистой глееватой почвы.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования служили почвенные образцы трех
оглеенных горизонтов дерново-слабоподзолистой глееватой почвы: A1g (глубина залегания – 4-30 см), A1A2g (30-45 см), Bg (4555 см). Отбор почвенных образцов проводили стерильно. Место
отбора почвенных образцов – левый берег р. Великая (Ярославская обл., Ярославский р-он). Почвенный горизонт A1A2g имеет
наиболее выраженные признаки оглеения (фон светло-серый мозаичный с четко выраженными белесоватыми пятнами, отмечаются многочисленные рыжие и сизые пятна).
В работе использовали стандартные микробиологические методы по определению морфологических и физиолого-биохимических свойств чистых культур бактерий [3, 4]. Общую численность бактерий определяли методом Виноградского-Брида.
Количественный учет бактерий различных физиологических
групп вели, используя метод НВЧ на соответствующих питательных средах [4]. Выделение Fe(III)-восстанавливающих бактерий и изучение железоредуктазной способности изолированных штаммов проводили на среде Лавли [5]. Для определения
видовой принадлежности чистых культур Fe(III)-восстанавливающих бактерий использовали анализ жирнокислотных маркеров с использованием системы Шерлок (Италия).
Результаты и их обсуждение
Данные по общей численности бактерий и численности различных физиологических групп бактерий в исследуемых оглеенных почвенных горизонтах показаны в таблице 1. Согласно полученным данным, можно отметить существенное варьирование
численности микроорганизмов по почвенным горизонтам, что
объясняется разницей экологических условий среды обитания.
Таблица 1
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Численность бактерий различных физиологических групп
в оглеенных горизонтах дерново-слабоподзолистой
глееватой почвы
Численность бактерий
Горизонт
общая,
кл/г
почвы
сапротрофов,
КОЕ/г
почвы
олиготрофов,
КОЕ/г
почвы
сульфат- Fe(III)бродиль- восставосстаных,
навнавкл/г поч- ливаюливаювы
щих, кл/г щих, кл/г
почвы
почвы
А1g
2,3×109
4,0×107
3,0×105
5,0×104
1,5×104
6,3×102
А1А2g
1,5×109
3,0×106
1,8×106
2,6×105
1,2×102
1,2×107
Bg
1,4×109
4,8×105
1,0×104
0,63×104
6,3 ×104
2×101
Общая численность микроорганизмов закономерно снижается с глубиной залегания; максимальная общая численность бактерий отмечена в верхнем почвенном горизонте А1g (2,3×109 кл/г
почвы), минимальная – в нижележащем горизонте Bg (1,4×109
кл/г почвы). Соотношение численности физиологических групп
бактерий в микробоценозах исследуемых почвенных горизонтов
можно представить в виде следующих рядов.
Горизонт А1g: сапротрофы > олиготрофы > бактерии, осуществляющие процесс брожения > сульфатредукторы > Fe(III)редукторы.
Горизонт А1А2g: Fe(III)-редукторы > сапротрофы > олиготрофы > бактерии, осуществляющие процесс брожения > сульфатредукторы.
Горизонт Bg: сапротрофы > сульфатредукторы > олиготрофы
> бактерии, осуществляющие процесс брожения > Fe(III)- редукторы.
При анализе соотношения численности физиологических
групп бактерий в микробоценозах исследуемых почвенных горизонтов, неожиданным стал факт доминирования группы Fe(III)157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
редукторов в оглеенном горизонте А1А2g. В составе микробоценозов других исследуемых почвенных горизонтов А1g и Bg бактерии этой физиологической группы занимают по численности
последнее место. По сравнению с горизонтами А1g и Bg, численность железоредукторов в А1А2g выше на несколько порядков.
Как уже отмечалось, для горизонта А1А2g отмечены наиболее
явные признаки оглеения по сравнению с горизонтами А1g и Bg.
С учетом вышеизложенного, работа по выделению чистых культур Fe(III)-восстанавливающих бактерий проводилась с почвенным образцом из горизонта А1А2g.
Из образцов почвы оглеенного горизонта А1А2g дерновослабоподзолистой глееватой почвы нам удалось выделить 9
штаммов бактерий: F-2, F-32, F-52, F-63, F-64, F-65, F-121, F-131,
F-150, способных к Fe(III)-восстановлению на среде Лавли [5] с
ацетатом Na в качестве единственного источника углерода и
энергии и Fe(OH)3 в качестве источника железа.
Все исследуемые штаммы имеют палочковидную морфологию. Размеры бактериальных клеток варьируют от 0,5 до 1,5 мкм
в толщину и от 2 до 10 мкм в длину. Среди 9 штаммов изученных
железовосстанавливающих бактерий 4 штамма (F-32, F-65, F-121,
F-150) грамположительные и образуют споры, остальные штаммы (F-2, F-52, F-63, F-64, F-131) грамотрицательные неспорообразующие.
Изолированные штаммы железовосстанавливающих бактерий оксидазо- и каталазоположительные. Четыре культуры способны фиксировать молекулярный азот, среди них 2 штамма (F-2,
F-131) грамположительные и 2 штамма (F-32, F-121) грамотрицательные. Выделенные нами Fe(III)-редукторы являются факультативно анаэробными хемоорганогетеротрофами. Штаммы F-2,
F-32, F-52, F-65, F-150 способны расти на всех изученных нами
источниках углерода (соли органических кислот: цитрат Na, малонат Na, ацетат Na, пропионат Na, лактат Na; сахара: глюкоза,
сахароза, лактоза, арабиноза, мальтоза; спирты: инозит, собит,
маннит). Штамм F-64 не использует цитрат Na, а бактерии F-63,
F-64, F-121, F-131 не используют спирты в качестве единственных источников углерода и энергии.
С помощью анализа жирнокислотных маркеров и с учетом
изученных морфологических и физиолого-биохимических
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
свойств была установлена видовая принадлежность 5 бактериальных культур из исследуемых 9 штаммов, данные представлены в таблице 2. Согласно полученным данным, выделенные нами
бактерии относятся к 2 родам эубактерий: род Aeromonas (штаммы F-2 и F-52 мы обозначили соответственно как Aeromonas sp.1
и Aeromonas sp.2) и род Bacillus (штаммы F-32, F-65 и F-150 мы
назвали соответственно: Bacillus sp.2, Bacillus sp.3 и Bacillus
sp.1).
Таблица 2
Систематическое положение некоторых изученных штаммов
Fe(III)-редуцирующих бактерий
№
1
2
3
4
5
Штамм
F-2
F-32
F-52
F-65
F-150
Систематическая принадлежность
Aeromonas sp.1
Bacillus sp.2
Aeromonas sp.2
Bacillus sp.3
Bacillus sp.1
Остальные четыре штамма (F-63, F-64, F-121, F-131) определить с помощью вышеуказанных методов пока не удалось.
Нами исследована Fe(III)-восстанавливающая способность у
выделенных штаммов бактерий при росте на 6 различных вариантах среды Лавли (по источникам углерода – ацетат Na, пируват
Na или пропионат Na и железа – Fe(OH)3 или Fe(III)пирофосфат), данные представлены в таблице 3. Выявлено, что
процесс железоредукции зависит от вносимого источника железа
в среду. Гораздо активнее бактериями восстанавливается растворимый Fe(III)-пирофосфат на различных источниках углерода,
чем малорастворимый Fe(OH)3. Максимальное число случаев железоредукции отмечено при росте микроорганизмов на среде
Лавли с Fe(OH)3 в варианте с ацетатом Na в качестве источника
углерода; на среде Лавли с Fe(III)-пирофосфатом определенных
закономерностей не выявлено.
Таблица 3
Изучение Fe(III)-редуктазной способности у бактерий, выделенных из оглееного почвенного горизонта A1A2g
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№ Штамм
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
F-2
F-32
F-52
F-63
F-64
F-65
F-121
F-131
F-150
Ацетат
Na
3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Варианты среды Лавли
для железовосстанавливающих бактерий
Fe(OH)3
Fe(III)-пирофосфат
Лактат Пропионат Ацетат Лактат Пропионат
Na
Na
Na
Na
Na
4
5
6
7
8
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Процесс железоредукции на 6 вариантах сред был отмечен
только для грамположительного штамма F-150, обозначенного
нами Bacillus sp.1. Штамм F-121, также грамположительный,
восстанавливает трехвалентное железо на 5 вариантах среды
Лавли; на 4 вариантах среды осуществляют процесс железоредукции грамотрицательные штаммы F-131 и F-52 и на 3 вариантах среды грамположительные штаммы F-63 и F-65, на 2 вариантах среды – грамотрицательный штамм F-2 (Aeromonas sp.1);
грамположительный штамм F-32 и грамотрицательный штамм F64 способны восстанавливать железо только на среде Лавли с
ацетатом Na в качестве единственного источника углерода и
энергии и Fe(III)-гидроксидом в качестве источника железа.
Выводы
По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
Для горизонта А1А2g с наиболее выраженными признаками
оглеения доминирующей физиологической группой бактерий являются Fe(III)-редукторы, численность которых составляет
1,2×107 кл/г воздушно-сухой почвы.
Fe(III)-редуцирующие бактерии имеют палочковидную морфологию, 4 штамма (F-32, F-65, F-121, F-150) грамположитель160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ные и образуют споры и 5 штаммов (F-2, F-52, F-63, F-64, F131) – грамотрицательные неспорообразующие.
Все исследованные штаммы оксидазо- и каталазоположительные, среди них 2 грамположительные (F-2, F-131) и 2 грамотрицательные (F-32, F-121) способны фиксировать молекулярный азот. Штаммы отличаются по спектру используемых
органических субстратов.
Штаммы F-2, F-52 относятся к роду Aeromonas, штаммы F32, F-65, F-150 – к роду Bacillus.
Наиболее активными Fe(III)-редукторами по данным эксперимента являются грамположительные штаммы F-121 и F-150
(Bacillus sp.1), которые восстанавливают Fe(III) в максимальном
количестве вариантов среды Лавли для железоредукторов.
Литература
1. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Ярославской области в
2003 году. Ярославль: Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Ярославской области, 2004. – 202 с.
2. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании
почв. М.: МГУ, 1998. – 316 с.
3. Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов. М.: Наука, 1989. – 288 с.
4. Практикум по микробиологии / Под ред. А.И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия». 2005. – 608 с.
5. Lovley D.R., Lonergan D.J. Anaerobic oxidation of toluene, phenol and pcresol by the dissimilatory iron-reducing organism GS-15 // Appl. and Environ. Microbiol. 1990. V. 56. № 6. Р. 1858-1864.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук Н.Ю. Пуховой
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ИОНОВ МЕДИ И ЦИНКА
НА АКТИВНОСТЬ САХАРАЗЫ
В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ КИШЕЧНИКА ПЛОТВЫ
В РАЗЛИЧНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА
Филиппов А.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Институт биологии внутренних вод РАН им. И.Д. Папанина
В связи с усилением антропогенного воздействия на природные экосистемы в последние годы особую актуальность приобретает решение вопросов, касающихся изучения воздействия отдельных токсикантов на функциональную организацию живых
организмов, в том числе и водных. Особо опасным загрязняющим фактором водной среды, являются тяжелые металлы. Они
могут вызывать нарушение в пищевом поведении рыб, вызывать
морфо-функциональные изменение кишечника рыб, а также изменять активность различных пищеварительных ферментов рыб,
кроме того, часть соединений тяжелых металлов может накапливаться в их организмах, а так же в донных отложениях. Последнее в свою очередь может способствовать вторичному заражению гидробионтов.
Среди тяжелых металлов особый интерес представляют медь
и цинк, поскольку, являясь биогенными микроэлементами, они
могут оказывать как положительное (при низких концентрациях),
так и отрицательное (при высоких концентрациях) воздействие
на гидробионтов, в том числе и рыб, и ферментативную активность последних. Это может быть использовано для разработки
более рациональных условий разведения и питания рыб с целью
повышения их продуктивности.
Изучение ответной реакции организмов рыб на различные
виды и концентрации токсикантов может в дальнейшем позволить использовать изучаемых рыб в качестве биоиндикаторов загрязнения водной среды.
В данной работе проводилось исследование сахаразы в слизистой оболочке кишечника леща, налима и щуки. Сахараза – это
фермент, осуществляющий гидролиз сахарозы, относящийся к
группе карбогидраз, интегрированный в слизистую оболочку
кишечника рыб.
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поскольку ионы меди и цинка проникают в организм рыб с
пищей и водой, они могут оказывать непосредственное воздействие на активность сахаразы.
Цель данной работы состояла в определении раздельного и
совместного влияния различных концентраций ионов меди и
цинка in vitro на уровень активности сахаразы в слизистой оболочке кишечника плотвы в разные сезоны года.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1) Определение раздельного влияния ионов меди и цинка в
концентрации 0,1; 1; 5; 10; 25 мг/л на активность сахаразы в слизистой оболочке кишечника плотвы в различные сезоны года.
2) Определение совместного влияния ионов меди и цинка в
концентрации 0,1; 1; 5; 10; 25 мг/л на активность сахаразы в слизистой оболочке кишечника плотвы в различные сезоны года.
3) Сравнительный анализ раздельного и комплексного влияния ионов меди и цинка на активность сахаразы в слизистой оболочке кишечника плотвы в различные сезоны года.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования был взят типичный фитопланкто-бентофаг — плотва (Rutilus rutilus (L.) семейство
Cyprinidae).
В работе был использован метод Нельсона для определения
активности сахаразы. Принцип метода основан на окислении редуцирующих сахаров медным реактивом с последующим восстановлением мышьяково-молибденового реактива в присутствии
образовавшегося оксида меди (Ι). Концентрацию образовавшегося окрашенного соединения определяли методом фотоэлектроколориметрии.
Результаты и обсуждение
Данные по влиянию различных концентраций ионов меди на
уровень активности сахаразы в слизистой оболочке кишечника
плотвы в различные сезоны года представлены на рис. 1.
Активность сахаразы в присутствии ионов меди в зимний
период достоверно не изменяется. Весной активность сахаразы
снижается на 11 и 13% при концентрации ионов меди 1 и 25 мг/л.
Летом отмечено уменьшение активности на 28% от контроля при
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
концентрации ионов меди 10 мг/л. Осенью отмечено достоверное
увеличение ферментативной активности лишь при концентрации
ионов меди 0,1 мг/л (р < 0,05).
Данные по влиянию различных концентраций ионов цинка
на уровень активности сахаразы в слизистой кишечника плотвы в
различные сезоны года представлены на рис.2.
Активность сахаразы в присутствии ионов цинка в зимний,
летний и осенний периоды достоверно не изменяется. Лишь весной наблюдается достоверное снижение активности на 16% при
концентрации ионов цинка 0,1 мг/л и на 20% при концентрации
25 мг/л
Данные по влиянию различных концентраций ионов меди на
уровень активности сахаразы в слизистой оболочке кишечника
налима в зимний период представлены на рис.3.
При комплексном действии ионов меди и цинка активность
сахаразы достоверно снижалась при всех исследованных концентрациях (за исключением 1 мг/л) на 8-16% зимой, на 16-28% летом и на 10-19% осенью. Весной активность сахаразы достоверно
повышалась на 15% при концентрации 0,1 мг/л и 18% при концентрации 1мг/л.
Хорошо известно, что уровень активности сахаразы в слизистой оболочке кишечника в значительной мере зависит от типа
питания рыб, сезона и ряда других факторов. У рыб бенто- и
планктофагов максимум активности ферментов наблюдается летом, а изменения на протяжении сезона незначительны. В наших
экспериментах активность сахаразы у типичного планктофага
плотвы колебалась в пределах 1,74-2,45 мкмоль/г ⋅мин в различные сезоны. Минимум активности отмечен зимой, максимум – в
осенний и весенний периоды. Несовпадение ранее полученных
данных по сезонной зависимости активности сахаразы в кишечнике плотвы и полученных результатов объясняется тем, что
ферментативная активность в наших экспериментов определялась при стандартной температуре 20°С, а не при температуре,
близкой к природной.
При изучении влияния ионов меди на активность сахаразы в
слизистой оболочке кишечника плотвы выявлены разнонаправленные эффекты. Осенью отмечено достоверное повышение
ферментативной активности, весной и летом – достоверное сни164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жение. Ионы цинка достоверно снижают уровень активности сахаразы лишь в весенний период. По всей вероятности это может
быть связано с происходящими гормональными перестройками в
организме рыб в период нереста. Однако при комплексном действии указанных металлов наблюдается как усиление эффекта
торможения, так и смена характера эффекта. Так, зимой и летом
в большинстве случаев отмечено достоверное снижение активности сахаразы в слизистой оболочке кишечника плотвы на 8-16%.
Весной и осенью эффекты меняются на противоположные. При
совместном действии ионов металлов весной наблюдается достоверное увеличение активности сахаразы на 15-18%, осенью –
достоверное снижение на 10-19%.
Зима
Весна
2
2
1
1
0
0
0
0,1
1
5
10
25
0
0,1
1
5
10
25
5
10
25
Осень
Лето
2
2
1,5
1
1
0,5
0
0
0
0,1
1
5
10
25
0
0,1
1
Рис. 1.
Здесь по оси ординат – уровень активности сахаразы в
мкмоль/ г⋅мин, по оси абсцисс – концентрация металла в мг/л.
Темная окраска столбцов – различия статистически достоверны
по сравнению с контролем (р<0,05).
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Зима
Весна
2
3,2
1
1,6
0
0
0
0,1
1
5
10
0
25
0,1
Лето
1
5
10
25
5
10
25
5
10
25
5
10
25
Осень
2,2
2,4
1,1
1,2
0
0
0
0,1
1
5
10
25
0
0,1
1
Рис. 2.
Зима
Весна
2
1,6
1
0
0
0
0,1
1
5
10
25
0
0,1
Лето
1
Осень
1,6
2
0,8
1
0
0
0
0,1
1
5
10
25
0
0,1
1
Рис. 3.
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1) Уровень активности сахаразы в слизистой оболочке кишечника плотвы в условиях in vitro в присутствии ионов меди
статистически достоверно повышается на 17 % (при концентра166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ции 0,1 мг/л) осенью, достоверно снижается летом на 28% (10
мг/л) и весной на 11-13% (1 и 25 мг/л), зимой практически не изменяется. В присутствии ионов цинка достоверное снижение активности сахаразы отмечено лишь весной на 16-20% при концентрации цинка 0,1 и 25 мг/л.
2) При комплексном действии ионов меди и цинка наблюдается как изменение направленности эффекта, так и увеличение
степени торможения ферментативной активности. Активность
сахаразы достоверно снижалась при всех исследованных концентрациях (за исключением 1 мг/л) на 8-16% зимой, на 16-28% летом и на 10-19% осенью. Весной отмечена смена эффекта – активность сахаразы достоверно повышалась на 15-18% при
концентрации ионов металлов 0,1 и 1мг/л.
3) Ионы меди и цинка способны оказывать как стимулирующее, так и угнетающее воздействие на активность сахаразы слизистой оболочки кишечника плотвы. Величина и направленность
эффекта зависят как от сезона года, так и от характера воздействия.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента Г.А. Урванцевой,
канд. биол. наук И.Л. Головановой
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ПО ВЕГЕТАТИВНЫМ ОРГАНАМ
DACTYLORHIZA MACULATA (L.) SOO И HORDEUM VULGARE L.
Целебровский М.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Семейство Orchidaceae Juss. является крупнейшим среди однодольных и издавна находится в центре внимания исследователей. Однако последнее в большей мере относится к орхидным,
распространенным в тропических широтах, где произрастает
большинство представителей данного семейства. В умеренном
же климате северного полушария встречается лишь сравнительно
небольшое число видов. Так, согласно последним данным, на
территории России произрастает 136 видов орхидных. При этом
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
долгое время специальных исследований, посвященных орхидным, в нашей стране не проводилось.
Лишь в течение последних 20 лет орхидные разных регионов
России стали объектами тщательного изучения в хорологическом, популяционном, морфологическом, микосимбиотическом
аспектах, а также в экспериментах по проращиванию семян на
искусственных питательных средах [5].
Следует, однако, отметить, что несмотря на постоянно увеличивающийся объем информации по российским орхидным,
физиолого-биохимический аспект их биологии до сих пор является наименее исследованным, хотя именно он определяет тот
спектр свойств, который предоставляет возможность использовать эти растения в фармакологических и декоративных целях. В
связи с этим особого внимания заслуживает сфера вторичного
метаболизма орхидных.
Вторичный метаболизм в настоящее время является одним
из наиболее интенсивно изучаемых вопросов жизнедеятельности
растений. Вторичные метаболиты – молекулы с относительно
низкой молекулярной массой, с древнейшего и до настоящего
времени в практических целях используемые человеком, у растений определяют окраску цветка, характер взаимодействий с другими организмами, участвуют в реакциях иммунитета и др.
Среди веществ вторичного происхождения видное место
принадлежит фенольным соединениям. Их образование свойственно всем представителям растительного мира [4]. Список
функций, выполняемых фенольными соединениями, намного
полнее указанного выше. К настоящему моменту, благодаря многочисленным работам с использованием различных модельных
видов (арабидопсис, ячмень, кукуруза, люцерна и др.), по вопросу метаболизма фенольных соединений получено большое количество данных. Так, доказана организация ферментов, участвующих
в
биосинтезе
фенольных
соединений,
в
мультикаталитические комплексы на мембране ЭПР [18, 19], а
также ассоциация отдельных ферментов с ядерной мембраной
[15]. Обнаружен ряд новых ферментов, вовлеченных в биосинтез
фенольных соединений [9, 10, 12]. Кроме того, раскрыты дополнительные физиологические и экологические функции феноль168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ных соединений: выявлено их значение в транспорте ауксина [8,
14], показана защитная роль от УФ-излучения [13].
Конечно, модельные виды заметно облегчают изучение отдельных аспектов метаболизма фенольных соединений и обеспечивают необходимыми молекулярными и генетическими ресурсами, зачастую недоступными у других растений. Однако, в силу
специфики, исследование фенольного метаболизма с использованием лишь модельных видов не дает полного представления
как о его механизмах, так и многообразии ролей, которые могут
играть фенольные соединения в растительном организме. Таким
образом, изучение данного вопроса требует использования нетрадиционных видов растений. Исследование вторичного метаболизма в целом и фенольного в частности на примере орхидных
обеспечит нас не только практически ценными сведениями, но и
очередной порцией фундаментальной информации.
Целью настоящей работы является определение содержания
фенольных соединений в вегетативных органах нетрадиционного
(Dactylorhiza maculata (L.) Soo) и модельного (Hordeum vulgare
L.) видов.
D. maculatа, используемая в эксперименте, произрастала на
территории Ярославской области. Растительный материал собирали в фазу цветения в июле 2003 года. Использовали розоцветковую и белоцветковую формы D. maculatа. Среднюю пробу растительного материала составляли не менее чем из 5 особей
каждой формы. H. vulgare сорта Московский выращивали в почвенной культуре. Для эксперимента было взято 168 растений в
фазу 1.2 по системе Задокса (растение со вторым листом, развитым более 50%) [21].
В работе использовали воздушно-сухие измельченные надземные и подземные вегетативные органы растений. Экстракцию
фенольных соединений осуществляли горячим 70% этанолом.
Определение содержания суммы фенольных соединений и флавоноидов проводили стандартными спектрофотометрическими
методами. Калибровочный график в обоих случаях строили по
ГСО рутина [3]. Результаты по содержанию фенольных соединений в вегетативных органах изученных видов приведены на
рис. 1 и 2.
169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
var. rose
50
45
мкг/г сухой массы
40
35
30
25
20
15
10
5
0
лист
стебель
старый тубероид
молодой тубероид
var. white
50
45
40
мкг/г сухой массы
35
30
25
20
15
10
5
0
Рис. 1. Содержание фенольных соединений в вегетативных органах D. maculata:
– сумма фенольных соединений,
– флавоноиды
Согласно представленным на рис. 1 данным, наиболее высокий уровень накопления фенольных соедиений в целом и флавоноидов в частности отмечается в листьях D. maculata обеих форм
в отличие от других вегетативных органов. При этом доля флавоноидов от общей суммы фенольных соединений для розоцветковой формы составляет 95%, для белоцветковой формы – 91%.
170
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Минимальное значение содержания фенольных соединений характерно для стеблей розоцветковой формы, а также для старых
тубероидов белоцветковой формы (рис. 1).
Что касается содержания флавоноидов, то розоцветковая и
белоцветковая формы D. maculata имеют достоверные различия
по уровню их содержания. Установлено, что в листьях и стеблях
растений розоцветковой формы накапливается большее количество флавоноидов, нежели у белоцветковой в тех же органах.
При этом белоцветковая форма отличается наиболее высоким содержанием флавоноидов в подземных органах – молодых и старых тубероидах. Доля флавоноидов от суммарного содержания
фенольных соединений в листьях двух форм D. maculata существенно не различается. В то же время для стеблей розоцветковой
формы характерен более высокий уровень флавоноидов (63% от
суммы фенолов) в отличие от белоцветковой (44% от суммы фенолов). Для старых тубероидов белоцветковой формы свойственна высокая доля флавоноидов по сравнению с подземными органами розоцветковой формы при близких значениях в них суммы
фенольных соединений. Следует отметить, что уровень накопления флавоноидов в стеблях двух форм D. maculata превышает таковой в тубероидах несмотря на отсутствие значимых различий
между этими органами по сумме фенольных соединений.
Согласно данным, полученным для H. vulgare, наиболее высокий уровень накопления как суммы фенольных соединений,
так и флавоноидов отмечается в листьях по сравнению с другими
вегетативными органами. Минимальное их содержание было обнаружено в корнях (рис. 2). Уровень фенольных соединений в
них составляет 30, а флавоноидов – 3 мкг/г сухой массы. При
этом доля флавоноидов в листьях составляет 64%, в корнях –
10% от общей суммы фенолов. Особого внимания заслуживает
тот факт, что если суммарное содержание фенольных соединений
в ряду лист – стебель – корень уменьшается незначительно, то
количество флавоноидов в стебле и корне по сравнению с листом
снижается в 6-7 раз (рис. 2). Соотвественно, доля флавоноидов в
листе составляет 64%, стебле – 11% и корне – 10% от суммы фенольных соединений.
171
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
45
40
мкг/г сухой массы
35
30
25
20
15
10
5
0
лист
стебель
корень
Рис. 2. Содержание фенольных соединений в вегетативных органах H. vulgare:
– сумма фенольных соединений,
– флавоноиды
Наши результаты, свидетельствующие о высоком содержании
фенольных соединений в листьях и стеблях исследуемых видов,
согласуются с данными других исследователей. Так, в манжетке
обыкновенной (Alchemilla vulgaris L.s.l.) суммарное содержание
флавоноидов составило 56 мг/г материала надземной части [1].
Уровень накопления флавоноидов в надземных вегетативных органах был исследован у таких видов как фиалка собачья (Viola canina L.) [2], бадан толстолистный (Bergenia crassifolia (L.) Fitsch.)
[6] и ряда других. Однако определение уровня содержания различных фенольных соединений и их распределения по вегетативным органам в указанных работах не проводилось.
Данные относительно аккумуляции фенольных соединений в
надземных и подземных органах D. maculata и H. vulgare получены впервые. Выявлена специфика их накопления в зависимости от органа растения, что в свою очередь связано с особенностями формирующих его тканей и клеток. Как известно, в
клетках ферментные комплексы фенольного метаболизма локализованы на мембранах ЭПР в цитоплазме [18,19]. Кроме того,
выделение ключевого фермента – фенилаланинаммонийлиазы
(ФАЛ) из хлоропластов ячменя [17], дает основание полагать о
его возможной ассоциации с внутренней мембраной органеллы.
172
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Косвенным подтверждением этого служит обнаружение различных видов флавоноидов – продуктов фенольного метаболизма в
хлоропластах 25 видов растений, в том числе ячменя [16].
Мы считаем, что высокий уровень накопления фенольных соединений, в частности флавоноидов, в листьях D. maculata и H.
vulgare обусловлен метаболической активностью двух аналогично
действующих мультиферментных систем, локализованных в соответствующих компартментах: на мембране ЭПР и хлоропластов.
Согласно этой схеме, повышенное содержание фенольных соединений в листьях по сравнению с таковым в стебле и подземных
вегетативных органах связано с их автотрофностью, следовательно с наличием развитых хлоропластов и активным состоянием соответствующих метаболонов. Вероятно, необходимость накопления большого количества флавоноидов в фотосинтезирующих
органах объясняется их фундаментальными фотопротекторными и
антиоксидантыми свойствами [13, 20]. В свою очередь, аккумуляция флавоноидов в подземных органах D. maculata может быть
обусловлена их фунгицидной активностью [7]. Следует отметить,
что не все флавоноиды выполняют какие-либо биологические
функции [11]. Кроме того, высокое содержание соединений фенольной природы может свидетельствовать об активной аккумуляции углерода для последующей реутилизации [4].
В заключении хотелось бы отметить, что биосинтез огромного разнообразия соединений вторичного происхождения, наряду
с фотосинтезом, является одной из уникальных особенностей
растительных организмов. В последние два-три десятилетия проводятся активные биохимические и молекулярно-биологические
исследования вторичного метаболизма, осуществляемые в основном с использованием модельных видов. Однако не следует
забывать, что подавляющее большинство вторичных метаболитов синтезируются нетрадиционными видами растений, остающимися без должного внимания исследователей. Последнее в
полной мере относится и к семейству орхидных. Настоящее исследование призвано восполнить пробелы по вопросу вторичного
метаболизма у нетрадиционных видов растений.
Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы.
173
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Различная синтетическая активность мультиферментных
комплексов фенольного метаболизма обуславливает высокий
уровень накопления фенольных соединений в листьях розоцветковой и белоцветковой форм D. maculata по сравнению с их содержанием в подземных органах. Аналогичная картина выявлена
для вегетативных органов H. vulgare.
Доля флавоноидов от суммы фенольных соединений составляют более 50% в листьях исследуемых видов и до 30% в их подземных органах.
Разница по суммарному накоплению фенольных соединений
между листьями и другими вегетативными органами существенна (70%) для D. maculata и менее выражена (10%) для H. vulgare.
Картина распределения флавоноидов по органам двух видов не
различается при более высоком их уровне в листьях D. maculata.
Литература
1. Андреева В.Ю., Калинкина Г.И. Разработка методики количественного
определения флавоноидов в манжетке обыкновенной Alchemilla vulgaris // Химия растительного сырья. 2000. №1. С. 85–88.
2. Бубенчиков Р.А. Фенольные соединения и полисахариды фиалки собачьей // Вестник ВГУ. Серия: Химия, Биология, Фармация. 2004. № 1. С. 156-159.
3. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. – М.: Высшая школа, 1974. – 215 с.
4. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их биогенез // Итоги Науки и
Техники, Биологическая химия. Т. 27. – М.: ВИНИТИ, 1988. – 188 с.
5. Татаренко И.В. Орхидные России: жизненные формы, биология, вопросы
охраны. – М.: Аргус, 1996. – 207 с.
6. Федосеева Л.М., Тимохин Е.В. Изучение флавоноидов красных листьев
бадана толстолистного (Bergenia crassifolia), произрастающего на Алтае // Химия растительного сырья. 1999. №4. С. 81–84.
7. Arditti J. Aspect of Orchid physiology // Advances in Bot. Research, 1979.
V. 7. P. 421-665.
8. Brown D.E., Rashotte A.M., Murphy A.S., Normanly J., Tague B.W., Peer
W.A., Taiz L., and Muday G.K. Flavonoids Act as Negative Regulators of Auxin
Transport in Vivo in Arabidopsis // Plant Physiology, June 2001. Vol. 126, pp. 524–
535.
9. Huang T., Anzellotti D., Dedaldechamp F., Ibrahim R.K. Partial Purification,
Kinetic Analysis, and Amino Acid Sequence Information of a Flavonol 3-O-Methyltransferase from Serratula tinctoria // Plant Physiology, April 2004. Vol. 134,
pp. 1366–1376.
10. Ibdah M., Zhang X., Schmidt J., Vogt T. A Novel Mg2+-dependent O-Methyltransferase in the Phenylpropanoid Metabolism of Mesembryanthemum crystalli-
174
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
num // The Journal Of Biological Chemistry, Vol. 278, № 45, Issue of November 7,
pp. 43961–43972, 2003.
11. Jones C.G., Firn R.D. On the evolution of secondary plant chemical diversity
// Phil. Trans. Royal. Soc., 1991, № 333, pp. 273-280.
12. Latunde-Dada A.O., Cabello-Hurtado F., Czittrich N., Didierjean L., Schopfer C., Hertkorni N., Werck-Reichhart D., Ebel J. Flavonoid 6-Hydroxylase from Soybean (Glycine max L.), a Novel Plant P-450 Monooxygenase // Journal Of Biological
Chemistry, Vol. 276, № 3, Issue of January 19, pp. 1688–1695, 2001.
13. Logemann E., Tavernaro A., Schulz W., Somssich I.E., Hahlbrock K. UV
light selectively coinduces supply pathways from primary metabolism and flavonoid
secondary product formation in parsley // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, February 15,
2000, vol. 97, № 4, pp. 1903–1907.
14. Peer W.A., Brown D.E., Tague B.W., Muday G.K., Taiz L., Murphy A.S.
Flavonoid Accumulation Patterns of Transparent Testa Mutants of Arabidopsis // Plant
Physiology, June 2001. Vol. 126, pp. 536–548.
15. Saslowsky D.E., Warek U., and Winkel B.S.J. Nuclear Localization of Flavonoid Enzymes in Arabidopsis // The Journal of Biological Chemistry, Vol. 280, №
25, Issue of June 24, pp. 23735–23740, 2005.
16. Saunders J.A., McClure J.W. The Distribution of Flavonoids in Chloroplasts
of Twenty Five Species of Vascular Plants // Phytochemistry, 1976. Vol. 15, pp. 609810.
17. Saunders J.A., McClure J.W. The Occurrence and Photoregulation of Flavonoids in Barley Plastids // Phytochemistry, 1976. Vol. 15, pp. 805-807.
18. Wagner G.J., Hrazdina G. Endoplasmic Reticulum as a Site of Phenylpropanoid and Flavonoid Metabolism in Hippeastrum // Plant Physiology, 1984. Vol. 74,
pp. 901-906.
19. Winkel-Shirley B. Evidence for enzyme complexes in the phenylpropanoid
and flavonoid pathways // Physiol. Plant., 107, 1999, pp. 142-149.
20. Yamasaki H., Sakihama Y., lkehara N. Flavonoid-Peroxidase Reaction as a
Detoxification Mechanism of Plant Cells against H2О2 // Plant Physiology, 1997.
Vol. 115, pp. 1405-1412.
21. Zadoks J.C., Chang T.T., Konzak C.F. A Decimal Code for the Growth Stages of Cereals // Weed Res. 14:415-421, 1974.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента О.А. Маракаева
175
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 6. Химия
и химическая технология
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ АРОМАТИЧЕСКОГО
НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ В ГАЛОГЕННИТРОАРЕНАХ
Ноздрачева О.И., Рызванович Г.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Реакции нуклеофильного ароматического замещения занимают важное место в органической химии. Возможность широкого варьирования структуры реагентов, удобство экспериментального измерения констант скорости – все это сделало реакции
нуклеофильного замещения удобным модельным процессом для
установления общих закономерностей, связывающих строение
органических соединений с их реакционной способностью. С
другой стороны практическая значимость реакций нуклеофильного замещения заключается в использовании данных процессов
для синтеза разнообразных полуфабрикатов в синтезе целевых
соединений с широким спектром применения.
Учитывая все вышесказанное, целью данной работы является исследование реакционной способности галогеннитроаренов, содержащих несколько реакционных центров, и синтез на
базе данных исследований широкого круга полифункциональных соединений.
Наличие в субстрате нескольких реакционных центров, например двух атомов хлора, ставит проблему селективности процесса (схема 1).
Анализ продуктов реакции ароматического нуклеофильного
замещения показал, что для случаев I и II наблюдалось образование только одного изомерного продукта. Полученные вещества
были идентифицированы с помощью ПМР-спектрометрии, как
продукт замещения о – галогена.
176
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Схема 1
ГЖХ анализ продуктов реакции III показал наличие двух
изомерных продуктов реакции ароматического нуклеофильного
замещения, в соотношении 1:5. В большей степени происходило
образование о-изомера.
Таким образом, можно констатировать тот факт, что N- и Sнуклеофилы относятся к более селективным реагентам, чем Oнуклеофилы.
В полученных соединениях имеется еще один реакционный
центр, по которому также возможно проведение реакций ароматического нуклеофильного замещения (схема 2).
Известно, что нитрогруппа по способности к замещению занимает вместе с атомом фтора первое место, превосходя по подвижности остальные атомы и группы. Поэтому при наличии в
молекуле кроме нитрогруппы других, способных замещаться
группировок, направление реакции зависит от взаимного расположения заместителя. Как выше нами было показано, вследствие
активирующего действия нитрогруппы замещается только один
атом галогена. Но, если сама нитрогруппа в нитрогалогенаренах
находится под активирующим электроноакцепторным влиянием,
она замещается в первую очередь. Данный факт отмечен нами
177
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
при взаимодействии с 2-хлор-4-нитробензонитрилом. Анализ реакционной массы показал наличие в ней нескольких продуктов
замещения в соотношении 4:1. В большем количестве происходило образование продукта замещения нитрогруппы, с которым
были осуществлены дальнейшие превращения в условиях реакции ароматического нуклеофильного замещения. Однако по
сравнению с реакцией изображенной на схеме 2, процесс замещения протекал более длительное время.
Схема 2
где I R=CN, II R=C(O)Ph, COOH, CONH2
178
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исследование закономерностей нуклеофильного замещения
в галогеннитросубстратах содержащих более слабые электроноакцепторные заместители, такие как CONH2, C(O)Ph и COOH,
показало, что для данных соединений характерным является
только замещение атома хлора. При этом реакция протекает длительное время и в большом избытке нуклеофила. В полученных
структурах была исследована также возможность проведения реакции нуклеофильного замещения по второму реакционному
центру С-NO2. Однако, как было установлено даже при более
длительном нагревании и высокой температуре, реакции замещения нитрогруппы не наблюдалось.
В результате такие модификации позволили нам получить
разнообразные практически ценные соединения.
Работа выполнена под руководством
канд. хим. наук Р.С. Бегунова
СИНТЕЗ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
5-ХЛОР-3-ФЕНИЛ-2,1-БЕНЗИЗОКСАЗОЛА
Шалгунова О.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Гетероароматические соединения находят применение в
фармацевтической промышленности, а также в производстве
красителей и полимерных материалов, поэтому увеличение спектра данных веществ расширяет базу для поиска перспективных
полупродуктов [1]. Одними из классов подобных гетероаренов
являются соединения ряда 2,1-бензизоксазола (антранила), представляющие собой многоплановые синтоны тонкого органического синтеза [2]. Поэтому был осуществлен синтез модельного
представителя данного ряда, а также изучение возможностей его
модификации. Наиболее удобным способом их получения служит взаимодействие пара-замещенных нитроаренов с арилацетонитрилами в среде спирта и в присутствии избытка щелочи. В
качестве модельного соединения нами был выбран 5-хлор-3фенил-2,1-бензизоксазол (I), который получали согласно схеме:
179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Выход продукта составил 80%, время реакции – 5 часов. Индивидуальность вещества подтверждали с помощью метода ТСХ
и определением интервала температуры плавления. Структуру
продукта реакции устанавливали методами ЯМР 1Н спектроскопии и масс-спектрометрии. Дальнейшую модификацию соединения I проводили по следующим направлениям:
Взаимодействие 5-хлор-3-арил-2,1-бензизоксазола с нитритом натрия в среде концентрированной серной кислоты приводит
к 2-хлор-9,10-дигидро-9-акридинону. Актуальным направлением
дальнейшей функционализации базовой структуры является введение нитрогруппы, с последующим ее восстановлением, и проведение значительного числа взаимодействий по аминогруппе.
Этот путь осуществлен нами при взаимодействии 2-хлор-9,10дигидро-9-акридинона с концентрированной азотной кислотой в
среде хлороформа. Синтезированный 2-хлор-4-нитро-9,10дигидро-9-акридинон подвергали дальнейшим превращениям, в
частности, перестраивали гетероциклическую систему до акридиновой, путем обработки трихлороксидом фосфора. Вводимый
при этом в структуру галоген способен замещаться при взаимо180
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
действии с различными нуклеофилами, что также расширяет
возможности для модификации.
В то же время, обнаружено, что при осуществлении взаимодействия модельного соединения (I) с нитратом натрия, или концентрированной азотной кислотой в среде серной кислоты формируется соответствующее динитропроизводное (II). Однако при
проведении реакции с концентрированной азотной кислотой в
среде хлороформа происходит одностадийное формирование
нитропроизводного акридинона (III). Таким образом, происходит
трансформация исходной гетероциклической системы, с одновременным введением нитрогруппы.
Нами выдвинуто предположение, что столь различное протекание реакции нитрования связано с влиянием серной кислоты.
Исходное вещество образует с ней молекулярный комплекс при
участии атома азота гетероцикла, что препятствует раскрытию
цикла и последующей трансформации. Для проверки этого предположения нами было исследовано спектральное поведение синтезированных веществ в ультрафиолетовой области спектра
электромагнитных колебаний. Установлено, что при взаимодействии вещества I с концентрированной серной кислотой в среде
гексана происходит плавное уменьшение абсорбции его полосы
поглощения, которая наблюдается при 349 нм.
Таблица 1
УФ-спектральные характеристики соединений I и II в гексане,
и с добавлением серной кислоты
I
I + H2SO4,
τ = 1 мин.
I + H2SO4,
τ = 30 мин.
λ Max, нм
349.0
349.0
315.0
А
1.8460
1.5210
0.0083
II
308.0
396.0
0.0680
0.0917
II +
H2SO4,
τ = 30 мин.
308.0
392.0
0.0659
0.0777
Через 30 минут от начала смешивания компонентов, абсорбция начальной полосы поглощения значительно снижается, и
возникает новая полоса поглощения в области 315 нм. Это может
свидетельствовать о возникновении координационного связыва181
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ния. В тоже время, проведение сходного эксперимента для полученного нами динитропроизводного показало, что серная кислота
не оказывает большого влияния на его спектральные характеристики – не происходит значительного уменьшения абсорбции полосы поглощения данного продукта, и не возникает никаких новых полос поглощения. Добавка серной кислоты также
практически не влияет на характер полос поглощения в спектре
нитроакридинона (III), что показывает невозможность образования в данном случае комплексного связывания.
Таблица 2
УФ-спектральные характеристики соединения III в гексане,
и с добавлением серной кислоты
III
λ Max, нм
А
301.7
352.85
390.85
0.5952
0.9111
0.4666
III + H2SO4,
τ = 1 мин.
301.45
353.15
390.55
0.8112
0.9942
0.5088
III + H2SO4,
τ = 30 мин.
301.45
353.15
391.15
0.8594
1.0502
0.5359
Предположительный характер протекания взаимодействия 5хлор-3-фенил-2,1-бензизоксазола с двукратным избытком концентрированной азотной кислоты в среде серной можно представить следующим образом:
Начальным этапом реакции является образование молекулярного комплекса между субстратом и серной кислотой; формирующийся при этом аддукт устойчив к действию азотной ки182
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
слоты (происходит его инактивация по отношению к перегруппировке), а, следовательно, имеет место традиционный вариант
реакции нитрования. Комплекс серной кислоты с динитропроизводным неустойчив, и при выделении реакционной массы в воду
разрушается.
Подтверждением выдвинутой гипотезы служит осуществление препаративного варианта взаимодействия 5-хлор-3-фенил2,1-бензозоксазола с концентрированной серной кислотой. При
этом установлено, что образование комплекса обратимо, поскольку при обработке его водой выделяется исходный антранил.
В случае применения реакционной системы хлороформ/концентрированная азотная кислота направление реакции
кардинально меняется. По всей видимости, электрофильной атаке приводящей к разрыву лабильной связи N-O подвергается
атом азота гетероцикла. Затем происходит формирование акридинового цикла и миграция нитрогруппы.
Таким образом, нами показано, что проведение реакции нитрования 5-хлор-3-фенил-2,1-бензизоксазола приводит, в зависимости от применяемых условий, к различным продуктам, а также
показана ключевая роль серной кислоты в данных процессах.
Литература
1. Джилкрист Т. Химия гетероциклических соединений: Пер. с англ. – М.:
Мир, 1996 – 464 с.
2. Граник В.Г., Печениена В.М., Мухина Н.А. // Хим.-фарм. журн. – 1991. –
Т. 25, № 1. – С. 57-66.
Работа выполнена под руководством
докт. хим. наук, профессора А.Д. Котова
183
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
РАЗДЕЛ 1. БИОРАЗНООБРАЗИЕ ............................................. 3
ФАУНА КОРОВОК (COLEOPTERA, COCCINELLIDAE)
ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ 3
Балуева Е.Н. .................................................................................... 3
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФАУНЫ ПАРАЗИТИЧЕСКИХ
ПРОСТЕЙШИХ РЫБ НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ
ВЕРХНЕ-ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА
Бочагова А.В. ................................................................................ 10
ПИТАНИЕ И ГЕЛЬМИНТОФАУНА ЯЩЕРИЦ ПРЫТКОЙ –
LACERTA AGILIS И ЖИВОРОДЯЩЕЙ – L. VIVIPARA,
ОБИТАЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
Кутузов Н.Ю. ............................................................................... 18
АГРЕГИРОВАННОСТЬ РЫБНОГО НАСЕЛЕНИЯ НА РУСЛОВЫХ
УЧАСТКАХ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
И ЕЕ ЗАВИСИМОСТЬ ОТ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ
Малин М.И. ................................................................................... 24
ПУРПУРНЫЕ БАКТЕРИИ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Остапенко Е.А. ............................................................................ 30
РАЗДЕЛ 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ......................35
ОЦЕНКА ЖИЗНЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДРЕВОСТОЕВ
И ИХ СООБЩЕСТВ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО
СТРЕССА (НА ПРИМЕРЕ НЯНПЗ)
Болдырева А.С. ............................................................................. 35
ОБЪЕМНАЯ АКТИВНОСТЬ РАДОНА В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ
БОЛЬШОГО СЕЛА ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
Борков А.М. ................................................................................... 41
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЯКОВЛЕВСКОГО БОРА
Шитова Т.П. ................................................................................ 45
184
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
Светлых И.А. ................................................................................ 53
ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАННЫХ ЩЕЛОЧНЫХ
ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ПРОДУКТОВ ИХ УТИЛИЗАЦИИ
Подаруев С.О. ............................................................................... 58
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ГАЛЬВАНОШЛАМОВ
И ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
И УТИЛИЗАЦИИ
Рачкова Е.В................................................................................... 62
РАЗДЕЛ 3. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА ........................................66
АНАЛИЗ ЗРИТЕЛЬНЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
НА ПРЕДЪЯВЛЕНИЕ ПАТТЕРНОВЫХ СТИМУЛОВ
Бородина У.В., Швецова О.С. ..................................................... 66
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРДИО-РЕСПИРАТОРНОЙ
СИСТЕМЫ У РАБОТНИКОВ
СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Вершинина А.Н., Гуляева И.С.,
Жукова Т.С., Лосева И.А. ............................................................ 72
ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗРЕЛОСТИ ДЕТЕЙ 7 – 8 ЛЕТ
Некрасова О.Ю. ........................................................................... 77
ВЛИЯНИЕ ЭКЗАМЕНАЦИОННОЙ СИТУАЦИИ
НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ СТУДЕНТОВ
ФАКУЛЬТЕТА БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ ЯРОСЛАВСКОГО
ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Приемышева А.В. ......................................................................... 85
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ
СИСТЕМЫ ДЕТЕЙ 7 – 9 ЛЕТ
Смирнова А.А., Ханикова К.А...................................................... 90
ОПРЕДЕЛЕНЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В БИОСУБСТРАТАХ
ДЕТЕЙ ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО
ГОРОДА НА ПРИМЕРЕ Г. РЫБИНСКА
Смирнова Е.В................................................................................ 93
185
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПРЕДЕЛЕНЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В БИОСУБСТРАТАХ
ДЕТЕЙ ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО
ГОРОДА НА ПРИМЕРЕ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Фураева Ю.В. ............................................................................... 98
РАЗДЕЛ 4. ГЕНЕТИКА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ
ТОКСИКОЛОГИЯ .................................................105
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
ГЕНОТОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ Р. КОТОРОСЛЬ
Гаврилова Н.В............................................................................. 105
ТЕСТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОЛИГОНУКЛЕОТИДНЫХ
ПРАЙМЕРОВ, ДЛЯ АМПЛИФИКАЦИИ
УЧАСТКОВ ГЕНА 18S рРНК
Горохова В.И., Елифантьева И.С. ............................................ 110
МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ДОННЫХОТЛОЖЕНИЙ
ВОДОЕМОВ В АКВАТОРИИ г. ОРЕНБУРГА
Иванова А.Г. ............................................................................... 116
НАСЛЕДОВАНИЕ ДИСПЛАЗИИ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
У СОБАК ПОРОДЫ НЕМЕЦКАЯ ОВЧАРКА
Кузнецова О.В............................................................................. 120
МУТАГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ВОДОЕМОВ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Лушникова М.В., Фираго А.Л. ................................................... 124
КЛОНИРОВАНИЕ ГЕНА Hyd L БОЛЬШОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ Ni-Fe
ГИДРОГЕНАЗЫ Thiocapsa roseopersicina
Постникова О.А. ........................................................................ 129
ОЦЕНКА МИТОЗМОДИФИЦИРУЮЩЕЙ И МУТАГЕННОЙ
АКТИВНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ УРАЛ
Прасол Е.А. ................................................................................. 132
РАЗДЕЛ 5. ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ............................136
ТЕРМОПРЕФЕРЕНДУМ БАЙКАЛЬСКОГО ВИДАВСЕЛЕНЦА БОКОПЛАВА GMELINOIDES FASCIATUS
(STEBBING, 1899), ОБИТАЮЩЕГО В РЫБИНСКОМ
ВОДОХРАНИЛИЩЕ
Законнов К.В. .............................................................................. 136
186
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЛИЯНИЕ ЭКЗОГЕННОГО РЕГУЛЯТОРА РОСТА
ЭПИБРАССИНОЛИДА, ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛА ЦИНКА
И ИХ СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ПРОЦЕССЫ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТЕНИЙ
Медведская В.А. ......................................................................... 142
ИЗУЧЕНИЕ АЭРОБНЫХ ОЛИГОТРОФНЫХ
МИКРООРГАНИЗМОВ В ПОРОДАХ ГЛУБОКИХ
ГОРИЗОНТОВ, ВСКРЫТЫХ ВЫСОКОВСКОЙ СВАЖИНОЙ
Панина Я.Ф. ................................................................................ 149
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ Fe(III)-ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ
БАКТЕРИЙ ИЗ ОГЛЕЕННОГО ГОРИЗОНТА A1A2g
ДЕРНОВО-СЛАБОПОДЗОЛИСТОЙ
ГЛЕЕВАТОЙ ПОЧВЫ
Панкова Н.А., Филиппова Н.Н. ................................................. 155
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ИОНОВ МЕДИ
И ЦИНКА НА АКТИВНОСТЬ САХАРАЗЫ
В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ КИШЕЧНИКА ПЛОТВЫ
В РАЗЛИЧНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА
Филиппов А.А. ............................................................................. 162
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ПО ВЕГЕТАТИВНЫМ ОРГАНАМ DACTYLORHIZA
MACULATA (L.) SOO И HORDEUM VULGARE L.
Целебровский М.В. ..................................................................... 167
РАЗДЕЛ 6. ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ .........176
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
АРОМАТИЧЕСКОГО НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ
В ГАЛОГЕННИТРОАРЕНАХ
Ноздрачева О.И., Рызванович Г.А. ........................................... 176
СИНТЕЗ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ
5-ХЛОР-3-ФЕНИЛ-2,1-БЕНЗИЗОКСАЗОЛА
Шалгунова О.А. .......................................................................... 179
187
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Научное издание
Современные проблемы
биологии, экологии, химии
Материалы
региональной научной
студенческой конференции
Компьютерная верстка И.Н. Ивановой
Подписано в печать 13.10.2006 г. Формат 60х84/16.
Усл. печ. л. 10,93. Уч.-изд. л. 9,55. Тираж 85 экз. Заказ
Оригинал-макет подготовлен
в редакционно-издательском отделе
Ярославского государственного университета.
150000 Ярославль, ул. Советская, 14
Отпечатано
ООО «Ремдер» ЛР ИД № 06151 от 26.10.2001
г. Ярославль, пр. Октября, 94, оф. 37 тел. (0852) 73-35-03
188
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
12
Размер файла
1 718 Кб
Теги
современные, экологии, 1384, биологии, проблемы, химия
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа