close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1476.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 2008
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 2008 года
С 56
Современные проблемы биологии, экологии, химии : материалы региональной научной студенческой конференции / отв. ред.
канд. хим. наук, доц. Р.С. Бегунов ; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль :
ЯрГУ, 2008. – 224 с.
В сборнике опубликованы материалы региональной научной
студенческой конференции по актуальным проблемам современной
биологии, экологии и химии. В центре внимания находятся вопросы 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
Редакционная коллегия:
Р.С. Бегунов, канд. хим. наук, доц. (отв. ред.)
А.В. Еремейшвили, канд. биол. наук, доц.
В.Н. Казин, д-р хим. наук, проф.
© Ярославский
государственный
университет
им. П.Г. Демидова, 2008
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 1. Ботаника
СОДЕРЖАНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И СОСТОЯНИЕ
МИКОСИМБИОНТА В ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ DACTYLORHIZA
MACULATA (L.) SOO (ORCHIDACEAE)
Целебровский М.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Физиолого-биохимические основы онтогенеза орхидных России
до настоящего времени остаются крайне слабо изученными [3, 8, 10,
11]. Между тем именно они обуславливают специфику роста и развития этих уникальных растений. Исследование физиологии орхидных
актуально не только в плане понимания их биологии (микотрофия,
вторичный покой, репродуктивное развитие и др.), но и для решения
практических задач по сохранению и использованию этих растений.
Ключевым вопросом биологии орхидных является микотрофия.
Она сопровождает орхидею в течение всего онтогенеза, оказывая существенное влияние на процессы роста и развития [12, 13, 20]. Степень и характер микотрофности значительно варьируют на протяжении жизни орхидеи, находясь под ее метаболическим контролем [9].
Одним из биохимических факторов, регулирующих развитие микосимбионта в подземных органах орхидных, являются фитоалексины
[15]. Большинство из них относятся к фенольным соединениям [7]. К
их числу принадлежит и орхинол, синтезируемый в тубероидах орхидных [14]. Фенольные соединения и продукты их окисления обладают фунгицидным и фунгистатическим действиями, а также проявляют антиоксидантную активность, защищая клетки растений от
стрессовых воздействий [7, 16, 17, 19, 21]. В то же время не ясна регуляция развития микосимбионта в подземных органах орхидных соединениями фенольной природы, поскольку данный вопрос до настоящего времени не исследовали.
Целью нашей работы являлось изучение содержания и локализации фенольных соединений в подземных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo с учетом состояния микосимбионта.
Объект исследования – D. maculata – вид довольно широко распространенный в Европейской части России и достаточно подробно
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изученный в таксономическом и экологическом аспектах [1, 2]. D.
maculatа, используемая в эксперименте, произрастала на территории
Ярославской области (Даниловский район). Растительный материал
собирали в фазу летней вегетации в июле 2007 года. Среднюю биологическую пробу составляли не менее чем из 4 растений.
Фенольные соединения экстрагировали из свежего растительного
материала 80% этанолом. Определение суммарного содержания фенольных соединений и уровня накопления флавоноидов проводили
стандартными спектрофотометрическими методами [5, 6]. Калибровочные графики в обоих случаях строили по ГСО рутина. Гисто- и цитохимическое исследования локализации фенольных соединений и состояния микосимбионта проводили при помощи микроскопирования
поперечных срезов, окрашенных следующими реактивами – Fast Blue,
ванилиновый реактив, флороглюцин [4]. Статистическую обработку
данных проводили с использованием программы MS Excel 2003.
Установлено, что среди подземных органов наибольшим уровнем
накопления фенольных соединений характеризуются придаточные корни, а наименьшим – тубероид (табл. 1). Тубероид выполняет функцию
запасающего органа и накапливает крахмал [11]. Однако, уровень аккумуляции флавоноидов в нем в 2 раза превышает таковой в окончаниях и придаточных корнях. Возможно, это также связано с запасающей
ролью тубероида, поскольку известно, что не все флавоноиды выполняют какие-либо защитные функции [18], и их высокое содержание
может свидетельствовать об активности углеродного метаболизма и аккумуляции углерода для последующей реутилизации [7, 18].
Таблица 1
Содержание фенольных соединений (ФС) и флавоноидов (ФЛ) в
подземных органах D. maculata в фазу летней вегетации
Органы и их части
Тубероид
Окончания тубероида
Придаточный корень
ФС
ФЛ
мкг/г свежей массы
0,70±0,005
1,22±0,004
1,37±0,021
0,32±0,027
0,28±0,012
0,25±0,007
Доля ФЛ
от ФС, %
43
23
18
В свою очередь, высокое содержание фенольных соединений в
целом, и в частности флавоноидов в придаточных корнях и окончаниях тубероидов обусловлено, очевидно, их фунгицидной и фунгистатической активностями [15]. Именно эти органы являются микотроф4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ными и в течение вегетации подвергаются периодическому вторжению микосимбионта [9]. Поэтому в нашей работе с помощью методов
гисто- и цитохимии была исследована локализация фенольных соединений и морфология микосимбионта в придаточных корнях и окончаниях тубероидов.
В придаточных корнях фенольные соединения присутствуют в
клетках, прилегающих к основанию корневого волоска, в клеточных
стенках клеток экзодермы, а также в вакуолях специализированных
фенолзапасающих клеток (клетках-вместилищах) коровой паренхимы
(рис. 1).
Рис. 1. Локализация фенольных соединений в придаточных корнях D. maculata:
А – клетки у основания корневого волоска, В – клеточные стенки клеток экзодермы, С – фенолзапасающие клетки.
Качественная реакция на присутствие лигнина приводила к интенсивному розовому окрашиванию проводящих элементов, что свидетельствует о наличии в них этого полимера. Его присутствие также
обнаруживалось в корневых волосках, приобретающих равномерное
розовое окрашивание. Вероятно, именно эти структуры выступают в
роли барьера, препятствующего проникновению и распространению
микосимбионта в подземных органах D. maculata.
В клетках коровой паренхимы придаточных корней при реакции с
ванилиновым реактивом (на флаваны) отмечено розовое окрашивание
пелотонов и нелизированных гиф, что свидетельствует о локализации в
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
них представителей этого класса фенольных соединений. Розовое окрашивание микосимбионта реактивом на флаваны также наблюдается
в клетках коровой паренхимы окончаний тубероида (рис. 2).
Рис. 2. Локализация флаванов в лизированных пелотонах в коровой паренхиме:
А – придаточные корни, В – окончания тубероида.
Отмечено, что в базальной части как придаточных корней, так и
окончаний тубероида количество лизированных пелотонов меньше,
чем в их дистальном участке (табл. 2). В небольшом числе случаев в
клетках коровой паренхимы и межклетниках были обнаружены небольшие участки сохранившихся гиф микосимбионта.
Таблица 2
Характеристика состояния микосимбионта в подземных органах
и их частях D. maculata в фазу летней вегетации
Окончание тубероида
Базальная часть
Дистальная часть
Редкие крупные Многочисленные
шаровидные ли- крупные
шарозированные пело- видные
уплоттоны
ненные лизированные пелотоны;
редкие нелизированные гифы
Придаточный корень
Базальная часть
Дистальная часть
Редкие шаровид- Многочисленные
ные лизирован- шаровидные линые пелотоны и зированные пелоих
фрагменты; тоны; нелизироредкие нелизиро- ванные гифы
ванные гифы
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, среди подземных органов наиболее высокий уровень накопления фенольных соединений характерен для придаточных
корней, подвергающихся в большей степени инвазии микосимбионта.
Придаточным корням также свойственна более высокая интенсивность окраски на сумму фенольных соединений и флаваны, по сравнению с окончаниями тубероида. При этом как в окончаниях тубероида, так и в придаточных корнях интенсивность окраски выше в их
дистальных частях, чем в базальных. По окраске на лигнины различий между окончаниями тубероида и придаточными корнями не обнаружено. Существенное преобладание лизированного микосимбионта приурочено к дистальным частям исследуемых органов, по
сравнению с базальными.
Литература
1. Аверьянов Л.В. Конспект рода Dactylorhiza Neck. еx Nevski (Orchidaceae)
// Новости систематики высших растений. 1993. Т. 29. С. 4-25.
2. Вахрамеева М.Г. Род Пальчатокоренник // Биол. флора Моск. Обл. М.:
Гриф и Ко, 2000. Вып. 14. С. 55-86.
3. Вахрамеева М.Г., Татаренко И.В., Варлыгина Т.И. Основные направления
изучения дикорастущих орхидных (Orchidaceae Juss.) на территории России и сопредельных государств // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2004. Т.109, вып. 2. С. 37-56.
4. Дубравина Г.А., Зайцева С.М., Загоскина Н.В. Изменения в образовании
и локализации фенольных соединений при дедифференциации тканей тисса
ягодного и тисса канадского в условиях in vitro // Физиология растений, 2005.
Т. 52, № 5. С. 755-762.
5. Загоскина Н.В., Олениченко Н.А., Юньвэй Ч., Живухина Е.А. Способность различных сортов пшеницы к образованию фенольных соединений // Прикладная биохимия и микробиология, 2005. Т. 41, № 1. С. 113-116.
6. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и методы их исследования
// Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 185-197.
7. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения:
56-е Тимирязевское чтение. М.: Наука, 1996. 45 с.
8. Маракаев О.А., Марасанов Д.С. Особенности накопления азотистых веществ в различных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Иваново: Изд-во ИвГУ,
2003. С. 87-88.
9. Маракаев О.А., Николаева Т.Н., Алявина А.К., Загоскина Н.В. Содержание фенольных соединений и состояние микосимбионта в вегетативных органах
зимующей орхидеи // Вестник ТГУ, 2007. Серия: Биология и Экология. Вып. 4.
№8. С. 20-27.
10. Маракаев О.А., Титова О.В. Активность окислительных ферментов и
особенности развития микоризы в подземных органах Dactylorhiza maculata (L.)
Soo на разных этапах онтогенеза // Бюл. ГБС. 2000. Вып. 180. С. 77-84.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11. Маракаев О.А., Титова О.В., Марасанов Д.С. Распределение углеводов
по органам Dactylorhiza maculata (L.) Soo (Orchidaceae) на разных этапах онтогенеза // Физиология растений и экология на рубеже веков. Ярославль: Изд-во
ЯрГУ, 2003. С. 38-39.
12. Татаренко И.В. Микориза орхидных (Orchidaceae) Приморского края
// Ботан. журн. 1995. Т. 80, №8. С. 64-72.
13. Татаренко И.В. Орхидные России: жизненные формы, биология, вопросы охраны. – М.: Аргус, 1996. – 207 с.
14. Arditty J. Aspect of Orchid physiology // Advances in Bot. Research, 1979,
Vol. 7, pp. 421-465.
15. Arditty J., Flick B.H., Ehmann A., Fisch M.H. Orchid phytoalexins. II. Isolation and characterization of possible sterol companions // Amer. J. Bot., 1975, Vol. 62,
№ 7, pp. 738-742.
16. Beckman C.H. Phenolic-storing cells: keys to programmed cell death and periderm formation in wilt disease resistance and in general defense responses in plants //
Phys. Mol. Plant Pathol., 2000, Vol. 57, pp. 101-110.
17. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, Oxidative Damage
and Oxygen Deprivation Stress: a Review // Annals of Botany, 2003, Vol. 91, pp. 179194.
18. Jones C.G., Firn R.D. On the evolution of secondary plant chemical diversity
// Phil. Trans. Royal. Soc., 1991, № 333, pp. 273-280.
19. 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.
20. Tomita M., Konno S.A. Preliminary report on the symbiotic germination of
nine japanese terrestrial orchids // The National Plant Propagators Society, 1997,
Vol. 47, pp. 648-655.
21. 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.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доцента О.А. Маракаева
ОЦЕНКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
ТКАНЕЙ ОРХИДНЫХ
Пыненкова О.М.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Исследование физиологически активных веществ является в настоящее время одним из наиболее интенсивно изучаемых вопросов
физиологии и биохимии растений. По мере выделения и изучения
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этих веществ, стало возможным их использование в качестве регуляторов роста [6, 8]. К настоящему время выяснено, что они влияют на
свойства цитоплазмы, окислительно-восстановительный режим клеток, дыхание и фотосинтез, поступление и передвижение питательных веществ, метаболизм углеводов, азотистых и фосфорных соединений, скорость и характер ферментативных реакций и др. Особый
интерес представляет изучение физиологически активных веществ,
выделенных из нетрадиционных и лекарственных видов растений, в
частности орхидных.
Целью настоящей работы была оценка физиологической активности экстрактов из запасающих органов Dactylorhiza maculatа (Orchidaceae) – стеблекорневых тубероидов. В качестве тест-объекта использовали пшеницу сорта «Заря». Из сухого материала тубероидов
получали 1% спиртовой экстракт и готовили серию разбавлений – 1,
10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5%. В каждом из полученных разбавлений,
спиртовых контролях и растворе 2,4-Д (150мг/л) проводили замачивание семян в течение 18 часов, после чего их помещали на проращивание в рулоны при температуре 25°С. Опыт продолжали в течение
7 суток. Определяли следующие показатели – энергию прорастания и
всхожесть семян, морфометрические и весовые характеристики проростков. Опыты проводили в двукратной повторности по 30 семян в
каждой [2, 3, 7].
В результате работы было выявлено действие экстракта тубероида на прорастание семян пшеницы (табл. 1).
Таблица 1
Действие экстракта на прорастание семян пшеницы *
Концентрации экстракта, %
1
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5
Контроль
2,4-Д (150 мг/л)
Энергия прорастания, %
78
87
87
88
89
83
Всхожесть, %
82
89
87
94
90
92
*Примечание: «-» – отсутствие проростков в варианте
Среди растворов экстрактов резко выделяются концентрации – 1
и 10-1%. У семян, обработанных данными растворами, прорастание
полностью отсутствовало. Такое ингибирование связано с высокой
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отношение к контролю, %
концентрацией этилового спирта, который использовали для экстракции материала. Это подтверждается тем, что у семян, обработанных
соответствующими спиртовыми контролями (без экстракта), прорастание также полностью отсутствовало. При обработке семян 10-2%
раствором экстракта наблюдаются более низкие показатели их посевных характеристик по сравнению с остальными вариантами. Энергия
прорастание составляет 78%, всхожесть – 82%. Достоверного влияния
остальных концентраций экстракта и раствора 2,4-Д на прорастание
семян не обнаружено. Показатели энергии прорастания и всхожести
были высокими и соответствовали исходным посевным характеристикам семян. Четких закономерностей влияния разных концентраций
экстракта и раствора 2,4-Д на весовые характеристики проростков
выявить не удалось.
Показано, что рост корней стимулируется с уменьшением концентрации растворов экстракта – от 10-2 до 10-4%, а при концентрации
10-5% – незначительно уменьшается (рис. 1). Очевидно, стимуляция
роста корней растворами с концентрацией 10-4 и 10-5% связана с действием спирта. Достоверным стимулирующим эффектом обладают
растворы экстракта с концентрацией 10-2 и 10-3%.
60
40
20
0
-20
-40
1
10-1
10-2
10 -3
10-4
10-5
Спиртовой
контроль
Растворы
экстрактов
-60
-80
-100
-120
Концентрации экстракта и спиртовых контролей, %
Рис. 1. Изменение длины корней после обработки семян разными концентрациями экстракта
Стимуляцию роста корней при уменьшении концентрации можно
объяснить присутствием в экстракте слаботоксичных веществ [8]. В
малых концентрациях они могут вызывать стрессовую реакцию растения, тем самым, активизируя процессы жизнедеятельности. При
этом активируются процессы, являющиеся приоритетными для живой
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отношение к контролю, %
системы в момент воздействия. В нашем случае таковыми являются
деление и рост клеток зародыша, рост корней.
Установлено, что рост колеоптилей стимулируется с повышением концентрации растворов от 10-4 до 10-2% в отличие от роста корней
(рис. 2). Стимулирующим эффектом обладают растворы экстрактов
только с концентрацией 10-2 и 10-3%. Концентрации 10-4 и 10-5% не
имеют достоверных различий с соответствующими спиртовыми контролями.
40
20
0
-20
1
10-1
10-2
10 -3
10-4
10-5
-40
-60
Растворы
экстракта
-80
Спиртовой
контроль
-100
-120
Концентрации экстракта и спиртовых
контролей, %
Рис. 2. Изменение длины колеоптилей после обработки семян разными концентрациями экстракта
Стимуляцию роста колеоптилей можно объяснить присутствием
в экстракте – веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности проростка (макро- и микроэлементы, витамины, аминокислоты
и др.); фитогормонов, оказывающих прямое и косвенное стимулирующее влияние; веществ негормональной природы, действующих
опосредованно. Известно, что по степени чувствительности стеблевая
часть растений значительно уступает корням [7]. Это подтверждается
данными наших исследований. Так, стимуляция экстрактом роста
корней более высокая (34%), чем роста колеоптилей (19%). Кроме того, обработка семян раствором 2,4-Д (150 мг/л) привела к торможению роста корней на 43%, а роста колеоптилей – на 38% по отношению к контролю.
Анализ полученных результатов позволил сделать следующие
выводы:
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Концентрации экстрактов 1 и 10-1% токсичны для проростков и
не могут использоваться для выяснения физиологического эффекта.
Длина корней проростков является более чувствительным показателем влияния экстракта, чем длина колеоптилей. По отношению к
стандартному раствору 2,4-Д (150 мг/л) чувствительность к оказанному эффекту для корней составляет 43%, для колеоптилей – 38%.
Концентрации экстракта 10-2 и 10-5% не влияют на прорастание
семян и массу проростков, но оказывают стимулирующее действие на
рост корней и колеоптилей.
Концентрации экстракта 10-2 и 10-3% достоверно оказывают стимулирующее действие на рост корней и колеоптилей. Наибольшую
стимулирующую активность на рост корней оказывает концентрация
экстракта 10-3%, на рост колеоптилей – 10-2%.
Литература
1. Волынец, А.П. Взаимодействие эндогенных регуляторов роста и гербицидов / А.П. Волынец. Минск: Наука и техника, 1980. 144 с.
2. Ермаков, А.И. Методы биохимического анализа растений / А.И. Ермаков,
В.В. Арасимович, М.И. Смирнова-Иконникова, И.К. Мурри. М.; Л.: Селхозгиз,
1952. 520 с.
3. Маракаев, О.А. Экологическая физиология растений: вегетационные
опыты: Метод. указания / О.А. Маракаев, О.В. Титова. Ярославль: Изд-во ЯрГУ,
2003. 55 с.
4. Методы биохимического анализа растений / Под ред. В.В. Полевого,
Г.Б. Максимова. Л.: Изд-во ЛГУ, 1978. 192 с.
5. Полевой, В.В. Фитогормоны: учебное пособие / В.В. Полевой. Л.: Изд-во
ЛГУ, 1982. 249 с.
6. Природные ингибиторы роста и фитогормоны / Под ред. В.И. Кефели.
М.: Наука, 1981. 253 с.
7. Ракитин, Ю.В. Химические регуляторы жизнедеятельности растений: избранные труды / Ю.В. Ракитин. М.: Наука, 1983. 264 с.
8. Физиологическое действие химических регуляторов роста на растения
/ Под ред. О.В. Титовой. Ярославль, 1983. 95 с.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента О.А. Маракаева
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 2. Генетика и генетическая
токсикология
ВЛИЯНИЕ ЦИТОХАЛАЗИНА D НА ОТВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ
ПРАЙМИРОВАННЫХ НЕЙТРОФИЛОВ
Прасол Е.А.
Институт Фундаментальных Проблем Биологии РАН, г. Пущино,
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Нейтрофилы – наиболее многочисленные лейкоциты крови человека. Они являются первой линией защиты организма от патогенных
микроорганизмов и обеспечивают быстрые реакции иммунной системы на инородное вторжение. Элиминация антигенов из организма
обеспечивается такими функциями нейтрофилов как фагоцитоз и цитотоксичность (Тотолян, 2000).
Было показано влияние на процесс фагоцитоза различных биологически активных веществ, в том числе бактериальных эндотоксинов
(липополисахаридов - LPS), играющих огромную роль в развитии
сепсиса. Именно повреждающему действию липополисахаридов отводится ключевая роль при септическом шоке. Высвобождаясь из
клеточной стенки бактерий, LPS взаимодействует с клетками периферической иммунной системы, изменяя регуляторные механизмы их
функционирования. Взаимодействие с агентами бактериального происхождения (LPS и fMLP) инициирует в фагоцитах координированную серию биологических ответов(Rossi F., 1989), которые, включая
изменения формы, изменения на поверхности мембраны, клеточную
подвижность, фагоцитоз, зависят от работы цитоскелета и от его составляющих (Ping Ting-Beal., 1995). Обработка нейтрофилов липополисахаридом усиливает полимеризацию микрофиламентов (Allen et
al, 1997), ингибитором которой является цитохалазин D (Brown et al.,
1982). Он разрезает актиновые филаменты, препятствуя тем самым нормальному протеканию фагоцитоза (Ting-Beal., 1995).
Праймирование нейтрофилов бактериальным LPS сопровождается усилением респираторного взрыва. Это обусловлено активацией
NADPH-оксидазы, осуществляющей перенос электронов от внутриклеточного NADPH на молекулу экзогенного кислорода, что сопровождается внутрифагосомальной продукцией АФК (Karlsson, 1995).
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Считается, что при активации нейтрофилов АФК прямо участвует в
деструкции бактерий (Segal, 2005).
В настоящее время известны LPS, которые, связавшись с рецептором, не только не активируют клетку, но и ингибируют эффекты
токсических LPS, проявляя тем самым антагонистическую активность
в отношении эндотоксинов. Наиболее исследованными из них являются липополисахариды из фототрофных бактерий Rodobacter capsulatus. Поиск защитных средств от эффектов эндотоксинов является
весьма актуальным из-за роста смертности по причине грамотрицательного сепсиса и шока. В этом ключе особую проблему представляет исследование свойств антагонистов, способных блокировать токсические эффекты эндотоксинов при грамотрицательной бактериемии
и других индикациях.
Целью работы явилось исследование способности липополисахаридов различной структуры праймировать нейтрофилы в условиях
нормального и нарушенного фагоцитоза. В связи с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
1. Определить влияние цитохалазина D при стимуляции хемиоаттрактантным агентом (fMLP) праймированных и непраймированных
нейтрофилов по уровню респираторного взрыва.
2. Оценить действие цитохалазина D на респираторный взрыв
при фагоцитозе непраймированных и праймированных нейтрофилов.
Работа проводилась на нейтрофилах здоровых доноров. Выделяли нейтрофилы с помощью метода дифференциального центрифугирования на 2-х слойном градиенте фиколла-урографина (1.119 г/мл и
1.077 г/мл).
Праймирование нейтрофилов проводилось с 10 нг/мл LPSE.coli или
с 10нг/мл LPSRb.caps проводили в течение 30 мин при 37oС. Интенсивность генерации активных форм кислорода (АФК) клетками оценивали
по люминол-зависимой хемилюминесценции. Активацию клеток проводили лиофильно высушенными бактериями E. coli (штамм K-12) или
1 мкМ хемотаксического пептида N-formyl-Met-Leu-Phe (fMLР).
Для исследования реакции фагоцитоза использовали клетки
E.coli K-12, предварительно опсонизированные термоинактивированной аутологичной сывороткой. Инкубирование проводили в среде
Хенкса, содержащей 2% сыворотки. В каждой пробе было 106 нейтрофилов; соотношение нейтрофил:бактерии в пробе составляло 1:10.
Для подтверждения поглощения бактерий нейтрофилами использовали FITC-меченые клетки E.coli K-12. Регистрацию поглощенных бактерий проводили методом конфокальной микроскопии по зеленому
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
свечению (λ=524нм) на приборе Leica TCP SPE через 30 мин. после
добавления FITC-меченых клеток E. coli K-12 к нейтрофилам.
В настоящей работе важно было выяснить, влияет ли праймирование нейтрофилов различными липопилисахаридами на респираторный
взрыв при фагоцитозе и аквации fMLP, а также на фагоцитарную активность клеток в условиях нарушенного цитохалазином D фагоцитоза.
При предварительной инкубации нейтрофилов, праймированных
как токсичным LPSE.coli, так и нетоксичным LPSRb.caps с 0,01мкМ цитохалазина D (рис. 1а и 1б), фагоцитарная активность клеток не отменяется, как и в отсутствие ингибитора сборки актина. Выявлено также,
что как у праймированных, так и непраймированных нейтрофилов
способность к поглощению и дальнейшему киллингу в присутствии
5 мкМ цитохалазина D подавляется и не зависит от характеристики
праймирующего агента (рис. 1в и 1г).
Рис. 1. Поглощение праймированными нейтрофилами FITC-меченных E.coli
после инкубации с цитохалазином D (через 30 мин после добавления бактерий).
а – нейтрофилы, праймированные LPS E.coli +цитохалазин 0,01мкМ,
б – нейтрофилы, праймированные LPSRb.caps +цитохалазин 0,01мкМ,
в - нейтрофилы, праймированные LPS E.coli +цитохалазин 5мкМ,
г - нейтрофилы, праймированные LPSRb.caps +цитохалазин 5мкМ.
В настоящей работе для исследования влияния праймирования
токсичным LPSE.coli и нетоксичным LPSRb.caps на фагоцитоз нейтрофилов
была проведена также оценка уровня продукции АФК при респиратор15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ном взрыве, который обычно сопутствует фагоцитозу и является составной частью общего повышения метаболической активности клеток.
Наблюдалась тенденция к увеличению продукции АФК при фагоцитозе нейтрофилов, праймированных токсичным LPSE.coli, относительно контрольного уровня, активация же клеток LPSRb.caps не приводила к усилению хемилюминесценции.
Ответ на 1 мкМ fMLP аналогичен ответу нейтрофилов при кислородзависимом фагоцитозе (результаты не представлены). При исследовании действия LPSRb.caps. в отношении токсичного LPSE.coli отмечено снижение эндотоксин-индуцированного образования АФК
LPSRb.caps по сравнению с LPSE.coli. Полученные в ходе эксперимента
данные позволяют заключить, что LPSRb..caps способен подавлять
влияние эндотоксинов. Это происходит за счет конкурентного связывания со специфическими клеточными рецепторами при активации
нейтрофилов, что свидетельствует о защитном эффекте LPSRb.caps.
Инкубация непраймированных нейтрофилов с цитохалазином D в
концентрации 0,01-5 мкМ вызывало дозозависимое уменьшение люминол-зависимой хемилюминесценции в ответ на бактерии E.coli
Праймирование с увеличением концентрации цитохалазина D,
наоборот, способствует усилению респираторного взрыва нейтрофилами, праймированными LPSE.coli. При этом суммарное количество
образующегося на fMLP активного кислорода по сравнению с контрольным уровнем заметно выше наблюдаемого при фагоцитозе. При
этом эффект, оказываемый LPSRb.caps сохраняется как при кислородзависимом фагоцитозе, так и при действии fMLP (рис. 2 и 3).
Рис. 2. Влияние различных концентраций цитохалазина D на респираторный
взрыв праймированных нейтрофилов при фагоцитозе бактерий E.coli.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На гистограмме приведены средние значения эффектов, рассчитанных как отношение интеграла ответа клеток в течение фагоцитоза
(1 час), инкубированных с эндотоксином, к интегралу ответа интактных клеток при фагоцитозе, принятому за 100%. Здесь и далее под интегралом ответа клеток подразумевается суммарная продукция АФК,
которую рассчитывали как площадь под кривой зависимости интенсивности хемилюминесценции от времени. Статистический анализ результатов проводили с использованием t-критерия Стьюдента.
Рис. 3. Влияние различных концентраций цитохалазина D
на респираторный взрыв праймированных нейтрофилов,
активированный хемотаксическим пептидом fMLP.
* - Достоверное отличие от контрольного уровня,
** - Достоверное отличие от эффекта 10 нг/мл LPSE.coli, (2), p<0,05.
В ходе исследовательской работы было выявлено:
Праймирование нейтрофилов токсичным LPS из E. coli (LPSE.coli) и
нетоксичным LPS из Rhodobacter capsulatus (LPSRb.caps) не отменяет фагоцитарной активности клеток как в присутствие цитохалазина D в
концентрации 0,01мкМ, так и без него. Независимо от праймирующего
агента фагоцитоз полностью подавляется при 5 мкМ цитохалазина D.
Цитохалазин D дозозависимо снижает продукцию АФК непраймированными нейтрофилами в ответ на бактерии E.coli и усиливает
ее при активации fMLP.
Праймирование нейтрофилов токсичным LPSE.coli способствует
усилению респираторного взрыва как при кислородзависимом фагоцитозе, так и при активации fMLP с повышением концентрации ци17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тохалазина D. Праймирование клеток нетоксичным LPSRb.caps не только не усиливает, но и ослабляет продукцию АФК в обоих случаях.
LPSRb.caps проявляет антагонистические свойства по отношению к
LPSE.coli, снижая уровень респираторного взрыва нейтрофилов, индуцированный fMLP, независимо от присутствия цитохалазина D.
Литература
1. Тотолян А.А., Фрейдлин И.С. Клетки иммунной системы. Том I. СПб.:
Наука. 2000. 231 с.
2. Allen JN., Moore SA., Liao Z., Wewers MD. Changes in mononuclear phagocytemicrotubules after endotoxin stimulation. 1. Changes in microtubule stability. Am.
J. Respir. Cell Mol. Biol. 16 119-126 1997
3. Brown S.S., Spudich J.A. Mechanism of action of cytochalasin: evidence
that it binds to actin filament ends. // J.Cell Biol. , 88, 487-491, 1982 .
4. Karlsson, A., Markfjall M., Stromberg N., Dahlgren C. "Escherichia coliInduced activation of neutrophil NADPH-oxidase: lipopolysaccharide and formylated
peptides act synergistically to induce release of reactive oxygen metabolites. // Infection and Immunity V.63(12), 1995., P. 4606-4612.
5. Rossi, F., Della Bianca V., Grzeskowiak M., Bazzoni F. Studies on molecular
regulation of phagocytosis in neutrophils. Con A-mediated ingestion and associated
respiratory burst independent of phosphoinositide turnover, rise in [Ca2+]i, and arachidonic acid release. // The Journal of Immunology. 1989. V. 142. P. 1652-1660.
6. Segal A.W. How neutrophiles kill microbes. // Annu. Rev. Immunol. 2005.
V. 23. P. 197-223.
7. Ting-Beall, H.P., Lee A.S., Hochmuth R.M. Effect of cytochalasin D on the
mechanical properties and morphology of passive human neutrophils.// Annals of
Biomedical Engineering. – 1995. V. 23(5) P. 666-671.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., в.н.с. Прохоренко И.Р (ИФПБ РАН),
к.б.н., доц. Прохоровой И.М. (ЯрГУ).
ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
СНЕЖНОГО ПОКРОВА Г. ЯРОСЛАВЛЯАфонина Ю.В.
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Одной из крупных проблем, которая встала перед человечеством
в связи с развитием научно-технической революции, является загрязнение среды обитания человека. Поэтому сейчас необходимо дать качественную и количественную оценку этих последствий и попытаться
спрогнозировать объем и глубину их в перспективе.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Средой обитания человека в настоящее время в основном являются города, и как ни парадоксально, именно здесь сосредоточены
основные источники загрязнения. Как известно, промышленное производство является крупнейшим источником загрязнения природных
сред. В городах загрязняется воздух, с осадками это поступает в почву и оказывается в конечном итоге в водоемах, которые могут служить для питьевых целей.
Наша работа является первым этапом в попытке оценить генотоксическое загрязнение различных районов г. Ярославля, являющегося одним из крупных промышленных центров Верхневолжья и
крупнейшим городом, в котором проживает более 46% населения
Ярославской области.
Целью работы являлось изучение генотоксического загрязнения
различных районов г. Ярославля.
В связи с поставленной целью нами решались следующие задачи:
Оценка спонтанного уровня и спектра видимых мутаций у
Chlorella vulgaris
Модификация методики использования Chlorella vulgaris для оценки МА снежного покрова
Оценка пространственного распределения МА снежного покрова в
различных районах г. Ярославля
Материал исследования
В качестве материала в работе использовались пробы снега, отобранные на 12 станциях в 2 срока – 26 января и 12 марта 2008 года.
Первая серия проб отбиралась после снегопада, вторая – через 1,5
месяца после первого отбора. Пробы растапливались при комнатной
температуре и концентрировались методом вымораживания 30 раз согласно методике Дубининой для проб воды.
Станции отбора проб:
Ст. 1 Остановка «Кресты», в 5 м от Московского проспекта
Ст. 2 Остановка «Кресты», в 200 м от Московского проспекта
Ст. 3 Московский вокзал, в 5 м от Московского проспекта
Ст. 4 Московский вокзал, в 200 м от Московского проспекта
Ст. 5 Мост через р. Которосль, в 5 м от Московского проспекта
Ст. 6 Мост через р. Которосль, в 200 м от Московского проспекта
Ст. 7 Пересечение Ленинградского проспекта и ул. Урицкого, в
5 м от Ленинградского проспекта
Ст. 8 Пересечение Ленинградского проспекта и ул. Урицкого, в
200 м от Ленинградского проспекта
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ст. 9 Пересечение Тутаевского шоссе и ул. Урицкого, в 5 м от
Тутаевского шоссе
Ст. 10 Пересечение Тутаевского шоссе и ул. Урицкого, в 200 м от
Тутаевского шоссе
Ст. 11 Остановка «Парижская Коммуна, в 5 м от Тутаевского
шоссе
Ст. 12 Остановка «Парижская Коммуна, в 200 м от Тутаевского
шоссе
Методы исследования
В качестве объекта в работе использовался альгологически и бактериально чистый штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella
vulgaris (штамм ЛАРГ-1), полученный из ИОГЕН им. Вавилова РАН.
Для культивирования хлореллы использовалась среда Прата. Опыт
сопровождался интактным контролем с использованием стерильной
дистиллированной воды.
Результаты
В нашем исследовании уровень спонтанных видимых мутаций
составил 0,57 ± 0,05%, что соответствует литературным данным, по
которым он должен составлять для штамма ЛАРГ-1 0,66%.
Пространственное распределение мутагенной активности
снежного покрова
Оценка уровня мутагенности проводилась по “выраженности мутагенной активности” (ВМА), которая определялась по кратности
превышения спонтанного уровня видимых мутаций.
Таблица 1
Сводная таблица результатов (пробы от 26.01.08 г.)
Станция
контроль
Станция 1
Станция 2
Станция 3
Станция 4
Станция 5
Станция 6
Станция 7
Станция 8
Станция 9
Станция 10
Х среднее
0,6
1,71
1,97
1,51
2,09
1,47
1,33
1,43
1,32
1,30
1,4
m
0,06
0,38
0,42
0,31
0,29
0,27
0,16
0,25
0,34
0,24
0,43
t-критерий
2,87
3,23
2,87
5,09
3,15
4,41
3,21
2,06
2,80
1,85
20
2,00
3,00
2,00
3,00
2,00
2,00
2,00
не дост.
2,00
не дост.
Выраженность
2,85
3,28
2,51
3,48
2,46
2,21
2,38
2,19
2,16
2,33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Станция 11
Станция 12
1,68
1,19
0,43
0,12
2,49
4,54
не дост.
1,00
2,80
1,98
Таблица 2
Сводная таблица результатов (пробы от 12.03.08 г.)
Станция
контроль
Станция 1
Станция 2
Станция 3
Станция 4
Станция 5
Станция 6
Станция 7
Станция 8
Станция 9
Станция 10
Станция 11
Станция 12
Х среднее
0,6
2,10
2,43
3,71
2,35
3,73
2,51
3,25
2,92
3,66
3,46
2,97
1,45
m
0,06
0,44
0,68
1,57
0,52
0,52
0,78
0,89
0,97
2,20
0,40
0,32
0,37
t-критерий
3,38
2,69
1,97
3,36
5,95
2,44
2,98
2,39
1,39
7,06
7,20
2,29
Выраженность
3,00
не дост.
не дост.
3,00
6,00
не дост.
5,00
не дост.
не дост.
5,00
4,00
не дост.
3,50
4,05
6,18
3,91
6,22
4,19
5,42
4,86
6,10
5,76
4,95
2,41
7
ВМА, балл
6
5
4
3
2
1
Свежевыпавший снег
Ост.
"Парижская
Коммуна"
Тутаевское
шоссе
Ленинградский
пр-т
Мост
Московский
вокзал
Ост. "Кресты"
0
"Старый" снег
Рис. 1. Пространственное распределение мутагенной активности
снежного покрова
На графике представлены усредненные данные для каждой точки. Из графика видно, что как свежевыпавший, так и «старый» снег
повышают частоту видимых мутаций у Chlorella vulgaris, т.е. обладают мутагенным эффектом. Свежевыпавший снег обладает МА на 2
станциях, расположенных на Московском проспекте (Ост. «Кресты» –
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВМА 3,06; Московский вокзал – ВМА 2,99). МА «старого» снега обнаруживается на всех станциях (ВМА варьирует от 3,77 до 5,93).
Пробы снега отбирались в 5 и 200 метрах от автомагистралей и
результаты исследования представлены на рис. 2 и рис. 3.
7
ВМА, балл
6
5
4
3
2
1
Свежевыпавший снег
Париж.
Коммуна
5
Тутаевск.
ш-е/
Урицкого
5
Ленин.
Пр-т/
Урицкого
5
Мост 5
Моск.
Вокзал 5
Кресты 5
0
"Старый" снег
Рис. 2. Мутагенное загрязнение снежного покрова
в 5 метрах от автомагистралей
7
ВМА, балл
6
5
4
3
2
Свежевыпавший снег
Париж.
Коммуна
200
Тутаевск.
ш-е/
Урицкого
200
Ленин.
Пр-т/
Урицкого
200
Мост 200
Моск.
Вокзал
200
0
Кресты
200
1
"Старый" снег
Рис. 3. Мутагенное загрязнение снежного покрова
в 200 метрах от автомагистралей
Из графика на рис. 2 видно, что старый снег обладает большей
МА, чем свежевыпавший. То же можно сказать и о данных, представленных на рис. 3. «Старый» снег более загрязнен, чем свежий, но разница в ВМА между «чистым» и «грязным» снегом заметна меньше.
Значит, имеет место общее мутагенное загрязнение атмосферы, при22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
общее мутагенное загрязнение
Ост.
"Парижская
Коммуна"
Тутаевское
шоссе
Ленинградский
пр-т
Мост
Московский
вокзал
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
Ост. "Кресты"
ВМА, балл
чем вклад продуктов сгорания автомобильного топлива в это загрязнение значителен.
Было решено выяснить, влияет ли автотранспорт на мутагенное
загрязнение снежного покрова. Вклад автомобильного транспорта рассчитывался как разница между ВМА снега со станции, расположенной
в 5 от автомагистрали, и ВМА снега со станции, находящейся в 200 м
от автодороги. Результаты исследования представлены на рис. 4.
вклад автотранспорта
Рис. 4. Влияние автотранспорта на МА снежного покрова
Как видно из графика, практически на всех станциях наблюдается загрязнение снежного покрова за счет автотранспорта, но размер
этого загрязнения различен.
Максимально оно на 2 станциях, расположенных на Московском
проспекте (Московский вокзал и Мост через р. Которосль). Это обусловлено тем, что эти станции располагаются на Московском проспекте – одной из крупнейших автомагистралей города с интенсивным движением автотранспорта.
В точке «Кресты» наблюдается обратная ситуация (ВМА – 0,55).
Значит, пробы снега, отобранные на станции 2 (Ост. «Кресты», 200 м
от Московского проспекта) обладают большей мутагенной активностью, чем пробы со станции 1 (Ост. «Кресты», 5 м от Московского
проспекта). Это можно объяснить особенностями расположения станции 2 (находится в понижении рельефа с наветренной стороны по отношению к НПЗ им. Д.И. Менделеева) и преобладанием югозападных ветров в зимнее время.
В Дзержинском районе наблюдается иная ситуация. В точках
«Ленинградский проспект» и «Тутаевское шоссе» вклад автотранс23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
порта в мутагенное загрязнение снежного покрова незначителен
(ВМА 0,56 и 0,34 соответственно). При этом наблюдается высокий
уровень мутагенного загрязнения снега как в 5 м от автодороги, так и
в 200 м. Это может быть связано с наличием в районе таких крупных
промышленных предприятий, как ОАО «Автодизель», «Ярославский
технический углерод», «Ярославский Шинный завод», а, как известно, выбросы предприятий загрязняют верхние слои атмосферы и действуют на большие территории, что опасно для окружающей среды.
В точке «Парижская Коммуна» присутствует значительное мутагенное загрязнение снежного покрова за счет выбросов автотранспорта (ВМА 2,54), т.к. она располагается около Тутаевского шоссе –
крупной автомагистрали района с интенсивным движением.
Следующим вопросом было выявление более загрязненного района, так как из приведенных выше данных это определить сложно.
Для решения этого вопроса использовалась суммарная ВМА. Результаты представлены на рис. 5.
Выраженность мутагенной
активности, балл
6
5
4
3
2
1
0
Свежевыпавший снег
Московский пр-т
"Старый" снег
Дзержинский район
Рис. 5. Суммарная выраженность мутагенной активности по районам
Из графика видно, что ВМА снежного покрова, как свежевыпавшего, так и «старого», Дзержинского района и района Московского
проспекта примерно равны. Следовательно, оба района загрязняются
с равной интенсивностью, однако в районе Московского проспекта
основную роль в мутагенном загрязнении снежного покрова играет
автотранспорт, а в Дзержинском районе – промышленные предприятия, что создает менее благоприятную экологическую обстановку
для его жителей и окружающей среды в целом.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По итогам проделанной работы были сделаны следующие
выводы:
1. Спонтанный уровень видимых мутаций у Chlorella vulgaris
штамм ЛАРГ-1 в лаборатории генетики ЯрГУ составляет 0,57 ± 0,05%,
что соответствует литературным данным.
2. Показана возможность использования Chlorella vulgaris для
оценки МА снежного покрова. Изучена МА снежного покрова двух
районов г. Ярославля c использованием Chlorella vulgaris в качестве
тест-объекта.
3. Анализ пространственного распределения МА снежного покрова
показал, что свежевыпавший снег обладает МА на 2 станциях расположенных на Московском проспекте (33,3% изученных станций). «Старый» снег повышает частоту ВМ у Chlorella vulgaris, т.е. обладает мутагенной активностью, на всех станциях (100% изученных станций).
4. В районе больших транспортных магистралей отмечено увеличение генотоксического загрязнения снежного покрова.
Работа выполнена под руководством
к.б.н. Ковалевой М. И.
СВЯЗЬ АЛЛЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ГЕНОВ, УЧАСТВУЮЩИХ
В РЕПАРАЦИИ ДВУНИТЕВЫХ РАЗРЫВОВ ДНК,
С РИСКОМ РАЗВИТИЯ СПОРАДИЧЕСКОЙ ФОРМЫ РАКА
МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У ЖЕНЩИН
Федосеева Д.М.
Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова
Проблема изучения канцерогенеза в настоящее время стоит очень
остро. Выделяют наследственные и спорадические формы рака. В основе значительной доли семейных форм рака лежат патогенные мутации, наличие которых в гетерозиготном состоянии существенно увеличивает риск развития опухоли.
В опытах на мышах показано, что в гомозиготном состоянии в
зародышевых клетках они являются летальными, приводящими к гибели организма на ранних стадиях развития, [5] поэтому в популяции
они поддерживаются в гетерозиготном состоянии. [4] Однако семейные формы рака обуславливают не более 10% случаев возникновения
опухоли молочной железы. Наибольшее же число случаев раковых
заболеваний возникают как спорадические. Понятно, что в их основе
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
не может лежать отдельный мутантный аллель, который передается в
последующие поколения как стабильная нерасщепляющаяся единица.
Генетическая природа спорадических форм обусловлена сочетанием
отдельных вариантов одного или нескольких генов.
Рак молочной железы является наиболее частым онкологическим
заболеванием у женщин. В настоящее время проведены исследования,
доказывающие, что функциональное состояние генов BRCA1 и BRCA2
имеют определяющее значение в развитии этого типа опухоли. [1, 2]
Гены, аллельные варианты которых представлены в настоящем
исследовании, играют важную роль в процессе поддержания генетической целостности наследственного материала, а именно в репарации двуцепочечных разрывов. BRCA2 доставляет RAD51 к месту
разрыва, где тот образует нуклеопротеиновые филаменты. [11]
BRCA2 стабилизирует эти филаменты, [7, 9]и обеспечивает обмен
между гомологичными нитями [8] Основной функцией белков, кодируемых генами BRCA1 и BRCA2, является поддержание стабильности клеточного генома. [3]
Таблица № 1
Характеристика полиморфных сайтов генов
RAD51, BRCA2 и RAD52
Ген
BRCA
2
RAD51
RAD52
Экзон
Кодон
11
1420
10
372
5’ нетранслируемая
область
10
346
11
415
Положение
нуклеотида
4486
1342
Замена
нуклеотида
G>T
A>C
Замена
аминокислоты
Tyr>Asp
Asn>His
Условное
обозначение
G
Y
135
С>G
-
R
1151
1359
C>A
T>G
Ser>Stop
Tyr>Stop
W
X
Нами были исследованы образцы крови 460 женщин, больных
раком молочной железы и 299 женщин без клинически выявленных
опухолевых заболеваний. Образцы крови предоставлены лабораторией
клинической генетики РОНЦ им. Н.Н.Блохина, г. Москва).
Определение генотипов проводилось по методу ПЦР–ПДРФ по
стандартной схеме.
Анализ полученных результатов проводился с помощью критерия χ2 для выявления достоверных различий между выборками.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В таблице № 4 приведена характеристика полиморфных сайтов
исследованных генов с указанием их условного обозначения. Как
видно из таблицы, полиморфные сайты, изученные в данном исследовании, могут располагаться как в кодирующей, так и в некодирующей
областях гена, и приводить либо к замене аминокислоты в белке, либо
к образованию стоп кодона.
В стабильной панмиктической популяции пропорция генотипов
подчиняется закону Харди-Вайнберга. Отклонение от равновесного
соотношения частот свидетельствует о наличии селективных преимуществ отдельных генотипов, различий в их приспособленности.
Для проверки репрезентативности выборок фактические частоты
генотипов сравнивались с теоретически ожидаемыми.
Таблица № 2
Характер распределения генотипов
по исследованным полиморфным сайтам в исследуемых группах
Ген
BRCA2
RAD51
RAD52
Аллельный
вариант
G
Y
R
W
X
χ2
Контроль Больные
0,007
2,562
-0,1
0,027
0,617
0,563
2,982
2,073
1,833
2,307
q
Контроль
0,005
0,245
0,122
0,015
0,023
Больные
0,013
0,277
0,155
0,014
0,025
Для всех сайтов как в контроле, так и в выборке больных не наблюдается статистически значимых различий в распределении генотипов.
Таким образом частоты встречаемости редких аллелей по полиморфным сайтам в исследуемых выборках значимо не отличаются от
теоретически ожидаемых, что свидетельствует об их равномерном
распределении в исследованных группах.
Для определения взаимосвязи генотипов и отдельных аллельных
вариантов генов BRCA2, RAD51 и RAD52 было проведено генотипирование по 5 полиморфным сайтам.
Как видно из рисунка 1 для четырех исследуемых полиморфных
сайтов частоты встречаемости редкого аллеля у больных выше, чем в
контроле.
Однако эти различия статистически недостоверны, но возможно,
что при дальнейшем увеличении выборки удастся выявить достоверную связь между частотой встречаемости аллеля и увеличением риска
развития рака молочной железы.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контроль
частота встречаемости
0,3
Больные
Y
0,25
0,2
R
0,15
0,1
0,05
G
W
X
0
Рис. 1. Частоты редких вариантов полиморфных сайтов исследованных генов
В нашей работе основное внимание уделено проблеме взаимодействия генов-супрессоров опухолей. В дальнейшем будут рассмотрены все возможные парные комбинации трех исследованных генов
для проверки наличия комплиментарного взаимодействия.
При рассмотрении аллельных вариантов по генам BRCA2 и
RAD51 статистически достоверных данных получено не было.
Далее нами была рассмотрена другая пара генов и проанализированы все возможные комбинации аллельных вариантов.
Таблица № 3
Анализ ассоциации аллельных вариантов по генам RAD51 и RAD52
с риском развития рака молочной железы
Аллель
R, W
R, w
r, W
R, X
R, x
r, X
r, x
Число
Больные Контроль
450
296
12
9
134
70
450
294
22
12
134
70
5
2
%
Больные Контроль
97,83
99
2,61
3,01
29,13
23,41
97,83
98,33
4,78
4,01
29,13
23,41
1,09
0,67
χ2
P
0,03
0,11
3,01
0
0,24
3,01
0,34
0,874
0,745
0,083
0,946
0,625
0,083
0,558
Как видно из таблицы, значение доверительного уровня при
сравнении распределения аллелей между исследуемыми выборками
для всех возможных комбинаций превышает 5% барьер. Однако, в
случае сочетания редкого аллеля по гену RAD51 и частых аллелей
обоих вариантов гена RAD52, величина критического уровня наиболее сильно приближается к пороговому значению, причем частота
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
встречаемости таких сочетаний распределена одинаково (29,13% в
выборке больных и 23, 4% в контрольной группе). Скорее всего, решающую роль в распределении играет редкий аллель гена RAD51.
Физическое взаимодействие между BRCA2 и RAD51 необходимо
для нормального протекания процесса гомологичной рекомбинации.
В таблице 5 приведены данные анализа распределения частот
редких аллельных вариантов генов RAD51 и BRCA2.
Для выявления ассоциации между этими двумя сайтами мы провели анализ частоты встречаемости по отдельным аллельным вариантам исследуемых генов.
В результате этого анализа нами были зарегистрированы достоверные различия по частотам встречаемости для редкого аллеля R гена RAD51 и редкого аллеля Y гена BRCA2 (в табл. 4 отмечено звездочкой).
Таблица № 4
Анализ ассоциации аллельных вариантов генов RAD51 и BRCA2
с риском развития рака молочной железы
Аллель
R, Y
R, y
r, Y
r, y
R, G
R, g
r, G
r, g
Число
Больные
Контроль
428
280
195
119
126
67
66
25
451
296
10
3
133
70
3
0
%
Больные Контроль
93,04
93,65
42,39
39,8
27,39
22,41
14,35
8,36
98,04
99
2,17
1
28,91
23,41
0,65
0
χ2
0,01
0,29
1,77
5,42
0,02
1,45
2,05
1,95
P
0,933
0,587
0,183
0,02*
0,897
0,229
0,152
0,163
В основе этого сочетания лежит 4 генотипа.
Как видно из таблицы значения доверительного уровня значимости превышают допустимый 5% барьер.
Значение относительного риска развития опухоли (OR) для всех
генотипов достаточно велико и колеблется от 1,52 до 3,25. В случае
генотипа rryy невозможно определить значение OR из-за отсутствия
данного генотипа в контрольной выборке. В связи с этим можно говорить о наличии влияния ассоциации редких аллелей полиморфных
генов RAD51 BRCA2 на риск развития рака молочной железы.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица № 5.
Анализ компонентов (гентипов) ассоциации аллелей,
значимо сцепленных с высоким риском развития опухоли
Генотип.
OR
r, y
Rr yy
rr Yy
Rr Yy
rr yy
1,72
1,52
3,25
1,64
-
%
Больные
14,35
1,52
1,09
11,52
0,22
Контроль
8,36
1,00
0,33
7,02
0,00
χ2
P
5,42
0,37
1,30
3,76
0,65
0,02
0,543
0,255
0,052
0,420
Таким образом, в результате работы при изучении ассоциации отдельных полиморфных сайтов с риском развития рака молочной железы нами не было получено достоверных различий между исследуемыми
выборками. Однако подобные результаты не позволяют говорить о отсутствии влияния данных редких аллельных состояний на риск развития опухоли. Скорее всего, отсутствие достоверных результатов связано с низкой частотой встречаемости аллеля в популяции, и возможно,
что при дальнейшем увеличении выборки будет выявлено значимое
влияние этих аллельных вариантов на риск развития рака молочной железы. Однако анализ комбинаций генотипов показал, что ассоциация
редкого аллеля r гена RAD51 и y гена BRCA2. Белки RAD51 BRCA2 в
клетке тесно взаимодействуют друг с другом и в клетке входят в один
репарационный комплекс BASC.[10] Поэтому подобные редкие аллельные варианты, при их наличии в комплексе, могут влиять на нормальное протекание этого процесса, что в свою очередь может привести к нестабильности генетического материала.
Литература
1. Castilla, L.H., Couch, F. J., Erdos, M.R., Hoskins, K.F., Calzone, K., Garber,
J.E., Boyd, J., Lubin, M.B., Deshano, M.L., Brody, L.C., Collins, F.S. Weber, B.L. Mutations in the BRCAl gene in families with early-onset breast and ovarian cancer // Nature Genet., 8, pp 387-391, 1994.
2. Freedman, M.L., Penney, K.L., Stram, D.O., Le Marchand, L., Hirschhorn,
J.N., Kolonel, L.N., Altshuler, D., Henderson, B.E., Haiman, C.A. Common variation in
BRCA2 and breast cancer risk: a haplotype-based analysis in the Multiethnic Cohort
// Hum. Mol. Genet., 13, pp 2431-2441, 2004.
3. Kerr P., Ashworth A. New complexities for BRCAl and BRCA2 //Curr. Biol.,
11, pp 668-676. 2001.
4. Knudson, A.G. Antioncogenes and human cancer // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,
90, pp 10914-10921, 1993.
5. Ludwig, T.; Chapman, D. L.; Papaioannou, V. E.; Efstratiadis, A. Targeted
mutations of breast cancer susceptibility gene homologs in mice: lethal phenotypes of
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Brca1, BRCA2, Brca1/BRCA2, Brca1/p53, and BRCA2/p53 nullizygous embryos.
//Genes Dev., 11, pp 1226-1241, 1997.
6. Ponder, B.A. Cancer genetics// Nature, v 411, pp 336 -341, 2001.
7. Shen, Z., Cloud, K. G., Chen, D. J., Park, M. S. Specific Interactions between
the Human RAD51 and RAD52 Proteins.// J. Biol. Chem. 271, pp 148-152, 1996.
8. Shen, Z., Peterson, S.R., Comeaux, J.C., Zastrow, D., Moyzis, R.K., Bradbury, E.M., Chen, D. J. Self-association of human RAD52 protein. // Mutat. Res., 364:
81-89, 1996.
9. Shinohara A, Ogawa T, Stimulation by RAD52 of yeast RAD51-mediated
recombination.// Nature 391, pp 404–407, 1998
10. Wang, Y., Cortez, D., Yazdi, P., Neff, N., Elledge, S.J., Qin, J. BASC, a super complex of BRCA1-associated proteins involved in the recognition and repair of
aberrant DNA structures.//Genes Dev., Apr 15, 14(8), pp 927-939, 2000.
11. Yang H, Jeffrey PD, Miller J, Kinnucan E, Sun Y, Thoma NH, Zheng N,
Chen PL, Lee WH, Pavletich NP: BRCA2 function in DNA binding and recombination from a BRCA2-DSS1-ssDNA structure.// Science, 297, pp1837-1848, 2002.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., проф. Тарасова В.А. (Институт Общей генетики РАН, г. Москва),
к.б.н., доц. Ковалевой М.И. (ЯрГУ).
МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА ДЛМ У DROSOPHILA MELANOGASTER
Кондакова Е.С.
Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова
Загрязнение окружающей среды оказывает негативное влияние
на живые организмы, в том числе и на человека. Особую опасность
представляют генотоксиканты – факторы, способные вызывать как
повреждения структуры ДНК (генные, хромосомные, геномные мутации), так и нарушения генетических процессов, косвенно влияющих
на выход мутаций (репарации, рекомбинации, гибель клеток, клеточной трансформации, нарушениям процессов деления клеток и т.д.).
Генотоксическое загрязнение может привести к увеличению частоты наследственных и аутагрессивных заболеваний, врожденным
порокам развития, осложнениям течения беременности и перинатального периода, спонтанным абортам, преждевременному старению.
Таким образом, необходимость мониторинга за содержанием генотоксикантов в природных средах общепризнано [1].
Для оценки генотоксичности факторов окружающей среды используются тест-системы с применением различных тест-объектов.
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Одним из самых распространенных объектов является плодовая
мушка Drosophila melanogaster. Для нее разработаны несколько токсикологических тестов, позволяющих регистрировать почти все виды
мутаций (генные, хромосомные, геномные мутации).
Один из методов – метод учета доминантных летальных мутаций
(ДЛМ).
Суть метода: подвергают воздействию изучаемого фактора самцов. Затем скрещивают самцов с виргинными самками. Оплодотворенные самки откладывают яйца на агаризованную среду. Проводится
учет яиц, из которых не вышли личинки, считается, что причина их
гибели – ДЛМ.
Метод экономичный, краткосрочный и широко применялся в генетической токсикологии. Затем было показано, что часть неразвившихся яиц на самом деле являются неоплодотворенными. Метод стал
применяться реже. Но адекватной по экономичности замены не найдено, поэтому делаются попытки в различных лабораториях модифицировать метод: свести к минимуму ложноположительные ответы –
дифференцировать неоплодотворенные яйца от ДЛМ [4].
Целью данной работы было усовершенствовать метод ДЛМ у
Drosophila melanogaster, чтобы избежать ложноположительных результатов. Для этого были поставлены следующие задачи:
- разработать модификации метода ДЛМ у Dr. melanogaster в
массовых культурах;
- сравнить чувствительность стандартного метода, используемого
в лаборатории генетики (метод – 1), и нашей модификации метода
(метод – 2);
- сравнить мутагенную активность воды р. Которосль, определённую с помощью двух методов.
Таким образом, метод ДЛМ необходимо использовать в лаборатории генетики, но модифицированный – для получения массовых
культур и одновременно дифференцировать неоплодотворенные и
неразвившиеся яйца.
Наша модификация заключается в следующем (таблица 1).
Как видно из таблицы наш метод позволяет:
- получать массовые культуры, в скрещивании могут использоваться до 50 самцов, обработанных изучаемым фактором, и до 100
самок;
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Сравнение старого метода ДЛМ (метод–1)
с нашей модификацией (метод–2)
Метод-1, индивидуальная культура
Скрещивание проводится в чашках
Петри со средой (число особей
1♂:1♀)
Состав среды: 9 г агара на 700 мл
воды
Самцы уничтожаются через сутки
Метод-2, массовая культура
Скрещивание в колбе со средой
(число особей 5 - 50♂: 10 - 100♀)
Состав среды: 18 г агара на 700 мл
воды
После 6 часов скрещивания наркотизированных самцов отбрасывают
Получают одну кладку от каждой Кладки последовательны, под емкопары мух за весь период опыта
стью с мухами меняются чашки
Петри со средой
- получать более тонкий слой более плотной среды, что значительно облегчает подсчет неразвившихся яиц;
- использовать последовательные кладки для дифференцировки
неоплодотворенных яиц от ДЛМ;
- так как в массовых культурах больше потомства, то результаты
статистически более достоверны.
С использованием этих двух методов нами проведена оценка мутагенной активности воды р. Которосль в тесте ДЛМ у
Dr. melanogaster. Пробы воды отбирались 24 июля 2007 г. на станции
8 (сток завода «Русские краски»). Пробы концентрировались в 30 раз
методом вымораживания.
Самцов (5 особей), предварительно голодавших 6 часов, помещали в стаканчики с 5 мл исследуемой воды на металлические сеточки
на 72 часа. После этого проводилось скрещивание с виргинными самками (10 особей) в течении 6 часов. Далее самцы отбрасывались, а
самки помещались в емкость, дном которой служила чашка Петри со
средой. Чашки Петри менялись каждые 12 часов, первая кладка не
учитывалась, так как показано, что в начале самки откладывают неоплодотворенные яйца [3].
Метод, используемый в лаборатории генетики, и метод, предложенный нами, дали различные результаты: метод – 1 – 33,2% ДЛМ,
метод – 2 – 26,2% ДЛМ. Различие в количестве ДЛМ можно объяснить тем, что в предложенной нами методике снижены возможность
ложноположительных ответов в связи с учетом неоплодотворенных
яиц как ДЛМ (таблица 2).
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2
Сравнение ДЛМ (%) для метода – 1 и метода – 2
Метод-1
347
124
33,2
Общее количество яиц
Количество ДЛМ
Процент ДЛМ
Метод-2
548
144
26,2
Показано, что в воде содержатся генетически активные вещества,
индуцирующие ДЛМ у Dr. melanogaster линии D – 32. Это позволяет
заключить, что вода содержит мутагены и промутагены.
Выводы:
Нами разработана модификация метода ДЛМ у Dr. melanogaster,
позволяющая получать массовые культуры, а следовательно, большой
объем материала для статистической обработки.
Нами определена мутагенная активность воды р. Которосль на ст.
8 (сток завода «Русские краски»); показано, что вода повышает частоту мутаций у Dr. melanogaster, т.е. обладает мутагенным эффектом.
Сравнение эффективности разработанной модификации с модификацией, используемой в лаборатории генетики, показало различие в
количестве ДЛМ (26,2% и33,2%). Следовательно, в новой модификации снижена возможность ложноположительного результата в связи с
учетом неоплодотворенных яиц как ДЛМ. Необходимо провести дополнительные исследования по сравнению чувствительности методов.
Литература
1. Дубинин Н.П. Новое в современной генетике. М.: Наука, 1986.
2. Изюмов Ю.Г., Горюнова Н.И., Шварцман П.Я. Изучение механизма
инактивации и мутагенеза при действии этиленимина на половые клетки Drosophila melanogaster\\Генетика. 1975. Т. XI, № 7.
3. Литвинова Е.М., Шварцман П.Я. Индукция поздних эмбриональных леталей в половых клетках дрозофилы при действии этиленимина // Химический
мутагенез. Сборник научных трудов. Л., 1974. С. 117 – 119.
4. Легостаева Л.Г., Ингель Ф.И., Кошкина В.С. Оценка токсичности и генотоксичности снегового покрова г. Магнитогорск с участием метода биотестирования // Проблемы экологически обусловленных нарушений состояния здоровья
населения промышленных городов Южного Урала с развитой отраслью черной
металлургии. Сборник научных докладов Всероссийской научной конференции,
1 – 3 ноября 2004 г. Магнитогорск, 2004, С. 113 – 119.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Хромых Ю.М. Некоторые особенности методики разведения дрозофил и
учета частоты доминантных летальных мутаций//Химический мутагенез. Сборник научных трудов. Л., С. 120 – 129.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доц. Прохоровой И.М.
ОЦЕНКА ВКЛАДА ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ
В МУТАГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ РЕКИ КОТОРОСЛЬ
Кондакова Д.С.
Ярославский государственный университет
В настоящее время отмечается увеличение мутагенного загрязнения окружающей среды в связи с антропогенным воздействием на
биосферу.
Мутагены способны нарушать генетические структуры у всех
живых организмов. Последствиями таких нарушений у человека могут быть повышение частоты наследственных болезней, онкологических заболеваний, аллергий, преждевременного старения и др. Действие мутагенов может проявиться не сразу, а через много лет и чаще –
уже у следующих поколений.
По мнению ученых, частота мутаций у человека уже превысила
уровень, с которого вид считается вымирающим (Н.П. Дубинин,
Ю.В. Пашин)
Мутагенному загрязнению подвергаются все природные среды:
вода, почва, воздух. Особенно интенсивно загрязняются водоемы, так
как все поступающие в биосферу поллютанты рано или поздно оказываются в воде: с атмосферными осадками из воздуха и поверхностного стока с территорий. Вместе с тем загрязнения в водоемах наиболее опасны, так как воду потребляют все живые организмы, и в
количествах, больших, чем все другие виды пищи.
В первую очередь необходим генетический контроль за водоемами, расположенными на урбанизированных территориях, подвергающихся высокой антропогенной нагрузке и являющихся источниками
питьевого водоснабжения и рекреационными зонами для больших
групп населения.
К таким водоемам и относится река Которосль.
Воды реки принимают сельскохозяйственные, промышленные и
бытовые стоки города Гаврилов-Ям и населенных пунктов, расположенных как на самой реке, так и на ее притоках. Нижнее течение реки
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
испытывает антропогенную нагрузку крупного промышленного центра – г. Ярославля.
Река является источником питьевого и сельскохозяйственного,
промышленного и питьевого водозабора, используется в качестве места отдыха, купания и рыбалки. На берегах Которосли расположены
дома отдыха, детские лагеря, дачные поселки. Поэтому от качества
воды р.Которосль зависит здоровье населения г.Ярославля и Ярославской области. Вместе с тем, контроль за генетической безопасностью
воды в Ярославле санитарными службами не предусмотрен.
Целью работы явилась оценка вклада города Ярославля в мутагенное загрязнение реки Которосль с использованием теста доминантных летальных мутаций (ДЛМ) у Drosophila melanogaster.
Для достижения поставленной цели решался ряд задач:
Определить пространственное распределение мутагенной активности воды реки Которосль в черте г. Ярославля.
Выявить временную динамику мутагенной активности воды реки
Которосль в черте г. Ярославля.
В качестве материала в работе использовались пробы воды р. Которосль, отобранные на четырех станциях в черте города Ярославля,
где в ходе предыдущих исследований отмечалось массовое поступление мутагенного загрязнения:
Ст.1 – устье реки Которосль
Ст.7 – ливневая канава с Московского проспекта;
Ст.8 – завод «Русские краски»;
Ст.9 – сточная канава со ст. Ярославль-Главный;
Ст.10 – водозабор Южной водопроводной станции.
Cт.11 – неизвестный сток перед водозабором ЮВС
Ст.2 – д.Пеньки (верхний створ г. Ярославля)
Для изучения сезонной динамики мутагенной активности воды
реки Которосль были исследованы пробы, отобранные в 3 срока: 24
апреля 2007, 24 июля 2007, 25 сентября 2007.
Мутагенный эффект воды оценивается по суммарной мутагенной
активности (СМА). СМА характеризировалась по частоте доминантных летальных мутаций (ДЛМ) у Drosophila melanogaster линии D-32.
(И.М.Прохорова, М.И.Ковалева)
Для интегральной оценки мутагенной активности воды реки Которосль нами использовались такие показатели, как «выраженность»
и «продолжительность» мутагенного эффекта. «Выраженность» определяет уровень мутагенного загрязнения и оценивается как кратность превышения спонтанного уровня мутаций. «Продолжитель36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ность» мутагенного воздействия оценивалась по частоте регистрируемого мутагенного эффекта на данной станции. Она определялась
как доля проб, давших позитивный ответ от общего числа проб с той
же станции за весь срок исследования.
Полученные результаты представлены в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1
ВМА проб воды р. Которосль при воздействии на Drosophila melanogaster линии D-32
ВМА
2
11
10
9
8
7
1
апрель
4,72
3,45
3,30
3,87
4,93
3,44
4,99
июль
2,12
2,39
2,80
3,02
3,13
2,82
1,87
сентябрь
2,29
3,40
3,42
3,05
5,87
4,54
1,98
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
2
11
10
апрель
9
июль
8
7
1
сентябрь
Рис. 1. Выраженность мутагенного эффекта воды реки Которосль
На всех изученных станциях хотя бы в один срок вода индуцирует доминантные летальные мутации у Drosophila melanogaster, следовательно обладает мутагенной активностью. Выраженность мутагенного эффекта отличается на разных станциях и зависит от срока
отбора проб. Уровень ВМА колеблется от максимального 5,87 (ст. 8)
до отсутствия мутагенного эффекта 1,87 (ст. 1).
Вода р. Которосль характеризуется колебанием уровня мутагенного эффекта от «слабого» до «среднего» во все изученные нами сроки.
Наиболее низкий уровень ВМА отмечается в июле, колебания его
не превышают отметки 3,13.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Степень загрязнения воды генетически активными веществами
не увеличивается от истока к устью, как это характерно для малых
рек, участки с высоким и низким загрязнением чередуются. Это связано, по-видимому, с тем, что в условиях многофакторной антропогенной нагрузки мутагенные вещества, поступающие из точечных источников, перекрывают естественные сезонные закономерности.
Ярославль является крупным промышленным центром, и следовательно оказывает значительное влияние на экологическую ситуацию в регионе. При этом в реку только в черте города поступает
большое количество стоков с предприятий, ливневые стоки с территории города.
Стабильный уровень мутагенного загрязнения р. Которосль в
пределах г. Ярославля не может не вызывать опасений, так как воды
реки играют важную роль в жизни города, в первую очередь являясь
источником питьевого водозабора, а также местом отдыха.
Река Которосль – самый крупный приток Волги на территории
Ярославской области, следовательно, является источником загрязнения Волги генетически активными веществами. Таким образом, негативные последствия антропогенного прессинга Которосли скажутся
не только на людях, живущих по ее берегам, но и по берегам Волги.
Полученные нами данные не позволяют выявить зависимости
мутагенной активности воды от периода гидрологического цикла, так
как на каждой станции колебания уровней МА воды специфические.
Однако, наблюдается тенденция к снижению МА воды в июле, что
можно объяснить питанием реки в этот период за счет относительно
чистых подземных вод.
Вода всех изученных нами станций обладает «слабым» мутагенным эффектом, выраженность его варьирует от 1,87 до 5,87. На станции №8 в сентябре ВМА достигает «среднего» уровня (5,87). Повышение мутагенной активности в осенний период может быть связано
с увеличением доли дождевого питания реки в это время, что привело
к увеличению поступления мутагенов в реку вместе с ливневыми стоками с территории города. Кроме того, происходит уменьшение температуры воды, что приводит к снижению скорости трансформации
генетически активных соединений в воде.
В летнюю межень на всех станциях отмечается резкое уменьшение мутагенной активности воды, колебания ВМА не превышает значения в 3,02 балла. Снижение мутагенной активности воды можно
объяснить следующими причинами. В это время питание реки осуществляется в основном за счет более чистых подземных вод. Высокие
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
температуры воздуха и воды в этот период приводят к увеличению
способности реки к самоочищению, а следовательно и трансформации мутагенов.
Наиболее сильные колебания мутагенной активности воды наблюдаются на станциях №2 (д. Пеньки) и №1 (устье реки), что, вероятно, связано с непериодичностью поступления мутагенов с поверхностными стоками.
Таким образом, колебания мутагенной активности воды реки Которосль по сезонам можно объяснить метеорологическим режимом,
различной скоростью трансформации мутагенов в разные сезоны года, особенностями питания реки в данный сезон, и непериодичностью
поступления мутагенов из точечных источников.
Динамика мутагенной активности воды реки Которосль в условиях сильного антропогенного влияния обусловлена нерегулярным
поступлением генетически активных веществ со сточными водами
промышленных предприятий, расположенных в черте города.
Выводы
Все изученные пробы воды р. Которосль индуцируют доминантные летальные мутации у Drosophila melanogaster, следовательно, содержат генотоксиканты.
Пространственное распределение, как уровня мутагенной активности, так и спектра генотоксикантов, неравномерно, и зависит от
точки отбора проб.
Временная динамика мутагенного загрязнения не связана с периодами гидрологического цикла, различается на разных станциях.
Это обусловлено тем, что непериодическое антропогенное загрязнение перекрывает естественные сезонные закономерности.
Для жителей г. Ярославля генетическую опасность может представлять ст.10 (водозабор Южной Водопроводной Станции), вода которой поступает к жителям Фрунзенского и Красноперекопского районов.
В устье реки во все изученные сроки вода содержит генетически
активные вещества, следовательно, Которосль является одним из источников мутагенного загрязнения Волги.
Литература
1. Дубинин Н.П. Мутагенез и окружающая среда / Н.П.Дубинин,
Ю.В.Пашин. – М.:Наука, 1978.
2. Ковалева М.И. Значение притоков в генотоксическом загрязнении Волги
(на примере реки Которосль) /М.И.Ковалева, А.В.Ковалев, А.Н.Фомичева // Современные проблемы биологии и химии. – Ярославль, 1998.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Прохорова И.М. Гентоксикология: лабораторный практикум / И.М.Прохорова, А.Н.Фомичева, М.И.Ковалева; Яр. гос. унив-т. – Ярославль, ЯрГУ, 2005.
4. Хромых Ю.М. Некоторые особенности методики разведения дрозофил и
учета частоты ДЛМ // Химический мутагенез. – 1974.
Работа выполнена под руководством: .
к.б.н., доцент, Прохорова И.М.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ТЕРМОСТАБИЛЬНОЙ
ГИДРОГЕНАЗЫ THIOCAPSA ROSEOPERSICINA HYD SL
ПОСРЕДСТВОМ СЛИЯНИЯ ГИСТИДИНОВОЙ МЕТКИ
С С-КОНЦОМ МАЛОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ БЕЛКА
Постникова О.А.
Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова
и Пущино ИФПБ РАН сектор генетики фототрофных организмов
Введение
В настоящее время достаточно остро стоит вопрос об альтернативных источниках энергии, учитывая существенный рост цен на
энергоресурсы и серьезные экологические проблемы, некоторые
страны уже приняли законы и государственные программы по изучению водородных технологий и широкому их применению. Перед разработчиками водородных технологий стоит еще масса задач. Вопервых, предстоит решить проблему производства дешевого водорода, во-вторых, производства топливных элементов.
В данной работе основное внимание уделяется возможности получения и использования водорода с помощью ферментативных систем живых организмов. В частности, для этих целей предлагается использовать устойчивую к кислороду и высоко продуктивную
гидрогеназу Hyd SL из Thiocapsa roseopersicina (фототрофная пурпурная серная бактерия семейства Chromatiaceae). Помимо этого, гидрогеназа Hyd SL является одной из самых термостабильных, и успешно
применяется в иммобилизованном состоянии в топливных элементах.
Современные способы иммобилизации включают co-полимеризацию с поли-пиррол-виологенами, которые являются дополнительными переносчиками электронов между гидрогеназой и электродом.
Плотность токов, которая получается при данном способе иммобилизации (1мА/см.2) недостаточна для практического использования
(100мА/см.2).
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для ориентированной иммобилизации гидрогеназы HydSL на углеродный электрод c С-конца малой субъединицы был сделан фьюжн с
последовательностью шести гистидинов. Это позволит ориентировать
HydSL гидрогеназу таким образом, что Fe-S кластеры малой субъединицы, туннелирующие электроны от активного центра большой субъединицы, будут напрямую взаимодействовать с поверхностью электрода, что увеличит эффективность его работы и позволит избежать
использования дополнительных переносчиков поливиологенов.
Материалы и методы
Для создания мутантной гидрогеназы T. roseopersicina необходимо заменить последовательность, кодирующую данный ген в гидрогеназном опероне на аналогичный, но содержащий шесть гистидинов
на С-конце. Встройка генетической информации возможна при обмене по двум гомологичным последовательностям, фланкирующим необходимую вставку. Обмен происходит между хромосомной ДНК
бактерии и полученной генно-инженерным путем плазмидой, несущей правый и левый фланги для гомологичной рекомбинации, а также модифицированный ген малой субъединицы.
Конструирование плазмиды для конъюгативного переноса.
Для создания гидрогеназы, содержащей гистидиновую метку с
3’конца малой субъединицы, была получена следующая конструкция
(рис. 1). С левого фланга находился ген hydS, амплифицированный
без терминатора трансляции, содержащий с 3’конца последовательность из триплетов, кодирующих шесть гистидинов и затем терминирующий кодон TGA, с правого фланга – частичную последовательность гена isp1. Между ними находился ген aadA – ген устойчивости
к стрептомицину, амплифицированный с плазмиды pET19Ω, который
являлся селективным маркером при отборе трансконъюгантов
T. roseopersicina.
Конъюгативный перенос конструкции в T. roseopersicina
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Схема гомологичной рекомбинации между опероном гидрогеназы
T. roseopersicina и двумя флангами конструкции в конъюгативной плазмиде.
Обозначены правый isp1 и левый hydS фланги, по которым происходил обмен.
Показан участок с шестью остатками гистидина и маркером устойчивости
к стрептомицину, не гомологичный оперону, который встраивается
после двойного события рекомбинации. Прямыми линиями соединены гены,
по которым будет происходить обмен
Конъюгация
Thiocapsa roseopersicina (реципиент) выращивалась на среде
Пфеннинга без сульфида (т.к. сульфид негативно влияет на многие
бактерии, в том числе и на E. сoli, и может ингибировать рост даже в
следовых количествах) 3-4 дня на свету до достижения поздней логарифмической фазы роста. Донор E. coli выращивался в среде LB, содержащей канамицин, до ранней логарифмической фазы. Донора брали в 5 раз меньше, чем реципиента, концентрирование клеток
проводили центрифугированием. Затем смешивали донор и реципиент, данную смесь наносили небольшими капельками на чашки с агаризованной средой Пфеннинга и LB в соотношении 4:1. Это было
сделано для оптимизации роста обеих бактерий. Конъюгация проходила при температуре 30º С в течение суток. После того, как прошла
конъюгация, бактериальная суспензия высевалась на чашки для селекции.
Селекция
Селекция велась на агаризованной среде Пфеннинга с сульфидом
в качестве источника серы. Были подобраны концентрации антибиотиков для отбора клонов, вступивших в конъюгацию. Рост в контроле
T. roseopersicina полностью прекращался на стрептомицине
10 мкг./мл и канамицине 5 мкг/мл.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ трансконъюгантов методом ПЦР
isp-aadA
1.2 kb
Рис. 2. Анализ трансконъюгантов посредством ПЦР. Амплификация участка,
соответствующего двум генам isp–aadA. 1 - маркер молекулярного веса.
2 - дикий тип. Видны полосы неспецифических продуктов амплификации,
имеющих меньший размер, чем фрагмент, соответствующий двум генам
isp-aadA. 3, 4 – трансконъюганты. ПЦР – продукт соответствует
ожидаемому размеру
Была произведена амплификация участка isp1-aadA. Несмотря на
наличие неспецифических продуктов амплификации, дикий тип не
имеет характерной полосы, соответствующей размеру генов isp1aadA. Отсюда можно заключить, что данные клоны Thiocapsa несут
интересующую нас конструкцию (рис. 2)
Результаты и обсуждение
Анализ активности модифицированного фермента
Сложность идентификации активности HydSL гидрогеназы заключалась в том, что T. roseopersicina имеет несколько гидрогеназ.
Проверка гидрогеназной активности происходила двумя способами.
1. Измерение выделения водорода с помощью газовой хроматографии.
Активность определялась методом газовой хроматографии по
выделению водорода гидрогеназой из культуры клеток Thiocapsa roseopersicina из восстановленного метилвиологена (1ммоль/мл) вместе
с дитионитом (20мг/мл.).
Из сравнения кривых (рис 3) выделения водорода дикого и мутантного штаммов BBS с прогреванием и без прогревания видно, что
активность модифицированной гидрогеназы, в отличие от гидрогеназы из дикого штамма не увеличивается при прогревании, а уменьшается. Эти результаты говорят об изменении термолабильности полученной гидрогеназы.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Динамика гидрогеназной активности в клетках дикого типа (HydSL)
и клетках трансконъюганта (HydSL-6His). Выделение водорода изучали или без
прогревания образцов, или после прогревания при 80º С в течение 30 мин.
2. Электрофорез в неденатурирующем ПААГ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Рис. 4. Определение активности модифицированной гидрогеназы HydSL-6His
в неденатурирующем ПААГ. Показана гидрогеназная активность
в двух трансконъюгантах (7-10) по сравнению с диким типом (5-6).
Так же, показана гидрогеназная активность в мутантных штаммах
Thiocapsa roseopersicina содержащих только HydSL дикого типа (3,4)
и только гидрогеназу Нox (1, 2). Перед нанесением на гель образцы (1, 3, 6, 8, 10)
прогревали при 80 градусах, а образцы (2, 4, 5, 7, 9) наносили без прогревания
Данные электрофореза (рис 4) в неденатурирующем ППАГ согласуются с данными анализа по выделению водорода и говорят об
изменение термостабильности Hyd SL-6His.
Таким образом, шесть остатков гистидина влияют на термостабильность белка, что согласуется с предположением о том, что гисти44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дин взаимодействует с другими аминокислотами малой субъединицы,
нарушая ход сворачивания белковой молекулы. Тот факт, что пока не
удалось иммобилизовать гидрогеназу на Ni сефарозе, так же свидетельствует в пользу предположения об экранировании метки. Активный
центр, находящийся в большой субъединице функционален, так как без
температурной обработки активность модифицированного фермента не
отличается от дикого типа. Изучение свойств модифицированной гидрогеназы, а также ее сравнение с нативной будет проводиться в дальнейшем. Предполагается использовать модифицированную гидрогеназу
в экспериментах по иммобилизации фермента на электроде.
Работа выполнена под руководством
к. б. н, доц. И. М. Прохоровой и д.б.н. Бутанаевой А.М.
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ Р.КОТОРОСЛЬ
В ТЕСТЕ ДЛМ У DROSOPHILA MELANOGASTER
Солдатова А.А.
Ярославский Государственный Университет им. П. Г. Демидова
В связи с достижениями научно – технической революцией перед
человечеством встаёт вопрос о борьбе с загрязнением окружающей
среды. На данный момент в окружающую среду привноситься большое количество химических веществ и создаются ряды новых, биологическое действие которых до конца не изучено и которые могут привести к неконтролируемым последствиям.
Среди загрязнителей окружающей среды, оказывающих негативное воздействие на живые организмы, в том числе и на человека, особую опасность представляют генотоксиканты.
Генотоксикантами называются факторы, способные вызывать как
повреждения структуры ДНК, так и нарушения генетических процессов, косвенно влияющих на выход мутаций.
Особая опасность генотоксикантов заключается в том, что их
эффект не прекращается с гибелью организма, подвергшегося воздействию. Поскольку наследственные структуры передаются потомству,
то отдалённые негативные последствия проявляются и в следующих
поколениях.
Генотоксиканты являются одной из причин отмечаемого в настоящее время ухудшения здоровья населения. Их воздействие может
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
привести к увеличению частоты наследственных, онкологических и
аутоагрессивных заболеваний, врождённым порокам развития, осложнения течения беременности и перинатального периода, спонтанным абортам, преждевременному старению.
Генотоксическому загрязнению подвергаются все природные
среды: вода, почва, воздух. Наиболее интенсивно загрязняются водоёмы, т.к. все поступающие в биосферу поллютанты рано или поздно
оказываются в воде: с атмосферными осадками из воздуха и поверхностного стока с территорий. Вместе с тем загрязнения в водоёмах
наиболее опасны, т.к. воду потребляют все живые организмы в количествах, больших, чем все другие виды пищи.
Поэтому жизненно необходим генетический контроль за водоёмами, которые располагаются на урбанизированных территориях, и
вода которых используется большими группами населения в качестве
источника водозабора, в том числе питьевого, и рекреационной зоны.
К таким водоёмам относится река Которосль, протекающая по
трём районам Ярославской области. Она является самым крупным
притоком р. Волги в Ярославской области.
Характерной особенностью реки Которосль является то, что воды
реки принимают сельскохозяйственные, промышленные и бытовые
стоки как небольших городов (г. Гаврилов-Ям) и населённых пунктов
(п. Красные ткачи, д. Карабиха и др.), расположенных на самой реке и
на её притоках, так и в нижнее течение реки - крупного промышленного центра – г. Ярославля.
Цель моей работы: изучение пространственной и сезонной динамики мутагенной активности воды р. Которосль на участке от истока
до поступления в акваторию г. Ярославля и в устье р. Которосль.
В качестве материалов в работе использовались пробы воды р.
Которосль, отобранные на шести станциях: Ст. 6 – д. Белогостицы;
Ст. 5 – г. Гаврилов – Ям; Ст. 4 – б/о Прибрежный; Ст. 3 – д. Карабиха;
Ст. 2 – д. Пеньки; Ст. 1 – устье р. Которосль; в три периода гидрологического цикла:
Весенний паводок (24.04.07),Летняя межень
(24.07.07), Осенний паводок (25.09.07). Пробы концентрировались в
25 раз методом вымораживания.
О мутагенном загрязнении судили по суммарной мутагенной активности (СМА). СМА определяли по частоте ДЛМ у Drosophila melanogaster. Для сравнения мутагенной активности (МА) воды в разных
пробах использовался такой показатель как выраженность мутагенного эффекта (ВМА), который определяется как превышение частоты
ДЛМ над контрольным уровнем.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Использовался метод ДЛМ в модификации лаборатории генетики кафедры морфологии ЯрГУ.
Изучение пространственного распределения проводили на пробах, отобранных в апреле месяце. Полученные результаты представлены на рис. 1.
Рис.1. Выраженность мутагенной активности воды р. Которосль
(апрель 2007 г.)
Как видно из полученных данных мутагенная активность воды
отмечается на всех станциях. Мутагенное загрязнение воды можно
характеризовать следующим образом.
Ст. 6 – д. Белогостицы. Уже в истоке в тесте ДЛМ у Drosophila
melanogaster отмечается превышение контрольного уровня в 3,00 раза
следовательно вода обладает слабым мутагенным эффектом, что не
характерно для рек в относительно чистых территориях. В истоке вода не обладает МА.
Ст. 5 – г. Гаврилов-Ям. Вода, как и на предыдущей станции, обладает мутагенной активностью. Частота ДЛМ у Drosophila melanogaster практически не отличается по сравнению с предыдущей станцией. (ВМА 3,3)
Ст.4 – б/о Прибрежный. Количество мутагенов сохраняется как
и на станции 5(ВМА 3,55).
Ст.3 – пос. Карабиха. МА воды близка к таковой на ст.4. Мутагенный эффект характеризуется как слабый. ВМА в тесте ДЛМ у Drosophila melanogaster составляет 3,73.
Ст.2 – д. Пеньки. Вода на этом участке также содержит мутагены, способные повреждать наследственный материал в клетках жи47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вотного организма. ВМА (4,72 у Drosophila melanogaster) позволяет
заключить, что на территорию Ярославля поступает вода, представляющая генетическую опасность.
Ст. 1 - Устье р. Которосль. Р. Которосль впадает здесь в р. Волгу. ВМА – 4,99, т.е. в процессе прохождения по г. Ярославлю вода
дополнительно принимает в себя генетически активные загрязнители.
В результате вода на этом участке генетически неблагополучная.
Этот участок реки активно используется жителями Ярославля для
отдыха, купания, рыбной ловле. И ситуация на этой станции позволяет заключить, что Которосль является одним из источников мутагенного загрязнения р. Волги.
Изучение сезонной динамики проводилось на пробах, отобранных на тех же станциях в три периода гидрологического цикла: весенний паводок (24.04.07), летняя межень (24.07.07), осенний паводок
(29.09.07).
Результаты изучения мутагенной активности воды представлены
на рис. 2.
Рис. 2. Сезонная динамика МА воды р. Которосль.
Сравнение мутагенной активности воды в разные сезоны на одной и той же станции позволяет отметить следующие закономерности.
Ст. 6 – д. Белогостицы. Мутагенное загрязнение воды на данной
станции можно охарактеризовать как стабильное – МА регистрируется во все сроки отбора проб. ВМА достигает максимума в сентябре
(ВМА 5,26), что связано с поступлением мутагенов с ливневым стоком при увеличении доли дождевого питания. Минимум МА приходится на июль, что, вероятно, может быть объяснено питанием реки в
этот период за счет относительно чистых подземных вод.
Ст. 5 – г. Гаврилов-Ям. Пробы воды на данной станции показывают стабильное мутагенное загрязнение, как и на предыдущей стан48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ции, максимум его приходится на период весеннего и осеннего паводков (ВМА в апреле – 3,30, в сентябре – 3,79).
Ст. 4 – б/о «Прибрежный». МА воды на данной станции прослеживается во все сроки отбора проб. Максимальных значений ВМА
достигает в апреле (ВМА 3,55) и сентябре (ВМА 3,55), минимальных
- в июле (ВМА 2,47).
Ст. 3 – пос. Карабиха. На данной станции также отмечается мутагенное загрязнение воды, ВМА которого изменяется в разные периоды гидрологического цикла. Максимум регистрируется в апреле
(ВМА 3,73), далее следует снижение МА в период летней межени
(ВМА 1,97) и несколько повышается в сентябре (ВМА 2,38).
Ст. 2 – д. Пеньки. МА воды на данной станции варьирует в течение исследуемых отрезков времени. Максимум наблюдается в апреле (ВМА 4,72), далее резкое уменьшение (ВМА 2,12), а в период
осенней межени наблюдается незначительное повышение ВМА (ВМА
2,29), что говорит о сезонной смене спектра генетически активных
веществ, по-разному воздействующих на наследственный материал
животных организмов.
Ст. 1 – Устье р. Которосль. Пробы воды с данной станции индуцируют мутации в животных организмах во все изученные сроки.
Максимум ВМА зарегистрирован в апреле, что может быть связано с
минерализацией почвенно - грунтовых вод, насыщением не только
естественными солями, но и солями минеральных удобрений, ядохимикатами, продуктами органического распада, минимум – в июле.
Общий уровень МА снижается по сравнению с предыдущими станциями за счёт отсутствия сбросов сточных вод на данном участке и
разбавления водой из Волги вследствие подпорных явлений.
Выводы
Спонтанный уровень ДЛМ у Drosophila melanogaster по линии
D – 32 в условиях лаборатории генетики составляет 8,35±2,67%.
На всех изученных станциях вода р. Которосль обладает МА.
Уровень МА варьирует от отсутствия (Ст. № 1 – июль, сентябрь) до
среднего (Ст. № 6 – апрель).
Особенностью р. Которосль является наличие МА воды уже в истоке, что не характерно для рек, находящихся в относительно чистых
условиях.
Сравнение МА воды в разные периоды гидрологического цикла
позволяет выявить зависимость уровня МА в зависимости от сезона.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Уровни загрязнения можно ранжировать следующим образом: весенний паводок→осенний паводок→летняя межень.
Вода р. Которосль может представляет генетическую опасность
для населения, живущего по берегам реки, а также использующего
воду р. Которосль в хозяйственно – бытовых, сельскохозяйственных
и рекреационных целях.
Литература
1. Дубинин Н.П., Мутагенез и окружающая среда / Н.П. Дубинин,
Ю.В. Пашин. М.:Наука, 1978
2. Фомичёва А.Н. Пространственно – временная динамика генотоксической
активности воды малой реки в условиях многофакторной антропогенной нагрузки (на примере р. Которосль): дис. ... канд. биол. наук, Астрахань, 2004 г.
3. Прохорова И.М.,
Генотоксикология:
лабораторный
практикум
/ И.М. Прохорова, А.Н. Фомичёва, М.И. Ковалёва; Яросл. гос. ун-т. Ярославль,
ЯрГУ, 2005.
4. Хромых Ю.В., Некоторые особенности методики разведения дрозофил и
учёта частоты ДЛМ // Химический мутагенез. 1974.
Работа выполнена под руководством доц.,
к. б. н. И. М. Прохоровой
ВЛИЯНИЕ АКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СОТОВОГО ТЕЛЕФОНА
НА РАСТИТЕЛЬНУЮ МЕРИСТЕМУ
Романовский А.В.
Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова
В последнее время всё успешнее развиваются средства подвижной радиосвязи, к которым относятся: радио, рации, GPRS и GPS
приёмники и, самый массовый продукт - сотовый телефон.
Несмотря на то, что исследования по изучению влияния излучения на живые организмы ведутся многими исследователями в разных
странах мира, до сих пор нет единого мнения о влиянии излучения на
живой организм. Однако учёные признают, что мы, люди, держим в
кармане брюк или на груди самый сильный источник электромагнитного излучения (ЭМИ) за всю историю человечества – обычный сотовый телефон [2]. Изначально признавался только тепловой эффект
излучения, связанный с индукцией движения ионов в жидкости живого организма, что и приводило к разогреву поверхности и тканей на
глубину проникновения излучения. Хотя позже появились предполо50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жения о возможном информационном воздействии электромагнитного излучения на живые организмы. К негативным результатам такого
воздействия относят мутагенный эффект, связанный с прямым влиянием на генетический аппарат организма. Исходя из вышесказанного,
становится понятно, что те нормативы для ЭМИ, с которыми работали люди всё это время, неактуальны на данный момент времени, и не
дают гарантий безвредности и безопасного эксплуатирования электрических устройств для здоровья [1-5].
По градации основных типов рисков для слабого ЭМИ, к которому отнесено и излучение сотового телефона, был присвоен тип «Медуза» [6]:
Медуза – вероятность нежелательного события и тяжесть его последствий невелики, но общественный мобилизационный потенциал
этого типа риска высок.
Кроме типа «Медуза» есть ещё:
Дамокл – тяжесть негативных последствий велика, но вероятность
нежелательного события, которое к ним приведёт, весьма низка.
Циклоп – тяжесть негативных последствий велика, но вероятность нежелательного события неопределенна.
Пифия – вероятность нежелательного события и тяжесть его последствий неопределённы.
Пандора – степень тяжести последствий неопределённа, как и вероятность самого нежелательного события, но если оно произойдёт –
его вредные последствия широко распространятся и/или будут существовать длительное время, и/или будут необратимыми.
Кассандра – высокая вероятность нежелательного события и
большая тяжесть его последствий, особенно отдалённых.
Мы же считаем, что исходя из вышесказанного, для ЭМИ сотовых телефонов можно и нужно присвоить тип Пандора, поскольку
уже сейчас известно о крайне вредном воздействии ЭМИ на клетку, а
именно на генетический аппарат, что может приводить к мутациям,
снижению выживаемости особей и проявлению мутаций в будущих
поколениях.
Поэтому нам представлялось актуальным изучить возможные отдалённые последствия воздействия ЭМИ сотовых телефонов на живые организмы.
Цель работы – оценить митотоксическое и мутагенное воздействие активного ЭМИ сотовых телефонов на живые организмы.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Материалы и методы исследования
Воздействие ЭМИ оценивалось на клетках растительной меристемы. В качестве основного материала к работе использовался севок
лука обыкновенного, который был изначально разделён на 2 группы.
Одна из групп (Серия II) подвергалась активному излучению сотовых телефонов (режим разговора) в течении 2 часов в день за 2 недели до периода проращивания. Суммарное излучение не превышало
Европейский стандарт для источников подвижной радиосвязи, составляющий 2 Вт/кг массы тела и фактически была ниже его на 0,41,23 Вт/кг. Суммарный объём поглощённого излучения за 2 недели на
1 луковицу для Серии II составил 101,556 Дж/К, что составляет 564.2
0
C, без учёта рассеивания.
Группа, не подверженная двухнедельному облучению, была разделена ещё на 2 группы, которые проращивались параллельно с Серией II. Из них Контрольная серия не подвергалась действию активного излучения и защищалась от облучаемых Серий железным
экраном и расстоянием, но содержалась в тех же условиях. Контрольная серия использовалась для выявления спонтанного уровня хромосомных аберраций.
Серия I подвергалась облучению в период проращивания в течении 3 дней по 1 часу в день, вместе с Серией II. В качестве среды для
проращивания использовалась дистиллированная вода.
Суммарный объём поглощённого излучения на 1 луковицу для
Контрольной серии составил 0 Дж/К + фон; для Серии I - 35,154
Дж/К, что составляет 195,3 0C; для Серии II - 136,556 Дж/К, что составляет 759,5 0C, без учёта рассеивания.
Луковички всех серий помещались в пенициллиновые пузырьки с
дистиллированной водой, так, чтобы донце растения касалось поверхности воды, на 3 дня, затем корешки отрезались, фиксировались в
фиксаторе Карнуа, а затем хранились в 70% этиловом спирте для
дальнейшей обработки материала.
Окрашивались 2% ацетоорсеином. Из окрашенных препаратов
готовили давленые препараты меристем. Препараты анализировали
под микроскопом «МИКМЕД-1» при увеличении 12,5х1,5х40.
Для оценки мутагенной активности активного излучения сотовых
телефонов учитывалось общее число делящихся клеток на стадии анателофазы и число клеток с хромосомными аберрациями. Вычисляли
частоту хромосомных аберраций (ХА%) – процент клеток с мутациями от общего числа ана-телофаз.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проводили статистическую обработку данных: рассчитывали
среднее значение ( X ) и ошибку среднего (m), оценивали достоверность разности контроля и опыта с использованием коэффициента
Стьюдента.
Полученные в результаты работы данные представлены в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1
Статистическая обработка полученных данных
по генетическим нарушениям в меристеме Allium cepa
Контроль
m:
Серия I
m:
Серия II
m:
А-Т
(общ
)
1146
Мосты
Фрагменты Отставания
n
%
n
%
n
%
6
0,52
3
0,26
2
0,17
825
12 1,45
4
0,48
0
0,00
537
12 2,23
2
0,37
2
0,37
ХА, % отс., % ∑отс.+ХА, %
1,10
0,35
1,98
0,36
2,93
0,52
0,28
0,21
0,00
0,00
0,31
0,19
1,38
0,45
1,98
0,36
3,24
0,44
Как видно из таблицы 1, спонтанный уровень ХА составляет
1,1%. Нами регистрировались фрагменты и мосты, которые являются
результатом таких грубых генетических нарушений как делеции и
транслокации.
Облучение в период проращивания повышает процент ХА до
1,98%, таким образом активное излучение сотовых телефонов обладает мутагенным действием. А при воздействии более продолжительное
время (ещё 2 недели до проращивания) повышает уровень ХА до
2,93%, следовательно, мутагенное действие ЭМИ пропорционально
продолжительности воздействия.
Помимо ХА нами отмечались нарушения поведения хромосом на
веретене деления, а именно отставания, однако частота его менее выражена и статистически не коррелирует с продолжительностью облучения.
Эффект имеет кумулятивный характер, и с течением времени
идёт накопление эффектов излучения (даже когда клетки находятся в
покое и не идут процессы активного роста организма), а именно возрастание частоты хромосомных аберраций в Серии II, по сравнению с
Контрольной серией и Серией I. Заметим что молодые, активно делящиеся клетки более подвержены воздействию ЭМИ (при проращи53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вании время облучения было меньше в 2 раза, а период экспозиции
был меньше в 4 раза).
Естественно, результаты опыта прямо переносить на человеческий организм представляется некорректным в связи с размерами
объекта (рассеивание излучения и перераспределение полученной
энергии в теле человека будет выше, чем в луковице растения, что
уменьшает вредное воздействие), характером защиты клеток от
внешнего воздействия (неизвестно сильнее или слабее проявляются
фиксируемые нами явления в клетках животных). Но, несмотря на
вышесказанное, всё же стоит сказать о том, что эффект воздействия
излучения все же имеет место, и есть возможность его количественного анализа. Кроме того, стоит обратить внимание на следующий
момент: чем дольше происходит контакт с ЭМИ сотового телефона,
тем выше сумма эффектов (Рис. 1 – Увеличение ХА, в Серии II на
0,95% больше чем в Серии I и на 1,83% больше чем в Контрольной
серии). Следовательно, чем дольше живой объект соприкасается с источником активного электромагнитного излучения, тем больше повреждений получит организм на клеточном уровне.
Рисунок 1. Частота хромосомных аберраций
в меристеме проростков корешков Allium cepa
Важно также отметить, что данные мутации могут возникать не
только в соматических, но и половых клетках. В этом случае повреждения генетического материала могут передаться следующим поколе54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ниям, накапливаться и в процессе воспроизводства – закрепиться в организме, популяции, виде на генетическом уровне, что может привести
животных, растения и Человека к вымиранию и вырождению [1].
Снижению выживаемости представителей, подверженных воздействию, а ведь в данном случае мы говорим о людях, и эти отдалённые последствия отразятся уже не на нашем поколении, а у наших
детей, и потому необходимы более глубокие и масштабные исследования данного вопроса.
Выводы
Установлено что активное излучение сотового телефона повышает частоу хромосомных аберраций и нарушает поведение хромосом
на веретене деления в меристеме Allium cepa, то есть, обладает мутагенным действием.
Спонтанный уровень хромосомных аберраций в меристеме корешков A. cepa составляет 1,1±0,34%.При воздействии активного излучения частота хромосомных аберраций возрастает до 1,9±0,4% и
2,93±0,5%. Что позволяет заключить, что ЭМИ обладает мутагенным
действием.
При увеличении продолжительности воздействия активного излучения сотового телефона на живой объект мутагенное действие
возрастает (аккумуляция эффектов).
Литература
1. Дубинин Н.П. Некоторые проблемы современной генетики – М.: Наука,
1994, с. 224.
2. Пучков М.Ю., Котляр Е.Г., Бочарникова Н.Н. Экологические последствия воздействия различных радиочастот на здоровье населения (методическое
пособие). Астрахань: "Типограф-Сервис", 2004.-54с.
3. Motorola. Инструкция пользователя - Motorola C115|C116 мобильный телефон Singapore 2004
4. Motorola. Инструкция пользователя - Motorola C200 мобильный телефон
Singapore 2004
5. Sharma C.B. Plant meristems as monitors of genetic toxicity of environmental
chemicals // Current scince. 1983. 52. № 81. P. 1000-1002
6. Steinhauser KG. Environmental risks of chemicals and genetically modified
organisms: a comparison. Part I: Classification and characterrisation of risks posed by
chemicals and GMOs. Environ Sci Pollut Res Int 2001;8(2):120-126
Работа выполнена под руководством
к. б. н, доц. И. М. Прохоровой
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАСЛЕДОВАНИЕ МАРКИРОВКИ ХАСКИ
У ДЕКОРОТИВНЫХ КРЫС
Савченко К.
Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова
Декоративные крысы – одни из самых распространенных обитателей живых уголков, а главное их всё чаще заводят в качестве домашнего животного. Существует более сорока окрасов и множество
маркировок крыс. Поскольку все расцветки могут проявиться в различных цветовых сочетаниях, количество возможных цветовых комбинаций достаточно велико.
Однако при выведении крыс определённого стандарта с хорошим
экстерьером и характером необходимо учитывать генетику животных.
Окрасы и маркировки наследуются по обычным законам наследственности. В процессе размножения большая роль отводится случайности, именно она влияет на то, каким по наследственным признакам родится новое существо.
В плановом разведении можно оказывать воздействие на выводимую линию, поскольку случайность в распределении наследственных признаков всегда ограничена. Изучение характера наследования
маркировки хаска позволяет добиться закрепления в последующем
поколении качественного признака у декоративных крыс. А с ростом
числа любителей этих животных, делает данную работу актуальной
на сегодняшний день.
Целью данной работы являлось изучение характера наследования
маркировки хаска у декоративных крыс городской станции юных натуралистов г. Ярославля. Впервые на станции они появились в 2006
году и к началу 2007 года численность достигла 114 крыс - хасок. В
задачи входило проведение ряда скрещиваний крыс с маркировкой
хаска с крысами других маркировок (Hooded, Self, Irish) для выявления доминантности или рецессивности признака, а также проведение
реципрокного скрещивания для установления передачи доли самки и
самца в зиготу доминантную или рецессивную аллель. Выяснить вероятность сцепленного с полом наследования.
Для выяснения характера наследования маркировки хаска у декоративных крыс участвовало 4 маркировки. Это капюшон (Hooded),
айриш (Irish), селф (Self), и две разновидности хасок: хаска плащёвая
(Husky Bedger), хаска шлейфовая (Husky Bended). И 6 разных окрасов: голубой (Blue), агути (Agouti), чёрный (Black), рыжий (Amber),
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
белый (Albino) и шампань (Champagne). В течение 8 месяцев было
проанализировано 173 крыс в 24 скрещиваниях. Метод исследования
– построение родословных.
В скрещиваниях между крысами с маркировкой Husky и Hooded
участвовало 10 пар. Полученные результаты свидетельствуют, что из
66 крысят было получено 23 с маркировкой Husky и почти равное соотношение с Hooded 22, остальные 21 крыс давали расщепление на
маркировки Irich 13 и Self 8. Далее среди этих крыс для изучения наследования признака маркировки хаска было проведено реципрокное
скрещивание. Были взяты крысы, различающиеся фенотипически, для
определения кто из родителей (самец или самка) вносит в зиготу доминантную (или рецессивную) аллель. В таком скрещивании принимали
участия по три пары, где самка Husky, а самец Hooded, и самец Husky,
а самка Hooded. Результаты, полученные в ходе проведённого исследования, представлены на диаграмме № 1, где показано, что самки хаски
в таком скрещивании не передали свою маркировку ни одной из 22, тогда как самцы хаски дали более половине крысятам. Поэтому, если желать получить крыс с маркировкой хаска, лучше, чтоб это был самец, а
самка была носителем капюшона. Результаты можно объяснить, как
явление сцепленного с полом признак. А между самцами Husky и самками Hooded, как нормальный менделизм, равная передача генов.
количество крысят
реципрокное скрещивание
15
10
Самец hooded,
самка husky
5
Самец husky,
самка hooded
0
1
2
3
4
маркировки
1-Husky; 2-Hooded;
3-Irich; 4-Self
Диаграмма № 1
В скрещиваниях между крысами с маркировками Husky и Irish
участвовало 7 пар. Полученные результаты показали, что из 50 крысят было получено с маркировкой Husky 24, а с Irich 10, остальные 16
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
крысят имели маркировки Hooded 13 и Self 3. Проведённое реципрокное скрещивание, где участвовало по две пары между крысами,
где самки были Husky, а самцы Irish и наоборот, показало, что самки
и самцы Husky передают свою маркировку с равной вероятностью,
тогда как самцы Irish нет. Результаты реципрокного скрещивания между самками Husky и самцами Irish можно объяснить, что маркировка
Irish у самцов является зависимым от пола и может проявляться фелотипически в зависимости от уровня гормонов (н-р рога у быков). Результаты сведены в диаграмму № 2.
реципрокное скрещивание
количество крысят
6
5
4
самец irish, самка
husky
3
самец husky,
самка irish
2
1
0
1
2
3
4
маркировки
1-Husky; 2-Hooded;
3-Irish; 4-Self
Диаграмма № 2
количество крысят
реципрокное скрещивание
14
12
10
8
6
4
2
0
Самка husky,
самец self
Самец husky,
самка self
1
2
3
4
маркировки
1-Husky; 2-Hooded;
3-Irish; 4-Self
Диаграмма №3
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Скрещивания между крысами с маркировками Husky и Self были
среди семи пар. Из 57 полученных крысят 22 были хаски, 19 Self, 10
Irich, 6 Hooded. В реципрокном скрещивании принимали по две пары.
Результаты сведены в диаграмму №3. Между самками и самцами
Husky, наблюдается нормальный менделизм, равная передача генов.
Выводы
1. Изучено наследование маркировки хаска у крыс Rattus norvegicus. В течение этого года было произведено 24 скрещивания среди
крыс хасок с крысами других маркировок (Hooded, Self, Irish). Из 173
крыс, полученных в этих скрещиваниях 69 были с маркировкой хаска.
Результаты говорят о доминантности маркировки.
2. Реципрокное скрещивание между крысами Husky c крысами
других маркировок показал, что передача доли самки и самца в зиготу
аллель идёт почти везде одинаково. Но в случае с самками Husky с
самцами Hooded обнаружено не передача признака самками.
3. Маркировка хаска наследуется у самцов и самок не везде одинаково. В случаях между Husky и Irish , а также Self результаты свидетельствует о аутосомном наследовании признака. А в случае, где
самка Husky, а самец Hooded наблюдается явление сцепленного с полом признак.
Литература
1. Инге – Вечтомов С.Г. «Генетика с основами селекции». М.,
«Высшая школа»., 1989
2. http://www.rat.ru
3. http://www.star-rats.ru
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доц. И. М. Прохоровой
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
ГЕНОТОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ Р. КОТОРОСЛЬ
Прыгунова О.Е.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Одним из основных направлений экологических исследований
являются работы по изучению и охране водных объектов. Загрязнение водоемов считается наиболее опасным, так как все поступающие
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в биосферу поллютанты рано или поздно оказываются в воде: с атмосферными осадками из воздуха и с поверхностным стоком с территории. Одним из наиболее опасных загрязнений окружающей среды является мутагенное загрязнение (Дубинин, 1986).
В связи с этим общепринята необходимость токсикогенетического контроля как за мутагенностью индивидуальных загрязнителей,
так и за суммарной мутагенной активностью (СМА) воды природных
водоемов (Журков, 1998). В настоящее время показано, что суммарная мутагенная активность воды водоемов, подвергающихся антропогенному воздействию, может меняться достаточно быстро (Фомичева,
2004). Поэтому наиболее корректными при оценке генотоксической
ситуации водоемов являются не одноразовые, а регулярные токсикогенетические исследования.
К водоемам с высокой антропогенной нагрузкой относится река
Волга и ее притоки на территории Ярославской области. Из малых
рек области наибольшей многофакторной антропогенной нагрузке
подвергается река Которосль. Изучение СМА воды реки Которосль
уже в течение ряда лет проводится в лаборатории генетики кафедры
морфологии ЯрГУ им. П.Г. Демидова. В результате исследований показаны значительные колебания мутагенной активности воды на различных участках реки, а также временная изменчивость СМА на одной и той же станции (Фомичева, 2004). Поэтому мониторинговые
исследования реки Которосль являются в настоящее время актуальными для решения вопроса о многолетней динамике мутагенной активности воды данного водоема.
Целью исследования явилось изучение пространственной и временной динамики генотоксической активности воды реки Которосль.
В работе использовался метод учета видимых мутаций у Chlorella vulgaris. Постановка опыта проводилась в соответствии со стандартной методикой (Шевченко, 1979).
Для характеристики генотоксической активности воды пробы отбирались с апреля по сентябрь 2007 гг. Также в работе использовались данные мониторинга СМА воды реки Которосль с 1999 по 2006
гг., полученные в лаборатории генетики кафедры морфологии ЯрГУ.
Мутагенная активность (МА) образцов характеризовалась по СМА
(Журков, 1998). Оценка уровня МА воды проводилась по выраженности мутагенной активности (ВМА), которая определялась как кратность превышения спонтанного уровня мутаций.
Для изучения пространственного распределения мутагенной активности воды реки Которосль были проанализированы пробы, ото60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бранные в различные периоды 2007 г. от истока (ст. № 1- деревня Белогостицы) до впадения реки в Волгу (ст. № 11- устье реки Которосль).
Результаты пространственного распределения мутагенной активности воды реки Которосль в апреле 2007 года показывают, что на
большинстве изученных станций выраженность мутагенной активности воды превышает показатели контрольного варианта. Максимальные показатели МА отмечаются на станциях № 1 (д. Белогостицы),
№3 (б/о Прибрежный), №4 (п. Карабиха), №7 (Южная водозаборная
станция), №8 (Сточная канава со ст. Ярославль Главный) и №11
(Устье р. Которосль). Согласно литературным данным, причиной
ухудшения качества воды на станции №11(Устье р. Которосль) может
служить взмучивание донных осадков при впадении реки Которосль в
р. Волгу.
В июле и сентябре 2007 года происходит снижение числа станций с зарегистрированной мутагенной активностью. Максимальные
уровни МА в оба срока отмечаются на станциях № 7 (Южная водозаборная станция), №8 (Сточная канава со станции Ярославль Главный)
и №10 (Ливневая канава с Московского проспекта).
Таким образом, при сравнении результатов, полученных в разные
сезоны, было отмечено, что в отличие от апреля, в июле и сентябре
большая часть станций загрязнена в нижнем течении реки.
Далее в работе были определены средние значения выраженности мутагенной активности воды р. Которосль для каждой стации за
все изученные сезоны 2007 г.
Рис. 1. Среднее значение выраженности МА воды каждой станции
за апрель, июль, сентябрь 2007 г.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В результате проведенного исследования нами установлено, что
на станциях №3 (б/о Прибрежный), № 7 (южная водозаборная станция), №8 (сточная канава со ст. Ярославль Главный) и № 10 (ливневая
канава с Московского проспекта) в 2007 г. средняя МА более чем в
2,5 раза превышает контрольный уровень. Кроме того, генотоксическая активность наблюдается уже в начале реки на станции № 1
(д. Белогостицы). Следовательно, уже из озера Неро в р. Которосль
поступают воды, содержащие генетически активные факторы.
В заключение можно сказать, что определенной тенденции пространственного распределения МА воды р. Которосль нет. Колебания
выраженности мутагенной активности воды обусловлены поступлением мутагенов от точечных источников загрязнения.
Характеризуя сезонную динамику МА воды р. Которосль в
2007 г. можно отметить, что в период весеннего половодья вода реки
Которосль наиболее загрязнена за счет интенсивного поверхностного
стока. В черте г. Ярославля загрязнение отмечается во все изученные
сроки и носит стабильный характер.
Следующим этапом была оценка результатов мониторинговых
исследований мутагенной активности воды р. Которосль.
В лаборатории генетики кафедры морфологии на базе Ярославского университета им. П.Г. Демидова мониторинг мутагенной активности воды р. Которосль проводится с 1999 г., поэтому важным
стал вопрос: как изменилась токсикогенетическая ситуация на р. Которосль за годы исследования.
В качестве показателя для оценки токсикогенетической ситуации
за длительный период исследования использовался Суммарный генотоксический индекс (СГИ), который определялся как сумма баллов за
выраженность МА и продолжительность мутагенного эффекта.
На рисунке представлено пространственное распределение СГИ
по станциям с 1999 по 2007 гг.
Согласно графику наиболее загрязненными участками являются
станции №1 (д. Белогостицы) и №2 (г. Гаврилов-Ям), а также станции, расположенные в черте г. Ярославля - № 7 (Южная водозаборная
станция), № 8 (Сточная канава со станции Ярославль Главный), № 9
(завод «Русские краски»), у которых СГИ равен 6 баллам, класс качества воды характеризуется как «загрязненная».
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Пространственное распределение показателя СГИ
по продольному профилю р. Которосль
Следующим этапом был анализ межгодовой динамики. Усредненные данные по выраженности СМА для всех сезонов 1999 –
2007 гг. представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Среднегодовые значения выраженности
мутагенной активности воды (1999-2007 гг.)
Из представленного графика видно, что максимальные показатели мутагенной активности воды р. Которосль отмечаются в 2002 и
2004 гг. В 1999 и 2006 гг. показатели выраженности МА снижены, но
к 2007 г. отмечается повышение ВМА.
Анализ межгодовой динамики мутагенной активности воды р.
Которосль в различные периоды гидрологического цикла показывает,
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
что в период летней межени 1999-2007 гг. максимальные значения
мутагенной активности воды в 2002 и 2004 гг. отмечаются на верхнем
участке реки, в 2006 г. МА воды на этом участке снижается, а к 2007
г. генотоксическая ситуация практически на всех станциях ухудшается. На нижнем участке реки в летнюю межень закономерных изменений МА воды реки Которосль не обнаружено.
Максимальный уровень мутагенной активности в период осеннего паводка (сентябрь 1999-2007 гг.) отмечается в 2004 г.
Таким образом, на верхнем участке реки в оба изученные сезона
(летний и осенний периоды) генотоксическая ситуация после зарегистрированного пика в 2002, 2004 гг. улучшается.
На нижнем участке реки динамика МА в летний и в осенний сезоны за весь период исследования (1999-2007 гг.) разнонаправлена и,
видимо, связана с не уменьшающимся поступлением генотоксикантов
из точечных источников загрязнения.
В результате проделанной работы выявлена пространственная
неоднородность распространения мутагенной активности воды реки
Которосль в 2007 г., что связано с наличием точечных источников загрязнения.
На основе данных многолетнего токсикогенетического мониторинга (1999-2007 гг.) мутагенной активности воды р. Которосль провели оценку токсикогенетического состояния отдельных участков.
Качество воды реки Которосль меняется от удовлетворительно чистой (9% изученных станций) до загрязненной (91% изученных станций). Максимальное загрязнение на всех участках реки отмечается в
2002 и 2004 гг. С 2006 г. отмечается снижение мутагенной активности
воды, которое более выражено в период летней межени (июль) в
верхнем участке реки.
При изучении сезонной динамики мутагенной активности воды
реки Которосль выявлено, что выраженность СМА в различные периоды 2007 года претерпевает изменения, которые не отличаются от
средних многолетних данных. На отдельных станциях сезонная динамика выраженности мутагенной активности воды различается и
связана с особенностями поступления поллютантов в верхнем и нижнем течении реки.
Литература
1. Дубинин Н.П. Новое в современной генетике / Н.П. Дубинин. М.: Наука,
1986. 221 с.
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Журков В.С. Методология интегральной оценки мутагенных загрязнений
водных объектов // Мутагены и канцерогены в окружающей среде. СПб., 1998.
С. 126-130.
3. Фомичева А.Н. Пространственно-временная динамика генотоксической
активности воды и донных отложений малой реки в условиях многофакторной
антропогенной нагрузки (на примере р. Которосль) / А.Н. Фомичева / Диссертация, 2004.
4. Шевченко В.А. Радиационная генетика одноклеточных водорослей
/ В.А. Шевченко. М.: Наука, 1979. 256 с.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Ковалевой М.И.
ИЗУЧЕНИЕ МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ Р. КОТОРОСЛЬ
В ТЕСТЕ ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ
В МЕРИСТЕМЕ ALLIUM CEPA
Шешина К.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Данная работа является частью исследований, проводимых кафедрой морфологии ЯрГУ им. П.Г. Демидова по мониторингу генотоксической ситуации для р. Которосль в рамках федеральной целевой программы «Возрождение Волги».
Деятельность человека в наше время развивается весьма стремительно, но всегда необходимо оценивать не только достижения, но и
негативные последствия технического прогресса. Согласно данным
международного регистра химических соединений, на сегодняшний
день уже синтезировано более 19 миллионов веществ, ранее не встречавшихся в природе (ксенобиотиков), и число соединений, с которыми контактирует человек, непрерывно растёт. Попадание ксенобиотиков в окружающую среду вызывает различные загрязнения. Зачастую
чужеродные вещества обладают мутагенным эффектом, и, находясь в
воде, почве и воздухе, наносят вред их обитателям.
Роль воды в биосфере всем известна, и логично предположить,
что загрязнения водной среды так или иначе отражаются на жизнедеятельности всех организмов, включая человека.
Особое значение имеют загрязнения генотоксикантами, так как
их эффект не прекращается с гибелью организма, подвергшегося воздействию - отдалённые негативные последствия проявляются и в сле65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дующих поколениях, поскольку повреждённые наследственные
структуры передаются потомству. Мутации соматических клеток поражают здоровье нынешнего поколения, вызывая рост частоты онкологических, аутоиммунных и других патологий, а мутации в половых
клетках наследуются, увеличивая генетический груз человеческой
популяции.
В организм человека генотоксиканты из водной среды могут поступать как с питьевой водой и продуктами питания, так и перкутанно
(при купании) и оказывать своё негативное воздействие. Именно поэтому необходим мониторинг мутагенного загрязнения водоёмов, в
том числе малых рек, так как они являются основным типом водотоков речной сети средней полосы России, и их загрязнения напрямую
влияют на здоровье населения.
К малым рекам относится и объект данного исследования – р.
Которосль.
Целью работы являлось изучение пространственной и временной
динамики мутагенного загрязнения воды р. Которосль по частоте индуцированных мутаций в меристеме Allium cepa. Согласно поставленной цели решали следующие задачи:
● Изучение пространственного распределения мутагенного загрязнения воды в р. Которосль от истока до устья.
● Изучение спектра хромосомных аберраций, индуцированных
водой р. Которосль.
● Изучение сезонной динамики мутагенного загрязнения воды р.
Которосль.
● Сравнение мутагенного загрязнения воды р. Которосль от истока до входа в г. Ярославль за 2006 и 2007гг.
В качестве материала в работе использовались пробы воды р. Которосль. Для определения мутагенного эффекта изучены пробы, отобранные на 11 станциях от истока до устья в три срока: апрель (весенний паводок), июль (летняя межень) и сентябрь (осенний паводок).
Для изучения пространственной динамики мутагенной активности воды реки Которосль и спектра хромосомных нарушений были
исследованы пробы воды от 24.04.07, а для изучения сезонного распределения МА – пробы от 24.04.07, 24.07.07 и 29.09.07 .
Мутагенную активность воды (МА) р. Которосль оценивали с
использованием ана-телофазного метода учёта частоты хромосомных
аберраций в меристематических клетках проростков корешков лука
Allium cepa. Метод позволяет регистрировать хромосомные мутации
типа делеций и транслокаций, а также изменение поведения хромо66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сом на веретене деления. Данный тест выявляет не только прямые мутагены (непосредственно действующие на ДНК), но и промутагены,
приобретающие мутагенную активность в процессе метаболизма в
растительном организме.
Для оценки мутагенной активности воды учитывались: общее количество клеток (около 600), общее число делящихся клеток на стадии ана-телофазы и число клеток с хромосомными аберрациями. Вычисляли частоту хромосомных аберраций (ХА%) – процент клеток с
мутациями от общего числа ана-телофаз и ВМА – отношение ХА,% в
опыте к контрольному варианту.
Проводили статистическую обработку данных: рассчитывали
X и ошибку среднего m, оценивали достоверность разности контроля
и опыта с использованием коэффициента Стьюдента.
В ходе работы были получены следующие результаты.
Пространственное распределение мутагенного загрязнения отражено на рисунке 1.
Пространственное распределение мутагенной активности
р. Которосль
6
5
ХА,%
4
3
ХА,%
2
1
ст
.6
ст
.5
ст
.4
ст
.3
.
ст
2.
ст
.1
1
ст
.1
0
ст
9.
ст
.8
ст
.7
ст
.1
Ко
нт
ро
ль
0
станции
Рис. 2. Пространственное распределение
мутагенного загрязнения воды р. Которосль
МА воды прослеживается уже в истоки реки, что обусловлено загрязнением оз. Неро. Пространственное распределение мутагенной
активности воды неравномерно – участки с высоким уровнем МА чередуются с участками с низким уровнем МА. Максимальный уровень
загрязнения зарегистрирован на ст. 9 (Сточная канава ж\д ст. Яр.
Главный) – частота ХА, % 5,56±0,94. Минимальный – на ст. 2
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(д. Пеньки) – ХА,% 1,55±0,45. Снижение загрязнённости свидетельствует о неравномерности поступления загрязняющих агентов по ходу течения реки и о том, что несмотря на большую антропогенную
нагрузку, река способна к самоочищению. Наши данные по мутагенной активности для указанных станций были сравнены с данными
теста доминантных летальных мутаций у Drosophila melanogaster – в
них также отмечается повышение частоты генетических нарушений
по сравнению с контролем.
Спектр хромосомных аберраций, индуцированных пробами воды
р. Которосль показан на рисунке 2.
ХА%
Спектр ХА,индуцированных водой р.
Которосль
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
мосты
фрагменты
отставания
к
6
5
4
3
2
11 10
9
8
7
1
станции
Рис. 3. Спектр хромосомных аберраций,
индуцированных пробами воды р. Которосль
Пробы воды р. Которосль индуцируют различные типы хромосомных аберраций: мосты, фрагменты и отставания. Соотношение
типов нарушений различны на каждой станции, и это говорит о том,
что по ходу течения в воду попадают мутагены с различным механизмом действия. Нарушения типа делеций и дупликаций (мосты и
фрагменты) обусловлены действием сильных генотоксикантов, разрушающих структуры хромосом. Большой процент отставаний среди
выявленных хромосомных аберраций свидетельствует о способности
поллютантов нарушать деятельность веретена деления, что приводит
к нарушению поведения хромосом при расхождении в митозе. Анализ
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соотношения типов ХА позволяет заключить, что по ходу русла реки
поступающие мутагены различны по характеру действия в зависимости от станции отбора проб. Наибольшее разнообразие наблюдается
на станциях, где МА имеет наибольшие значения, следовательно, повышение генотоксичности обусловлено не только увеличением концентрации мутагенов, поступающих в воду, но и различием их действия на генетический материал клеток.
Данные по сезонной динамике мутагенного загрязнения воды
р. Которосль представлены на рисунке 3.
8
7
6
5
4
3
2
1
0
апр.07
июл.07
сен.07
ст
.6
ст
.5
ст
.4
ст
.3
.
ст
2.
ст
.1
1
ст
.1
0
ст
9.
ст
.8
ст
.7
ст
.1
Ко
нт
ро
ль
ХА%
Сезонная динамика мутагенного загрязнения
р. Которосль
станции
Рис. 4. Сезонная динамика мутагенного загрязнения воды р. Которосль
Сезонная динамика мутагенной активности воды различается на
каждой станции, и естественной закономерности в сезонном распределении МА для рек, не подверженных антропогенной нагрузке, не
наблюдается. Если учесть такой фактор, как водность, очень важный
для малых рек, то можно предположить, что уровень загрязнения
должен быть высоким в летние месяцы, ниже в весенние и ещё ниже
в осенние месяцы. Летом водность снижается, увеличивается забор
воды для нужд населения, следовательно, количество мутагенов
должно возрастать. В весенние месяцы в реку с талыми водами смываются загрязнения, накопленные в снегу за зиму, но тогда же за счёт
повышения водности происходит разбавление, и концентрация мутагенов снижается. В осенний период загрязнения с поверхностей
дробно смываются дождями, водность увеличивается, что также способствует разбавлению. Но данная закономерность для р. Которосль
не зарегистрирована. Сезонная динамика МА различается на каждой
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
станции и не зависит от сезонов гидрологического цикла. Имеется 4
варианта сезонной динамики на отдельно взятых станциях:
● Максимумы МА в периоды паводков, снижение в период летней межени (ст. 6, 4, 10, 9, 1).
● Ступенчатое понижение МА от весны к осени (ст. 5, 3, 8, 7).
● Максимум МА в летнюю межень, снижение в период паводков
(ст. 11).
● Ступенчатое повышение МА от весны к осени (ст. 2).
На основании полученных данных можно заключить, что поступление массированных антропогенных загрязнений перекрывает природные закономерности. Максимальный уровень МА зарегистрирован в сентябре на ст. 9, минимальный уровень МА – в июле на ст.10
(Водозабор ЮВС Г. Ярославля).
Межгодовая динамика мутагенной активности воды р. Которосль
отображена на рисунке 4.
Межгодовая динамика мутагенной активности воды р.
Которосль
ВМА, балл
6,00
5,00
4,00
2006 год
2007 год
3,00
2,00
1,00
0,00
*6
*5
*4
*3
станции
Рис. 5. Межгодовая динамика мутагенной активности воды р. Которосль
Сравнение ВМА воды р. Которосль в 2006 и 2007гг. показало,
что генотоксическая ситуация для реки остается неблагоприятной.
Наряду с понижением МА на станциях 5 и 3 наблюдается повышение
её на станциях 6 и 4, что говорит не столько об уменьшении генотоксического загрязнения, сколько о его перераспределении по ходу русла реки.
По результатам работы были сделаны следующие выводы:
1. Пробы воды на всех изученных станциях повышают частоту
ХА в меристеме Allium cepa, т.е., содержат генетически активные
факторы. Пространственное распределение мутагенной активности
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воды неравномерно – участки с высоким уровнем МА чередуются с
участками с низким уровнем МА, что связано с неравномерным поступлением мутагенов в р. Которосль и процессами самоочищения и
разбавления.
2. Вода р. Которосль содержит генотоксиканты, вызывающие такие типы нарушений как делеции и транслокации, а также изменяющие поведение хромосом на веретене деления. Соотношение типов
ХА на разных станциях различны, что свидетельствует о наличии на
разных участках различных по действию мутагенов.
3. Естественной закономерностям сезонного распределения МА,
свойственной малым рекам, не испытывающим антропогенной нагрузки не наблюдается. Сезонная динамика МА различается на каждой станции и не зависит от сезонов гидрологического цикла. Максимальный уровень МА зарегистрирован в сентябре на ст. 9,
минимальный уровень МА – в июле на ст.10.
4. Сравнение ВМА воды р. Которосль в 2006 и 2007гг. позволяет
заключить, что генотоксическая ситуация для реки остается неблагоприятной.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. И.М. Прохоровой
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 3. Зоология
МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ОТРЯДА
PARAMPHISTOMATIDA
Бурдакова Е.Н.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова.
У трематод, в связи с особенностями образа жизни, локомоция играет принципиально важную роль в сохранении их локализации в организме хозяина и при поиске полового партнера. Что касается отряда
Paramphistomatida, то даже существует систематика, опирающаяся на
данные по строению мышц глотки и брюшной присоски. Не смотря на
важность исследования локомоции, практически отсутствуют комплексные данные о структурах, обеспечивающих эту функцию.
Цель работы: изучение строения мышечной системы представителей отряда Paramphistomatida.
Задачи
1. Изучить архитектонику мускулатуры тела и органов прикрепления трематод отряда Paramphistomatida;
2. Выявить адаптивную роль особенностей строения мышечной
системы, представителей отряда Paramphistomatida.
Материал и методика
Материалом послужили 4 экземпляра вида Paramphistomum cervi,
из рубца коровы, и 4 экземпляра Stichorchis subtriquetrus, из слепой
кишки бобра обыкновенного. Для изучения брали равноразмерных
половозрелых червей. Материал фиксирован 80%-ным этанолом. Изготовлены две серии сагиттальных и поперечных парафиновых срезов
для изучения P. сervi, а для S. subteiquetrus две серии сагиттальных и
по одной поперечных и фронтальных. Срезы толщиной 8 мкм изготовлены по стандартной методике и окрашены по Маллори. Препараты изучены под световым микроскопом АУ-12; промеры выполнены с
помощью градуированной окулярной линейки, рисунки с помощью
рисовального аппарата РА-4.
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результаты
Данные представители отряда Paramphistomatida – крупные трематоды с конусовидным телом, слегка согнутым на вентральную сторону. В случае P. сervi присоски располагаются терминально, а у S.
subteiquetrus субтерминально. Вооружение отсутствует.
Покровы у обоих видов включают наружную пластинку тегумента, базальную пластинку и мускулатуру, состоящую из трех слоев:
кольцевого, продольного, диагонального. Кольцевой у P. сervi состоит из ряда отдельных волокон. Форма их сечения округлая в середине
тела, становится поперечноовальной к концам. У S. subteiquetrus этот
слой представлен пучками, и только возле присосок поперечноовальными волокнами. Продольная периферическая мускулатура всюду
кроме латеральных участков тела у P. сervi представлена пучками. У
S. subteiquetrus их диаметр увеличивается от брюшной к спинной стороне. Диагональный слой в обоих случаях состоит из пучков, и угол
их пересечения тупой, что говорит о том, что они в большей степени
являются синергистами кольцевых мышц. У S. subteiquetrus сразу под
диагональным лежит слой продольной паренхимной мускулатуры. Он
не является частью стенки тела, поскольку отходит от покровов и
крепится к оболочкам присосок. Помимо паренхимных продольных
периферических мышц имеются внутренние. Впереди они крепятся к
задней части ротовой присоски, сзади к куполу брюшной присоски.
Эта группа мышц, помимо движения тела способствует перемещению
содержимого половых протоков и кишечника. Возможно, периферическая продольная мускулатура компенсирует слабую продольную в
покровах тела. Слабая же кольцевая мускулатура покровов дополняется диагональной. Всё вместе позволяет сохранять высокую способность к локомоции при относительно слабых мышцах покровов. Дорсовентральная мускулатура развита слабо. Это связано с
терминальным положением брюшной присоски, ведущим к тому, что
тело гельминта смотрит в просвет кишечника и среда на него действует одинаково со всех сторон. Отсутствие необходимости прижиматься к субстрату ведет к редукции дорсовентральных мышц и как
следствие к округлому сечению тела.
Ротовая присоска помимо локомоции обеспечивает захват пищи.
Это сказывается на ее строении, которое отличается у изучаемых видов, но имеет и общие черты. Обе присоски почти шаровидной формы (несколько вытянуты в направлении спереди назад). Имеются радиальные, мощные наружные и внутренние продольные, а также
внутренние кольцевые под оболочкой полости. Вглубь от внутренних
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продольных у S. subteiquetrus располагаются внутренние кольцевые
мышцы, а у P. сervi – полукольцевые, отмечавшиеся только у представителей отряда Paramphistomatida. Эта мускулатура способна изгибать ротовую щель дорсально или вентрально, или делать ее полость округлой. У P. сervi улавливанию пищи способствует
воронкообразная в передней половине полость присоски, расширению которой помогают крепящиеся к стенкам воронки мощные внутренние продольные мышцы. Кроме того вокруг ротовой присоски
имеется кольцевая складка тела – губа, в которой находится сфинктер, образованный кольцевыми периферическими мышцами. Он помогает регулировать порции захваченной пищи и содействует прикреплению. У S. subteiquetrus полость присоски в поперечном
сечении овальная. Имеются дивертикулы – небольшие корманообразные впячивания оболочки полости в стенку присоски. Передний
сфинктер присоски гораздо мощнее и находится в самой присоске. В
его толще ветвятся внутренние продольные мышцы и проходят радиальные. Он заполняет весь передний угол присоски между наружной
оболочкой и оболочкой полости. У S. subteiquetrus есть также задний
сфинктер, образованный внутренним кольцевым слоем, что позволяет
дозировать пищу, поступающую в пищевод. Перед ротовой присоской S. subteiquetrus имеется так называемый мышечный колпачок, образование, обладающее тонкой собственной оболочкой и имеющее
разнообразную, хотя и не очень сильно развитую мускулатуру. Она
придает большую подвижность участку тела перед ротовой присоской, что расширяет возможности по захвату пищи. Это важно, если
учесть специфику питания отряда, представители которого являются
хищниками.
В сохранении локализации требуется хорошо развитый прикрепительный орган, которым является брюшная присоска. Она у обоих видов с субтерминальным устьем. Группы мышц у них почти одинаковые: наружные и внутренние продольные, радиальные и кольцевые
внутренние и наружные, образующие мощный сфинктер в устье присоски. Имеются и диагональные мышцы, в случае с P. сervi – это внутренний и наружный слои, соответственно под оболочкой полости и над
оболочкой присоски, у S. subteiquetrus только внутренний. Наличие
диагональных мышц придает дополнительную подвижность органу.
Строение наружных половых органов у двух видов несколько отличается: у P. сervi помимо полового сосочка, заключенного в половой атриум есть вентральная камера. Группы мышц сосочка и атриума у обоих видов идентичны: продольные паренхимные и
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
периферические кольцевые в сосочке и атриуме, радиальные и паренхимные кольцевые – в атриуме. Радиальная мускулатура имеется,
также, в стенке вентральной камеры, сюда же заходит кольцевая и
продольная мускулатура покровов у P. Cervi, а у S. subteiquetrus эти
группы мышц входят в состав стенки полового атриума.
Выводы
1. Мощная брюшная присоска способствует сохранению локализации при сильном изгоняющем действии среды. Наличие продольных паренхимных мышц обеспечивает сохранение высокой подвижности в состоянии прикрепления.
2. В покровах Paramphistomatida относительная слабость одних
мышечных групп компенсируется развитием или пространственным
распределением других.
3. Отличительной чертой P. cervi является наличие полукольцевых мышц в ротовой присоске, обеспечивающих дополнительную
подвижность щелевидной ротовой полости.
4. Наличие диагональной мускулатуры в брюшной присоске
обеспечивает дополнительную подвижность органа.
5. Терминальное положение присосок и направление тела в просвет кишечника хозяина определяют отсутствие дорсо-вентральной
мускулатуры и округлое поперечное сечение тела паразита.
6. Работе ротовой присоски по захвату пищи и прикреплению содействуют дополнительные образования – губа у P. сervi и мышечный
колпачок у S. subteiquetrus.
Литература
1. Александрова И.В. Случаи интенсивности инвазии парамфистомумом
(Paramphistomum cervi) у лосей кировской области // Зоол. Ж. 1962.Т.41, Е. 61.
№ 5. С. 780-782.
2. Величко И.В. О парамфистоматидах жвачных в СССР // Сборник работ
по гельминтологии. М.: Колос, 1971. С. 61-65.
3. Величко И.В. Строение фаринкса у парамфистоматат // Материалы научной конференции всесоюзного общества гельминтологов. И.4. М., 1965. С. 3141.
4. Готовцева М.З. Особенности питания и патогенного влияния парамфистоматид рубца жвачных // Доклады ВАСХНИЛ. 1967. С. 37-38.
5. Гуревич И.Ю., Ошмарин П.Г. О значении метода Нэсмарка в создании
систематики трематод подотряда Paramfistomata (Szidat,1936) // Вопросы экологической гельминтологии. Ярославль:Издательство Ярославского университета,
1984. С. 8-15.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Дьяков Ю.В. Бобры европейской части Советского Союза. М.: Московский рабочий, 1975. 479 с.
7. Жизнь животных. Т. 1. М.: Просвещение, 1987. 445 с.
8. Наумов Н.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных. М.: Высшая школа,
1970. 272 с.
9. Никитин В.Ф. Желудочно-кишечные трематодозы жвачных. М.: Агропромиздат,1985. 240 с.
10. Скрябин К.И. Трематоды животных и человека. Т. 3. М.; Л.: Изд-во АН
СССР, 1949. 619 с.
11. Хахалкина Н.А., Ястребов М.В. Мышечная система Ophiosoma
patagiatum (Trematoda,Strigeidae) // Зоол. журн.. 2005. Т. 84. № 3. С. 301-312.
12. Шульц Р.С., Гвоздев Е.В. Основы общей гельминтологии. М.: Наука,
1970. 491 с.
13. Ястребова И.В., Ястребов М.В., Фрезе В.И. Мускулатура стенки тела
некоторых реофильных представителей класса Trematoda (Planthelminthes) // Актуальные проблемы общей паразитологии Тр.ИНПА РАН. М.: Наука, 2000.
371 с.
14. Ястребова И.В. Строение мышечной системы некоторых реофильных
представителей класса Trematoda: Дис. ... канд. биол. наук. М.2005. 210 с.
15. Ястребов М.В. Строение двигательных аппаратов трематод с пассивной
фиксацией на примере Haplometra cylindracea (Plagiorchiidae) и Brandesia turgida
(Pleurogenidae) // Зоол. журн., 1998а. Т. 77. № 2. С. 166-176.
16. Ястребов М.В. Локомоторные аппараты некоторых Trematoda (Planthelminthes) с недифференцированным телом // Зоол. журн., 1998б. Т. 77, № 6.
С. 627-638.
17. Ястребов М.В. Мускулатура тела некоторых трематод и фиксация фаз в
эволюции присасывательной функции // Зоол. журн. 1997. Т. 6, № 6. С. 645-656.
18. Ястребов М.В. Локомоторные аппараты трематод (Строение и возможные пути эволюции): Дис. ... канд. биол. наук. Ярославль, 2005.
19. Mair G.R.., Maule A.G., Shaw С., Halton D.W. Muscling in оn Parasitic
Flatworms // Parasitology today. 1998. V. 14. № 2 P. 73-76.
20. Gupta A.N. Cholinergic muscle and its mechanism of contraction in digenetic
trematodes // acto parasitol. pol. 1984.V. 29. P. 128-136.
Работа выполнена под руководством
к. б. н. И.В. Ястребовой.
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ГРЫЗУНЫ И НАСЕКОМОЯДНЫЕ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ,
НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ
Глаголев В.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Актуальность исследования. Урбоэкология, или городская экология – одно из основных перспективных направлений современной
биологической науки. Проблемы влияния человека на среду возникли
вместе с человеком, но с ростом городов, они стали проявляться наиболее остро и многообразно. Для упрощения изучения процессов,
протекающих в урбоценозе, обычно используют организмыбиоиндикаторы, в качестве которых с успехом могут выступать грызуны и насекомоядные (Тихонова, 2003).
Данная работа захватывает сразу несколько основных аспектов
взаимодействия человека и исследуемых групп животных: эпидемиологический надзор за средой обитания; pest-control (контроль численности вредоносных видов); оценка ценотической и ценозообразующей роли в природных биотопах городской среды, а также разработка
мер по охране редких видов.
Исследуемые группы животных – грызуны и насекомоядные, являются неотъемлемым и необходимым компонентом городской среды, и их изучение, контроль и прогнозирование численности всегда
остается актуальным вопросом.
Целью исследования было изучение грызунов и насекомоядных
городской среды.
В задачи исследования входило:
1) установить структуру зооценоза города, выделить доминирующие, обычные и редкие виды;
2) проследить пространственное и стациальное распределение по
территории города;
3) выявить факторы, влияющие на видовой состав и численность
исследуемых групп животных;
4) оценить ценотическое значение грызунов и насекомоядных;
5) оценить эпидемиологическое значение грызунов и насекомоядных;
6) выделить индикаторные виды.
Научная новизна. В настоящей работе впервые полно определен
видовой состав, пространственное и стациальное распределение грызунов и насекомоядных города Ярославля.
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Теоретическое значение заключается в разработке и оценке
факторов, определяющих видовой состав и численность грызунов и
насекомоядных, и их роли в природных биотопах городской среды.
Практическое значение. Картированы природные очаги зоонозных инфекций, и потенциально-опасные территории для здоровья и
жизни человека. Полученные данные использованы для составления
ежегодного прогноза численности мелких млекопитающих Ярославской области. Также были отловлены некоторые редкие виды, пополнившие зоологические коллекции музея факультета Зоологии и Экологии ЯрГУ им. П.Г. Демидова.
Материал: Основной базой сбора материала были незастроенные территории и селитебная зона города Ярославля, материал отбирался во всех районах города. Основная масса материала была собрана с 27.09.06 по 02.03.08. Было выловлено 226 экземпляров
насекомоядных и грызунов, относящихся к 11 видам, накоплено 2380
ловушко-суток. На территории города Ярославля зарегистрировано
обитание 6 видов насекомоядных и 13 видов грызунов.
Методика: В основу работы лег количественный учет мелких
млекопитающих. Использовался метод прямого относительного учета – метод ловушко-линий (Карасева, Телицына, 1996). В дополнение
метода ловушко-линий использовались: маршрутный метод (учет качественного (видового состава) на маршруте) и метод визуального
осмотра биотопов на наличие следов жизнедеятельности.
Характеристика района исследований: Город Ярославль расположен в центре Ярославской области на Ярославско-Костромской
низменности. Площадь, занимаемая городом, составляет 205.7 км².
Город расположен в пределах лесной зоны и разделен рекой Волгой,
считающейся условной границей подзоны южной тайги и подзоны
смешанных лесов. (Кузнецов, Макковеева, 1959).
Результаты и обсуждение
Видовой состав насекомоядных
1) Erinaceus europaeus Linnaeus, 1758 = Ёж обыкновенный
2) Talpa europaea Linnaeus, 1758 = Крот европейский
3) Sorex minutus Linnaeus, 1766 = Бурозубка малая
4) Sorex caecutiens Laxmann, 1788 = Бурозубка средняя
5) Sorex araneus Linnaeus, 1758 = Бурозубка обыкновенная
6) Sorex minutissimus Zimmermann, 1780 = Бурозубка крошечная
Видовой состав грызунов
1) Sciurus vulgaris Linnaeus, 1758 = Белка обыкновенная
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Castor fiber Linnaeus, 1758 = Бобр обыкновенный
3) Myodes glareolus (Schreber, 1780) = Полёвка рыжая
4) Microtus oeconomus (Pallas, 1776) = Полёвка-экономка
5) Microtus arvalis (Pallas, 1779) = Полёвка обыкновенная
6) Microtus rossiaemeridionalis Ognev, 1924= Полёвка восточноевропейская
7) Arvicola terrestris (Linnaeus, 1758) = Полёвка водяная
8) Ondatra zibethicus (Linnaeus, 1766) = Ондатра
9) Micromys minutus (Pallas, 1771) = Мышь-малютка
10) Sylvaemus uralensis Pallas, 1811 = Мышь малая лесная
11) Apodemus agrarius (Pallas, 1771) = Мышь полевая
12) Mus musculus Linnaeus, 1758 = Мышь домовая
13) Rattus norvegicus Berkenhout, 1769 = Крыса серая
Факторы, определяющие численность.
Отрицательные: Прямое изъятие особей из среды обитания, гибель под колесами автотранспорта, уничтожение синантропными
хищниками – собаками, кошками, воронами, сжигание куч хвороста,
мусора и весенние палы травы, вытаптывание и выкашивание травяного покрова парков и лесопарков, уничтожение защитных условий и
создание резкого островного эффекта.
Положительные: Отсутствие естественных хищников, создание
обширной кормовой базы (для синантропных и гемисинантропных
видов).
Эпидемиологическое значение. На территории города Ярославля, по нашим данным, грызуны и насекомоядные обеспечивают циркуляцию таких природноочаговых зоонозных инфекций как: геморрагическая лихорадка с почечным синдромом (ГЛПС), лептоспироз,
туляремия, псевдотуберкулез, являются прокормителями блох, гамазовых клещей, а также личинок и нимф иксодовых клещей – основных переносчиков возбудителей клещевого энцефалита и клещевого
бореллиоза, что в условиях высокой концентрации населения в городской среде особо опасно.
Ценотическое значение. Насекомоядные являются регуляторами
численности почвенных беспозвоночных (слизней, многоножек, уховерток), почти не потребляемых представителями городской фауны.
Зеленоядные грызуны являются естественным регулятором растительной биомассы, распространителей семян растений. Грызуны и
насекомоядные являются кормовой базой для широкого круга животных. Норная деятельность способствует разрыхлению, перемешиванию, аэрации почвенных горизонтов.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Виды, нуждающиеся в защите. Малая и особенно средняя бурозубки являются редкими на территории города. По нашим наблюдениям, постоянно происходит снижение численности ежей. Полевкаэкономка практически исчезла из данных учетов.
Заключение
Видовой состав грызунов и насекомоядных, встречающихся на
территории города Ярославля составляет 6 видов насекомоядных и 13
видов грызунов, из 8 и 18 видов соответственно, встречающихся на
территории области, что составляет довольно высокий показатель.
В составе зооценоза города Ярославля доминирующими видами
являются: в лесных стациях абсолютным доминантом - рыжая полевка; в открытых полевых стациях преобладает полевая мышь. Для околоводных стаций из характерных животных наиболее часто встречается бобр. В селитебной зоне, в помещениях доминантным видом
является домовая мышь, а на газонах и в дворовых территориях абсолютным доминантом является серая крыса.
В результате антропогенного пресса в первую очередь нарушаются зооценозы, характерные для влажных местообитаний, и в большинстве исследованных околоводных биотопов вообще отсутствуют
грызуны и насекомоядные, либо встречаются виды с прилежащих
территорий.
Насекомоядные в городской среде находятся в пессимальных условиях и продолжают вытесняться. Грызуны, обитающие на территории города, находятся в субоптимальных условиях, их численность
заметно снижена, по сравнению с естественными биотопами. В оптимальных условиях, обитают лишь настоящие синантропы: домовая
мышь и серая крыса, и гемисинантроп полевая мышь. Остальные виды являются редкими, пространственно узколокализованными, либо
встречаются спорадически.
Таким образом, состав и структура зооценоза города Ярославля
коренным образом отличается от естественных зооценозов Ярославской области.
Пространственное распределения грызунов и насекомоядных
можно представить в виде трех колец. 1-е – это центр города, заселенный синантропными видами. 2-е – прилегающие к центру территории, включая парки, населенные синантропными и гемисинантропными видами грызунов. 3-е территория окраин города и крупные
парки и лесопарки, населенные гемисинантропными и экзоантропными видами грызунов и насекомоядными.
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наиболее богатым видами является Заволжский район города,
это объясняется большим количеством, включенных в его состав нетронутых территорий, большой площадью и меньшим антропогенным
воздействием. Также в Заволжском районе отмечается наибольшее
количество таежных видов, тогда как для остальных районов характерно преобладание лесостепных видов.
Было выделено три группы индикаторных видов:
а) синантропы – серая крыса и мышь домовая, не встречаются
дальше 200 метров от близлежайшего жилья человека
б) гемисинантропный вид – полевая мышь, часто встречается в
нарушенных, загрязненных бытовыми отходами биотопах.
в) экзоантропные виды: полевка-экономка, бурозубки – малая и
средняя и виды, занесенные в Красную Книгу Ярославской области
(не регистрировались на территории города) – показатель «ненарушенности» природной среды. Средняя бурозубка – встречается только в таежных ненарушенных лесах, с развитым моховым покровом; и
одна находка в Яковлевском бору этого вида очень показательна.
Литература
1. Анашкина Е.Н., Белоусов Ю.А. Редкие млекопитающие Ярославской области.
2. Бернштейн А.Д. Методика зоологических исследований в лесных очагах
геморрагической лихорадки с почечным синдромом на европейской части России // РЭТ-ИНФО, № 2, 2006, С. 13-17.
3. Зайцев В.А. Позвоночные животные Северо-востока центрального региона России (виды фауны, численность и ее изменения). М.: КМК, 2006. 513 с.
4. Захаров Е.В. Фауна мелких млекопитающих Ярославской области
// Краеведческие записки. Вып. VIII: Материалы 8 и 9 Тихомировских чтений/Департамент культуры и туризма Администрации Я. О., Яросл. Гос. ист. архитектур. и художеств. Музей-заповедник; Сост. Н.А Грязнова. Ярославль:
РЕМДЕР, 2005.C. 539-548.
5. Калецкая М.Л. Фауна млекопитающих Дарвинского заповедника и ее изменения под влиянием Рыбинского водохранилища // Млекопитающие Дарвинского заповедника. 1954. С. 95-121.
6. Карасева Е.В. 50 лет (1950-1999) изучения природного очага лептоспироза на озере Неро (Ярославская область) // РЭТ-ИНФО, №4(36), 2000,C. 8-12.
7. Карасева Е.В., Рыльников В.А., Беленький В.А., Беленькая Е.М. Некоторые черты экологии серых крыс средней полосы России в котловине озера Неро
(Ярославская область) и их роль в природном очаге лептоспироза // Серая крыса
/ Медицинское значение и методы ограничения численности / под ред. акад.
В.Е.Соколова и д.б.н. Е.В. Карасевой. М.: ИЭМЭЖ им. А.Н. Северцова РАН,
1986. Т.2. С. 2–18.
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. Карасева Е.В., Телицына А.Ю. Методы изучения грызунов в полевых условиях: Учеты и мечение. М.: Наука, 1996. 227с.
9. Кузнецов Н.В. Звери и птицы Ярославской области. Ярославль: ОГИЗ,
1947. 68 с.
10. Кузнецов Н.В., Макковеева И.И. Животный мир Ярославской области.
Ярославское книжное изд-во, 1959. 228 с.
11. Латынский Б.С. Серая крыса в природных биотопах Ярославской области // IV съезда Всесоюз. териол. о-ва: Тез. докл. Москва, 1986. С. 235-236.
12. Павлинов И.Я., Россолимо О.Л. Систематика млекопитающих СССР.
Под ред. В.Е Соколова. М.: МГУ, 1987. 285 с.
13. Полякова Л.В., Тихонова. Г.Н., Тихонов И.А., Латынский Б.С., Турбин
А.В. Мелкие млекопитающие г. Ярославля и других населенных пунктов Ярославской области // РЭТ-ИНФО, N3(31), 1999, С. 10-11.
14. Полякова Л.В., Тихонова Г.Н., Тихонов И.А., Богомолов П.Л., Латынский Б.С., Турбин А.В. Особенности экологии мелких млекопитающих
(Rodentia, Mammalia) Ярославской области в связи с антропогенной трансформацией ландшафта // Зоол. ж., №2 (80), 2001, C. 236-242.
15. Русинов А.А. Красная книга Ярославской области, 2004 г.
16. Тихонова Г.Н. Город как среда обитания мелких млекопитающих //
Биология, № 08, 2003.
Работа выполнена под руководством
А. А. Русинова, Е. В. Захарова
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МОЛОДИ
СЕРЕБРЯНОГО КАРАСЯ И ПЛОТВЫ ПРИ НАГРЕВЕ
Капшай Д.С.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Институт биологии внутренних вод РАН им. И.Д.Папанина
Исследование поведения рыб, как системы адаптаций, включающих сложные сочетания врожденных и приобретенных реакций, считается одним из главных направлений современной ихтиологии и
экологии рыб. Другим, не менее важным направлением, является изучение температурной толерантности водных животных. В настоящее
время данные области исследования являются актуальными в связи с
проблемой антропогенного термического загрязнения водной среды в
зонах сброса подогретых вод атомных и тепловых электростанций,
а также промышленных предприятий. Так как температура представляет собой один из наиболее мощных экологических факторов, поступление дополнительного тепла с подогретой сбрасываемой водой
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
приводит к нарушению естественной экологической обстановки в
пресных водоемах.
Принято считать, что температурные и трофические условия среды в наибольшей степени определяют условия роста, накопления
биомассы и, в конечном счете, продуктивность популяций рыб, обитающих в пресноводных водоемах. Из всего многообразия адаптаций
к отдельным экологическим факторам (температуре, содержанию кислорода в среде, солености воды, освещенности и др.) или к иным
типам природной среды, особенно интересны температурные. Именно
этот фактор воздействует на все живые существа: окружающая температура постоянно меняется, ее перепады в определенных зонах
ареала бывают весьма значительными, и организмы, в особенности,
пойкилотермные, должны к этому приспосабливаться.
Немаловажен и тот факт, что, исследование верхних границ
жизнедеятельности у различных видов тепло- и холодолюбивых рыб
представляет интерес в связи с возможным глобальным потеплением.
В Европе и Европейской части России это проявляется в первую очередь в увеличении количества более теплых зим и кратковременных
периодов аномально высоких значений температуры воды в летний
период года. Как термическое загрязнение, так и глобальное потепление существенно влияют на поведение и распределение рыб, определяя изменения их биотопов и ареалов.
Целью нашей работы стало изучение верхних летальных температур у молоди серебряного карася и плотвы, при разных температурах акклимации, с использованием острого летального воздействия
(метод КТМ), а также регистрация характерных поведенческих реакций в результате нагрева воды у рыб.
В качестве объектов исследования использовались 2 вида рыб:
сеголетки плотвы, выращенные из икринок в лабораторных условиях
при температуре воды 19°С (температура акклимации) и годовики серебряного карася, отловленные из естественных природных условий,
содержавшиеся на момент опытов в аквариумах при температуре воды 13°С.
В процессе исследования было проведено две серии опытов (по
одной на каждый вид) без повторностей. В каждой серии исследовалось по шесть особей (6 экспериментов с одиночными особями плотвы и 6 экспериментов с одиночными особями карася).
При изучении верхних летальных уровней температуры был использован общепринятый метод критического термического максимума (КТМ), заключавшийся в том, что группу особей или единич83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ную особь (в нашем случае), содержавшуюся при определенной температуре акклимации, помещали в аквариум объемом 60 л, затем, с
использованием нагревательного элемента (кипятильника мощностью
0.63 кВт) повышали температуру воды с постоянной скоростью. По
мере нагрева воды производилась регистрация реакций, наблюдаемых
в поведении рыб при соответствующей температуре воды. В конце
опыта фиксировались «точка переворота» особи, т.е. форма локомоторного ответа рыб, заключающаяся в потере равновесия (поворот на
спину или на бок).
В ходе проведения экспериментов нами были получены следующие результаты. Средние значения у обоих видов близки (32.0°C у
плотвы и 32.6°C у карася). Разброс данных, характеризующих уровень КТМ был сравнительно невелик – у плотвы 2.3°С, у карася – еще
меньше, 1.1°С. Движение жаберных крышек, характеризующее ОКЛТ
(окончательная летальная температура), у особей карася в среднем
прекращалось спустя 0.8°С, у плотвы в среднем через 0.6°С после отмеченных значений КТМ.
Для оценки поведения нами изначально были выбраны поддиапазоны температур в 4–5°C, охватывающие весь диапазон температур
нагрева от исходных акклимационных до значений КТМ и ОКЛТ. Для
плотвы – 4, для карася – 5 поддиапазонов.
Поведенческие реакции при нагреве у рыб были подразделены
нами на 2 группы – простые и комплексные, по принципу их продолжительности и характеру реакций (таблица 1).
В экспериментах с нагревом у 2 видов наблюдались отличия по
комплексу простых реакций. У плотвы замечено большое количество
рывков, у карася они практически отсутствовали. До температуры 26°С
всплытия к поверхности более характерны для карасей, после 26°С –
для плотвы. Хватательный рефлекс наблюдался только у плотвы.
При рассмотрении поведенческих характеристик молоди рыб в
целом были отмечены определенные закономерности. Так, на первых
этапах особи плотвы не проявляли признаков беспокойства, а особи
карася, наоборот, вели себя более активно. По мере привыкания к новым условиям, при температуре 21– 22°С, у обоих видов начиналось
сравнительно спокойное, «раскрепощенное» поведение (плавание),
продолжавшееся до значений температуры 26–27°С, характеризующих оптимум жизнедеятельности.
Начиная с 26–27°С, у обоих видов проявлялись первые признаки
беспокойства, связанные с повышающейся температурой. Поведение
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в температурном диапазоне от 30 до 34°С, близком к верхней температурной границе, у обоих видов во многом сходно. Начинались волнообразные, подрагивающие движения, особи плотвы перемещались
по всему объему аквариума, особи серебряного карася – преимущественно в поверхностных слоях воды. В итоге, рыбы (плотва) в опыте
«вставали» на рыло и происходил переворот, у карася классического
переворота не наблюдалось, в большинстве случаев особи заваливались на бок.
Таблица 1
Поведенческие реакции для характеристики
поведения рыб при нагреве
Простые
1. Рывок, ускорение движения.
2. Всплытие к поверхности.
3. Затаивание у дна.
4. Движение кругом (вертится на одном месте).
5. Дефекация.
6. Остановка движения, простаивание
на одном месте.
7. Движение назад (вперед хвостом).
8. Хватательный рефлекс (схватывание взвешенных в воде инородных
частиц).
9. Волнообразное движение.
10. Поворот вокруг собственной оси.
11. Вставание на рыло.
Комплексные
1. Движение по всему периметру аквариума.
2. Нахождение у дна с небольшими
всплытиями.
3. Спокойное поведение. (расслабленное, без признаков беспокойства)
4. Нахождение в поверхностных слоях.
5. Серия миграций от дна к поверхности.
6. Нахождение у дна.
7. Высокий уровень активности.
На основании экспериментальных данных и полученных результатов сделаны следующие выводы:
1. Значения критического термического максимума (КТМ) у сеголетков плотвы и двухлетков серебряного карася при скорости нагрева 8.5°С/ч практически совпадают. Тем не менее, термоустойчивость карася следует оценить как более высокую, поскольку
температуры его предварительной акклимации на 6°С ниже, чем у
плотвы.
2. Средние значения КТМ у обоих видов близки. ОКЛТ серебряного карася выше, чем у плотвы, всего на 0.4°C. ОКЛТ превышают
значения КТМ незначительно. Индивидуальные значения как КТМ,
так и ОКЛТ, у двух видов различаются мало.
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Впервые разработана методика оценки поведенческих реакций
молоди рыб при нагреве воды, позволяющая оценивать изменения их
поведения в разных диапазонах температур от акклимационных до
сублетальных качественно и количественно.
4. При нагреве у 2 видов отмечены отличия по комплексу простых реакций (плотва – большое количество рывков, карась – практическое полное их отсутствие). До уровня 26°С всплытия к поверхности чаще отмечены у карася, после 26°С – у плотвы, хватательный
рефлекс наблюдался только у плотвы. По комплексным реакциям явных отличий не наблюдается.
5. Полученные данные могут быть использованы для определения верхних температурных границ жизнедеятельности данных видов
в различные сезоны года и прогнозирования их поведения при аварийных нагревах в сбросных водах ГРЭС, АЭС и промышленных
предприятий.
Литература
1. Алабастер Дж., Ллойд Р. Критерии качества воды для пресноводных рыб
// М., Легкая и пищевая промышленность. 1984. 344 с.
2. Голованов В.К., Капшай Д.С. Температурные адаптации водных организмов: проблемы и перспективы // Проблемы биоэкологи и пути их решения
(Вторые Ржавитинские чтения): материалы Междунар. науч. конф., Саранск, 15–
18 мая 2008 г. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2008. С. 221–222.
3. Голованов В.К., Свирский А.М, Извеков Е.И. Температурные требования
рыб Рыбинского водохранилища и их реализация в естественных условиях // Современное состояние рыбных запасов Рыбинского водохранилища. Ярославль:
ЯрГТУ, 1997. С. 92–116.
4. Голованов В.К., Смирнов А.К., Болдаков А.М. Воздействие термального
загрязнения водохранилищ Верхней Волги на рыбное население: современное
состояние и перспективы // Актуальные проблемы рационального использования
биологических ресурсов водохранилищ. Рыбинск: Изд-во ОАО «Рыбинский Дом
печати», 2005. С. 59–81.
5. Мордухай-Болтовской Ф.Д. Проблема влияния тепловых и атомных
электростанций на гидробиологический режим водоемов (обзор) // Экология организмов водохранилищ-охладителей. Л.: Наука, 1975. С. 7–69.
6. Смирнов А.К., Голованов В.К. Влияние различных факторов на термоустойчивость серебряного карася Carassius auratus L. // Биол. внутр. вод. 2004.
№ 3. С. 103–109.
7. Шмидт-Ниельсен К. 1982. Физиология животных. Приспособление и
среда. Кн. 1. М.: Мир. 416 с.
8. Becker C.D., Genoway R.G. Evaluation of the critical thermal maximum for
determining thermal tolerance of freshwater fish // Environ. Biol. Fish. 1979. V. 4.
№ 3. P. 245–256.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Beitinger T.L., Bennet W.A., McCauley R.W. Temperature tolerances of
North American freshwater fishes exposed to dynamic changes in temperature // Environ. Biol. Fish. 2000.V. 58. № 3. P. 237–275.
10. Jobling M. Temperature tolerance and the final preferendum – rapid methods
for the assessment of optimum growth temperature // J. Fish. Biol. 1981. Vol.19. № 4.
P. 439–455.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук В.К. Голованова
МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА РЕОФИЛЬНЫХ ТРЕМАТОД
Смирнова Д.И.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Мышечная система гельминтов изучена слабо. Между тем, она
играет важную роль в сохранении локализации и обеспечении таких
важных функций, как поисковые реакции, питание, копуляция, миграции. В этой связи интересным объектом исследований выступают
представители класса Trematoda, отличающиеся большим морфологическим разнообразием, приобретенным при освоении организменной среды жизни и расселении в ней. Цель настоящей работы дать
новую информацию о строении и работе мышечной системы реофильных трематод.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить архитектонику мускулатуры трематод.
Оценить функциональную нагрузку различных групп мышц.
Оценить адаптивное значение особенностей мышечной системы
трематод
Материалом к данной работе послужили 2 вида трематод:
1) Echinostoma paraulum (Echinostomatidae) из кишечника курицы
(Gallus sp.);
2) Clinostomum foliiforme (Clinostomatidae) из ротовой полости чегравы (Hydroprogne tschegrava).
Для определения и микроскопического изучения были отобраны
половозрелые черви каждого вида, от одной особи хозяина. Материал
фиксирован 80% этанолом. Тотальные препараты окрашены уксуснокислым кармином. Микроморфология марит изучена с помощью
микроскопа АУ-12 по полным сериям фронтальных, сагиттальных и
поперечных парафиновых срезов толщиной 8 мкм, изготовленных по
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
стандартной методике и окрашенных по Маллори. Промеры выполнены с помощью градуированной окулярной линейки.
а
б
Рис. 1, 2 Общий вид Echinostoma paraulum (а), Clinostomum foliiforme (б) (ориг.)
E. paraulum и C. foliiforme - трематоды, имеющие четкое разделение тела на локомоторный и половой отделы. В локомоторный отдел E.
paraulum входят ротовая, брюшная присоски и небольшой адоральный
диск. Тело между присосками образует вентральную впадину. Локомоторный отдел Cl.foliiforme включает в себя ротовую, брюшную присоски, ротовое поле. Вентральная впадина также имеется.
Покровы тела обоих видов хорошо выраженные. К ним относятся
тегумент, базальная пластинка, кольцевая, продольная и диагональная
мускулатура. Тегумент E. paraulum имеет очень хорошо выраженное
вооружение практически на всем протяжении тела. У Cl.foliiforme его
нет. Кольцевой слой мышц слаб, имеет одинаковую толщину на всех
сторонах тела, однако, становится разреженнее в половом отделе.
Продольная мускулатура покровов E. paraulum и Cl.foliiforme представлена одним мощным слоем, который нигде не прерывается, кроме участка тела с брюшной присоской. У E. paraulum в локомоторном отделе в области вентральной впадины слой примерно
одинаковой толщины на всех сторонах тела. На уровне матки и гонад
на вентральной стороне тела наиболее крупные пучки располагаются
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
медианно. Очевидное преобладание по толщине продольного слоя
над кольцевым свидетельствует о преодолении большого лобового
сопротивления в подвижной среде кишечника. Продольный слой
мощнее в половом отделе.
Обращает на себя внимание очень тупой угол пересечения диагональных мышц в области вентральной впадины у обоих видов. Диагональные мышцы на сагиттальных срезах режутся почти как кольцевые и вероятно работают как синергисты кольцевой мускулатуры для
уменьшения диаметра тела и вытягивания. Диагональная мускулатура
E. paraulum в половом отделе имеет острый угол пересечения, отсутствует в участке тела позади гонад и не заходит в бока гельминта. Такое ее распределение связано с малым участием полового отдела в
фиксации.
Паренхимная мускулатура изученных видов разнообразна. Дорсовентральная мускулатура в половом отделе E. paraulum не столь
мощна, как в локомоторном, а продольная паренхимная не встречена
вовсе. Эти данные свидетельствуют в пользу пассивности полового
отдела в отношении локомоции. Адоральный диск, хоть и мал относительно размеров ротовой присоски и самого червя, но отличается
разнообразием групп мышц, в него входящих. Данный факт лишь
подтверждает то, что объемная конструкция (в данном случае адоральный диск) требует появления специальных групп мышц, ее поддерживающих.
В районе вентральной впадины дорсовентральная мускулатура
очень хорошо выражена. В целом для обоих видов наблюдается следующая тенденция: в половом отделе, по сравнению с локомоторным
дорсовентральная мускулатура становится тоньше и разреженней.
Продольные паренхимные мышцы также имеются в боковых участках
локомоторного отдела на уровне брюшной присоски. Паренхимная
мускулатура, управляющая положением брюшной присоски, в вентральной впадине располагается как бы крест накрест, образуя своеобразный рычаг. Для E. paraulum установлены также группы мышц,
управляющие положением ротовой присоски и глотки.
У C. foliiforme имеется мощная продольная паренхимная мускулатура. На поперечных срезах хорошо видно, что ее волокна очерчивают в толще тела кольцеобразную зону, «оформленную» в половом
отделе и более рыхлую в локомоторном. Мышцы крепятся к брюшной присоске, с обеих сторон от плоскости ее симметрии. В локомоторном от переднего края присоски они направляются к ротовому по89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лю, в большей степени к его нижней части. В создании большого напряжения в теле, и, как следствие, присасывательного эффекта.
Ротовая присоска E. paraulum расположена в центре лицевой стороны адорального диска. Она занимает его большую часть. В ее составе наружные продольные, внутренние кольцевые, радиальные,
внутренние продольные мышцы, мощный передний сфинктер и задний сфинктер.
Примечательно то, что треугольную в сечении полость поддерживают со всех сторон хордальные мышцы. У устья их нет. Что касается ротовой присоски C. foliiforme, то в ней, кроме вышеперечисленных, есть также «косые» мышцы. Она симметричная и, по нашему
предположению, встала на постепенный путь редукции. Она уже не
выполняет такую функциональную нагрузку по обеспечению прикрепления, как присоска E. paraulum, и эта роль переходит отделу,
включающему ротовое поле, покровы тела и ротовую присоску с частью пищевода. Вместе он работает, как одна большая присоска. В
пользу этого свидетельствуют те факты, что оболочка присоски тонкая и часть ее функций выполняет окружающая ее мускулатура: дилататоры работают как радиальные мышцы, мощная кольцевая мускулатура ротового поля, как сфинктер, продольные паренхимные
мышцы подходят к ротовому полю, сокращаясь, оттягивают его назад, создавая присасывательный эффект.
Очевидна большая по сравнению с элементами покровов роль
брюшной присоски для обоих видов в обеспечении фиксации червя
на субстрате. Она много крупнее ротовой. В ней наблюдается ассиметрия мышечных слоев дорсальной и вентральной частях. Интересен
факт наличия хордальных мышц в толще стенок E. paraulum, где полость имеет форму треугольника, как и в случае с ротовой присоской.
Они поддерживают ее, стягивают или ослабляют, тем самым, изменяя
ее просвет. Хордальные мышцы второго рода уплощают или расширяют присоску на уровне купола. «Косые» мышцы вместе с внутренним продольным слоем работают на разворот присоски в полость
вентральной впадины или возвращение ее в исходное состояние.
«Снаружи» этому способствует своеобразное переплетение паренхимной мускулатуры. Внутренний продольный слой Брюшной присоски С. foliiforme чрезвычайно тонок, и возможно, редуцирован, т.к.
вряд ли он способен, сокращаясь, существенно изменять форму полости. Однако имеет закономерную пространственную структуру волокон, что редко для продольных волокон вообще. Создается впечатление, что волокна образуют анастомозы друг с другом. Своеобразное
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
расположение мышц в присоске способствует изменению ее отверстия из субтерминального в терминальное.
Таким образом, представители изученных видов обеспечивают
себе надежное прикрепление к тканям хозяина за счет локомоторного
отдела, на котором сконцентрированы главные фиксаторные органы.
Итак, по проделанной работе были сделаны следующие выводы:
Исследуемые виды соответствует общим представлениям о первичнодифференцированных реофильных трематодах, однако встречены группы мышц, ранее не описанные;
Главная функциональная нагрузка ложится на локомоторный отдел, включающий в себя разнообразные группы мышц и обеспечивающий процессы фиксации и локомоции;
Половой отдел E. paraulum пассивен в отношении локомоции,
покровы его просты, паренхимная мускулатура слаба; Архитектоника
тела исследуемого вида отвечает потребности разобщения процессов
прикрепления и производства половых продуктов;
Архитектоника тела C. foliiforme отвечает потребности в постоянном движении в потоке, чтоб не быть «изгнанным» и, как следствие, развитию большого напряжения в теле, способствующего созданию сильного присасывательного эффекта в локомоторном отделе.
Литература
1. Быховская-Павловская И.Е. Органы прикрепления трематод и их функции // Тр.Зоол. ин-та АН СССР. 1983. Т. 181. С.76-89.
2. Ястребова И.В. Мускулатура присосок и глотки Patagifer bilobus (Trematoda: Echinostomatidae) // Современные проблемы биологии и химии. Ярославль,
2000. С. 12-18.
3. Ястребова И.В., Ястребов М.В., Фрезе В.И. Мускулатура стенки тела некоторых реофильных представителей класса Trematoda // Актуальные проблемы
общей паразитологии. Тр. ИНПА РАН. Т. 42. М.: Наука, 2000. C. 348-361.
4. Ястребов М.В. Мускулатура тела некоторых трематод и фиксация фаз в
эволюции присасывательной функции // Зоол. ж. 1997а. Т. 76. № 6. С. 645-656.
5. Britz Jean, Sariman I.E., van As J.G. Anatomy of the metacercaria and adult of
Euclinostomum heterostomum (Rudolfi, 1809) (Trematoda, Clinostomatidae) // S. Afr.
J. Zool. 1984. T. 19. № 2. С. 91-96.
6. Ukoli F.M.A. On the adhesive mechanisms of simplex ( Johnston, 1904) and
Clinostomum tilapiae (Ukoli, 1966) // Nigerian Journal of Science. 1970. T. 4. C. 7788.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., проф. Ястребова М.В.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА
ФИТОПЛАНКТОНА ОЗЕРА НЕРО В 2007 ГОДУ
Шишелева С. В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Фитопланктоном называют совокупность свободно плавающих и
парящих в толще воды мелких водорослей, которые играют важную
роль в круговороте вещества и в газовом режиме, являясь не только
элементом окружающей их среды, но и средообразующим фактором.
Сезонная сукцессия фитопланктона является одним из важных показателей, характеризующих стабильность сообщества и степень его
приспособленности к условиям обитания. По мере увеличения биогенной нагрузки на водоёмы в процессе их эвтрофирования наряду с
общим увеличением численности и биомассы водорослей фитопланктона и изменениями в его составе происходят изменения и в сезонной сукцессии, устойчивость которой для каждого водоёма имеет
свои пределы [3]. Фитопланктон озера Неро к настоящему времени
достаточно хорошо изучен. Сопоставление полученных результатов
исследований с предыдущими даёт возможность сравнивать и непрерывно оценивать трофическое состояние озера и его стабильность.
Цель работы – изучить сезонную динамику фитопланктона открытой части озера Неро на станции 8, прилегающей к г. Ростову, в
2007 году. Были поставлены следующие задачи:
1. Провести флористический анализ фитопланктона оз. Неро;
2. Определить численность и биомассу фитопланктона в 2007 г.
(8 стан-ция);
3. Проанализировать особенности сезонной динамики фитопланктона оз. Неро в 2007г;
4. Сопоставить результаты наблюдений в межгодовой динамике
фито-планктона оз. Неро.
Материалом для исследования послужили пробы фитопланктона,
отобранные в каждом месяце с марта по октябрь на станции 8 (поверхность) на озере Неро по стандартной сетке станций, разработанной ИБВВ РАН в 1987-1989гг. Восьмая станция располагается возле
города Ростова на расстоянии 100 м от берега напротив предприятия
«Русский Квас». Пробы фиксировались жидкостью Утермеле и концентрировались осадочным методом. Численность фитопланктона
подсчитывалась в камере Нажотта объемом 0.02 мл.
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В результате обработки проб фитопланктона 2007г озера Неро,
отобранных на ст.8, обнаружено 105 таксонов рангом ниже рода (видовых и внутривидовых), которые в систематическом отношении
распределились следующим образом: Chlorophyta – 36, Bacillariophyta
– 25, Cyanophyta - 20, Euglenophyta - 13, Chrysophyta - 4, Cryptophyta 3, Dinophyta - 2, Xantophyta - 1. То есть по количеству видов преобладали зелёные, диатомовые, синезелёные и эвгленовые, за ними со
значительным отрывом следовали золотистые, криптофитовые, жёлто-зелёные и динофитовые. Такое соотношение вклада различных отделов в формирование видового состава фитопланктона является характерным для озера Неро [1,2].
Сезонный ход численности в 2007 году имел однопиковый характер, достигая максимума (1,2 млрд.кл/л) в июле. Средневегетационное значение численности составило 633 млн.кл./л. Сезонный ход
биомассы в 2007 году имел несколько другой характер, наблюдались
весенний и летний пики обилия. Средневегетационная биомасса фитопланктона в 2007 г. составила 21,1 мг/л, что несколько выше значений предыдущих лет наблюдений.
В целом, средневегетационные значения численности и биомассы, а также характер сезонной динамики фитопланктона озера Неро в
наших наблюдениях остались стабильными с конца 80-х годов прошлого века и характеризуют озеро Неро как эвтрофное.
Вклад разных отделов планктонных водорослей в общую биомассу значи-тельно варьировал в сезонной динамике (рис. 1).
35
Биомасса, мг/л
30
25
Cyanophyta
Chlorophyta
20
15
Bacillariophyta
10
5
0
март
апрель
июнь
июль
август
сентябрь
октябрь
Рис. 1. Вклад основных отделов водорослей в формирование биомассы
фитопланктона в течение вегетационного периода
Весной основу биомассы составляли холодостойкие диатомовые
водоросли (86%). Доминировали в апреле мелкие диатомовые водо93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В, мг/л
росли Stephanodiscus minutulus (Kutz.) Cleve et Moller
и
Stephanodiscus hantzschii Grun., которые являются индикаторами высокой степени эвтрофирования водоёма. Согласно классификации К.
Рейнольдса, в настоящее время весной происходит смена С типа фитопланктона (Aulacoseira ambigua (Grun.)Sim.) на D тип (Synedra acus,
Nitzschia sp., Stephanodiscus hantzschii), преобладающий в мелководных, обогащенных биогенными элементами и хорошо перемешиваемых водах. Такая смена доминантов может быть показателем ускоренного перехода в гипертрофную стадию развития. Уже в июне роль
диатомовых заметно уменьшилась и ценозообразующим отделом стали более конкурентноспособные синезелёные водоросли (62% от общей биомассы), которые сформировали летний максимум биомассы и
продолжали доминировать до октября.
Как видно из рис.2, в межгодовой динамике средняя за вегетационный период биомасса фитопланктона довольно значительно флуктуирует. Её значе-ния менялись от 12 мг/л до 26 мг/л, то есть в два
раза. В-принципе, такие колебания для озера Неро можно считать
нормой: только в период 1987–1989 г.г. средневегетационная биомасса различалась по годам в 1,7 раза [2].
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
1987
1988
1999
2000
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Рис. 2. Межгодовая динамика значений средневегетационной биомассы
фитопланктона за 20 лет наблюдений
Варьирование средней биомассы в разные годы объясняется
множеством факторов. Основным среди них, видимо, является фактор
погоды (в годы с антициклональным типом погоды биомассы были
выше), а также значительно может влиять антропогенное загрязнение
озера органикой, в т.ч. значительное залповое поступление в воду
биогенных элементов при добыче сапропеля.
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В последние два года снова наметилась тенденция роста средней
биомассы, которая даже несколько вышла за верхний предел предыдущих флуктуаций. Эта тревожная тенденция, видимо, связана с более
интенсивным развитием в последние годы синезелёных водорослей.
Вклад водорослей планктотрихетового комплекса в общую биомассу фитопланктона увеличивается с каждым годом. Если до 2003
года он составлял в среднем 30%, то с 2004 года – уже 47%. Среди
синезелёных на первом месте по вкладу в биомассу с июня по октябрь
выделялся осцилляториевый (планктотрихетовый) комплекс организмов (Limnothrix redekei (Van Goor) Meffert, Pseudoanabaena limnetica
(Lemm.) Kom и Planktothrix agardhii Gom). Низкая прозрачность за
счёт самозатенения и обогащённость среды биогенными элементами
поддерживают условия для вегетации планкто-трихетового типа: эти
водоросли теневыносливы, а их основные конкуренты – хлорококковые, Anabaena, Aphanizomenon, - нет.
В исследованиях, проведённых на нашей кафедре, была выдвинута гипотеза о развитии фитопланктона открытой части оз. Неро к стадии домини-рования Planktothrix agardhii как заключительному этапу
развития сообщества в мелководных высокоевтрофных водоемах, обогащенных органическим веществом. Вегетация Limnothrix redekei и
Planktothrix agardhii практически в монокультуре считается стабильной (необратимой) стадией и характеризует заключительную стадию
развития мелководных, обогащённых органикой водоёмов, подобных
оз. Неро. К сожалению, эта опасная тенденция находит подтверждение
в наблюдениях 2005-2007гг. В настоящее время назрела необходимость принятия срочных мер по улучшению качества воды в озере Неро. Промедление опасно как для жителей г. Ростова, так и для значительной части населения г. Ярославля, потребляющих воду с южной
водозаборной станции, вода на которую подается из реки Которосль
(приток которой, река Векса, берет начало из оз. Неро)
В результате исследований были сделаны следующие выводы:
1. В 2007 году в фитопланктоне оз. Неро отмечено 105 видов.
Наиболее богато были представлены зелёные, диатомовые, синезелёные и эвгленовые водоросли.
2. Сезонная динамика численности носила однопиковый характер, достигая максимума в июле; средневегетационное значение численности было типичным для оз. Неро.
3. В сезонной динамике биомассы фитопланктона наблюдались
весенний и летний пики обилия; средневегетационное значение био95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
массы оказалось несколько выше значений предыдущих лет наблюдений.
4. В межгодовой динамике заметна тенденция повышения вклада
синезелёных, особенно представителей планктотрихетового комплекса, в общую биомассу, что свидетельствует о сильном эвтрофировании и переходе озера к гипертрофному типу.
Литература
1. Бабаназарова О. В. Структура фитопланктона и динамика содержания
биогенных элементов в озере Неро // Биология внутренних вод. 2003. № 1. С. 3339.
2.Ляшенко О. А. Структура фитопланктона и содержание хлорофилла в оз.
Неро // Биол. внутренних вод. 2002. № 4. С. 34-39.
3. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озёрного фитопланктона. Л.: Наука, 1990. 184 с.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. О.В. Бабаназаровой
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 4. Микробиология
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
И УСТАНОВЛЕНИЕ ВИДОВОЙ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ F 65 И F 120
Барашкова Е.Е.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Исследованные в работе штаммы хемоорганогетеротрофных бактерий были выделены из оглеенного горизонта агродерновой глееватой почвы и обладают способностью к Fe(III)-восстановлению при
росте на среде Лавли [1] для железовосстанавливающих бактерий, сопрягая Fe(III)-восстановление с окислением органических кислот
(ацетат, пропионат, сукцинат). Возможно, что исследуемые бактерии
играют важную роль в процессе глеегенеза, поэтому крайне необходимо установить их метаболические возможности и видовую принадлежность. К тому же спектр микроорганизмов, участвующих в создании оглеенных почвенных горизонтов изучен недостаточно [2].
Цель работы: изучение некоторых физиолого-биохимических
свойств и установление видовой принадлежности штаммов F 65 и F
120.
Для достижения данной цели решали следующие задачи:
1. Изучение морфологии и культуральных свойств исследуемых
культур бактерий;
2. Изучение некоторых физиолого-биохимических особенностей
штаммов F 65 и F 120;
3. Установление видовой принадлежности исследуемых бактерий.
В работе использовались стандартные микробиологические методы исследования чистых культур, описанные в практических руководствах по микробиологии [3].
Морфология штаммов F 65 и F 120.
Бактерии штамма F 65 представляют собой палочки с закругленными концами, фрагментирующиеся в старых культурах на кокко97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
видные тела. Размеры клеток варьируют в пределах от 2,0 до 6,0 мкм
в длину и 1,0 мкм в толщину. Расположение одиночное или образуют
небольшие цепочки из 2-3 клеток. Грамотрицательные, неспорообразующие.
Бактерии штамма F 120 также палочковидные, но более короткие
и в старой культуре фрагментируются на кокки. Размеры клеток:
толщина около 1,0 мкм, длина варьирует в пределах 1,5-2,0 мкм.
Грамотрицательные, неспорообразующие.
Рост штаммов F 65 и F 120 на плотной питательной среде.
Мы описали колонии исследуемых штаммов на среде МПА, результаты показаны в таблице 1; указаны диаметр колонии, ее цвет,
форма, консистенция, характер края колонии, профиль, степень прозрачности.
Таблица 1
Рост штаммов F 65 и F 120 на плотной питательной среде
№
п/п
Штамм
1.
F 65
2.
F 120
Описание колоний:
- форма;
- профиль;
- край;
- поверхность;
- структура;
- степень прозрачности;
- консистенция.
- круглая;
- конусовидный;
- гладкий;
- однородная;
- непрозрачная;
- маслянистая.
- круглая;
- выпуклый;
- ровный;
- гладкая;
- однородная;
- непрозрачная;
- вязкая.
Цвет колоний
Диаметр
колоний
(мм)
светлобежевый
1,0-1,5
оранжевый
2,0-5,0
Рост штаммов F 65 и F 120 на жидкой питательной среде
Исследование проводили на среде Лавли [1] для железовосстанавливающих бактерий. Результаты показаны в таблице 2.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2
Рост штаммов F 65 и F 120 на жидкой питательной среде
№ Штамм
1 F 65
2 F 120
Выпадение осадка
+
+
Цвет осадка
белый
желто-оранжевый
Наличие пленки
+
-
Физиолого-биохимические свойства штаммов F 65 и F 120.
Нами были изучены некоторые физиолого-биохимические свойства штаммов, результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
Физиолого-биохимические свойства бактерий F65 и F120
№
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Физиолого-биохимические свойства
2
Наличие аргининдегидролазы
Наличие β-галактозидазы
Наличие каталазы
Наличие лизиндекарбоксилазы
Наличие оксидазы
Наличие орнитиндекарбоксилазы
Наличие уреазы
Наличие фенилаланиндезаминазы
Образование ацетилметилкарбинола
Образование индола
Образование сероводорода
Штаммы
F 65
3
+
+
+
+
+
+
+
+
-
F 120
4
+
-
Использование соединений углерода штаммами F 65 и F 120.
Всего было протестировано 19 источников углерода. Результаты
представлены в таблице 4.
Таблица 4
Спектр используемых источников углерода
№
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Источники углерода
2
Арабиноза
Галактоза
Глюкоза
Лактоза
Мальтоза
Сахароза
Фруктоза
F 65
3
+*
+
+
+
99
F 120
4
+
+
+
+
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Целлюлоза
Крахмал
Ацетат
Малонат Na
Пропионат
Сукцинат
Цитрат Na
Глицерин
Инозит
Маннит
Сорбит
Этиловый спирт
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
Примечание (*). «+» - использует как источник углерода и энергии; «-» - не использует как источник углерода и энергии.
Согласно полученным результатам, штамм F 65 использует 11
источников углерода из 19 предложенных. Штамм F 65 не использует
глюкозу, мальтозу, сахарозу, малонат Na, цитрат Na, инозит и сорбит.
Штамм F 120 из предложенных 19 соединений использует только 6
органических субстратов: глюкозу, галактозу, сахарозу и фруктозу,
сукцинат Na и сорбит.
Таким образом, у штамма F 65 шире спектр используемых соединений углерода.
Жирно-кислотный состав клеточных стенок
штаммов
F 65 и F 120.
Для установления видовой принадлежности был использован метод хромато-масс-спектрометрии [4]. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5.
Жирно-кислотный состав исследуемых бактерий
№
п/п
Штамм
1.
F 65
Жирно-кислотный состав
Маркеры
Содержание, %
от общего кол-ва
*
70,53
i15
a15
7,71
i16:1
4,51
16:0
5,02
i17:1
4,84
i17
7,39
100
Комментарии
Штамм не идентифицирован.
Содержание 60 -70 % i15 характерно для бактерий р. Shewanella [5];
i17:0 и i17:1 – маркеры, характерные для бактерий р. Geobacter [6]
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.
F 120
a13
i14
14:0
a15
16:w7
16:0
3,72
6,42
8,06
67,27
3,65
10,88
Штамм не идентифицирован.
По доминирующим маркерам
близок к родам
Micrococcus и
Georgenia [7]
Примечание (*). Полужирным шрифтом выделены доминирующие жирнокислотные маркеры исследованных штаммов. Доминирующими маркерами у штамма F
65 оказались i15, а15, i17, у F 120 - 14:0, а15, 16:0.
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1. Штаммы F 65 и F 120 обладают плеоморфизмом: палочковидные, в «старой» культуре распадаются на кокки.
2. Размеры клеток штамма F 65 составляют 1,0 × (2,0-6,0) мкм,
штамма
F 120 – 0,5 × (1,5-2,0) мкм. Штаммы грамотрицательные, спор не
образуют.
3. Штаммы F 65 и F 120 отличаются по спектру использованных
источников углерода. Штамм F 65 использует 12 источников углерода из предложенных 19, F 120 – только 6 источников.
4. Штамм F 65, в отличие от штамма F 120, имеет аргининдегидролазу, β-галактозидазу, лизиндекарбоксилазу, орнитиндекарбоксилазу, фенилаланиндезаминазу, уреазу. Оба штамма каталазоположительные. F 65 – оксидазоположительный, F 120 – оксидазоотрицательный.
5. Штаммы F 65 и F 120 не образуют ацетилметилкарбинол, индол и сероводород.
6. Доминирующими жирно-кислотными маркерами у штамма F
65 являются i15, a15, i17; у F 120 – 14:0, а15, 16:0.
7. По совокупности полученных в работе результатов, систематическое положение штаммов F 65 и F 120 установить не удалось.
Литература
1. Lovley D.R., Phillips E.J.P. Organic matter mineralization with reduction of
ferric iron in anaerobic sediments // Applied of Environmental Microbiology. 1986.
Vol. 51. P. 683-689.
2. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании
почв. М.: Изд-во МГУ. 1998. 316 с.
3. Практикум по микробиологии / Под ред. А.И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия». 2005. 608 с.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Осипов Г.А. Способ определения родового (видового) состава ассоциации микроорганизмов. Патент на изобретение № 2086642 от 10.08.97. 12 с.
5. Beliaev A.S., Saffarini D.A. Shewanella putrefaciens mtrB encodes an outer
membrane protein required for Fe(III) and Mn(IV) reduction // Journal of Bacteriology. 1998. Vol. 180. P. 6292-6297.
6. Caccavo Jr., Lonergan F.D.J., Lovley D.R., Davis M., Stolz J.F., McInerney
M.J. Geobacter sulfurreducens sp. nov., a hydrogen- and acetate-oxidizing dissimilatory metal-reducing microorganisms // Applied of Environmental Microbiology. 1994.
Vol. 60. P. 3752-3759.
7. Altenburger P., Kampfer P., Schumann P., Vybiral D., Lubitz W., Busse H.-J.
Georgenia muralis gen. nov., sp. nov., a novel actinobacterium isolated from a medieval wall painting // International Journal of Systematic and Evolution Microbiology. 2002. Vol. 52. P. 875-881.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Н.Ю. Пуховой
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР
ГЕТЕРОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ, УСТОЙЧИВЫХ
К ВЫСОКОМУ СОДЕРЖАНИЮ 2,4-ДНТ В СРЕДЕ
Киселев А.Г.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Проблема загрязнения окружающей среды ксенобиотиками, в частности, нитроароматическими соединениями (НАС), является одной
из глобальных проблем человечества [1]. НАС используются для получения взрывчатых веществ, лекарственных препаратов, полимеров,
пестицидов и т.п., НАС попадают в почву в результате работы химических производств и деятельности военно-промышленного комплекса. Эти соединения с трудом разлагаются в природных условиях,
вследствие чего аккумулируются в объектах окружающей среды в
достаточно высоких концентрациях. Так, в почве их содержание может достигать нескольких грамм на килограмм [2]. Вследствие своей
токсичности [3] они оказывают отрицательное действие на микробоценоз почвы. Большинство научных работ, изученных нами, посвящено поиску микроорганизмов – деструкторов нитроароматических
соединений, в тоже время проблема действия этих соединений на
почвенный микробоценоз остается открытой.
Цель работы: выделение и изучение чистых культур бактерий,
устойчивых к высокому содержанию 2,4-ДНТ.
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задачи исследования:
1) Постановка накопительной культуры бактерий, устойчивых к
высокому содержанию 2,4-ДНТ;
2) Выделение чистых культур микроорганизмов;
3) Изучение морфологии, культуральных особенностей и некоторых физиолого-биохимических свойств чистых культур бактерий;
В работе использовались стандартные микробиологические методы, изложенные в соответствующих руководствах [4].
Для выделения чистых культур бактерий, устойчивых к высокому содержанию 2,4-ДНТ в среде, нами были поставлены накопительные культуры. Образцы почвы, отобранной с территории Тутаевского
моторного завода, в количестве 100 г помещали в колбы на 500 мл,
заливали 200 мл среды [5], содержащей в качестве единственного источника углерода и энергии глюкозу (в количестве 5 г/л среды) и 2,4ДНТ в концентрации 0,1; 0,2; 0,4; 0,8 и 1,6 %, закрывали ватномарлевой пробкой. Накопительные культуры помещали в термостат
при температуре 28оС на 3 месяца.
По истечении срока инкубации из накопительных культур были
сделаны посевы на чашки Петри со средой РПА. В результате многократных пассажей на среду РПА в чашки Петри нам удалось выделить 9 различных морфотипов колоний, из которых были изолированы 9 чистых культур бактерий. Описание роста бактериальных
культур на среде МПА представлено в таблице 1.
Таблица 1
Особенности роста бактерий на твердой питательной среде
№
Штамм
п/п
1
2
1.
B1
2.
B2
3.
B3
4.
B4
Описание колоний
3
Струйчатая, кожистая, врастает в агар, поверхность складчатая, профиль бугристый,
мучнистая, край волнистый, форма круглая
Однородная структура, слизистая консистенция, гладкая поверхность с выпуклым профилем, гладкий край форма круглая
Структура мелкозернистая, кожистая, колония врастает в агар, поверхность морщинистая с плоским профилем, форма круглая с
фестончатым краем
Струйчатая, кожистая, врастает в агар, морщинистая поверхность с выпуклым профилем, круглая форма с гладким краем
103
Диаметр
(мм)
4
1-3
1-2
1-5
1-3
Цвет
5
бесцветная
желтоватая
бесцветная
корич
невая
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.
B5
1
6.
7.
8.
9.
2
B6
B7
B8
B9
Однородная структура с мягкой консистенцией, гладкая поверхность с концентрическими
кругами профиль плоский, форма круглая с
волнистым краем
3
Структура однородная с твердой консистенцией, гладкая поверхность с выпуклым профилем, форма круглая, край гладкий
Структура мелкозернистая с мягкой консистенцией, морщинистая поверхность, выпуклый профиль, форма круглая с волнистым
краем
Однородная структура с мягкой консистенцией, морщинистой поверхностью и выпуклым
профилем, круглая форма с фестончатым краем
Мелкозернистая структура, с мягкой консистенцией, шероховатая поверхность, профиль
выпуклый, круглая форма с волнистым краем
До 10
белая
4
5
корич
невая
1-3
1-3
бесцветная
1-3
бесцветная
1-2
бесцветная
Описание изолированных штаммов представлено в таблице 2.
Все изоляты имеют палочковидную морфологию, различаются по
размерам, окраске по методу Грама и способности к образованию
спор.
Таблица 2.
Особенности морфологии выделенных культур
№ п/п
Штамм
Наличие спор
Окраска по Граму
Размеры клеток (мкм)
1
2
3
4
5
1.
B1
+
+
1,0 × 2,0
2.
3.
4.
B2
B3
B4
+
+
+
+
1,0 × 2,0
1,0 × (2,0-4,0)
1,0 × (2,0-4,0)
5.
B5
+
+
(0,5-1,0) × (2,0-4,0)
6.
7.
B6
B7
+
+
1,0 × (3,0-8,0)
1,0 × (2,0-6,0)
8.
9.
B8
B9
+
+
+
+
1,0 × (2,0-6,0)
1,0 × (8,0-10,0)
Размеры клеток варьируют в пределах от 0,5 до 1,0 мкм в толщину и от 2,0 до 10,0 мкм в длину. Из 9 выделенных штаммов бактерий:
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7 штаммов грамположительные и образуют споры, соответственно 2
штамма – грамотрицательные и неспорообразующие. Некоторые физиолого-биохимические свойства выделенных бактерий представлены
в таблице 3.
Таблица 3
Некоторые физиолого-биохимические свойства
№
п/п
Штамм
Тест
на каталазу
Тест
на оксидазу
Способность
к азотфиксации
1.
B1
+
-
+
2.
B2
+
-
+
3.
B3
+
+
+
4.
B4
+
+
+
5.
B5
+
+
+
6.
B6
-
-
-
7.
B7
+
+
+
8.
B8
+
+
-
9.
B9
+
-
-
Все выделенные штаммы бактерий каталазоположительные, за
исключением штамма В6. Штаммы В3, В4, В5, В7 и В8 оксидазоположительные, В1, В2, В6 и В9 оксидазоотрицательные. Большинство
выделенных бактерий способны фиксировать молекулярный азот, за
исключением В6, В8 и В9.
На основании результатов проделанной работы можно сделать
следующие выводы:
1. Из накопительных культур с высокой концентрацией 2,4-ДНТ
нам удалось выделить 9 чистых культур хеморганогетеротрофных
бактерий.
2. Размеры клеток бактерий варьируют в пределах от 0,5 до 1,0
мкм в толщину и от 2,0 до 10,0 мкм в длину. Из 9 выделенных штаммов бактерий: 7 штаммов грамположительные и образуют споры, соответственно 2 штамма – грамотрицательные и неспорообразующие.
3. Все выделенные штаммы бактерий каталазоположительные, за
исключением штамма В6. Штаммы В3, В4, В5, В7 и В8 оксидазопо105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ложительные, В1, В2, В6 и В9 оксидазоотрицательные. Большинство
выделенных бактерий способны фиксировать молекулярный азот, за
исключением В6, В8 и В9.
Литература
1. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобиотехнологии. М.:
Мир, 2006. 504 с.
2. Field J.A., Stams A.J.M., Rato M., Schraa G. Enchanced biodegradation of
aromatic pollutants in coculture of anaerobic and aerobic bacterial consortia // Antonie
van Leeuwenhoek. 1995. Vol. 67. P. 47-77.
3. Lachance B., Robidoux P.Y., Hawari J., Ampleman G., Thiboutot S., Sunahara G.I. Cytotoxic and genotoxic effects of energetic compounds on bacterial and
mammalian cells in vitro // Mutat. Res. 1999. Vol. 444. № 1. Р. 25-29.
4. Практикум по микробиологии /Под ред. А.И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия». 2005. 608 с.
5. Kalafut T., Wales M.E., Rastogi V.K., Naumova R.P., Zaripova S.K., Wild
J.R. Degradation of 2,4,6-trinitrotoluene by Serratia marcescens // Current Microbiology. 1998. Vol. 36. P. 45-54.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Н.Ю. Пуховой
Консультант работы к.х.н. Р.С. Бегунов
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РЕКИ КОТОРОСЛЬ В ЧЕРТЕ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Мартынова М.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды является очень актуальной. Повсеместно отмечается ухудшение качества воздуха, подземных и поверхностных вод, деградация природных
сообществ. Поверхностные воды наиболее широко используются человеком, поэтому они являются наиболее загрязненными как по химическим, так и по микробиологическим показателям. Очень часто
сильное загрязнение вод и пренебрежительное отношение к их состоянию приводит к возникновению очагов опасных заболеваний и
быстрому их распространению. Именно поэтому необходимо проводить очень строгий контроль за состоянием водоемов, расположенных на урбанизированных территориях и являющихся источниками
водоснабжения и рекреационными зонами.
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эта проблема остро проявляется и в Ярославской области, где основными источниками водоснабжения являются реки Волга и Которосль. Которосль является источником питьевого водоснабжения нескольких населенных пунктов (Ростов, Красные Ткачи, некоторые
районы города Ярославля) и местом купания и отдыха больших групп
населения. Наибольший интерес представляет собой определенный
участок реки, протекающий непосредственно через территорию города
Ярославля, так как по мере развития города качество воды в реке неизменно снижается. Именно здесь располагается большая часть различных предприятий и места стока промышленных вод (стоки завода «Победа рабочих» и фабрики «Красный перекоп», сточная канава с
железнодорожной станции Ярославль-Главный и др.). Также на этом
участке расположена водозаборная станция, снабжающая Фрунзенский
и Красноперекопский районы питьевой водой. Особенно четко различия в качественном и количественном составах воды может наблюдаться на крайних точках данного отрезка: место входа реки на территорию
города, где регистрируется качество воды, поступающей в город, и место ее впадения в р.Волгу, где регистрируется вклад города в общее загрязнение реки и значение Которосли в загрязнении р. Волги.
Целью данной работы являлось изучение влияния г. Ярославля на
качество воды р. Которосль по микробиологическим показателям.
Пробы воды были отобраны в октябре 2007 г. в двух точках: Т.1верхняя граница города Ярославля, место слияния рек Которосль и
Пахма; Т.2 – нижняя граница города, место впадения Которосли в
Волгу. В данных точках определяли следующие микробиологические
показатели: общую численность микроорганизмов (Nобщ.); численность сапротрофных бактерий (общее микробное число - ОМЧ 370С и
ОМЧ 220С), олиготрофов, общих колиформных (ОКБ) и термотолерантных колиформных (ТКБ) бактерий. Отбор проб, а также проведение анализов и оценку качества воды осуществляли в соответствии с
установленной нормативной документацией [1, 2].
В ходе проведения исследования были получены следующие результаты.
Общее количество бактерий (Nобщее) – учитывается методом
прямого счета под микроскопом и составляет ту основную массу
микроорганизмов, которая определяет процессы деструкции органического вещества в водоемах. Нами было установлено, что общее количество бактерий было очень высоким в обеих точках (табл. 1). По
данному показателю вода, как в верхней, так и в нижней границе города, является «очень грязной» [3]. Однако в Т.2 общая численность
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
микроорганизмов была в 2 раза выше, чем в Т.1, что указывает на загрязняющее действие города.
Таблица 1
Микробиологическая характеристика воды р. Которосль
Показатель
Точка
отбора
1
2
Nобщ,
кл/мл
ОМЧ
370С
КОЕ/мл
ОМЧ
220С
КОЕ/мл
Олиготрофы,
КОЕ/мл
3,3×109
6,15×109
12
46
12
32
4
ОКБ,
ТКБ,
КОЕ/100 КОЕ/100
мл
мл
28
37
-
«-» не обнаружено
ОМЧ 370С (сапротрофные бактерии, вырастающие при температуре 370С) - индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых
определяют, в большей мере, аллохтонную микробиоту, внесенную в
водоем в результате антропогенного загрязнения, в т. ч. фекального.
ОМЧ 220С (сапротрофные бактерии, вырастающие при температуре 20-220С) - индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых, помимо аллохтонной, определяют истинно водную, т.е. автохтонную микробиоту данного водоема.
В Т.1 значения обоих показателей были одинаковы, а в Т.2 показатель ОМЧ 370С превышал ОМЧ 220С примерно в 1,4 раза. Кроме
того, было отмечено увеличение обоих показателей в Т.2 в 2,6 – 3,8
раза по сравнению с Т.1.
Соотношение показателей ОМЧ 220С / ОМЧ 370С дает определенную информацию о санитарном состоянии водоема и процессах
самоочищения. Значения коэффициента менее 4 указывает на загрязнение водоема хозяйственно - бытовыми сточными водами, также это
свидетельствует о том, что загрязнение водоема превышает его способность к самоочищению.
Для обеих точек соотношение ОМЧ 220С / ОМЧ 370С было ниже
4 (табл. 2). В Т.1 такие показания можно объяснить близким расположением деревни Пеньки и использованием реки жителями в хозяйственно-бытовых целях. В точке 2 показатель является ещё более
низким, что свидетельствует о загрязнении реки сточными водами города.
Численность олиготрофов. Большинство водных микроорганизмов является олиготрофами, поскольку содержание органического
вещества в природных водах не так высоко [4]. Их количество зависит от концентрации и характера присутствующего в анализируемой
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воде органического вещества и может служить показателем качества
и трофии вод [5]. Для обеих точек численность олиготрофов была
очень низкой, что может указывать на высокое содержание органического вещества в воде (табл. 1).
Таблица 2
Показатели степени загрязнения воды р. Которосль
в обследованных точках
Показатель
Точка отбора
ОМЧ 220С / ОМЧ 370С
ИТ
1
0,7
2,2
1
2
«-» - не удалось рассчитать
Значение численности олиготрофов и сапротрофов можно использовать для расчета индекса трофности (Ит). Этот индекс служит
индикатором изменения трофического состояния водоема и представляет собой отношение численности олиготрофов к численности сапротрофов. В относительно бедных органическим веществом водах
(мезотрофные и олиготрофные) индекс трофности может достигать
значений от 10 до нескольких сотен. В загрязненных и
высокотрофныx средах преобладают бактерии, использующие высокие концентрации органического вещества, индекс трофности в таких
водоемах составляет 2 - 3 и даже может снижаться до 1[6]. Индекс
трофности был рассчитан нами для Т.2 (табл. 2). Его значение 2,2 показывает, что в реке содержится большое количество органических
веществ, а, следовательно, высока степень загрязнения.
Все перечисленные выше показатели не нормируются и являются
дополнительными при оценке состояния водных экосистем, т.к. зависят от ряда факторов, прежде всего, природных. В отличие от них,
показатели ОКБ и ТКБ являются основными и их значения устанавливаются нормативными документами [1].
ОКБ – основной показатель при оценке качества воды водоемов
в местах водозаборов для централизованного водоснабжения, рекреации, в черте населенных пунктов. Он обладает индикаторной надежностью в отношении возбудителей бактериальных кишечных инфекций и является наиболее чувствительным показателем при выявлении
источников фекального загрязнения. Для источников хозяйственнопитьевого водоснабжения его ПДК составляет 100 КОЕ/100 мл, а для
рекреационных вод – 500 КОЕ/ 100 мл.
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ТКБ определяют для подтверждения фекального происхождения
загрязнения. Нормативное значение данного показателя составляет
100 КОЕ/100 мл как для хозяйственно-питьевого водоснабжения, так
и для рекреационных вод.
Уровни ОКБ и ТКБ в воде водоемов, загрязняемых сточными водами, близки. По мере удаления от источника загрязнения и воздействия факторов самоочищения различия в численности этих групп
индикаторов возрастают.
По результатам проведенных исследований ТКБ в обеих точках
не обнаружены, а показатель ОКБ соответствовал нормативу
(табл. 1). Это свидетельствовало об отсутствии фекального загрязнения воды в период обследования, а также о том, что загрязнение реки
идет, в основном, промышленными сточными водами.
Таким образом, проведенные микробиологические исследования
позволили установить, что вода реки Которосль в октябре 2007 г. была сильно загрязнена; по мере протекания реки через город происходит ухудшение качества воды, что свидетельствует о загрязняющем
действии города.
Литература
1. СаНПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных
вод. М.: Минздрав России, 2000. 22с.
2. МУК 4.2.1884-04 Санитарно-микробиологический и санитарнопаразитологический анализ воды поверхностных водных объектов. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2005. 75 с.
3. ГОСТ 17.1.3.07–82. Правила контроля качества воды водосливов и водотоков. М., 1982.
4. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции
органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука, 1985. 295 с.
5. Марголина Г.Л. Микробиологические процессы деструкции в пресноводных водоемах. М.: Наука, 1989. 120 с.
6. Гавришова Н.А. Распространение гетеротрофных и олигокарбофильных
бактерий в водоемах и водотоках Украины // Структура и функционирование
сообществ водных микроорганизмов. Новосибирск: Наука, 1986. с. 211-213.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Кондаковой Г.В.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЙ
ИЗ ПАХОТНОГО ГОРИЗОНТА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ
СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ, ПОТЕНЦИАЛЬНО СПОСОБНЫХ
К FЕ(III)-ВОССТАНОВЛЕНИЮ
Мухина С.Ю.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Fe(III)-восстанавливающие микроорганизмы обитают повсеместно – в пресноводных и морских отложениях, эстуариях, в подземных
средах и почвах [1]. Широкое распространение Fe(III)-редукторов
обуславливает их важную роль в анаэробном деструктивном сообществе. Восстановление железа проходит попутно с нитратредукцией,
сульфатредукцией и метагенезом. Микробное Fe(III)-восстановление
в почве может сопровождаться: 1) разложением гуминовых веществ
[2], т.е. снижением плодородия; 2) вымыванием Fe(II)-соединений в
нижележащие почвенные горизонты; 3) глеегенезом [3]; и в конечном
итоге приводит к деградации почвы.
Цель исследования: выделение и изучение бактерий из пахотного
горизонта дерново-подзолистой супесчаной почвы, потенциально
способных к железоредукции.
Для достижения данной цели решали следующие задачи:
1. Постановка накопительной культуры Fe(III)-восстанавливающих бактерий;
2. Выделение чистых культур гетеротрофных бактерий из накопительной культуры для Fe(III)-восстанавливающих бактерий;
3. Изучение морфологии и культуральных свойств выделенных
культур.
В работе были использованы традиционные микробиологические
методы, описанные в соответствующих руководствах [4].
Для эксперимента использовали бесструктурную почвенную массу
пахотного горизонта (0-10 см) супесчаной дерново-подзолистой почвы,
привезенной из опытного хозяйства ВНИПТИОУ (пос. Вяткино Владимирской обл.). Для создания элективных условий для выделения
Fe(III)-восстанавливающих бактерий нами были поставлены накопительные культуры. Для этого по 1 г воздушно-сухой почвы, очищенной
от посторонних примесей, помещали в 4 стеклянных сосуда, доверху их
заливали средой Лавли для Fe(III)-восстанавливающих бактерий [5], и
закрывали резиновыми пробками для создания анаэробных условий. В
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
среду вносили ацетат Na и Fe(OH)3 в качестве единственных источников углерода и железа, соответственно. По истечении 3 месяцев культивирования среду в накопительных культурах проверяли на содержание
ионов Fe2+, наличие которых свидетельствует о протекании процесса
Fe(III)-восстановления. Для этого стерильно отбирали 0,5-1,0 мл культуральной среды и проводили качественную реакцию с α,α′-дипиридилом. Наличие розового окрашивания среды свидетельствует о присутствии в растворе ионов Fe2+ и о протекании процесса Fe(III)восстановления.
Во всех поставленных накопительных культурах отмечался процесс Fe(III)-восстановления. Для выделения чистых культур бактерий,
потенциально способных к Fe(III)-редукции, был произведен посев 1
мл суспензии из накопительной культуры на чашки Петри по следующей схеме:
1) глубинный посев на агаризованную среду Лавли;
2) глубинный посев на МПА;
3) поверхностный посев на агаризованную среду Лавли;
4) поверхностный посев на МПА.
Посевы культивировали в течение 14 суток в термостате при 28оС.
По истечении времени инкубации были получены как отдельные колонии, так и ассоциации микроорганизмов. Дальнейшая работа велась по
отделению колоний с различными морфотипами на среде МПА.
В итоге нам удалось изолировать 9 штаммов гетеротрофных бактерий. Все выделенные штаммы имеют палочковидную морфологию.
Данные по размерам клеток, наличию спор и окрашиванию по методу
Грама приведены в таблице 1.
Таблица 1
Некоторые особенности исследуемых штаммов бактерий
№ п/п
Штамм
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
2
M1
M2
M31
M32/1
M32/2
M4
M5
M6
M7
Размер клеток (мкм)
толщина
длина
3
4
0,5-1,0
2,0-4,0
1,0
2,0-4,0
1,0
2,0-4,0
0,5
4,0-8,0
1,0-1,5
8,0-10,0
1,0
3,0-5,0
0,5-1,0
2,0-4,0
0,5-1,0
2,0-4,0
1,0
2,0-4,0
112
Наличие спор
5
+
+
+
Окраска
по Граму
6
+
+
+
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Размеры клеток колеблются от 0,5 до 1,5 мкм в диаметре и от 2,0
до 10,0 мкм в длину. Из 9 исследованных штаммов 3 штамма грамположительные и образуют споры, остальные 6 штаммов – грамотрицательные неспорообразующие.
Для выделенных штаммов были изучены культуральные свойства
на твердой питательной среде, результаты исследования показаны в
таблице 2.
Таблица 2
Описание колоний исследуемых бактерий
№
1
Штамм Описание колонии
2
1.
M1
2.
M2
3.
M31
4.
M32/1
5.
M32/2
6.
M4
7.
M5
8.
M6
9.
M7
3
Форма круглая, край колоний ровный,
поверхность гладкая, непрозрачная,
блестящая, однородная, маслянистая.
Форма круглая, край колоний ровный,
поверхность гладкая, непрозрачная,
блестящая, однородная, маслянистая.
Форма круглая с фестончатым краем,
поверхность гладкая, непрозрачная,
матовая, однородная.
Форма круглая, край колоний с валиком, поверхность гладкая, прозрачная,
блестящая, однородная, маслянистая.
Форма круглая, край колоний с валиком, поверхность гладкая, непрозрачная, матовая, однородная.
Форма круглая, край колоний с валиком, поверхность гладкая, непрозрачная, блестящая, однородная, маслянистая.
Форма ризоидная, поверхность кожистая, непрозрачная, матовая, структура волокнистая.
Форма круглая, край колоний с валиком, поверхность гладкая, непрозрачная, блестящая, однородная, маслянистая.
Форма круглая, край колоний ровный,
поверхность гладкая, непрозрачная,
блестящая, однородная, маслянистая.
Диаметр, Цвет
мм
колонии
4
5
1–5
Бежевый
1-5
Бежевый
1-3
Светлокремовый
1-5
Прозрачнобежевый
1-7
Светлокремовый
1-3
Светлокремовый
10-15
Бежевый
1-3
Светлокремовый
1-5
Бежевый
Почти все колонии имеют круглую форму, однородную структуру и гладкую поверхность, кроме штамма М5 – у него форма ризоид113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ная, структура волокнистая, а поверхность кожистая. Размер колоний
от 1 до 15 мм. Остальные показатели варьируют.
На основании результатов проделанной работы можно сделать
следующие выводы:
1. Наличие Fe(III)-восстановления в накопительных культурах
свидетельствует о том, что Fe(III)-редуцирующие бактерии входят в
состав микробоценоза пахотного горизонта дерново-подзолистой супесчаной почвы.
2. Из накопительной культуры для Fe(III)-восстанавливающих
бактерий было выделено 9 штаммов гетеротрофных бактерий;
3. Размеры бактериальных клеток колеблются от 0,5 до 1,5 мкм в
диаметре и от 2,0 до 10,0 мкм в длину. Из 9 исследованных штаммов
3 штамма грамположительные и образуют споры, остальные 6 штаммов – грамотрицательные неспорообразующие.
Литература
1. Lovley D.R. Dissimilatory Fe(III)- and Mn(IV)-reducing prokaryotes / The
Prokariotes. Vol. 2: Ecophysiology and Biochemistry // Springer-Verlag. 2006.
2. Coates J.D., Ellis D.J., Roden E., Gaw K., Blunt-Harris E.L., Lovley D.R. Recovery of humics-reducing bacteria from a diversity of sedimentary environment
// Applied of Environmental Microbiology. 1998. Vol. 64. P. 1504-1509.
3. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании
почв. М.: Изд-во МГУ. 1998. 316 с.
4. Практикум по микробиологии / Под ред. А.И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия». 2005. 608 с.
5. Lovley D.R., Phillips E.J.P. Organic matter mineralization with reduction of
ferric iron in anaerobic sediments // Applied of Environmental Microbiology. 1986.
Vol. 51. P. 683-689.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Н.Ю. Пуховой
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РЕКИ ВОЛГИ В ЧЕРТЕ Г. ТУТАЕВА
Хомутова Ю.Д.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Проблема загрязнения окружающей среды не случайно стала одной из самых злободневных проблем современности. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта в атмосферу, гидросферу и почву поступает всё большее количество вредных веществ.
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Интенсивное развитие промышленности, укрупнение городов, увеличение сбросов промышленными и энергетическими предприятиями –
все это привело к значительному загрязнению водных ресурсов. Под
влиянием сброса разнообразных химических веществ в водах рек и
других водных объектах могут происходить значительные изменения
в концентрации отдельных компонентов, а также в разнообразии
микроорганизмов. Очень часто сбросы являются причиной биологического загрязнения, приводящего к распространению различных заболеваний. Поэтому необходимо добиваться такого состояния водных
объектов, при котором не будет наноситься вред здоровью людей и
будет обеспечиваться нормальное функционирование и устойчивость
природных экосистем.
Целью данной работы было изучение влияния г. Тутаева и близлежащего пос. Константиновский на состояние р. Волги по микробиологическим показателям.
Отбор проб воды проводили в октябре 2007 года в трех точках,
расположенных в акватории правого берега р. Волги: Т.1 – д. Молявино (1 км выше г. Тутаева); Т.2 – напротив городских очистных сооружений г. Тутаева; Т.3 – пос. Константиновский (на расстоянии 5 км от
Т.2 вниз по течению реки). На 0,5 км выше Т.1 находится городской
питьевой водозабор. Между первой и второй точками расположены
три крупных предприятия: ОАО «ТМЗ», ОАО «Добрый хлеб», льнокомбинат «Тульма». Ниже Т.2 на 1,2 км находится ОАО «СлавнефтьЯНПЗ им. Менделеева». В данных точках определяли следующие микробиологические показатели: общую численность микроорганизмов
(Nобщ.); численность сапротрофных бактерий (общее микробное число ОМЧ 370С и ОМЧ 220С), олиготрофов, общих колиформных (ОКБ) и
термотолерантных колиформных (ТКБ) бактерий. Отбор проб, а также
проведение анализов и оценку качества воды осуществляли в соответствии с установленной нормативной документацией [1, 2].
В ходе проведения исследования были получены следующие результаты.
Общая численность (Nобщее). Общее количество бактерий, учитываемое методом прямого счета под микроскопом, составляет ту основную массу микроорганизмов, которая определяет процессы деструкции
органического вещества в водоемах. Общая численность бактериопланктона хорошо коррелирует со степенью трофности водоема, причем зависит не от общего количества растворенного органического
вещества, а от его усвояемой биотой части. Величина общей численности микроорганизмов используется также при классификации качества
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воды в зависимости от степени ее загрязнения. Данный показатель в
Т.1 и Т.3 был приблизительно одинаков (табл.1). В соответствии с
«Правилами контроля качества воды водосливов и водотоков» (ГОСТ
17.1.3.07–82) вода как в верхней, так и в нижней границе города является «очень грязной» [3]. В мазке пробы воды из Т.2 присутствовало
большое количество примесей, на которых концентрировались клетки
бактерий, а также большое количество скоплений клеток, в связи с чем
подсчитать общую численность в данной точке не удалось.
Таблица 1
Микробиологическая характеристика воды в обследованных точках
№
точки
Nобщ,
кл/мл
1
2
3
2,2×108
2,4×108
ОМЧ
37ºC,
КОЕ/мл
170
22
78
ОМЧ
22ºC,
КОЕ/мл
15
23
17
Олиготрофы,
КОЕ/мл
11
230
8
ОКБ,
КОЕ/
100мл
6
6
2400
ТКБ,
КОЕ/
100мл
0
0
0
«-» - не удалось рассчитать
Общее микробное число (ОМЧ). ОМЧ при t= 37ºС – индикаторная
группа микроорганизмов, в числе которых определяют в большей мере аллохтонную микробиоту, внесенную в водоем в результате антропогенного загрязнения, в т.ч. фекального. ОМЧ при температуре
22°С – индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых, помимо аллохтонной, определяют водную микробиоту данного водоема
(автохтонную). Наибольшее значение показателя ОМЧ 37ºC было зарегистрировано в Т.1 – 170 КОЕ/мл. Значение показателя ОМЧ 22°С в
Т.1, напротив, было минимальным.
Соотношение ОМЧ 22°С / ОМЧ 37ºС дает дополнительную информацию о санитарном состоянии водоема. Значение коэффициента
менее 4 указывает на загрязнение водоема хозяйственно-бытовыми
сточными водами и на низкий уровень процессов самоочищения. Самое низкое значение данного коэффициента (0,09) было отмечено для
Т.1 (табл. 2). Это можно объяснить влиянием сильно загрязненной реки Рыкуша, впадающей в Волгу в нескольких метрах выше Т.1, и расположенной на берегу Волги д. Молявино, жители которой используют реку в хозяйственно-бытовых целях. Низкое значение данного
коэффициента (0,2) отмечено и для Т.3, что, вероятно, обусловлено
влиянием хозяйственно-бытовых сточных вод пос. Константиновский.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2
Показатели степени загрязнения воды
р. Волга в обследованных точках
№ точки
1
2
3
ОМЧ 22°С/ ОМЧ37ºС
0,09
1,05
0,20
ИТ
0,7
10,0
0,5
Индекс трофности (ИТ=МПА:10/МПА). Изменение величины
численности олиготрофов, растущих на обедненных средах (МПА:10)
и сапротрофов, вырастающих на стандартном МПА, может служить
индикатором изменения трофического состояния воды. В относительно бедных органическим веществом водах наибольшее значение приобретает деятельность бактерий, вырастающих на голодных средах [4,
5]. В этих случаях индекс трофности может достигать значений от 10
до нескольких сотен. В загрязненных и высокотрофных водах преобладают бактерии, использующие высокие концентрации органического
вещества, индекс трофности в таких водоемах составляет 2-3 и даже
может снижаться до 1[6]. Рассчитанный нами ИТ свидетельствовал о
том, что вода в Т.1 и Т.3 содержала большое количество органических
веществ, а, следовательно, была высока степень ее загрязнения
(табл.2). В Т.2 вода в период обследования являлась наиболее чистой
по данному показателю, однако соотношение ОМЧ 22°С/ ОМЧ 37ºС
указывало на загрязнение хозяйственно-бытовыми сточными водами.
Колиформные бактерии. ОКБ - основной нормируемый показатель
при оценке качества воды водоемов в местах водозаборов для централизованного водоснабжения. ОКБ - интегральный показатель степени
фекального загрязнения, который включает ТКБ, Е.coli, и поэтому обладает индикаторной надежностью в отношении возбудителей бактериальных кишечных инфекций. ОКБ - наиболее чувствительный показатель при выявлении источников фекального загрязнения, в том числе
небольших. ТКБ определяли одновременно с ОКБ для подтверждения
фекального загрязнения. По результатам проведенных исследований
ТКБ не были обнаружены ни в одной из обследованных точек, что свидетельствовало об отсутствии свежего фекального загрязнения воды в
период обследования (табл. 1). Количество ОКБ в Т.1 и Т.2 соответствовало нормативу, а в Т.3 превышало ПДК по данному показателю в 24
раза [1], что еще раз подтверждает негативное влияние
пос. Константиновский на качество воды р. Волги.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что в октябре 2007 г. во всех обследованных точках вода р. Волги была сильно загрязнена. В Т.1 (выше г. Тутаева) наблюдаемую неблагоприятную экологическую ситуацию можно объяснить влиянием
реки Рыкуша и д. Молявино. В Т.2 (нижняя граница города, напротив
городских очистных сооружений) идет загрязнение хозяйственнобытовыми сточными водами. В Т.3 негативное влияние на р. Волгу
оказывает пос. Константиновский, вода здесь не отвечает требованиям эпидемической безопасности состояния источника питьевого водоснабжения.
Литература
1. СаНПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных
вод. М.: Минздрав России, 2000. 22с.
2. МУК 4.2.1884-04 Санитарно-микробиологический и санитарнопаразитологический анализ воды поверхностных водных объектов. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2005. 75 с.
3. ГОСТ 17.1.3.07–82. Правила контроля качества воды водосливов и водотоков. М., 1982.
4. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции
органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука, 1985. 295 с.
5. Марголина Г.Л. Микробиологические процессы деструкции в пресноводных водоемах. М.: Наука, 1989. 120 с.
6. Гавришова Н.А. Распространение гетеротрофных и олигокарбофильных
бактерий в водоемах и водотоках Украины // Структура и функционирование
сообществ водных микроорганизмов. Новосибирск: Наука, 1986. С. 211-213.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Кондаковой Г.В.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 5. Физиология
и экология человека
ОЦЕНКА УРОВНЯ АКТИВАЦИИ МОЗГА
ПО ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ
Гомзина М.А.
Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова
Электроэнцефалография как метод исследования головного мозга, основанный на регистрации его электрических потенциалов, зародилась в начале XX века. Начало эры электроэнцефалографии связывают с именем австрийского психиатра Ганса Бергера, который
впервые осуществил в 1928 году регистрацию электрических потенциалов головного мозга у человека, используя скальповые игольчатые
электроды. В его же работах было приведено описание основных
ритмов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) человека и их изменения при
различных функциональных пробах и патологических проявлениях в
мозге. Дальнейшие успехи электроэнцефалографии были связаны с
разработкой многоканальных высокочувствительных чернильнопишущих электронных приборов, позволявших производить стандартные исследования у пациентов. А в наше время большой успех приобрели компьютерные системы, позволившие сделать качественно
новый шаг в диагностике, и использующие для этого сложные математические методы. [2]
Регистрация ЭЭГ человека является одним из объективных показателей функционального состояния. Одна из самых отличительных
черт ЭЭГ-ее спонтанный автономный характер. Регулярные электрические ритмы прекращаются только с наступлением смерти. Даже
при глубокой коме, наркозе наблюдается мозговая электрическая активность. Основное количество исследований биопотенциалов мозга
связано именно с анализом ритмической активности. Общепризнанно,
что суммарные биоритмы отражают изменения функционального состояния нейронов, следовательно ЭЭГ адекватно отражает функциональное состояние мозга.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Известно, что каждому индивидууму присуща достаточно характерная для него картина биоэлектрической активности коры головного мозга. Это означает, что ЭЭГ является одним из существенных
элементов, определяющих индивидуальный психофизиологический
портрет человека, что имеет важное значение для использования ЭЭГ,
ее индивидуальных вариантов и изменений в психофизиологическом
анализе функциональных состояний. [1]
В работах Бергера было установлено, что у человека в состоянии
покоя преобладает ритмическая активность с частотой 8-13 Гц. Она
лучше всего выявляется, когда электроды расположены над затылочными долями мозга. Эти волны получили название альфа-ритма, а исчезновение их при переходе к активному бодрствованию было названо блокадой альфа-ритма. Возникло предположение, что альфа-ритм
обусловлен синхронной периодической активностью множества мозговых нейронов, а низкоамплитудные быстрые волны, появляющиеся
при блокаде альфа-ритма, связаны с десинхронизацией активности
нервных клеток, так как при бодрствовании различные нейроны начинают функционировать по-разному.[3]
К настоящему времени наибольшее признание получила гипотеза
о дендритном происхождении медленной электрической активности
коры больших полушарий. Дендритные потенциалы отличаются рядом особенностей. Дендриты обладают медленной проводимостью
возбуждения и длительным потенциалом действия от 20мс до 20 мин.
Дендритные потенциалы не подчиняются закону «все или ничего»,
распространяются с затуханием, способны к суммации и лишены
рефрактерности. Дендриты не возбудимы электрически, но обладают
высокой чувствительностью к химическим веществам. Изменение
дендритного потенциала происходит в естественных условиях за счет
поступления импульсов по афферентным путям. Дендритные потенциалы могут изменять уровень возбудимости мембраны тела нервной
клетки, а следовательно, облегчать или затруднять возникновение
импульсных разрядов в самом нейроне. Возникновение стойкой деполяризаии в области дендритов приводит к усилению активности
нейрона и, наоборот, гиперполяризация приводит к ее торможению. В
результате суммации ПСП двух родов-деполяризационного и гиперполяризационного-и возникают фоновые колебания биопотенциалов.
Т.о. наиболее вероятным представляется дендритно-синаптическое
происхождение потенциалов фоновой ритмики.
Что касается вопроса о причинах ритмической активности в коре,
то на современном этапе наибольшее распространение получила ги120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
потеза, которая основную роль в формировании ритмической активности отводит системе возвратного торможения. Гипотеза была предложена Андерсеном и Экллсом в 1962 году для объяснения ритмической активности в зрительном бугре. Процесс ритмической
синхронизации нервных элементов согласно этой гипотезе происходит следующим образом. Если группа нейронов в результате фоновой
бомбардировки афферентными импульсами начнет разряжаться, то
генерируемые ими импульсы через возвратные коллатерали аксонов
возбудят вставочные тормозные нейроны, которые в свою очередь
послав залп импульсов на основные нейроны, вызовут в них гиперполяризацию (торможение), что прервет дальнейшие импульсные разряды примерно на 100мс. При этом будут тормозиться не только те
нейроны, которые активизировали тормозные клетки, но и соседние с
ними. Поскольку торможение возникло одновременно во многих нейронах, то и окончится оно одновременно. Этим создаются условия
для одновременного вовлечения в синхронную активность больших
групп нейронов. Период ритмической активности будет определяться
длительностью возвратного торможения, т.е. будет равен приблизительно 80-100 мс. Этот механизм может быть ответственен и за ритмическую активность коры мозга, в частности за α-ритм.[1]
В данной работе исследовался уровень активации зон коры мозга
при бодрствовании.
В исследовании приняло участие 25 человек в возрасте от 17 до
23 лет. Для регистрации ЭЭГ использовалась система расположения
электродов «10-20» с монополярным способом отведения при расположении индифферентного электрода на мочке уха, 3 пары активных
электродов располагались в точках, соответствующих корковым зонам: лобным, теменным, затылочным (F3, F4, P3, P4, O1, O2).
В результате работы были получены следующие данные, отражающие индивидуальные особенности электрической активности
мозга:
Для альфа-ритма: значения индексов находятся в диапазоне от
12% (слабо выраженный альфа-ритм) до 77% (хорошо выраженный
альфа-ритм); значения амплитуды альфа-ритм находятся а в пределах
от 6,9 мкВ до 27,8 мкВ; значения частоты от 10 до 11,5 Гц.
Для бета-ритма: значения индексов находятся в диапазоне от
13% (исп.№16) до 87% (сильно выраженный бета-ритм-исп№19); значения амплитуды находятся в диапазоне от 3 мкВ до 14,5 мкВ; значения частоты находятся в диапазоне от 18 Гц до 24 Гц.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для дельта-ритма: значения индексов находятся в пределах от
0% до 32% (сильно выраженный дельта-ритм-исп№24); значения частоты находятся в пределах от 2,5 Гц до 4 Гц; значения амплитуды находятся в пределах от 7 мкВ до 41 мкВ.
Для тета-ритма: значения индексов находятся в диапазоне от
1,2%(№19) до 31%(№20); значения амплитуды тета-ритма находятся в
диапазоне от 9,4 мкВ до 29 мкВ; значения частоты тета-ритма находятся в диапазоне от 6 Гц до 7,3 Гц.
По соотношению индексов ритмов испытуемые распределены по
типам ЭЭГ: 1 тип-с хорошо выраженным альфа-ритмом (индекс>60%), 2 тип-со средневыраженным альфа-ритмом (индекс<60%)
и низкой амплитудой, и 4 тип с мало-выраженным альфа-ритмом.
Большинство испытуемых (14 человек) отнесены ко 2 типу, 9 человек - к 1 типу и один человек к 4 типу.[1]
Для значений спектральной мощности получены следующие характеристики: значения спектральной мощности альфа-ритма находятся в диапазоне от 7,5 мкВ*мкВ (№19) до 420 мкВ*мкВ (№15); значения спектральной мощности бета-ритма находятсяв диапазоне от
1,7 мкВ*мкВ (№2) до 18,2 мкВ*мкВ (№1); значения спектральной
мощности дельта-ритма находятся в диапазоне от 3,5 мкВ*мкВ (19)
до 540 мкВ*мкВ (№24); значения спектральной мощности тета-ритма
находятся в диапазоне от 6 мкВ*мкВ (№13) до 107,5 мкВ*мкВ (№24).
На рисунке приведена топограмма спектральной мощности для
одного испытуемого. Топограмма-это графическое отображение распределения значений спектральной мощности ЭЭГ-ритмов по областям отведения.
В результате обработки и анализа данных ЭЭГ выявлены следующие закономерности:
1. В состоянии расслабленного бодрствования у испытуемых
преобладает альфа-ритм (индекс 12-77%), который лучше всего выражен в затылочной области. Здесь он обладает максимальной амплитудой и спектральной мощностью, кпереди от этой области альфаволны постепенно ослабевают.
2. Бета-ритм (индекс 13-87%) выявляется лучше в лобной области, где имеет максимальную частоту. Обладает небольшой амплитудой и спектральной мощностью.
3. Тета-ритм незначительный (индекс 1-31%), выявляется в передних отделах мозга, максимальную амплитуду имеет в затылочной
области, а спектральную мощность в лобно-теменной области.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. Топограмма спектральной мощности для одного испытуемого
4. Дельта ритм выражен слабо (индекс как правило до 5%) и выявляется лучше в лобной области где имеет максимальную спектральную мощность и амплитуду.
5. Индивидуальными особенностями ЭЭГ испытуемых является
степень выраженности того или иного ритма (индекс), различные амплитудные и частотные характеристики.
Литература
1. Мышкин И.Ю., Лебедев А.Н., Майоров В.В. Психофизиологические методы изучения состояний.-ЯрГУ,1988. с 20-26.
2. Сахаров В. Л., Андреенко А. С. Методы математической обработки электроэнцефалограмм: учебное пособие-Таганрог: «Антон» 2000, с3-4.
3. Шеперд Г. Нейробиология: В 2-х т. Т. 2. Пер. с англ. - М.: Мир, 1987.
С.203-206.
Работа выполнена под руководством
д.б.н. И.Ю. Мышкина
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФИЗИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ДЕТЕЙ 7 – 8 ЛЕТ
Кутузова М., Сидорова Т.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Физическое развитие представляет собой закономерный процесс
морфологических и функциональных изменений организма, его физических качеств и особенностей, протекающих в зависимости от
внутренних и внешних факторов. Проблеме изучения физического
развития детей младшего школьного возраста уделяется достаточно
много внимания в научной литературе (Бральнина Г.Г., 1995; Ермолаев Ю.А., 1998; Онищенко Г. Г., 2001; Крукович Е.В., 2004). Уровень
физического развития современных детей обуславливает морфофункциональный статус будущего репродуктивного поколения, отражает
влияние климато-географических и социально-экономических условий жизни в регионе. Поэтому актуальным является изучение особенностей физического развития детей, проживающих в разных экологических и социальных условиях.
Цель данной работы заключалась в изучении антропометрических показателей у детей младшего школьного возраста, проживающих в поселке городского типа.
В ходе работы было проведено антропометрическое обследование практически здоровых детей 7-8 лет, проживающих с рождения в
п. Некрасовское Ярославской области. Всего обследован 41 ребенок.
Измерения проводились дважды - в октябре и в марте. Для исследования брались основные антропометрические показатели: длина и
масса тела, объем грудной клетки при выдохе, вдохе и в паузе, сила
руки. По результатам исследования были рассчитаны: интенсивность
роста и экскурсия грудной клетки.
Длина тела – основной маркер наследственности и скорости
ростовых процессов у детей. Это один из интегральных и наиболее
стабильный из всех показателей физического развития. Согласно полученным результатам, средние значения изучаемого признака в течение года имеет тенденцию к увеличению, как у девочек, так и у
мальчиков, при этом достоверные различия между половыми группами отсутствуют (табл. 1).
При индивидуальной оценке длины тела выявлено, что у 15%
мальчиков изучаемый показатель соответствует средним значениям, у
75% - выше среднего, у 7% - высоким и у 3% - низким. В группе девочек также наблюдаются школьницы с высокими (2 %) показателями
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
длины тела, 83% обследуемых имеют средние значения, у 10% рост
можно оценить как выше среднего и 5% - ниже среднего. Очень высокие показатели роста у 7-летних детей можно объяснить явлением
акселерации, т.е. ускорением темпов физического развития детей на
уровне целых популяций.
Сравнивая антропометрические показатели детей 1-го класса п.
Некрасовское и детей той же возрастной группы г. Ярославля можно
отметить, что дети, проживающие в городе имеют меньшие показатели длины тела. Разница эта составляет у мальчиков – 8,1 см и 4,3 см –
у девочек.
Таблица 1
Результаты обследования школьников
Показатель
Рост (см)
Масса тела (кг)
ЭГК (см)
ОГК (см):
вдох
выдох
пауза
Сила руки (кг)
Осень
девочки
мальчики
126,0±4,3
130,0±4,5
21,9±1,28
23,4±1,3
3,0±1,24
3,4±0,68
Весна
девочки
мальчики
128,0±4,3
131,0±4,6
24,2±1,28
26,0±1,4
4,3±1,1
5,3±1,1
65,8±3,18
61,9±3,36
64,9±3,23
10,7±1,71
67,3±2,90
63,0±2,86
66,2±3,34
12,7±1,65
68,0±3,75
65,6±3,95
67,9±3,94
12,5±1,58
70,4±4,08
65,4±3,88
69,2±3,92
14,6±1,32
Масса тела отражает развитие костно-мышечного аппарата,
внутренних органов и подкожно-жировой клетчатки. В отличие от
роста, масса тела более лабильна. Она может изменяться под влиянием заболевания, нарушения питания, изменения режима. При обследовании школьников п. Некрасовское установлено, что в среднем
значения массы тела находятся в пределы нормы. В течение учебного
года исследуемый показатель у мальчиков увеличился на 2,6 кг, у девочек – на 2,3 кг, что свидетельствует о довольно высоких темпах
прироста массы тела у детей младшего школьного возраста.
При индивидуальной оценке массы тела выявлено, что у 91%
мальчиков вес соответствует средней величине, 7% имеют показатели
ниже среднего и 2% - выше среднего. У девочек соответственно 93%
имеют средние значения, 4% - показатели ниже среднего, 3% - выше
среднего.
Масса тела детей, проживающих в поселке выше по сравнению с
аналогичным показателем у городских школьников. У девочек эта
разница составляет 0,81 кг, у мальчиков -1,5 кг. Такие различия зави125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сят от ряда факторов: конституциональных особенностей, питания,
обменных процессов, двигательной активности, функционального состояния, климатогеографических условий.
Объем грудной клетки (ОГК) – один из показателей, который
характеризует размер грудной клетки, отражающий ее объем, развитие грудных и спинных мышц, а также функциональное состояние
органов грудной полости. При обследовании школьников Некрасовского р-на было установлено, что ОГК у мальчиков и у девочек имеет
высокие значения, что свидетельствует о резком отклонении от нормы. Разница эта составляет 7,3 см и 6,2 см соответственно. Очень высокие показатели ОГК можно объяснить интенсивной скоростью развития скелета. Существенных различий при сравнении ОГК
некрасовских детей и детей г. Ярославля не выявлено.
При индивидуальной оценке ОГК у мальчиков выявлено, что
95% - имеют высокие показатели, 2% - средние, 3% - выше среднего.
У девочек соответственно 82% обследованных имеют высокие значения, 10% - средние значения и 8% - выше среднего.
Экскурсия грудной клетки (Э.К.Г.) – один из важных показателей физического развития. Анализ полученных данных выявил, что у
испытуемых наблюдается тенденция увеличения значений Э.Г.К. При
обследовании школьников установлено, что Э.Г.К. в обеих группах
находится в пределах нормы. При индивидуальной оценке Э.Г.К. выявлено, что у 36% мальчиков и у 29% девочек данный показатель соответствует средней величине. В исследуемой группе также присутствуют школьники, у которых значения Э.Г.К. соответствуют
крайним степеням развития.
Одним из важных показателей физического развития является
мышечная сила руки, увеличивающаяся с возрастом. Мышечная сила
рук характеризует степень развития мускулатуры и физического развития детей. В ходе исследования было установлено, что среднее значение силы руки у мальчиков – 12,5±1,58 кг, у девочек – 10,7±1,71 кг.
Эти данные выше возрастной нормы. По данным литературы (Марушков В. И., 2004) исследуемый показатель должен составлять 9,3 кг
у мальчиков и 8,6 кг у девочек. Различия между школьниками, проживающими в разных населенных пунктах отсутствуют.
Таким образом, в результате антропометрического обследования
установлено, что у детей младшего школьного возраста преобладают
средние значения массы тела. Длина тела, окружность грудной клетки
и мышечная сила руки – показатели, находящиеся за пределами средней нормы.В течение первого года обучения в школе интенсивность
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
роста мальчиков и девочек одинакова; показатели массы тела, окружности грудной клетки и мышечной силы руки свидетельствуют о довольно высоких темпах прироста у детей младшего школьного возраста. Различия по объему грудной клетки и мышечной силы руки
школьников г. Ярославля и детей п. Некрасовское отсутствуют; по
таким показателям, как длина и масса тела дети, проживающие в г.
Ярославле уступают своим сверстникам, живущим в п. Некрасовское.
Литература
1. Бральнина Г. Г. Рост и развитие детей младшего школьного возраста в
условиях Севера. Автореферат на соискание уч.степ.к.биол.н. Архангельск,
1995. – 21 с.
2. Ермолаев Ю. А. Возрастная физиология. – М.: Медицина, 1998. – 223 с.
3. Крукович Е.В. Динамика физического развития детей г. Владивостока//Экология человека. - 2004. - № 6 – С. 89-95.
4. Онищенко Г. Г. Социально-гигиенические проблемы состояния здоровья
детей и подростков// Гигиена и санитария. 2001. - № 5. – С. 7-8.
5. Стандарты физического развития детей и подростков : метод рекомендации / Ред. Марушков В.И. Ярославль, 2004. -100 с.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., проф. Н.Н. Тятенковой
АНТРОПОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ШКОЛЬНИЦ 12 ЛЕТ
Кузнецова А.П., Леонтьева Т.Н.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Физическое развитие – это совокупность морфологических и
функциональных свойств организма, характеризующих процесс его
роста и созревания. Известно, что физическое развитие детей и подростков является одним из информативных показателей при оценке
здоровья населения (Воронцов И.М., 1986; Леонов А.В., 2004). Состояние здоровья детей традиционно рассматривается как индикатор
качества среды обитания (Сливина Л.П., 2004; Сухарев А.Г., 2004).
Современные школьники растут и развиваются физически гораздо
быстрее, чем их сверстники в 20-30-х годах двадцатого столетия. В то
же время у них наблюдается несоответствие между увеличением длины тела и размеров грудной клетки. Причины таких изменений в телосложении школьников до сих пор не известны. Остается предполагать, что сдвиги в пропорциях тела вызваны либо более ранним
биологическим созреванием современных детей, либо усилившимся
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воздействием каких-то факторов окружающей среды на растущий и
развивающийся организм, либо тем и другим вместе.
Цель данной работы состояла в оценке физического развития у
школьниц 12 лет, проживающих в разных районах г. Ярославля, отличающихся по уровню антропогенной нагрузки. Для этого были измерены основные антропометрические показатели: рост стоя, масса тела,
окружность грудной клетки. Физическое развитие школьниц определяли с помощью центильного метода. Исследование проведено на
школьницах, проживающих с рождения в трех районах г. Ярославля:
Дзержинском, Фрунзенском (экологически неблагоприятные районы)
и Заволжском (экологически относительно благоприятный район).
Всего обследовано 170 школьниц. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Средние значения показателей физического развития
у школьниц 12 лет
Показатели
Рост стоя, см
Масса тела, кг
ОГК, см
ЭГК, см
Сила руки, кг
Дзержинский
146,0±4,9
40,0±5,0
74,0±5,3
6,1±1,8
20,0±3,4
Район проживания
Фрунзенский
160,0±2,7
49,0±3,7
67,0±4,4
3,8±0,8
19,0±3,0
Заволжский
152,0±6,5
44,0±5,3
75,0±5,0
5,0±1,8
21,0±4,6
Длина тела является суммарным показателем, характеризующим
состояние пластических процессов в организме. Это наиболее стабильный из всех показателей физического развития. Полученные
данные средних значений длины тела у школьниц Дзержинского и
Заволжского районов соответствуют региональным стандартам, у девочек 12 лет, проживающих во Фрунзенском районе, среднее значение длины тела выше возрастной нормы. При сравнении полученных
результатов с данными других авторов (Масюк В.С., 2006; Сауткин
М.Ф., Стутнева Г.И., 2004) оказалось, что девочки города Ярославля
имеют более высокие значения изучаемого показателя.
По результатам антропометрии девушки всех трех районов были
разделены на несколько групп, каждая из которых отражает уровень
развития того или иного антропометрического параметра (таблица 2).
Ранжирование такого показателя, как рост, свидетельствует, что во
всех трех районах преобладают школьницы со средними значениями
признака, в Дзержинском районе повышена доля девочек с крайними
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
значениями, во Фрунзенском значительная часть обследуемых имеет
показатели роста выше среднего.
Таблица 2
Результаты ранжирования показателей физического развития
(количество обследованных, %)
Уровень развития
признака
Рост:
низкий
ниже среднего
средний
выше среднего
высокий
Масса тела:
низкий
ниже среднего
средний
выше среднего
высокий
ОГК:
низкий
ниже среднего
средний
выше среднего
высокий
Район проживания
Дзержинский
Фрунзенский
Заволжский
5
9
64
17
5
3
4
54
36
3
0
7
78
15
0
4
6
59
28
3
0
6
46
37
13
1
8
51
32
8
4
16
59
17
4
9
18
50
20
3
2
3
76
17
2
Масса тела отражает развитие костно-мышечного аппарата подкожно- жирового слоя и внутренних органов. Средние значения массы тела у школьниц, проживающих во всех трех районах, соответствуют норме. Необходимо отметить достоверное снижение массы тела
у девочек Дзержинского района по отношению к школьницам Фрунзенскому. При сравнении полученных результатов с данными других
авторов (Масюк В.С., 2006; Сауткин М.Ф., Стутнева Г.И., 2004) выявлено, что девочки города Ярославля имеют более высокие значения
изучаемого показателя. Ранжирование полученных результатов выявило, что во всех группах преобладают девочки со средними значениями массы тела, во Фрунзенском и Заволжском районах высок процент школьниц с избыточной массой тела (табл. 2).
Окружность грудной клетки (ОГК) - показатель, который характеризует размер грудной клетки, отражающий ее объем, развитие
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
грудных и спинных мышц, а так же функциональное состояние организма. Средние значения ОГК у обследованных школьниц соответствуют нормативной величине в Дзержинском и Фрунзенском районе.
У девочек Заволжского района - выше нормы. Достоверных различий
между школьницами разных районов города нет. При индивидуальной оценке полученных значений установлено, что во Фрунзенском
районе относительно высока доля девочек с низкими значениями
ОГК, в целом, во всех районах преобладают школьницы со средними
значениями ОГК.
Экскурсия грудной клетки (ЭГК) – это важный функциональный
признак, который является показателем вместимости легких и силы
дыхательных мышц. Средние значения ЭГК у девочек Дзержинского
района - 6,1 ± 1,8 см., во Фрунзенском - 3,8 ± 0,8 см., в Заволжском
5,0 ± 1,8 см. Согласно полученным результатам наблюдается достоверное снижение исследуемого показателя у девочек Фрунзенского
района.
Важным показателем при оценке уровня физического развития
является «числовой указатель» крепости телосложения – индекс Пинье. Дееспособность и выносливость организма будет тем выше, чем
больше крепость. Результаты исследования представлены в таблице 3.
Во всех 3-х районах преобладают девочки со слабым типом. Самый
высокий процент девочек со слабым телосложением наблюдается во
Фрунзенском районе. Значительная доля детей с умеренным типом
телосложения (от 19 до 38 %%). По результатам оценки организма по
индексу Пинье или «числовому указателю» крепости, можно судить о
неблагоприятном состоянии здоровья школьников.
Таблица 3
Средние значения индекса Пинье у школьниц 12 лет
Градации
(балл)
Характеристика
организма
Район проживания
Дзержинский
Фрунзенский
Заволжский
менее 10
очень крепкий
2
0
0
10-15
крепкий
4
2
1
16-20
умеренный
23
19
38
26-30
слабый
64
72
57
от 31 и выше
очень слабый
7
9
4
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, результаты антропометрического обследования
показали, что во всех возрастных группах преобладают девушки со
средними значениями длины, массы тела и окружности грудной клетки. Ранжирование признаков выявило, что в Дзержинском районе отмечен более высокий процент детей, имеющих очень низкую степень
развития антропометрических признаков и попадающих в группу
риска. По результатам оценки организма по «числовому указателю»
крепости во всех группах преобладают школьницы со слабым типом
телосложения, это говорит о неблагоприятной тенденции.
Литература
1. Воронцов И.М., Закономерности физического развития детей и методы
его оценки. изд.: ЛПМИ, 1986. 65. с.
2. Леонов А.В., Физическое развитие школьников Нижнего Новгорода
//Российский педиатрический журнал. 2004. № 3. С. 10-14.
3. Масюк В.С., Состояние иммунной системы детского населения Карелии
как биомаркер влияния окружающей среды: Автореф. дисс. канд. мед. наук. Архангельск, 2003. 19 с.
4. Сауткин М.Ф., Стунеева Г.И. Динамика физического развития школьников
г.Рязани за последнюю четверть века //Гигиена и санитария. 1981. № 6. С. 95.
5. Сливина Л.П. Показатели здоровья детей раннего возраста в условиях
крупного промышленного города //Медицина труда и промышленная экология.
2004. № 1. С. 7-9.
6. Сухарев А.Г. Состояние здоровья детского населения в напряженной
экологических и социальных условиях //Гигиена и санитария. 2004. № 1. С.4757.
Работа выполнена под руководством
Д.б.н., проф. Н.Н. Тятенковой
ОСОБЕННОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗРЕЛОСТИ
У ДЕТЕЙ 7-9 ЛЕТ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Некрасова О.Ю.
Ярославский государственный университет им. 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 [12]. Показатели роста и развития детей од131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ного 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 [7].
Применяются различные системы оценки биологического возраста:
1. костный возраст,
2. зубной возраст,
3. половое развитие,
4. общее морфологическое развитие,
5. физиологическая зрелость,
6. психическое и умственное развитие и некоторые другие [12].
К сожалению, до настоящего времени для различных практических, а в большинстве случаев и научных целей группируют детей,
подростков, взрослых именно по принципу хронологического возраста. Между тем индивидуумы могут находиться на различных этапах
анатомо-физиологического развития, что зависит как от наследственности, так и от факторов внешней среды. По этой причине однозначная хронологическая группа в действительности оказывается разнородной. Для одних обследованных характерны средние темпы
развития, для других - замедленные либо ускоренные, с промежуточными переходами. Поэтому для многих целей жизнь настоятельно
требует группировки людей не по календарному возрасту, а по уровню морфофизиологического развития, т. е. по возрасту биологическому. В частности, при массовых обследованиях детей и подростков
медиками и антропологами не столько календарный, сколько биологический возраст может служить основой для углубленного изучения
и вскрытия закономерностей развития формирующегося организма. А
знание этих закономерностей дает возможность врачам, педагогам,
спортивным тренерам и другим специалистам подходить к каждому
ребенку и подростку индивидуально. Ведь дети и подростки одного и
того же календарного, но разного биологического возраста поразному реагируют на спортивные и трудовые нагрузки, неодинаково
поддаются педагогическому воздействию [8].
132
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. 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 [1]. Проблема
роста и развития детей младшего школьного возраста сейчас особенно актуальна, поскольку состояние здоровья детей с каждым годом
ухудшается. Показатели зрелости организма у младших школьников
ранее изучались недостаточно.
Поэтому целью нашего исследования было: изучить показатели
биологической зрелости у детей 7-9 лет г. Ярославля. В связи с этим
нами были поставлены следующие задачи:
1. определить основные соматометрические параметры (длину
тела - рост, массу тела и окружность грудной клетки) детей 7-9 лет;
2. изучить краниологические показатели у детей младшего
школьного возраста;
3. изучить зубную зрелость от рождения и до настоящего возраста детей 7-9 лет.
В ходе работы было проведено обследование детей в возрасте 7-9
лет. Все они являются учащимися средней общеобразовательной
школы № 14 Фрунзенского района города Ярославля. Исследование
выполнялось в течение трех лет с 2006 по 2008г. За этот период времени была обследована группа детей численностью 165 человек, и
было произведено 325 измерений. Измерения основных показателей
проводили в феврале каждого года. Условия проведения обследования не изменялись: измерения проводили в кабинете врача, в спокой133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ной обстановке, для учащихся 1-ой смены (1, 3 классы) - в утренние
часы, а 2-ой смены – с 15 до 17 часов.
В ходе работы использовались следующие стандартные методы
исследования:
1. измерения длины тела - роста, массы тела и окружности грудной клетки (ОГК) производились с помощью ростомера, весов и сантиметровой ленты соответственно [11];
2. измерение полной высоты лица, скулового, продольного и поперечного диаметров головы производились толстотным циркулем [10];
3. сравнение полученных величин соматометрических показателей
со стандартами физического развития детей для города Ярославля [9];
4. анкетирование родителей школьников (опрос о вскармливании
детей, о сроках прорезывания молочных и постоянных зубов, а также
о рационе питания);
5. изучение зубной зрелости детей 7-9 лет проводилось путем сопоставления количества имеющихся постоянных зубов с возрастными
нормами, а также по данным анкетирования;
6. работа с медицинскими картами исследуемых детей.
Оценка достоверности статистических показателей проводилась
при критическом уровне значимости p=0,05 (5%). Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием модуля анализа
данных Microsoft Exel.
Вычисление краниологических указателей производили по формулам [10]:
Поперечно - продольный (головной) указатель представляет собой отношение поперечного диаметра головы к ее продольному диаметру, выраженное в процентах. Общий лицевой указатель – отношение полной высоты лица к скуловому диаметру, выраженное в
процентах.
В ходе работы были вычислены средние величины роста, массы
тела, окружности грудной клетки (ОГК), поперечно-продольного и
общего лицевого указателя для детей 7-9 лет (табл.1). Достоверные
половые отличия обнаружены нами по росту – для 7-летних детей, по
массе тела – для 7 и 8 – летних детей, по ОГК – для группы 7-летних
детей, где мальчики имеют более высокие показатели, чем девочки.
Полученные нами значения морфометрических параметров сравнивались со стандартами (табл.2). Результаты свидетельствуют о преобладании среди детей школьников со средними значениями роста,
веса, ОГК, а доля детей с параметрами ниже среднего и низкими зна134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чительно меньше, чем тех, которые имеют показатели выше среднего
и высокие.
Таблица 1
Средние величины изучаемых морфометрических показателей
у детей 7-9 лет
Показатель
Рост, см
Масса тела,
кг
ОГК во время вдоха, см
ОГК во время выдоха,
см
ОГК во время паузы, см
Поперечнопродольный
указатель, %
Общий лицевой указатель, %
7 лет
мальчики
девочки
128,3 ± 1,3
8 лет
мальчики девочки
9 лет
мальчики девочки
125,1± 1,3 131,9 ± 1,3 129,5 ± 1,4 134,7 ± 1,4 135,4 ± 1,8
27,4 ± 1,1
25,2 ± 1
29,4 ± 1,1
26,9 ± 1,3
31,1 ± 1,5
30 ± 1,3
66,4 ± 1
64,1 ± 1,3
67,9 ± 1,1
65,6 ± 1,4
69,7 ± 1,5
67,7 ± 1,4
61,4 ± 1,1
59,3 ± 1,2
63 ± 1,2
61,3 ± 1,4
64,6 ± 1,3
63,1 ± 1,5
62,5 ± 1
60,2 ± 1,1
64 ± 1,1
62,2 ± 1,1
65,7 ± 1,2
64,1 ± 1,3
80,6 ± 1,3
80,5 ± 1,4
79,5 ± 1,1
79,2 ± 1,1
78,5 ± 1,3
78,3 ± 1,4
84 ± 1,5
82,9 ± 1,5
84,9 ± 1,2
85,1 ± 1,4
87 ± 1,6
86,8 ± 1,5
Изменение поперечно-продольного (головного) указателя в исследуемой группе детей независимо от пола имеет одну тенденцию –
в возрастной период с 7 до 9 лет увеличивается доля мезокефалии (с
37 до 49%) и долихокефалии (с 15 до 25%) за счет сокращения доли
брахикефалии (с 47 до 26%). Возрастная динамика общего лицевого
указателя в исследуемой группе детей характеризуется увеличением
доли лептопрозопии (с 18 до 35%)и мезопрозопии (с 26 до 34%) за
счет уменьшения доли эйрипрозопии (с 56 до 31%).
Все исследуемые дети в ходе работы были распределены по срокам прорезывания первого молочного зуба (по данным анкетирования) и для каждой выделенной группы рассчитана ее доля в общем
количестве. У большей части детей первый молочный зуб прорезается в возрасте 6 месяцев (30 %), причем среди мальчиков доля таких
детей составляет 24%, а среди девочек – 35%. По литературным данным [3] в норме прорезывание молочных зубов должно начинаться с
6 месяцев. Но поскольку допускаются некоторые отклонения от этого
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
срока [4,5,6], то будем считать прорезывание первого молочного зуба
в возрасте 5-8 месяцев соответствующим норме.
Таблица 2
Характеристика основных морфометрических показателей
у исследуемых детей 7-9 лет, полученная при сравнении
со стандартами физического развития [9] (доля детей в %)
Рост
низкий рост
ниже среднего
средний рост
выше среднего
высокий рост
7 лет
мальдевоччики
ки
2%
3%
7%
54%
80%
35%
9%
8%
2%
Масса
тела
низкое значение
ниже среднего
средняя масса тела
выше среднего
высокое значение
2%
4%
67%
18%
9%
15%
58%
20%
7%
4%
70%
14%
12%
Окружность
грудной
клетки
низкое значение
ниже среднего
средняя величина
выше среднего
высокое значение
2%
3%
51%
28%
16%
4%
64%
18%
14%
3%
57%
17%
13%
Значение показателя
8 лет
мальдевочики
чки
7%
59%
20%
14%
4%
71%
23%
2%
9 лет
мальдевочики
чки
5%
82%
13%
3%
82%
15%
13%
68%
16%
3%
69%
21%
10%
3%
3%
68%
15%
11%
3%
68%
22%
7%
66%
18%
16%
7%
50%
25%
18%
Исходя из этого, 15% детей, у которых прорезывание начинается
в 4 месяца, характеризуются опережающим развитием по показателю
зубной зрелости, а 18% детей со сроком равным 9 месяцам и более
соответствуют запаздывающему развитию. Отмечено, что доля мальчиков с опережающим прорезыванием молочных зубов (19%) выше
по сравнению с девочками (12%) на 7%, что может объясняться особенностями выборки детей. Одним из пунктов анкеты, заполнявшейся
родителями первоклассников, был вопрос о вскармливании ребенка
(искусственное или грудное). Эта проблема имеет очень важное значение, поскольку вскармливание новорожденного ребенка влияет на
его здоровье. С целью установить, влияет ли характер вскармливания
ребенка на процесс прорезывания молочных зубов, мы отмечали характер вскармливания детей с разными сроками прорезывания перво136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
го молочного зуба. Преобладание грудного вскармливания (77%) над
искусственным (23%) отмечается при минимальных сроках прорезывания первых молочных зубов, и, напротив, поздние сроки прорезывания первого молочного зуба сопровождаются некоторым преобладанием среди изучаемых детей искусственного вскармливания (57%
по сравнению с 43%). Поэтому можем предположить, что грудное
вскармливание ребенка стимулирует более раннее прорезывание молочных зубов. На первом году жизни ребенка особое место занимает
функция сосания, способствующая правильному формированию прикуса, в связи с ростом нижней челюсти и установлением будущих
зубных рядов в нейтральном положении. Укорочение продолжительности естественного кормления может нарушить функцию сосания, а
соответственно и правильное формирование прикуса. Но следует отметить одну особенность: исключительно в группе детей со сроком
прорезывания равным 9 месяцам и позднее имеются дети, которых
вскармливали грудью до возраста 1 года 3 месяцев - 2 лет. Предполагаем, что позднее прорезывание молочных зубов здесь связано как раз
с несвоевременным переходом к другому типу и характеру питания,
слишком длительным грудным вскармливанием. [2]
По результатам анкетирования нами были вычислены средние
сроки прорезывания первых постоянных зубов. У мальчиков первые
постоянные зубы прорезаются в возрасте 5,8 лет, а у девочек – 5,5
лет. Это немного опережает классические сроки прорезывания постоянных зубов, которые приводятся в литературе [3]. Но в то же время в
литературе имеются данные, свидетельствующие о сдвигах в сторону
раннего прорезывания молочных и постоянных зубов. Одной из причин этих сдвигов авторы считают современную цивилизацию, отражающуюся, по их мнению, на развитии всего организма [5,6]. Половые отличия в сроках прорезывания постоянных зубов, отмеченные
нами, подтверждаются и в литературных данных [4].
Зубная зрелость изучалась нами также путем собственных наблюдений, а именно благодаря сравнению имеющихся постоянных
зубов у ребенка с теми, которые должны быть на данном возрастном
этапе в соответствии с классическими сроками прорезывания постоянных зубов. Результатами этого изучения стала характеристика процесса прорезывания у младших школьников 7-9 лет (Рис. 1).
Во всех возрастных группах преобладает соответствующее возрасту прорезывание постоянных зубов (его доля находится в интервале 72-87%). Опережающее прорезывание в группе 7-летних детей
(24% мальчиков и 28% девочек) определялось нами в тех случаях, ко137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Количество детей, %
гда у детей насчитывалось 12 и более зубов, т.е. имело место опережение классических сроков на 1 и в ряде случаев – на 2 года (когда у
7-летних детей уже имелись постоянные клыки). Опережающее прорезывание постоянных зубов в возрасте 8 лет отмечалось нами, когда
у детей насчитывалось 13 и более зубов, т.е. когда началось прорезывание нижних клыков (имеет место опережение классических сроков
прорезывания на 1 год). Данный тип развития характерен для 8%
мальчиков и 15% девочек. Опережающее прорезывание в 9-летнем
возрасте определялось нами, если у ребенка насчитывалось 15 и более
постоянных зубов, т.е. кроме нижних началось прорезывание верхних
клыков и даже малых коренных зубов (соответственно опережение
классических сроков на 1 год). Среди 9-летних школьников такое
прорезывание характерно для 13% мальчиков и 15% девочек. Запаздывающее прорезывание постоянных зубов отмечено нами лишь для
группы 8-летних мальчиков в тех случаях, когда у ребенка с момента
прошлого осмотра (в 7-летнем возрасте) до настоящего времени не
увеличилось количество постоянных зубов, они остались на начальных этапах прорезывания или вообще не растут некоторые постоянные зубы на месте выпавших молочных.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
8
24
28
85
76
72
15
13
15
85
87
85
7
мальчики девочки мальчики девочки мальчики девочки
7 лет
запаздывающее
8 лет
соответствующее возрасту
9 лет
опережающее
Рис. 1. Характеристика прорезывания постоянных зубов у детей 1998-2000г.р.
В результате проделанной работы были сделаны следующие выводы:
1. Для большей части исследуемых детей в каждой возрастной
категории (7, 8 и 9 лет) при сравнении со стандартами физического
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
развития установлено нормальное (гармоничное) развитие со средними значениями роста, массы тела и окружности грудной клетки.
2. В возрастной период с 7 до 9 лет как у мальчиков, так и у девочек, наблюдается увеличение доли мезо- (средние размеры головы) и
долихокефалии (узкая голова) за счет сокращения доли брахикефалии
(широкая голова), а также увеличение доли мезо- (лицо средней ширины) и лептопрозопии (узкое лицо) за счет уменьшения доли эйрипрозопии(широкое лицо).
3. Вычислены средние сроки прорезывания первых молочных зубов для детей 1998-2000г.р., для мальчиков и девочек они составляют
соответственно 6,4 и 6,2 месяца. Средние сроки прорезывания первых
постоянных зубов у тех же детей равны 5,8 и 5,5 годам.
4. В исследуемых группах детей всех возрастов (7, 8 и 9 лет) отмечено опережение классических сроков прорезывания постоянных
зубов на 1-2 года.
Литература
1. Безруких М.М.,Сонькин В.Д. Возрастная физиология. М.:Академия,
2003. 416 с.
2. Виноградова Т.Ф. Педиатру о стоматологических заболеваниях у детей.
Л.: Медицина, 1982. с. 5 – 92
3. Водолацкий М.П., Борданова Т.М., Павлов А.А. Терапевтическая стоматология детского возраста. Ставрополь: СГМА, 2006. 244 с.
4. Воробьев Ю.Н. Рентгенография зубов и челюстей. М. Медицина, 1989.
с. 50-60
5. Диагностика этапов развития зубов у детей (Методическая разработка).
М., 1981. 17 с.
6. Колесов А. А. Стоматология детского возраста. – М.: Медицина, 1985.
с. 405- 412
7. Любимова З.В., Маринова К.В., Никитина А.А. Возрастная физиология в
2 частях. - М.: Гуманит. изд. центр Владос, 2003. Ч.1. 304 с.
8. Смирнова В.С., Соловьева Н.С. Биологический возраст человека. М.:
Знание, 1986. 64 с.
9. Стандарты физического развития детей и подростков: методические рекомендации для врачей-педиатров. Под редакцией Марушкова В.И. Ярославль,
2001. 100 с.
10. Степанов О.И. Антропология. Раздел «Морфология». Ярославль: Ярославский государственный университет, 1982. 88 с.
11. Степанов О.И., Еремейшвили А.В. Методические указания к лабораторным занятиям по антропологии. Раздел «Морфология». Часть 1. Ярославль,
ЯрГУ, 1998. 24 с.
12. Харитонов В.М. Антропология. М.: Владос, 2004. 400 с.
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. И.П. Комаровой
К ВОПРОСУ О КАЧЕСТВЕ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ
РАЗНЫХ РАЙОНОВ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Cедова Н.Г., Смирнова Т.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
В последние десятилетия многофакторное антропогенное воздействие на окружающую среду в урбанизированной зоне Ярославля, перенасыщенной экологически вредным производством, привело к значительному загрязнению водных объектов. Качество поверхностных
вод, являющихся источниками питьевого водоснабжения населения,
зачастую не отвечает нормативным требованиям [4]. Состояние систем централизованного водоснабжения, степень очистки воды, подаваемой потребителю, также не могут гарантировать требуемого качества питьевой воды [1]. Всё это приводит к снижению уровня
санитарно-эпидемического благополучия и ухудшению здоровья населения [3]. В связи с этим актуальность изучения проблемы безопасности воды питьевого назначения очевидна.
Целью нашей работы являлось сравнительное исследование и
токсикологическая оценка качества водопроводной воды Ленинского
и Заволжского районов города Ярославля методом биотестирования.
Для решения этого вопроса были определены следующие задачи.
1. Проведение кратковременного (48 часов) биотестирования водопроводной воды Заволжского и Ленинского районов г. Ярославля с
использованием в качестве тест-объекта Ceriodephnia affinis Lill.
2. Сравнительная оценка качества водопроводной воды Заволжского и Ленинского районов по показателю выживаемости цериодафний.
3. Анализ сезонных и межгодовых особенностей качества воды
по данным биотестирования 2004, 2007 и 2008 годов.
Материал и методы исследования
Культивирование цериодафний и процедуру биотестирования
проводили в соответствии с Рабочим документом по биотестированию воды 1991 г. [5].
Эксперимент ставили в люминостате при оптимальных условиях
(освещённость 500 лк, температура 22˚С). Продолжительность острого
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
биотестирования составляла 48 часов. Тестировали нативную, т.е. непосредственно водопроводную воду. Кроме того, воду разбавляли и также
проводили ее биотестирование, чтобы определить нетоксичный уровень для безопасного водопользования. Каждый опыт осуществляли в
трёх повторностях. Для культивирования тест-объектов, контрольных
опытов и разведения тестируемой воды использовали водопроводную
воду, отстоянную и аэрированную в течение 7 суток. Опыты проводили
в пробирках объемом 15мл, в каждую из которых помещали по одной
особи. При тестировании серии разбавлений посадку рачков вели от
большего разбавления к меньшему. Учёт выживших и погибших цериодафний проводили через 1, 6, 24 и 48 ч от начала биотестирования.
Особей считали выжившими, если они свободно перемещались в толще
воды или всплывали со дна сосуда не позднее 15 секунд после его лёгкого покачивания. В ходе эксперимента цериодафний не кормили. Результаты биотестирования считали правильными, если гибель рачков в
контроле не превышала 10% за весь период наблюдений, и концентрация растворённого в тестируемой воде кислорода в конце биотестирования составляла не менее 2 мг/л.
По результатам биотестирования рассчитывали процент погибших цериодафний по сравнению с контролем по формуле:
А= Хк – Хт*100/Хк ,
где Хк – количество цериодафний, выживших в контроле;
Хт – количество цериодафний, выживших в тестируемой воде.
Для оценки токсичности воды использовали критерии, предложенные Б.А. Флеровым [7], по которым вода не считается токсичной, если
гибель рачков составляет от 0 до 20%, вода является токсичной, если
летальность цериодафний от 20 до 50%, и исследуемая вода является
очень токсичной, если гибель тест-объектов составляет 50% и выше.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты летальности цериодафний в воде Заволжского и Ленинского районов города в весенний и осенний периоды 2007 г. представлены на Рис. 1.
Анализ этих данных показывает, что водопроводная вода Ленинского района в весенний период 2007 года оказывала на цериодафний
очень токсичное действие, о чём свидетельствует показатель летальности тест-объекта (76%), превышающий 50% уровень. При разведении
тестируемой пробы отстоянной водой выживаемость рачков увеличивалась, но даже при кратности разбавления 1: 4 вода оставалась токсичной, вызывая гибель 36% особей. В осенний период выживаемость це141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
риодафний возрастала до 51%, т.е. была выше, чем в весенний период,
но в соответствии с критериями токсичности вода по-прежнему обладала очень острой токсичностью. При разведении 1:8 достигался безопасный уровень водопользования, т.к. гибель рачков падала до 1%.
100
90
80
70
Гибель, %
60
Ленинский
р-он
50
40
30
Заволжский
р-он
20
Контроль
10
0
1:00
1:01
1:04
1:00
1:01
Весна 2007
1:04
1:08
1:16
Осень 2007
Рис. 1. Летальность цериодафний в водопроводной воде Заволжского и Ленинского районов в весенний и осенний периоды 2007 года
Водопроводная вода Заволжского района в весенний период 2007
года оказывала очень токсичное, а в осенний период – токсичное
влияние на выживаемость тест-объекта, т.к. показатели летальности
особей составляли 65% и 44% соответственно весной и осенью. При
разбавлении воды Заволжского района как в весенний, так и в осенний сезоны года, летальность особей снижалась, причем более выраженно в осенний период. Если в весенних пробах токсический эффект
воды сохранялся даже при 4-х кратном разбавлении (погибало 26%
рачков), то осенью при таком же разведении токсические свойства не
проявлялись, т.к. гибель цериодафний, составляя 18% по сравнению с
контролем, не превышала 20% допустимый уровень, позволяющий
считать воду не токсичной.
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, сравнительный анализ качества неразбавленной
водопроводной воды двух обследованных районов города показал,
что величина гибели цериодафний в воде Заволжского района меньше, по сравнению с таковой в воде Ленинского района и в весенний, и
в осенний периоды 2007 года.
При сопоствавлении сезонных уровней качества водопроводной
воды в 2007 году, было установлено, что в весенний период вода оказывала более выраженное токсичное действие, по сравнению с осенним периодом, как во Фрунзенском, так и в Заволжском районах города Ярославля. В исследованиях ряда авторов и ранее был
установлен факт более высокой токсичности проб воды, отобранных
в весенний период как в поверхностных водотоках, являющихся источниками питьевого водоснабжения населения, так и водопроводных
сетях г. Ярославля [2]. При анализе этих данных необходимо учитывать такой фактор, как хлорирование воды на станциях водоподготовки из-за низкого качества исходной природной воды, особенно в период весеннего паводка. Вполне вероятно, что более высокая
токсичность водопроводной воды в весенний период связана с образованием в обрабатываемой воде канцерогенных тригалогенметанов,
находящихся в составе летучих галогенорганических соединений [6].
В Таблице 1 представлены данные о летальности цериодафний в
воде Ленинского и Заволжского районов по результатам биотестирования за 2004, 2007 и 2008 годы.
Таблица 1
Разбавления
тестируемой
воды
1:0
1:1
1:4
1:8
1:16
Летальность цериодафний ( %)
Ленинский район
осень
2004
40
30
20
0
0
осень
2007
51
37
21
1
0
весна
2004
100
77
63
13
0
весна
2007
76
62
36
-
весна
2008
57
44
19
7
0
Заволжский
район
весна
весна
2007
2008
65
51
51
31
26
18
4
0
Анализ этих данных показывает, что нативная водопроводная вода Ленинского района в осенний период 2004 года оказывала токсичное действие, а осенью 2007 года - очень токсичное действие на цериодафний. Разбавление проб в 2 и 4 раза в оба года снижало
токсичность воды, но летальность рачков оставалась достаточно вы143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сокой, составляя от 20 до 37%. Лишь при разведении 1:8 достигался
уровень безопасного водопользования.
При сравнении результатов, полученных весной в 2004, 2007 и
2008 годах, по Ленинскому району, оказалось, что наиболее выраженное токсичное влияние вода оказывала в 2004 году, когда гибель рачков
в неразбавленной воде составляла 100%, т.е. по критериям выживаемости вода была очень токсичной. При разведении в 4 раза вода продолжала оказывать очень токсичное действие на цериодафний. Безопасный
уровень разбавления достигался кратностью 1:8, когда летальность рачков снижалась до 13% по сравнению с контролем. Весной 2007 года вода также оказывала очень токсичное влияние, гибель особей составляла
в водопроводной воде 76%, а при разбавлении в 4 раза вода оставалась
токсичной (летальность – 36%). Весной 2008 года летальность рачков
была ниже, по сравнению с предыдущими годами, но по критериям
выживаемости [7] вода все же характеризовалась как очень токсичная.
По Заволжскому району ситуация следующая: сравнение качества водопроводной воды, протестированной весной 2007 и 2008 годов,
показало, что наибольшей токсичностью обладали пробы 2007 года,
причем токсичность сохранялась вплоть до разведения 1:4 (гибель
рачков – 26%).
В обоих районах города уровень безопасного водопользования
достигался при разбавлении водопроводной воды отстоянной аэрированной водой в 8-кратном соотношении. Снижение летальностси цериодафний в разбавленной воде, а также практически 100% выживаемость рачков в контрольных опытах с отстоянной аэрированной
водой, подтверждают предположение о связи высокой токсичности
нативной воды с большим содержанием летучих соединений хлора. В
процессе аэрации и отстаивания воды в течение 5-7 суток галогенсодержащие соединения улетучиваются [1].
Таким образом, анализ межгодовой динамики показывает, что наибольшей токсичностью обладала неразбавленная водопроводная вода
Ленинского района весной 2004 года, в которой уровень летальности
тест-объекта составлял 100% по сравнению с контрольной средой.
По результатам проведенного исследования и сравнительного
анализа данных можно заключить, что как в Ленинском, так и в Заволжском районах города Ярославля, нативная водопроводная вода
обладает выраженной токсичностью, о чем свидетельствуют высокие
показатели летальности тест – объекта. Такое низкое качество воды,
подаваемой населению, может быть вызвано рядом причин, среди ко144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
торых, к указанным выше можно, вероятно, добавить и неудовлетворительное техническое состояние водо-разводящих сетей.
Сравнение показателей летальности цериодафний в нативной воде,
а также сопоставление безопасных уровней разбавления воды, свидетельствует об относительно одинаковой токсичности водопроводной
воды Ленинского и Заволжского районов. Возможно, это связано с тем,
что водоподающие сети разных районов города Ярославля составляют
замкнутую кольцевую систему. Вследствие этого после поступления
воды с разных водозаборных станций и водоподготовки происходит
перемешивание вод в водо-разводящей системе, и к потребителю в разных районах города поступает вода одинакового качества. Последнее
предположение требует дополнительного изучения.
Литература
1. Алексеева А.П., Дроминский В.Л. Уменьшение концентрации хлорорганических соединений // Водоснабжение и санитарная техника, 1994. № 11. С. 4–8.
2. Ботяжова О.А., Репкина В.В. Оценка качества водопроводной воды методом биотестирования // Региональный сборник научных трудов «Современные
проблемы биологии, экологии, химии и экологическое образование». Ярославль,
ЯрГУ, 2001. С. 60 – 65.
3. Кузнецов О.А. Особенности водоснабжения и его влияние на здоровье
населения. // Вода и экология: проблемы и решения, 2001. № 1. С. 2 7.
4. Лукьяненко В.И. Современное состояние источников питьевого водоснабжения населения Ярославской области // Актуальные проблемы экологии
Ярославской области. Ярославль: издание ВВО РЭА, 2005. Вып. 3. Т. 1. 221 с.
5. РД 118-02-90. Методическое руководство по биотестированию воды. М.,
1991. 34 с.
6. Усольцева В.А, Сокола В.Д., Сравнительная оценка качества питьевой
воды при обеззараживании // Водоснабжение и санитарная техника, 1994. № 2.
С. 15 - 21.
7. Флёров Б.А, Котов В.Т. Оценка экологического состояния водоёмов при
антропогенном воздействии // Гидробиологический журнал, 1991. Т. 27. № 3.
С. 23 - 30.
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доц. Ботяжовой О.А.
ВЛИЯНИЕ ГИДРОКОРТИЗОНА
НА СКОРОСТЬ ПИЩЕВОЙ РЕАКЦИИ И РАЦИОНЫ
ГОДОВИКОВ КАРПА НА ФОНЕ РАЗНЫХ ДИЕТ
Шилова А.А.
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Как известно, экзотрофия - сложный процесс, включающий поиск, захват и поглощение пищи, а также деградацию объектов питания и передачу доступных транспортным системам нутриентов во
внутреннюю среду организма. Реализация начальных звеньев экзотрофии рыб невозможна без участия нервной и эндокринной систем.
Помимо этого важную роль играют такие гуморальные факторы, как
утилизоны - утилизируемые мономеры, содержащиеся в крови и способные выполнять регуляторную функцию. В последние годы значительное внимание уделяется роли процессов пищеварения в регуляции пищевого поведения рыб [3]. Однако многие вопросы,
касающиеся регуляции пищевого поведения рыб, до сих пор нуждаются в экспериментальной проверке. В связи с этим цель настоящей
работы состояла в изучении влияния гидрокортизона на пищевое поведение карпа на фоне различных диет.
Материал и методы
Исследования были проведены летом 2007 г. в лаборатории экологии рыб Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина
РАН.
Объект исследования: годовики карпа Cyprinus carpio L. В ходе
эксперимента было сформировано 3 группы рыб по 5 особей в каждой, помещенных в отдельные аквариумы. Рыб первой группы в течение 2-х зимних месяцев не кормили, весной содержали на «поддерживающем рационе», а за 1месяц до опытов снова переводили на
голодную диету. Рыб второй группы содержали на углеводной диете
(белок 2.6, жир 0.3, углеводы 17.2% в расчете на сырое вещество).
Рыбы третьей группы получали белковую диету (белок 17.3, жир 1.7
углеводы 0.1% в расчете на сырое вещество).
В начале эксперимента определяли показатели скорости пищевых
реакций и рационы - количество съеденных личинок хирономид. По146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сле этого рыбам всех групп внутрибрюшинно вводили 0.7 мл раствора гидрокортизона (кортизол, фирма Рихтер) в концентрации 5x10-7 М
и вновь определяли скорости пищевых реакций и рацион. Показания
снимали через 1.5, 3.0, 4.5, 6.0, 7.5, 25.5, 27.0 ч от момента подачи
рыбам корма. Контрольным рыбам внутрибрюшинно вводили 0.7 мл
раствора Рингера. Было проведено 4 серии опытов. Рыб помещали в
перфорированную камеру из прозрачного оргстекла с поднимающейся передней стенкой. Камеру размещали около задней стенки аквариума (площадь дна 65 x 35 см). У противоположной стенки помещали чашку Петри с 15 обездвиженными личинками хирономид. В ходе
опыта поднимали стенку камеры и измеряли скорости пищевых реакций: время нахождения рыбы в открытой камере (t1), время от момента выхода рыбы из камеры до момента схватывания пищи (t2), а также
рацион - количество потребленного корма (R). Время измеряли при
помощи секундомера. Продолжительность t2 ограничивали 3 мин.
Данные обработаны статистически с использованием приложения EXСEL ПРОГРАММЫ WINDOUS 98. Определяли следующие
статистические показатели: среднее арифметическое и стандартную
ошибку средней арифметической. Достоверность различий оценивали
по t-критерию Стьюдента при уровне значимости Р <0,05.
Результаты и обсуждение
Эксперименты показали, что у рыб всех групп независимо от
диеты время нахождения в камере (t1) до введения гидрокортизона
(контроль) выше, чем в первые часы после введения гормона. У рыб,
предварительно содержащихся на белковой пище, контрольное время
(Рис. 1, отметка «0») составляло 3.0 ± 0.3 c.
4
3,5
*
3
*
2,5
*
*
*
*
*
*
*
2
Б
*
*
У
Г
1,5
1
0,5
0
0
1,5
3
4,5
6
147
7,5
24
25,5
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Время нахождения рыб в камере.
Обозначения: по горизонтали – время экспозиции, ч;
по вертикали – время нахождения рыб в камере, с. Б - белковая,
У - углеводная диета, Г- голодание. * - достоверные различия
После введения гормона время нахождения рыб в камере сначала
достоверно снижалось от 3.0 ± 0.3 с в контроле до 1.8 ± 0.2 с (через
7.5 ч кормления). К концу опыта (через 27 ч) показатель t1 составлял
1.8 ± 0.2 с.
У рыб, предварительно содержащихся на углеводной диете, контрольное время нахождения в камере составляло 3.5 ± 0.2 с. После
введения гидрокортизона показатель t1 волнообразно изменялся и к
концу опыта (через 27 ч) составлял 3.0 ± 0.2 с.
У рыб, голодавших 2 месяца, время нахождения в камере в контроле было равно 2.8 ± 0.4 с. Введение гормона приводило через 4.5 ч
к достоверному снижению показателя t1 до 2.0 ± 0.2 с. Через 27 ч время нахождения в камере увеличивалось и составляло 2.2 ± 0.2 с
(Рис. 1).
Величина времени достижения корма (t2), также как и t1, изменялась после внутрибрюшинного введения рыбам гидрокортизона. До
введения гормона у особей, предварительно содержащихся на белковой диете, показатель t2 составлял 4.8 ± 0.4 с, у рыб, находящихся на
углеводной диете, - 4.6 ± 0.2 с, а у голодавших - 3.9 ± 0.2 с. После
введения рыбам гормона наблюдали волнообразное изменение этого
показателя скорости пищевой реакции. Важно отметить, что у рыб
всех групп он возрастал в течение первых 6 ч. У предварительно голодавших рыб увеличение t2 было достоверным. К 7.5 ч отмечали
снижение, а затем последующее увеличение времени достижения рыбами корма достоверное через 25,5 и 27 часов.
Данные, касающиеся влияния гидрокортизона на рацион (R) рыб,
представлены на Рис. 2.
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
14
*
12
*
*
10
*
*
*
8
*
*
*
Б
*
У
Г
6
4
2
0
0
1,5
3
4,5
6
7,5
24
25,5
27
Рис. 2. Рацион рыб, находящихся на разных диетах.
Обозначения: по горизонтали - время экспозиции, ч.
По вертикали – рацион, экз. личинок хирономид. * - достоверные различия
Как показывает Рис. 2, для рыб, содержавшихся на белковой диете, величина рациона в контрольных опытах составляла 9.6 ± 0.9 экз.
личинок хирономид. После инъекции гидрокортизона у рыб происходило уменьшение количества потребленной пищи, достоверное через 3 и 6 ч. Минимум отмечен через 3 ч (6.3 ± 1.2 экз. личинок хирономид). Через 7.5 ч рацион увеличивался до 10.0 ± 0.9 экз. личинок
хирономид, а затем постепенно снижался, составляя в конце опыта
7.3 ± 1.1 экз. личинок хирономид. У рыб, содержащихся на углеводной диете, количество потребленного корма в контроле составляло
8.7 ±0.8. экз. личинок хирономид. После введения гормона за первые
3 ч величина R недостоверно увеличивалась. Далее количество съеденной пищи волнообразно изменялось и концу опыта составляло
10.5 ± 1.0 экз. личинок хирономид.
У рыб, голодавших в течение двух месяцев, в контроле количество потребленного корма составляло 13.1 ± 0.8 экз. личинок хирономид. После введения гормона к концу опыта количество съеденного
корма снижалось до 11.1 ± 0.9 экз. личинок хирономид.
Опыты показали, что до введения гормона у голодавших рыб рацион почти в 1.5 раза был выше, а скорость пищевой реакции (величина t2) в 1.3 ниже, чем у питавшихся особей. Вместе с тем время
нахождения рыб в камере (t1) у голодавших рыб в 1.1 раза выше, чем
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
у рыб, содержавшихся на белковой диете, но в 1.3 раза ниже, чем у
рыб, содержавшихся на углеводной диете. Так как все рыбы до опыта
в течение 2 суток не питались, прямое воздействие пищи на механо и хеморецепторы кишечника было исключено. Следовательно, наблюдаемые различия, вероятнее всего, связаны с содержанием резервных веществ и уровнем обмена. Определенную роль при этом
могла играть и различная диета. Полученные результаты необходимо
рассмотреть и обсудить в рамках глюкостатической и аминоацидстатической теорий регуляции аппетита [4, 5], т.к. в нашей работе действительно были использованы диеты со значительно различающимся
содержанием белков (в 6.7 раза) и особенно углеводов (в 172 раза). В
основу этих теорий легло представление о прямом влиянии на гипоталамус аминокислот и глюкозы, содержащихся в крови, поскольку
воздействие на него аминокислотами и глюкозой вызывает гипофагию, а чувство голода связано с понижением их содержания в крови.
В гипоталамусе были обнаружены глюкорецепторы, которые воспринимают изменение сахара в крови, а изменение аппетита связывали с
комплексным влиянием метаболитов белкового и углеводного обмена. При этом предполагалось, что белковый обмен может косвенно
влиять на аппетит через глюкостатический механизм, поскольку диета с низким содержанием белков изменяет выделение инсулина и
утилизацию глюкозы [2].
В нашей работе показано, что внутрибрюшинное введение гидрокортизона значительно изменяет рацион рыб, но практически не
влияет на их двигательную активность в условиях, имитирующих
бентосный тип питания. При этом гидрокортизон в большинстве случаев достоверно уменьшает величину времени нахождения рыб в камере (t1) и недостоверно увеличивает величину времени достижения
корма (t2) Рацион рыб под влиянием гормона, уменьшается в течение
первых 6 ч по сравнению с контролем. При анализе полученных данных важно учитывать, что действие глюкокортикоидов связано с развитием гипергликемии и стимуляцией глюконеогенеза. Гормон ингибирует поглощение аминокислот клетками и подавляет активность
ферментов, участвующих в синтезе белков. Помимо этого гидрокортизон активирует триглицеридлипазу, гидролизующую жиры с высвобождением жирных кислот. При длительном голодании в результате стресса происходит выброс глюкокортикоидов, что способствует
протеолизу и липолизу. При этом благодаря действию гормонов, поддерживающих уровень сахара в крови, глюкоза может поступать в
мозг за счет меньшего снабжения мышц [1].
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учитывая множественные эффекты гидрокортизона на обмен
веществ, для корректной оценки механизмов влияния этого гормона
на пищевое поведение рыб необходимы дальнейшие исследования.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 06-04-48170).
Литература
1. Бакл Дж. Гормоны животных. М.: Мир, 1986. 87с.
2. Кассиль В.Г. Пищевое поведение в онтогенезе. М.; Л.: Наука, 1990. 220 с.
3. Кузьмина В.В. Физиолого-биохимические основы экзотрофии рыб. М.:
Наука, 2005. 300 с.
4. Уголев А.М.Теория адекватного питания и трофологии. Л.: Наука, 1991.
272 с.
5. Уголев А.М., Кассиль В.Г. Физиология аппетита // Успехи современной
биологии, 1961. Т. 51. № 3. С. 352 - 368.
Работа выполнена под руководством
докт. биол. наук, проф. В.В. Кузьминой (ИБВВ РАН),
канд. биол. наук, доц. О.А. Ботяжовой (ЯрГУ)
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 6. Химия
и химическая технология
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛИФОСФАТНОГО
СОСТАВА КЛЕТОК SACCHAROMYCES CEREVISIAE
ШТАММОВ D 273 и N 417
Маслов М.Н.
К числу полифункциональных соединений, участвующих в координации фосфорного и энергетического обменов, регуляции экспрессии генов и реакции клеток на стрессовые условия, относятся высокомолекулярные неорганические полифосфаты (полиР). Эти
полимеры долгое время считали своеобразным «молекулярными ископаемыми», присутствующими в первую очередь у микроорганизмов в качестве запасных фосфорных соединений. Однако данные последних лет убедительно доказывают, что в ходе эволюции полиР
остались необходимым компонентом клеток, в том числе животных и
растений, сохраняя свою роль в регуляции биохимических процессов
на энзиматическом и генетическом уровнях.
Вопрос о связи биосинтеза и деградации полиР с другими функциями клеток до конца не решен. В частности, имеется ряд косвенных
доказательств того, что полиР могут синтезироваться непосредственно из ортофосфата с использованием протонодвижущей силы в качестве источника энергии.
В настоящей работе представлены данные относительно связи
синтеза неорганических полиР с активностью Н+-АТФазы мембран
митохондрий клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae.
Цель работы: оценить влияние мутации по Н+-АТФазе мембран
митохондрий на содержание и длину цепи полифосфатов у дрожжей
Saccharomyces cerevisiae.
Был проведен анализ трех проб. Исследовались экстракты полиР
из клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae штаммов D 273 и N 417.
Штамм D 273 является родительским по отношению к штамму N
417 и сохраняет нормальные черты метаболизма. На его основе посредством мутации был получен штамм N 417, лишенный Н+-АТФазы
мембран митохондрий. Дрожжи выращивали на жидкой среде Ридер с
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
глюкозой в качестве единственного источника углерода и 10 мМ
фосфата. По достижению стационарной фазы роста биомассу подвергали анализу.
Для определения содержания высокомолекулярных неорганических полифосфатов применяли их экстракцию из биологического материала по методу Лангена и Лиса в модификации Кулаева.
Для определения длины цепи полиР использовали метод электрофореза в пластинах в 20 % полиакриламидном геле. Для количественного определения содержания полиР в полученных фракциях, определяли количество лабильного фосфора.
Увеличение роста биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae
штаммов D 273 и N 417 продолжалось в течение, по крайней мере, 48
часов с наиболее активным периодом роста с 16 до 24 часов у штамма
N 417 и с 0 до 18 часов у штамма D 273. Прирост биомассы штамма D
273 в среднем в 1,5 раза больше, чем у штамма N 417. Это можно
объяснить лимитированностью мутантного штамма по энергии, т.к.
недостаток энергии, заключенной в макроэргических связях молекул
АТФ, не может быть компенсирован простым гидролизом макроэргических связей полиР экзо- или эндополифосфатазами.
У обоих исследуемых штаммов обнаружены полиР, относящиеся к
пяти известным из литературы фракциям. Содержание полиР в клетках
штамма N 417 несколько снижено по сравнению с данными литературы. Это может быть объяснено тем, что количество полиР зависит от
энергетического состояния клетки, поскольку синтез этих биополимеров требует расхода энергии. По всем показателям (ортофосфат, лабильный фосфор, полиР) в экстрактах обоих штаммов лидирует фракция полиР 1. Это объясняется тем, что кислоторастворимая фракция
содержит так называемый «гликолитический» фосфат митохондрий,
который вовлечен в процессы гликолиза. При выращивании на сбраживаемом субстрате (в данном случае – глюкозе) у дрожжей гликолиз
является единственным способом получения энергии клеткой. Следовательно, логично ожидать доминирующее представительство в анализируемых пробах кислоторастворимой фракции полиР 1.
Оценка достоверности различий производилась с использованием
t-критерия Стьюдента для независимых выборок.
Статистически достоверна разница в содержании ортофосфата
второй фракции и полифосфатов кислоторастворимой фракции и
суммы полифосфатов.
В содержании остальных фракций различий нет. Этот факт косвенно свидетельствует об отсутствии связи между биосинтезом полиР
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и активностью Н+-АТФазы мембран митохондрий дрожжей, либо об
изощренной системе распределения полиР между различными компартментами клетки
Содержание полифосфатов в клетках дрожжей штаммов D 273 и N 417
60000
50000
D 243
нмоль/г
40000
N 417
30000
20000
10000
0
P1
P2
P3
P4
Сумма
О р т о ф о с ф а т
P1
P2
P3
P4
Л а б и л ь н ы й
P5
Сумма
ф о с ф о р
P1
P2
П о л и
P3
ф
P4
Сумма
о с ф а т ы
фракция
Качественные различия полифосфатного состава (определялись
электрофоретически) наблюдаются только по фракции полиР 1. В составе остальных фракций различий по длине цепи и интенсивности
окраски не выявлено.
Выводы
1. В генеральных совокупностях большинства значений количественного содержания всех анализируемых фракций полифосфатов не
выявлено достоверных различий. Этот факт косвенно свидетельствует
об отсутствии связи между биосинтезом полиР и активностью Н+АТФазы мембран митохондрий дрожжей, либо об изощренной системе распределения полиР между различными компартментами клетки.
2. Качественные различия полифосфатного состава наблюдаются
только по фракции полиР 1. В составе остальных фракций различий
по длине цепи и интенсивности окраски не выявлено. Длины цепей
молекул полиР 1 и полиР 2 обоих штаммов находится в пределах,
указанных в литературе. Длины цепей фракций полиР 3, полиР 4 и
полиР 5 несколько превышены из-за преобладания на стационарной
стадии роста процессов синтеза полиР.
Работа выполнена на базе лаборатории регуляции биохимических процессов
Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина
ПНЦ РАН под руководством зав. лабораторией д.б.н. Кулаковской Т.В.
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СИНТЕЗ ПОЛИЯДЕРНЫХ ДИНИТРОДИАНИЛИНОВ И
ПОЛИБЕНЗИМИДАЗОЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Сипягина Н.А.
Ярославский государственный университет имени П.Г.Демидова
Полибензимидазолы (ПБИ), разработанные в середине 20-го столетия [1], привлекли в последние годы повышенное внимание исследователей в качестве основы для протонпроводящих мембран, используемых в топливных элементах [2]. Особенный интерес
представляют комплексы ПБИ с о-фосфорной кислотой (ОФК), проявляющие высокую протонную проводимость в зоне высоких температур [3]. ПБИ абсорбируют ОФК тем сильнее, чем выше их основность, которая может регулироваться путем введения в их
макромолекулы тех или иных фрагментов.
С целью повышения основности ПБИ в рамках данного исследования был осуществлен синтез мономеров, содержащих фрагменты,
увеличивающие степень сродства полимерных материалов с ОФК.
Для синтеза таких мономеров была разработана методология, позволяющая получать целевые продукты с высоким выходом и требуемой
степени чистоты.
Синтез осуществлялся в соответствии со схемой 1, включающей
ацетилирование 5-хлор-2-нитроанилина (стадия 1), взаимодействие
его с бифункциональными нуклеофилами (пиперазином, резорцином,
гидрохиноном, м- и п-фенилендиаминами) (стадия 2) и снятие ацетильной защиты (стадия 3). Суммарный выход целевых полиядерных
динитродианилинов составил 79-86%.
Cl
Cl
1
2
NH2
NH
NO2
NO2
O
O
где Х =
N
N
,
O2N
X
NO2
N
H
O
N
H
O
O
O2N
X
H2N
NO2
NH2
N
N
O
O
3
,
,
Схема 1
N
N
Отличие предложенной методологии синтеза полиядерных динитродианилинов от известных способов получения аналогичных соединений заключается в меньшем количестве стадий, отсутствии по155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бочных продуктов и в более мягких условиях проведения процесса.
Уменьшение количества стадий достигается в результате использования в качестве исходной структуры 5-хлор-2-нитроанилина вместо
традиционно применяемого 4-хлорнитробензола. Наличие аминогруппы в исходном субстрате снижает подвижность хлора в реакции
ароматического нуклеофильного замещения. Поэтому процесс обычно, проводят длительное время при высоких температурах и зачастую, используя катализатор. Все это приводит к уменьшению выхода
и ухудшению качества конечного продукта. Для снижения дезактивирующего влияния аминогруппы в реакции ароматического нуклеофильного замещения было проведено ацилирование исходного аминосубстрата, что позволило значительно уменьшить время и
температуру процесса.
Полученные бис(о-нитроамино)производные были использованы
для синтеза полибензимидазолов с использованием реакции восстановительной полигетероциклизации − разработанного ранее сотрудниками ИНЭОС РАН метода синтеза полигетероариленов [4], имеющего определенные преимущества по сравнению с традиционными
методами их получения.
Применительно к синтезу ПБИ на основе полиядерных динитродианилинов эта реакция может быть представлена в виде схемы (2):
O2N
X
NO2
H2N
+
O
O
Ar
Cl
O2N
O
Cl
NH2
*
H2N
O
*
Ar
N
N
X
Ar =
NH2
O
N
H
N
H
Ar
O
O
где Х =
X
,
,
O
,
N
H
n
Ar
Ar
X
N
N
n
*
N
N
Ar
n
*
*
N
N
O
N
H
Ar
*
NO2
O
,
,
O
N
N
;
,
Схема 2
Реакционная схема включает низкотемпературную поликонденсацию полиядерных динитродианилинов с дихлорангидридами ароматических дикарбоновых кислот − изофталевой, терефталевой, ди156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фенил-4,4´-дикарбоновой и дифенилоксид-4,4´-дикарбоновой − в среде N-МП, приводящую к получению поли(о-нитро)амидов (ПНА).
Все реакции синтеза ПНА протекали гомогенно, что, вероятно,
объясняется наличием м-фениленовых фрагментов в их макромолекулах и приводит к получению целевых полимеров с количественными выходами.
Строение ПНА было подтверждено данными ИК-спектроскопии,
и, в частности, наличием во свех спектрах максимумов поглощения в
областях 1328, 1570 и 1680 см-1, приписываемых нитрогруппам и
амидным карбонилам.
После выделения из реакционных растворов и соответствующей
обработки (промывание, сушка) ПНА на основе дихлорангидридов
изофталевой и дифенилоксид-4,4´-дикарбоновой кислот легко растворяются на холоду в N-МП, ДМАА, ДМФА и ДМСО. ПНА на основе
дихлорангидридов терефталевой и дифенил-4,4´-дикарбоновой кислот
растворяются только в N-МП. Наблюдаемые различия в растворимости находятся в согласии с общеизвестными данными [5].
Обращают на себя внимание относительно высокие по сравнению с ранее описанными [6] вязкостные характеристики растворов
ПНА; возможно, это связано с повышенными − по сравнению с другими бис(о-нитро)анилинами − основностью и электрофильностью I,
обусловленными электродонорной природой центрального пиперазинового цикла.
Восстановление нитрогрупп ПНА в реакционных растворах восстановленным железом в сочетании с HCl (160оС, 3 ч) приводит к образованию поли(о-амино)амидов (ПАА), которые in situ циклизуются
в ПБИ. Использованный HCl выполняет функции не только элемента
восстановительной системы, но и катализатора образования бензимидазольного цикла [7]. Образование ПБИ протекало в гомогенных условиях и приводило к получению полимеров, ИК-спектрально чистых
от невосстановленных (о-нитро)амидных и незациклизованных (оамино)амидных фрагментов. В спектрах всех синтезированных ПБИ
содержатся максимумы поглощения в областях 800-810, 1440-1450,
1570-1595, 1610-1630 см-1, приписываемые бензимидазольным циклам, а также размытые максимумы поглощения в области 3100-3400
см-1, приписываемые NH бензимидазола. Все синтезированные ПБИ
растворяются в N-МП, муравьиной, трифторуксусной, метилсерной и
серной кислотах.
Таким образом, предложенная методология синтеза позволяет
получать полиядерные динитродианилины полимерной степени чис157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тоты с высоким выходом. Данные соединения могут быть использованы для получения полибензимидазолов – высокотермостабильных
синтетических материалов, которые могут использоваться при производстве полимерных протонпроводящих мембран. Высокое сродство
к сильным кислотам может служить основанием для их применения в
топливных элементах с твердополимерным электролитом, в которых
они подвергаются длительной эксплуатации при высоких температурах в присутствии окислителей и других агрессивных реагентов.
Литература
1. Marvel C. S. // J. Macromol. Sci. Rev. Macromol. Chem. 1975. V. 13. № 2.
P. 219; Neuse E. W. // Adv. Polym. Sci. 1982. V. 47. P. 1.
2. Kreuer K.D. // J. Membr. Sci. 2001. V. 185. № 1. P. 29.; Hickner M.A., Ghassemi H., Kim Y.S., Einsla B.R., McGrath J.E. // Chem. Revs. 2004. V. 104. № 10.
P. 4587
3. Лейкин А.Ю., Булычева Е.Г., Русанов А.Л., Лихачев Д.Ю. // Высокомол.
соед. Б. 2006. Т. 48. № 6. С. 1031
4. Коршак В.В., Русанов А.Л., // Успехи химии. 1983. Т. 52. № 5. С. 87;
Korshak V.V., Rusanov A.L., Tugushi D.S. // Polymer. 1984. V. 25. № 11. P. 1539
5. Structure and Solubility Relationship in Polymers / Eds. Harris F.W. and Seymour R.R. NewYork: Academic, 1977
6. Коршак В.В., Русанов А.Л., // Успехи химии. 1983. Т. 52. № 5. С. 87;
Korshak V. V., Rusanov A.L., Tugushi D.S. // Polymer. 1984. V. 25. № 11. P. 1539
7. Wright J.B. // Chem. Rus. 1951. V. 48. №3. P. 397; Эфрос Л.С., Квитко И.Я.
Химия и технология ароматических соединений. Л.: Химия, 1971.
Работа выполнена под руководством
к.х.н., доц. Р.С. Бегунова
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РТУТЬОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ,
ПОСТУПАЮЩИХ С КОРМОМ, НА НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ГОРШЕЧНОГО ЧЕРВЯ ENCHYTRAEUS ALBIDUS
Базанова К.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова.
В настоящее время тяжелые металлы являются одним из наиболее распространенных компонентов токсического воздействия на
гидросферу. Известно, что ртуть занимает ведущее место в ряду тяжелых металлов по степени пагубного влияния на организм. Основным источником поступления ртути в водоемы являются промышленные предприятия, деятельность которых связана с хлорированием
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
органических веществ и сжиганием органического топлива. В водных
экосистемах неорганические соединения ртути в процессе бактериального метилирования переходят в более токсичные органические. В
последние два десятилетия наиболее перспективным направлением
исследований воздействия тяжелых металлов является экологическая
биохимия, объясняющая общие механизмы, с помощью которых происходит биохимическая адаптация организмов к неблагоприятным
условиям окружающей среды.
На кафедре общей и биоорганической химии с 2005 года проводятся исследования влияния органических соединений ртути, поступающих с кормом, на биохимические показатели олигохет Enchytraeus albidus. В этих работах в качестве исходного материала были
использованы черви с низким и высоким содержанием ртути. В тот
момент отсутствовала культура червей E. albidus native, не содержащая ртути, то есть практически не было «чистого» контрольного
опыта. Поэтому целью данной работы являлось изучение биохимических показателей экстрактов тел «чистой» культуры олигохет и сравнительный анализ полученных результатов с данными, приведенными ранее.
Для эксперимента использовали лабораторную культуру олигохет E. albidus native, которую содержали в емкостях с прокаленной
садовой землей. В качестве корма для червей использовали хлеб,
смоченный в кефире.
Экстракты из целых животных получали в процессе гомогенизации образцов и последующим центрифугированием.
При определении общего количества белка нами впервые было
установлено, что его количество для олигохет, не содержащих ртуть,
составило 3,04 %.
Далее был поведен сравнительный анализ показателей общего
количества белка между E. albidus native (контроль) и олигохетами,
подверженных влиянию ртути в течение 1, 6 и 9 месяцев, а также
сравнение биохимических показателей червей с высоким и низким
содержанием метилртути. Эти данные представлены на рис. 1.
Проведя сравнительный анализ общего содержания белка в экстрактах тел олигохет, была выявлена следующая закономерность:
общее содержание белка для E. albidus уменьшается с 3,04 для E. albidus native до 0,077 и 0,09 % для E. albidus за один месяц кумуляции
ртути и до 0,238 и 0,17 % за 6 месяцев, что, в свою очередь, связано с
истощением адаптационных возможностей организма. К 9-ти мес.
воздействия метилртути вновь наблюдается увеличение количества
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
белка до 3,72 и 3,37 %, что, вероятно, обусловлено неспецифической
реакцией организма на хроническую интоксикацию, направленную на
выживание особи популяции в целом. Возможно, эти результаты являются следствием синтеза металлотионеинов, связывающих ртутьсодержащие вещества.
4
3,5
3
2,5
-1
-2
2
-3
1,5
1
0,5
0
1
2
3
4
Рис.1. Изменение общего количества белка экстрактов тел олигохет E. albidus
native под влиянием ртутьорганических соединений. По оси абсцисс –
1-E.albidus native; 2- E.albidus после 1-го мес. накопления метилртути;
2- E.albidus после 6-ти мес. накопления ртути; 4- E. albidus после 9-ти мес. накопления ртути; по оси ординат – количество общего белка 9 (в %). Условные
обозначения: - «чистые» черви; - черви с низким содержанием ртути; - черви с
высоким содержанием ртути
При разделении белков методом электрофореза в ПААГе в экстрактах тел E. albidus native было обнаружено 10 фракций белков
(Табл. 1). Эти результаты были сопоставлены с данными по E. albidus
за 6 и 9 месяцев экспозиции опытов. Так, для группы олигохет после
6-ти месяцев экспозиции с низким содержанием ртути обнаружили
три фракции белков с ОЭП 0,05; 0,1; 0,94. В экстрактах тел олигохет с
высоким содержанием ртути наблюдалось исчезновение последней
фракции и индукция двух новых фракций с ОЭП 0,16 и 0,81 (Табл. 2).
В экстрактах тел E. albidus после 9-ти мес. кормления рыбным фаршем, содержащим ртуть, произошли существенные изменения. Для
160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
группы с низким содержанием ртути было определено 9 фракций, тогда как в экстрактах тел олигохет с высоким содержанием ртути отмечалось сохранение лишь двух фракций с ОЭП 0,18 и 0,04, а также
появление двух новых фракций (Табл. 3).
Таблица 1
ОЭП фракций белка E.albidus native
Фракции
ОЭП
Отсутствие ртути
0,09 ± 0,01
0,19 ± 0,01
0,22 ± 0,01
0,35 ± 0,01
0,39 ± 0,01
0,41 ± 0,01
0,44 ± 0,01
0,47 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,79 ± 0,01
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Таблица 2
ОЭП фракций белков в контроле и в культурах E. albidus
после 6-ти месяцев экспозиции опыта
Фракция
отсутствие ртути
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0,09 ± 0,01
0,19 ± 0,01
0,22 ± 0,01
0,35 ± 0,01
0,39 ± 0,01
0,41 ± 0,01
0,44 ± 0,01
0,47 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,79 ± 0,01
-
ОЭП
низкое содержание
ртути
0,05 ± 0,01
0,1 ± 0,01
0,94 ± 0,01
161
высокое содержание
ртути
0,05 ± 0,01
0,11 ± 0,01
0,16 ± 0,01
0,81 ± 0,01
-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица3
ОЭП фракций белков в контроле и в культурах E. albidus после 9ти месяцев экспозиции опыта
Фракции белков
отсутствие ртути
ОЭП
низкое содержание
ртути
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0,09 ± 0,01
0,19 ± 0,01
0,22 ± 0,01
0,35 ± 0,01
0,39 ± 0,01
0,41 ± 0,01
0,44 ± 0,01
0,47 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,79 ± 0,01
0,02±0,01
0,04±0,01
0,05±0,01
0,08±0,01
0,12±0,01
0,15±0,01
0,16±0,01
0,18±0,01
0,21±0,01
-
высокое содержание ртути
0,04±0,01
0,09±0,01
0,13±0,01
0,18±0,01
-
Исчезновение отдельных фракций у E. albidus после 6-ти и 9-ти
мес. экспозиции опытов в культурах с высоким и низким содержанием ртути, скорее всего, определяется денатурирующим действием
ртути.
На основании статистической обработки электрофореграмм разницу в 0,01 значения у двух фракций с величинами ОЭП вдоль колонки в пределах от 0,01 до 0,3 считают несуществующей, аналогично тому значение 0,02 считают не существенным в пределах от 0,3 до
0,6, а значение 0,03 – в пределах от 0,6 до 1.
Анализируя влияние ртутьорганических соединений на белковые
спектры у E. albidus native и E. albidus после 6-ти и 9-ти мес. кумуляции ртути оказалось, что самое большое количество фракций белков у
E. albidus native, т.к. культура не подвергалась угнетающему влиянию
ртути. После 6-ти мес. количество белковых фракций резко уменьшилось, что, в свою очередь, свидетельствует о снижении адаптационных возможностей организма, и, как следствие его угнетения. Некоторое увеличение количества белковых фракций в культуре после 9ти мес. кумуляции связано с неспецифической реакцией организма на
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
хроническую интоксикацию, направленную на выживание особи и
популяции в целом, а также с увеличением синтеза металлотионеинов
– низкомолекулярных белков, богатых цистеином, тем самым обладающих сродством к ртути. Таким образом осуществляется биохимический механизм связывания и выведения ртути из организма.
Для определения удельной активности кислой фосфатазы (в условных единицах) использовали р-нитрофенилфосфат в качестве
субстрата.
Согласно полученным данным активность кислой фосфатазы для
олигохет, не содержащих ртуть, составила 0,25.
Эти результаты были сопоставлены с данными, полученными после 1, 6 и 9-ти мес. кумуляции ртути (Рис.2).
0,3
0,25
0,2
1
2
3
0,15
0,1
0,05
0
1
2
3
4
Рис.2. Удельная активность кислой фосфатазы E. albidus в контроле
и при кумуляции ртути. По оси абсцисс – 1-E.albidus native; 2- E.albidus после
1-го мес. накопления метилртути; 2- E.albidus после 6-ти мес. накопления ртути; 4- E.albidus после 9-ти мес. накопления ртути; по оси ординат – удельная
активность кислой фосфатазы. Условные обозначения: - «чистые» черви;
- - черви с низким содержанием ртути; - черви с высоким содержанием ртути.
Согласно полученным данным активность кислой фосфатазы для
E. albidus native оказалась почти в 10 раз выше по сравнению с данным показателем для группы олигохет с низким содержанием ртути и
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в 20 раз больше для группы червей с высоким содержанием ртути после 1-го мес. кумуляции ртути. После 6-ти мес. эксперимента удельная активность увеличивалась и составила 0,06 и 0,03 (для групп с
низким и высоким содержанием металла соответственно). У E. albidus
после 9-ти мес. содержания в культуре удельная активность достигла
значения 0,22 (для группы с низким содержанием металла), что практически идентично показателю исходной культуры червей, не содержащей ртуть. Наблюдалось возрастание активности фермента и для
олигохет с высоким содержанием металла.
Активность кислой фосфатазы свидетельствует о наличии большого количества лизосом, содержащих ферменты, необходимые для
расщепления полимерных компонентов в клетке. Продукты расщепления являются материалом для синтеза, интенсивно происходящего
в регенерирующем организме. Кроме того, в процессах фагоцитоза,
уничтожения чужеродных веществ (естественный иммунитет) активное участие принимают лизосомы фагоцитов. Вероятно, снижение
значений активности кислой фосфатазы можно объяснить подавлением фагоцитарной активности.
Таким образом, ртутьорганические соединения в целом угнетают
активность кислой фосфатазы, играющей ключевую роль в метаболизме клетки. Значит, можно предполагать, что органические соединения ртути так же, как и неорганические являются неконкурентными
ингибиторами ферментов, в данном случае кислой фосфатазы.
Литература
1. Аксенова И.А. Изучение влияния ртутьорганических соединений природного происхождения, поступающих с кормом, на процессы регенерации и
пищевое поведение планарий; восстановительные процессы и некоторые биохимические показатели олигохет / дипломная работа. Ярославский гос. ун-т, Ярославль, 2005. 117с.
2. Ясюченя Е.В. Изучение влияния ртутьорганических соединений природного происхождения, поступающих с кормом, на некоторые биохимические показатели горшечного червя Enchytraeus albidus / курсовая работа. Ярославский
гос. ун-т, Ярославль, 2007. 55с.
3. Мур дж. В., Раммамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. Новосибирск, Наука, 2000. 222с.
Работа выполнена под руководством
канд. хим.наук., доц. Г.А.Урванцевой
164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СИНТЕЗ орто-ГАЛОГЕННИТРОБЕНЗИМИДАЗОЛОВ
Иванова Е., Яковлева Ю.С., Станкевич Е.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Производные бензимидазола обладают широким спектром фармакологического действия [1,2], благодаря чему занимают важное место среди синтетических лекарственных средств. Помимо этого, в настоящее время на основе фрагментов бензимидазола синтезируют
бифункциональные лиганды ДНК содержащие хромофор противоопухолевого антибиотика актиномицина D [3], используемого в борьбе с малигнификацией клеток.
Таким образом, замещенные бензимидазолы являются весьма
ценными соединениями. При этом наибольший интерес представляют
бензимидазолы, содержащие различные высоко реакционноспособные группы, позволяющие проводить дальнейшие модификации и тем самым расширять структурное разнообразие соединений
данного класса. Активированный атом галогена может использоваться для введения в бензимидазольный цикл различных групп, в частности гетероциклических фрагментов, в условиях реакции ароматического нуклеофильного замещения. К тому же нитрогруппа не только
активирует атома галогена, но и сама выступает в качестве реакционного центра – восстановление до аминогруппы.
В связи с этим исследование закономерностей синтеза бензимидазолов с активированный атом галогена является актуальной задачей
органической химии. Для ее реализации в ходе работы было проведено, во-первых, формирование подходов к синтезу о-галогеннитробензимидазолов, во-вторых, исследование закономерностей нитрования
5(6)-хлор-бензимидазолов и 6-хлор-хиноксалиндионов. И, в-третьих,
были изучены спектральные характеристики полученных соединений.
Для получения о-галогеннитробензолов нами были использованы
два подхода. Первый, на наш взгляд наиболее удобный, основан на
двух стадийном синтезе из 4-хлор-1,2-диаминобензола, на первом
этапе которого реализуется формированием имидазольного цикла
бензимидазольной системы. Вторая стадия заключается в введении
нитрогруппы в бензольное кольцо 5-хлорбензимидазол.
Реакция формирования бензимидазольной системы (2) путем
конденсации о-фенилендиаминов (1) с карбоновыми кислотами хорошо известна и описана в литературе [4] (реакция протекает с хорошим выходом, при кипячении в течение 4-х часов) (схема 1).
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
NH2
Cl
+
Cl
N
RCOOH
R
KNO3,
Cl
H2SO4
N
H
NH2
1
N
R
O2N
N
H
2
где R= Н, СН3
Схема 1
Процесс нитрования бензимидазолов, реализуемый на второй
стадии, представляет больший интерес при применении данного подхода, поскольку литературные данные об ориентации процесса расходятся [5-7]
Так авторы [7] показали, что процесс нитрования, с использованием в качестве нитрующего агента смесь концентрированных (конц.)
HNO3 и H2SO4 протекает главным образом по положению 4, с незначительной примесью 7-нитроизомера. Другие исследователи [6] выделили продукт замещения 6-го положения бензимидазольного цикла.
При осуществлении процесса нитрования нами использовались
следующие нитрующие системы: конц. KNO3-конц. H2SO4, конц.
HNO3-конц.H2SO4, 56% HNO3-конц. H2SO4, конц. HNO3-CH3COOH
Проведение процесса с использованием всех нитрующих систем,
за исключением системы 4 (конц. HNO3 в CH3COOH), приводило к
образованию продуктов нитрования (табл.1).
Таблица 1
Соотношение 4-NΟ2/7- NΟ2-5-Cl-бензимидазолов
при использовании различных нитрующих агентов (t=200C).
№
Нитрующая смесь
1
2
3
4
к. KNO3+к. H2SO4
к. HNO3+к.H2SO4
56% HNO3+к. H2SO4
к. HNO3+CH3COOH
Соотношение
4-NΟ2/7- NΟ2-5-Clбензимидазолов
1,8
1,7
2,1
-
Суммарный выход
(%).
86
69
43
-
В случае системы 4 из реакционной массы было выделено соединение с tпл=192-1960С (tпл. исходного=123-1250С), которое после обработки NH4OH давало продукт с физико-химическими константами исходного 5(6)-хлорбензимидазола (tпл.=123-1250С). Из чего нами был
сделан вывод, что данный продукт является азотнокислой солью 5(6)хлорбензимидазола.
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Применение нитрующих систем 1, 2, 3 приводило к образованию
двух изомерных NO2-5(6)-Cl-бензимидазолов (табл. 1), которые по
данным ЯМР 1Н спектроскопии были определены как 4-нитро- и 7нитро-5-хлорбензимидазолы. Таким образом, оптимальные результаты нитрования (выход, соотношение изомеров) показала нитрующая
система 1, которая применялась в дальнейших исследованиях.
В продолжение исследований было изучено влияние на процесс
нитрования 5(6)-хлорбензимидазола температурного фактора (табл. 2).
Таблица 2
Влияние температуры на образование изомеров
4-NΟ2/7- NΟ2-5-Cl-бензимидазолов.
Соотношение
Температура, 0С
0
10
20
30
40
50
60
2,5
1,9
1,8
1,5
1,4
NO2
Cl
N
:
Cl
N
N
H
NO2
2,2
2,0
N
H
Образование обоих изомеров наблюдалось при варьировании
температуры от 0 до 60 0С: 4-нитро-5-хлорбензимидазола (ортоизомер) и 7-нитро-5-хлорбензимидазола (мета-изомер). При этом с
увеличением температуры изменяется соотношение изомеров: так доля орто-нитрохлорбензимидазола уменьшается с соотношения
2,5:1=о-изомер:м-изомер при 00С до 1,4:1 при 600С.
Таким образом, варьированием температурных условий и нитрующих агентов не было достигнуто образование чистого продукта
реакции.
Как было отмечено выше, процесс нитрования бензимидазола
идет по двум реакционным центрам с образованием 4-NΟ2-, 7-NΟ2-5Cl-бензимидазолов. Данный факт можно объяснить существованием
исходного соединения 5(6)-хлорбензимидазола в двух таутомерных
формах 2А и 2В (схема 2), которые в условиях электрофильного замещения (кислая среда, pH<7) протонируются с образованием 3А и
3В. В результате чего на атоме азота имидазольного цикла формируется полный положительный заряд, приводящий к перераспределению электронной плотности в бензимидазольной системе. В результате этого в структуре 3А имеет место несогласованная ориентация
электрофильного замещения, которое преимущественно направляется
в положение 7 бензимидазольного цикла.
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Cl
+
NH H+
Cl
N
4A H
3A
H
N
Cl
N
H+
H
N
Cl
+
NH
N
N
H
3B
4B
KNO3,
H2SO4
KNO3,
H2SO4
Cl
NO2
N
Cl
N
H
O2N
N
NO2
+
Cl
N
N
H
5A
5C
5B
N
H
Схема 2
В случае же структуры 3В наблюдается согласованная ориентация, при которой реакционными центрами выступают ортоположения к атому хлора, в результате возможно вступление нитрогруппы в в 4 и 6 положение структуры 3В. Тем не менее образование
только 4-NO2-5-Cl-бензимидазола объясняется возможностью дополнительной стабилизации промежуточного σ-комплекса за счет образования водородной связи между NH-протоном и неподеленной парой электронов кислорода NO2-группы.
В итоге проведенные исследования показали, что данный метод
не лишен недостатков, так вторая стадия – нитрование – характеризуется низкой степенью селективности, не позволяя получать чистые онитрохлорбензимидазолы.
Второй подход к синтезу о-галогеннитробензимидазолов на основе замещенных о-фенилендиаминов, заключается в изначальном
введении нитрогруппы в бензольное кольцо, с последующим формированием имидного цикла бензимидазола. Метод многостадийный с
образованием промежуточного 6-хлор-1,4-дигидрохиноксалин-2,3диона для защиты аминогрупп в исходном диамине в условиях нитрования (схема 3).
O
NH2
HO
Cl
NH2
1
OH
O
Cl
H
N
O
N
H
O
Cl
H
N
O
Cl
NH2 Cl
N
O2N
N
H
O
O2N
NH2 O2N
N
H
KNO3,
H2SO4
5
6
Схема 3
168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Процесс нитрования соединения 5 протекает региоселективно с
образованием одного 7-нитро-6-хлоро-1,4-дигидрохиноксалин-2,3диона (6), что подтверждено данными ЯМР 1Н спектроскопии.
На последующих этапах синтеза реализуется снятие ацильной
защиты, с получением о-нитрохлор-фенилендиамина, и конденсация
последнего с карбоновыми кислотами, в результате которой формируются соответствующие 6-нитро-5-хлорбензимидазолы.
На наш взгляд данный метод является перспективным, поскольку
позволяет получать один продукт нитрования в орто-положение к
атому галогена, хотя исследования данного подхода к синтезу ортогалогеннитробензимидазолам находятся на стадии снятия ацильной
защиты.
Литература
1. Спасов А.А., Иежица И.Н., Бугаева Л.И., Анисимова В.А. // Химикофармацевтический журнал. 1999. №5. С. 6-18,
2. Nagawade R.R., Shinde D.B. // Журнал органической химии. 2006. 42. №3.
С. 465-466,
3. Соколова Н.Ю., Кузнецов В.А., Петровская О.Г., Гарабаджиу А.В., Гинак А.И. // Журнал органической химии. 1993. 29. №7. С. 1456-1464,
4. Джоуль Дж., Миллс К. Химия гетероциклических соединений. М.: Мир.
2004. с. 728,
5. Phillips M. A.// J. Chem. Soc. 1930. Р. 1409-1411,
6. Елкин В.В., Толкачева Л.Н., Чернышева Н.Б., Карманова И.Б., Конюшкин Л.Д., Семенов В.В.// Изв. АН. Сер. хим. 2007. №6.-С.
Работа выполнена под руководством
к.х.н., доц. Бегунова Р.С.
ОСНОВНОЙ И ПОБОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ
ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ПОЛИНИТРОСУБСТРАТОВ,
СОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЙ ФРАГМЕНТ
Ноздрачева О.И., Яковлева Ю.С.
Ярославский государственный университет имени П.Г.Демидова
Реакции восстановления играют большую роль в органической
химии, поскольку позволяют получать разнообразные химические
продукты. Наибольший интерес при этом вызывают процессы, связанные с восстановлением нитрогруппы, так как они являются основ169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ным способом получения аминосоединений. Помимо прикладного
аспекта реакции восстановления нитроароматических соединений вызывают повышенный интерес и с теоретической точки зрения. Так известно, что в ходе данного процесса возможна реализация нескольких
путей превращения нитроаренов. Например, при протекании реакции
восстановления полинитроаренов, можно выделить несколько типов
селективности данного процесса, приводящих к образованию различных продуктов: во-первых, это - полнота восстановления нитрогруппы, во-вторых, восстановление нитрогруппы в присутствии других
участвующих в химическом превращении групп, и, в-третьих, восстановление одной из нескольких неэквивалентных нитрогрупп в полинитроаренах. Изучение факторов влияющих на селективность реакции восстановления нитроароматических соединений позволит в
дальнейшем управлять процессами синтеза разнообразных химических соединений.
С целью получения как моно-, так и диаминосоединений, исследовались закономерности процесса восстановления 2,4-динитробензола, содержащего алифатические гетероциклические фрагменты:
морфолиновый, пиперидиновый и N-метилпиперазиновый (соед. 1,
схема 1). Наличие последних расширяет область применения получаемых аминопродуктов.
X
N
Na2S, EtOH
2 SnCl2, HCl
X
N
NH2
H2N
X
Cl
N
X
2
N
3
N
FeCl2, EtOH + HCl
NO2
H2N
EtOH + HCl
X
NH2
N
H2N
1
2 MeCln,
O
X
NO2
O2N
6
O2N
MeCln, EtOH + HCl
N
NH2
N
X
N
H2N
2
NH2
4
(1)
5
где Х = а) О, б) СН2, в) С-СН3, г) N-CH3
В ходе проведенных исследований были установлены факторы,
влияющие на направление протекания процесса восстановления: природа восстанавливающего агента и растворителя. Так при проведении
реакции при температуре 50 °С в кислой водно-этанольной среде и
использовании в качестве восстанавливающего агента солей металлов
переменной окисления (МеCln, где Ме = Ti3+, Sn2+, Fe2+) взятых из
170
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
расчета 100 %-ной конверсии на одну нитрогруппу, были получены
продукты моновосстановления орто-нитрогруппы (соед. 2).
Для объяснения селективности моновосстановления первоначально была использована модель, согласно которой стадией, определяющей направление моновосстановления, является протонирование
образующейся анион-радикальной частицы [1]:
X
NO2H
X
N
O
N
X
O
O
+
N
O
+
O
O
N
+
O
O
N
X
+
O
+
O
N
O
A
+
O
NO2H
(2)
Однако, исходя из данной модели, согласно квантово-химическим расчетам преимущественно должно происходить восстановление пара-нитрогруппы, что противоречит экспериментальным данным (табл.1).
Таблица 1
Результаты моновосстановления 1-Ht-2,4-динитробензолов металлами переменной степени окисления (метанол-вода, Ссубстрата=
0,2моль)
№
1а
1б
1в
1г
SnCl2
94,6
98,3
93,3
95,4
Выход, %
TiCl3
95,3
96,1
92,1
92,2
FeCl2
92,2
97,5
97,4
93,2
SnCl2
2а
2б
2в
2г
Продукт
TiCl3
2а
2б
2в
2г
FeCl2
2а
2б
2в
2г
Проведенное в дальнейшем квантово-химическое моделирование
показало, что ключевой частицей определяющей направление ориентации моновосстановления является не анион-радикал динитросубстрата А (схема 2), а протонированной по атому азота солянокислой соли анион-радикал Б (схема 3). Поэтому квантово-химические
характеристики последнего и следует использовать для оценки реакционной способности нитрогрупп.
171
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
.
X
X
X
N
N .... H
NO2
N .... H
NO2H
NO2
NO2
NO2
NO2
Б
.
X
N
NH2
NO2
(3)
Восстановление динитросубстратов в условиях, исключающих
образование солянокислой соли субстрата (восстанавливающий
агент - 9-ти водный сульфид натрия, растворитель - этиловый спирт),
приводило к образованию изомерных нитроанилинов с преобладанием во всех случаях пара-восстановленного продукта (схема 1, соед. 3).
Для получения диаминосоединений (соед. 4) в качестве восстанавливающих агентов применялись только хлориды металлов переменной степени окисления, так как применение сульфида натрия приводило к образованию трудноразделимой многокомпонентной смеси
продуктов. Следует отметить, что в зависимости от природы хлорида
металла и условий проведения процесса возможно образование различных конечных продуктов. Так при использовании хлоридов металлов взятых в расчете для полной конверсии обеих нитрогрупп в
вышеописанных для моновосстановления условиях было отмечено
протекание альтернативного восстановлению процесса конденсации.
Образование продукта конденсации может свидетельствовать о значительном снижении скорости восстановления на стадии образования
диаминосоединения из 2-Ht-5-нитроанилина (cоед. 2). В результате
происходит накопление в реакционной массе продуктов неполного
восстановления нитрогруппы: нитрозо- и гидроксиламиносоединений, взаимодействие которых и приводит к азоксипродуктам (соед. 5).
Для увеличения протонодонорных свойств среды и как следствие
увеличение скорости реакции восстановления в качестве растворителя была использована концентрированная соляная кислота. Проведение процесса в данных условиях позволило получать целевые диаминоарены (соед. 4). При этом, однако, следует отметить, что
применение SnCl2 нежелательно, так как его использование приводит
к образованию побочных продуктов (соед. 6).
172
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
X
X
X
N
N
N
H2N
O
NO2
NH2
N
X
NH2
NO2
NO2
NO2
N
NO2H
NO2
NO2
X
N
X
(4)
Перегруппировка атома хлора в положение 2- может быть объяснена на основании выше предложенной модели (схема 3) моновосстановления 2,4-динитробензолов, содержащих в положении 1- алифатические гетероциклические фрагменты. Так как в первую очередь
происходит восстановление нитрогруппы, находящейся в оположении к гетероциклическому фрагменту, схема образования 4Нt-2-хлор-1,3-диаминобензола (соед. 6) должна выглядеть следующим образом (схема 4):
5
X
X
X
X
X
N
N
N
N
N
NO2
NHCl
NHOH
NO2
NO2
NO2
NO2
NH2
NH2
Cl
Cl
NH2
(5)
Полученные нитроанилины и диаминоарены были использованы
для синтеза красителей и полимерных материалов. Высокие эксплуатационные характеристики - высокие температуры термодеструкции,
устойчивость к воздействию агрессивных сред и т.д. - позволяют сделать вывод о перспективности применения данных аминосоединений
в качестве сырья в химической промышленности.
Литература
1. Орлов В.Ю., Бегунов Р.С., Русаков А.И. // Журнал общей химии. 2006.
т.76, вып. 1. С. 81-86
Работа выполнена под руководством
к.х.н., доц. Р.С. Бегунова
173
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 7. Экология
и экологический мониторинг
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ И ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
АСТРАГАЛОВ ЗАПАДНОГО ИЛЬМЕННО-БУГРОВОГО
РАЙОНА АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Скворцова И.А.
Астраханский государственный университет,
Россия, 414000 г. Астрахань пл. Шаумяна 1, факс (8512) 22-82-64
тел. 22-93-47, e-mail:astun@astranet.ru
Западный ильменно-бугровой район расположен в пределах Астраханской области западнее дельты Волги, отличительной особенностью которого является наличие прямолинейных и параллельно расположенных в широтном направлении холмов (бугры Бэра). Флора
западного ильменно-бугрового района (ЗПИ - западно-подстепные
ильмени) не отличается большим разнообразием. По данным различных исследований на 2002 г., список флоры ЗПИ составляет 389 видов, в том числе 20 видов, редких для области и занесенных в Красную Книгу РФ. Тем не менее, разнообразие растительных сообществ
велико, и это делает данный район особо ценным с ботанической точки зрения. В западном ильменно-бугровом районе можно выделяются
5 ведущих семейств: Asteraceae Dumort. – 90 видов, Poaceae
Barnhart. – 88 видов, Chenopodiaceae Vent. – 81 вид, Brassicaceae Burnett. - 55 видов, Fabaceae Lindl. - 45 видов (Пилипенко, Чуйков, 2002).
Представители семейства Fabaceae Lindl. издавна привлекают к себе
интерес, особое место среди которых занимает древний, полиморфный род Astragalus L. Представители рода Astragalus L. широко распространены на всей территории России, они высоко адаптированы к
условиям аридного климата Астраханской области.
Целью работы: экологический и фитоценотический анализ астрагалов бэровских бугров ЗПИ Астраханской области. Исследованный нами бугор расположен в Икрянинском районе Астраханской области, на правом берегу ерика Ножовский. Высота бугра составляет
174
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10 метров, ширина – две сотни метров, длина – около 800 метров. На
его склонах встречается 4 представителя рода Astragalus L. - Astragalus virgatus Pall. [A. varius S.G.Gmel.], A. dolichophyllus Pall. [А. diffusus
Willd.], A. longipetalus Chater. [A. longiflorus Pall.], A. testiculatus Pall.
Основу почвенного покрова бугров Бэра в районе ЗПИ составляют зональные бурые полупустынные почвы разной степени засоления
и солонцеватости, которые в комбинациях с другими типами почв образуют контрастную структуру почвенного покрова. Распределение
растительных сообществ связано с комплексной структурой почвенного покрова и особенностями рельефа ландшафта. Так, для вершины
и склонов бугров Бэра характерна растительность, приуроченная к засушливым местообитаниям пустынной зоны, произрастающая в условиях жесткого недостатка влаги. Флористический состав исследуемого бугра представлен следующими семействами: Asteraceae Dumort.,
Fabaceae Lindl., Poaceae Barnhart., Brassicaceae Burnett., Limoniaceae
Ser. и другими. Доминантными видами в растительном сообществе
данной территории являются: Artemisia lerchianae Web. (ксерофит),
Artemisia austriaca Jacq. (гемикриптофит), Eremopyrum orientale L. (терофит), Alhagi pseudalhagi (хамефит).
Подножье бугра занято сообществами из Artemisia lerchianae Web.,
Artemisia austriaca Jacq., Salicornia europaea L., Suaeda crassa (Bieb.)
Botsch., S. salsa (L.) Pall., Camphorosma monspeliaca L. (хамефит),
Eremopyrum orientale L., Lepidium ruderale L. (терофит), Atriplex patula
L. (терофит), Glycyrrhiza glabra (терофит), Agropyron desertorum
(Fisch.ex Link.) Schult.) (геофит), Prangos odontalgica (Pall.) Herrnst.&
Heyn. (гемикриптофит-терофит), среди которых встречаются Limonium gmelinii (Willd.) O. Kuntze. (гемикриптофит) и Goniolimon tataricum (гемикриптофит). Из семейства бобовых обильно представлен
Alhagi pseudalhagi. Наиболее бог род Astragalus L., насчитывающий
здесь 4 вида (табл. 1). Астрагалы представлены на западных и северных склонах исследуемого бугра небольшими группами, причем A.
testiculatus Pall. встречается отдельными экземплярами. В целом
склоны сформированы следующими видами: Artemisia lerchianae Web.,
Artemisia austriaca Jacq., Camphorosma monspeliaca L., Alhagi pseudalhagi, Ceratocarpus arenarius L. (терофит). На юго-восточной стороне
склона, на сухих побегах эфемеров, обитает лишайник Xanthoria
parietina (L.) (эпифит).
175
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Эколого-фитоценотические особенности астрагалов западного
ильменно-бугрового района Астраханской области
Латинские названия
A. virgatus Pall.
[A. varius S. G.
Gmel.]
A. dolichophyllus Pall. [А. diffusus Willd.]
A. longipetalus
Chater. [A. longiflorus Pall.]
A.
testiculatus
Pall.
Русские названия
Экологические
(синонимы)
группы
Астрагал прутьевид- Гемикриптофит
ный, пестрый
Астрагал длиннолепе- Гемикриптофит
стковый, долголистный
Астрагал длиннолист- Гемикриптофит
ный
Астрагал яйцеплодный Гемикриптофит
Жизненные формы
Многолетник
разнотравный
стержнекорневой
Многолетник
разнотравный
Многолетник
разнотравный
Многолетник
разнотравный
стержнекорневой
На вершине бугра массовое распространение получили Artemisia
lerchianae Web., Artemisia austriaca Jacq., нередко можно наблюдать
островки лишайника Xanthaparmelia camschadalis (эпифит), и занесённый в Красную Книгу Астраханской области и РФ Iris pumila L.
(геофит).
В растительных сообществах других бэровских бугров ЗПИ астрагалы встречаются также отдельными экземплярами. В настоящее
время на территории Астраханского региона уничтожено до 80% бэровских бугров, их используют как карьеры для добычи песка и глины, бэровские бугры района ЗПИ, как правило, используются в качестве пастбищ. Стремительное изменение ландшафта бэровских
бугров, их полное исчезновение в результате антропогенного воздействия определяют необходимость сохранения этих уникальных природных комплексов и принятия мер по их сохранению.
Литература
1. Пилипенко В.Н., Чуйков Ю.С. Флора и растительность западного ильменно-бугрового района. Астрахань: Изд-во Нижневолжского центра экологического образования, 2002. 68 с.
2. Сафонов Г.Е. Итоги изучения бэровских бугров (низовья Волги) // Ботанический журнал. Т. 60. № 6. 1975. С. 842-850.
3. Федотова А.В. Фокин Д.Ю. Особенности флоры бэровских бугров западного ильменно-бугрового района // Эколого-биологические проблемы бассейна
176
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Каспийского моря – Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», 2006.
С. 227-229.
4. Федотова А.В. Почвы восточной части дельты Волги и района западных
подстепных ильменей: монография. Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», 2006. 129 с.
5. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств
(в пределах бывшего СССР). СПб.: Мир и семья. 1995. C. 219-228.
Научный руководитель,
д.б.н. профессор М.Ф. Козак.
ОЦЕНКА КЛАССА ОПАСНОСТИ ОБРАЗЦОВ
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ
ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (ОАО “АВТОДИЗЕЛЬ”)
Баева А.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Потенциал любой экономически развитой страны определяется
эффективностью промышленного производства и качеством выпускаемой продукции. Одним из неотъемлемых элементов производственных процессов, связанных с обработкой металлов, являются смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) - водные эмульсии, растворы,
суспензии, смеси. Основное назначение СОЖ - смазка поверхностей
трения, охлаждение режущего инструмента и обрабатываемой заготовки, облегчение процесса деформирования металла, своевременное
удаление из зоны резания стружки и продуктов износа инструмента
(вымывание абразивной стружки и пыли), а также временная защиты
изделий и оборудования от коррозии [1].
Тысячи предприятий машиностроения и металлургии, осуществляющих обработку металлов, ежемесячно потребляют миллионы тонн
СОЖ. В процессе эксплуатации жидкости загрязняются механическими примесями, техническими маслами и другими отходами обработки, подвергаются биопоражению, теряют свой технологический
потенциал. Это приводит к необходимости частой, порой до двух раз
в месяц, замены загрязненных жидкостей свежеприготовленными.
Объем использования СОЖ на среднем машиностроительном заводе достигает нескольких тысяч тонн ежегодно. Учитывая также, что
срок службы СОЖ составляет 30-45 дней, и они состоят на 10% из
высококачественных масел, поверхностно-активных веществ, проти177
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
возадирных присадок, антикоррозионных добавок и других компонентов, возникает проблема обезвреживания и утилизации, отработанных СОЖ с выделением и вторичным использованием масел и
водной фазы [2].
В Ярославле СОЖ являются наиболее токсичными и крупнотоннажными отходами ОАО “Автодизель”. Из всех отходов, образующихся на этом предприятии (а это, помимо СОЖ, шлам из отстойников, отходы очистных сооружений), часть утилизируется на
предприятии, другая вывозится на свалку полигона “Скоково”.
Из всех отходов ОАО “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 реку Волга. Таким образом, отход представляет серьезную экологическую угрозу для санитарного
состояния полигона и окружающей среды. Необходимо скорейшее
решение проблемы переработки образующихся отходов станции разложения СОЖ. Поэтому актуальность исследований, направленных
на разработку методов утилизации осадка станции разложения СОЖ,
очевидна [3].
СОЖ практически не разлагаются естественным путем, поэтому
недопустим их сброс в водоемы и на очистные сооружения без предварительной обработки. Наличие в отработанных продуктах дорогостоящих дефицитных компонентов повышает экономическую целесообразность их утилизации. Обезвреживание отработанных СОЖ, как
правило, предполагает их разложение на водную и масляную фазы с
последующей очисткой масла и воды. Продукты очистки в случае отдельного сбора отработанных смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) можно затем вновь использовать для приготовления водного или масляного смазочного материала. Выделенное из
смеси отработанных СОТС масло используется, в основном, в качестве топлива [4].
Учитывая то, что проблема СОЖ и жидких отходов в целом становится все более актуальной, целью данной работы является определение класса опасности СОЖ на разных этапах ее эксплуатации с
применением методики биотестирования и расчетного метода.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи: анализ литературы (негативное влияние СОЖ на окружающую среду,
178
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
переработка и утилизация); освоение методикой биотестирования и
расчетного метода определение класса опасности образцов.
Объектом исследования являлась СОЖ марки “Уверол” следующего состава:
- масло индустриальное – 700 г/л,
- смесь мыл и эфиров олеиновой кислоты и алканоламина - 100170 г/л,
- продукты конденсации декстрина с высшими жирными кислотами - 20-30 г/л.
- эфирные кислоты фракции С-10 и выше.
Нами проводилось биотестирование свежей СОЖ (еще не использованной); СОЖ после 7 дней использования; отработанной
СОЖ (30-45 дней эксплуатации), а также образца водной фазы (после
электрохимического разложения СОЖ) с использованием тестобъекта - Ceriodaphnia affinis по стандартным методикам. Образцы
СОЖ были взяты с предприятия ОАО “Автодизель”.
Экспериментальная часть
Определение токсичности каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в 10 параллельных сериях. В качестве
контроля используется культивационная вода.
Биотестирование проводится в трех повторностях в чашках или
кристаллизационных стаканах, которые заполняются исследуемой
жидкостью. Для каждой серии разбавлений исследуемого вещества
используются 10 химических пробирок. В них помещается по одной
цериодафнии. Учет смертности организмов в опыте и контроле проводят через каждый час в течение первого дня опыта, а затем 2 раза в
сутки до истечения 48 часов. Неподвижные особи считаются погибшими, если они не начинают двигаться в течение 15 секунд после
легкого покачивания пробирки.
Результаты и обсуждение
Для построения диаграммы и проведения расчетов степени токсичности необходимо вычислить средний процент смертности (А, %):
А (%)= (Хк - Хт)×100% / Хк,
где Хк - выживаемость тест-объектов в контроле;
Хт - выживаемость тест-объектов в опыте.
Значения пробитов находят в табл. 1 для экспериментально устанавливаемой степени ингибирования тест-параметра (от 0 до 99%).
179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Значения пробитов ингибирования тест-параметров
Гибель, %
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
3,72
4,16
4,48
4,75
5,00
5,25
5,52
5,84
6,28
1
2,67
3,77
4,19
4,50
4,77
5,03
5,28
5,54
5,88
6,34
2
2,95
3,82
4,23
4,53
4,80
5,05
5,31
5,59
5,92
6,41
3
3,12
3,83
4,26
4,56
4,82
5,08
5,33
5,61
5,95
6,48
4
3,25
3,92
4,29
4,59
4,85
5,10
5,36
5,64
5,99
6,55
5
3,35
3,96
4,33
4,61
4,87
5,13
5,39
5,67
6,04
6,64
6
3,45
4,01
4,36
4,64
4,90
5,15
5,40
5,71
6,08
6,75
7
3,52
4,05
4,39
4,67
4,92
5,18
5,44
5,74
6,13
6,88
8
3,59
4,08
4,42
4,69
4,95
5,20
5,47
5,77
6,18
7,05
9
3,66
4,12
4,45
4,72
4,97
5,23
5,50
5,81
6,23
7,33
На графике обозначают точки, соответствующие пробитным значениям и логарифмам концентрации. Строится прямая – линия тренда – линия усредненных значений, по ней рассчитывается уравнение
и определяется ЛКР50 (летальное критическое разведение со смертностью 50%) – для этого нужно опустить перпендикуляр от оси «значение пробитов» на линию, а от нее на ось «LgС». По полученному значению LgC=5 определяется летальная концентрация (разведение
исходного раствора), при котором наступает гибель половины тестобъектов. Такой же результат получается при подсчете ЛКР50 математическим способом по уравнению прямой.
В качестве примера рассмотрим график определения летальной
концентрации разведения образца СОЖ спустя 7 дней использования:
Рис 1. Определение летальной концентрации
разведения образца СОЖ спустя 7 дней
использования
7
Значение пробита
6
5
4
y = 0,636x + 5,126
R2 = 0,866
3
-3
-2
-1
0
Lg C
180
1
2
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛК50=0,63%;
ЛКР50=100%/С%=100%/0,63%=158, 7;
ЛК10=0,03%;
ЛКР10=100%/С%=100%/0,03%=3333, 3.
Далее по данным ЛКР10 (табл. 2) определяем класс опасности образца СОЖ в зависимости от кратности разведения.
Таблица 2
Класс опасности токсичной смеси
I
II
III
IV
V
Кратность разведения жидкого опасного отхода, при
которой вредное воздействие на гидробионтов отсутствует
>10000
от 10000 до 1001
от 1000 до 101
<100
1
В процессе очищения СОЖ накапливаются осадки, класс опасности которых можно определит расчетным методом. Отнесение отходов к классу опасности для ОПС расчётным методом осуществляется
на основании показателя (К), характеризующего степень опасности
отхода при воздействии на ОПС, рассчитанного по сумме показателей
опасности веществ, составляющих токсичную смесь (Кi). Показатель
степени опасности компонента отхода (Кi) рассчитывается как соотношение концентрации компонента токсичной смеси (Сi) к коэффициенту его степени опасности (Wi), численно равному количеству
компонента, ниже значения которого он не оказывает негативных
воздействий на человека и окружающую среду.
Показатели степени опасности отдельных компонентов отхода
рассчитывают по формулам:
K1 = C1/ W1; K2 = C2 / W2 … Kn = Cn / Wn ,
где W1 ,W2, Wn – коэффициенты степени опасности (мг/кг);
C1, C2, Cn – концентрация компонента в токсичной смеси (мг/кг).
Показатель степени опасности отхода определяют как сумму показателей степени опасности отдельных компонентов сложной смеси:
К = К1 + К2 + … + Кn ,
где К - показатель степени опасности токсичной смеси;
К1, К2, Кn – показатели степени опасности отдельных компонентов токсичной смеси.
181
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Индекс опасности компонентов отхода:
К масло = 760*103мг/кг / 517,9мг/кг = 1467,5
К SiO2 = 150*103мг/кг / 215,4 мг/кг = 696,4
K Fe2O3 = 46*103 мг/кг / 25120 мг/кг = 1,83
K Al2O3 = 44*103 мг/кг / 240 мг/кг = 183,3
Суммарный класс опасности:
К ∑ = 2349,03 / 4 = 5,87 * 102
Класс опасности токсичной смеси определяется на основе значений показателя степени опасности отхода (К) в соответствии с табл. 3.
Таблица 3
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
По результатам биотестирования и расчетного метода получили
следующие результаты:
СОЖ (30-45 ДНЕЙ) – 1 класс опасности;
СОЖ (7 ДНЕЙ) – 2 класс опасности;
СОЖ СВЕЖАЯ – 3 класс опасности;
ВОДНАЯ ФАЗА (РАЗЛОЖЕННАЯ СОЖ) – 4 класс опасности;
ОСАДОК СТАНЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ СОЖ – 3 класс опасности.
На основании полученных данных можно проследить, как меняется класс опасности СОЖ по мере ее использования в производстве.
Класс опасности свежей СОЖ уже меняется спустя ее семидневного
использования с 3 до 2, и далее, после 30-45 дневного использования,
до 1. После переработки путем разложения на водную фазу и осадок
станции получаем 4 и 3 класс опасности, соответственно. Поскольку
СОЖ практически не разлагаются естественным путем, поэтому недопустим их сброс в водоемы и на очистные сооружения без предварительной обработки. Наличие в отработанных продуктах дорогостоящих дефицитных компонентов повышает экономическую
целесообразность их утилизации. Продукты очистки в случае отдельного сбора отработанных СОЖ можно затем вновь использовать для
приготовления водного или масляного смазочного материала. Выделенное из смеси отработанных СОТС масло используется в основном
в качестве топлива.
182
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Костюк В.И., Фельдман Т.А., Красуцкий Т.А. Обезвреживание отработанных водоэмульсионных СОЖ // Нефтепереработка и нефтехимия 1982. №23.
С. 57-59.
2. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. М.: Химия, 1988. 192 с.
3. Березуцкий В.В., Назарян М.М., Шамине А.Ф. Способ очистки сточных
вод содержащих смазочно-охлаждающие жидкости // Журн. прикл. химии. 1982,
№39. С. 23.
4. Бердищевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства
для обработки материалов. М.: Машиностроение, 1984. 225 с.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., проф. Казина В. Н.
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЯ ЗЕЛЕНЫХ И ЖЕЛТЫХ ПИГМЕНТОВ
В ФИТОПЛАНКТОНЕ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Гокова А.С.
Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова
Ведущая роль в функционировании пресноводных экосистем
принадлежит фитопланктону, за счет фотосинтеза которого создается
фонд органического вещества, составляющий энергетическую основу
для всех последующих этапов продукционного процесса в водоеме
(Винберг, 1960). К наиболее распространенным показателям, используемым при изучении планктонных альгоценозов, относятся фотосинтетические пигменты, определяемые с помощью спектрофотометрического метода. Благодаря простоте и доступности он широко
используется уже несколько десятилетий при изучении автотрофного
звена водных экосистем. С наибольшей точностью в составе пигментов определяется хлорофилл а. Наибольшие сложности связаны с определением каротиноидов, которые спектрофотометрически определяются только в сумме. В настоящее время существует два метода
определения каротиноидов, которые отличаются коэффициентами
экстинкции, использующимися в формуле расчета. Первый метод был
предложен Ричардсом и Томпсоном (Richards, Thompson, 1952), которые в формулу расчета взяли коэффициент экстинкции для βкаротина, характерного для всех высших и низших растениях. Второй
183
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
метод, наиболее часто используемый в настоящее время, разработали
Парсонс и Стрикланд (Parsons, Strickland, 1963), взявшие коэффициент экстинкции, средний для фукоксантина и пиридинина, групп каротиноидов распространенных только в отдельных таксонах (диатомовые, золотистые и динофлагеллаты).
Изучение пигментов фитопланктона Рыбинского водохранилища
были начаты в 1958г. и проводятся регулярно в безледный период на
постоянных станциях Волжского и Главного плесов. Данная работа
является частью многолетних исследований, проводимых на водохранилище.
Пробы воды с фитопланктоном отбирали на станциях постоянных наблюдений ИБВВ РАН, две из которых расположены в Волжском плесе и четыре в Главном с экспедиционного судна в течение
одного дня - 14 июня, 24 июня и 10 июля 2007г. Всего было обработано 108 проб для определения пигментного состава и 6 для определения видового состава фитопланктона. Пробы отбирали метровым
батометром тотально в пределах нескольких слоев воды: два подъема
из слоя 0-2 м, четыре подъема – 2-6 м и далее с каждого метра до дна.
Во всех пробах стандартным спектрофотометрическим методом измеряли содержание хлорофилла, его дериватов (феопигментов) и каротиноидов – по двум методам Парсонса (Parsons, Strickland, 1963) и
Ричардса (Richards, Thompson, 1952). Средние величины содержания
пигментов находили с определением ошибок измерения и поэтапного
осреднения (при вероятности 0,68) по методу оценки косвенных погрешностей. Среднее по глубине содержание пигментов находили как
средневзвешенное с учетом толщины исследованных слоев (Пырина
и др., 1993). В 6 пробах, отобранных из верхнего 2-метрового слоя на
станциях Коприно и Измайлово, определяли также видовой состав и
численность фитопланктона. Отбор и обработку проб фитопланктона
осуществляли стандартным методом.
В ходе проведенных исследований в составе фитопланктона Рыбинского водохранилища было обнаружено 79 таксонов рангом ниже
рода. Сравнительно небольшое число встреченных видов объясняется
непродолжительным сроком исследований и ограниченной акваторией. Ведущую роль в составе исследованного фитопланктона играли
зеленые (Chlorophyta) и диатомовые (Bacillariophyta) водоросли, в
меньшей степени - синезеленые (Cyanophyta) и золотистые
(Chrysophyta). Представители остальных таксонов встречались единично. Такой состав фитопланктона характерен для Рыбинского водохранилища (Корнева, 1999; Корнева, Соловьева, 2000). Определен184
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ная нами низкая численность водорослей - не более 300 тыс.кл/л в середине июня и до 440 тыс.кл/л в первой половине июля - также характерна для периода наблюдений, который называют периодом раннелетнего минимума (Корнева, Соловьева, 2000). В этот период
наблюдается постепенная смена весенних форм фитопланктона, представленных в основном диатомовыми, летними – синезелеными и зелеными. Наибольшая неоднородность фитопланктона двух исследованных
станций,
выраженная
коэффициентом
Серенсена,
наблюдалась в середине июня, что объясняется низкой численностью
планктона, а наибольшее видовое сходство – в середине июля, когда
была отмечена максимальная численность.
Проведенные исследования указывают на низкое содержание
пигментов во всех пробах, отобранных на исследованных станциях,
что характерно для раннелетнего минимума в развитии фитопланктона (Пырина, 2000; Пырина, Минеева, 1990). В среднем по глубине
концентрации хлорофилла а на всех станциях в течение срока исследований колебались от 3,1 до 6 мкг/л, лишь в середине июля достигая
максимальных значений 20 мкг/л. Количество дополнительных пигментов – хлорофилла b и с было намного меньше хлорофилла а, преобладающего в общем фонде зеленых пигментов. Продукты распада
хлорофилла - феопигменты составили в среднем по глубине 40-50 %
от суммы с «чистым» хлорофиллом а. Такое высокое содержание
феопигментов связано с выраженным действием факторов, регулирующих феофитинизацию хлорофилла в период наблюдений (Пырина, Минеева, 1990; Бульон, 1983).
Динамика содержания хлорофилла а и общих каротиноидов была
почти идентична, что отмечено в некоторых работах (Давыдова,
1983). Количество каротиноидов, в зависимости от использованного
метода, значительно различалось. Так, концентрации каротиноидов
по методу Парсонса колебались за все время исследований от 2,5 до
7,7 мкSPU/л, то есть были сопоставимы с концентрациями хлорофилла а. Каротиноиды по методу Ричардса же всегда были значительно
ниже измеренных по Парсонсу и, соответственно, ниже, чем для хлорофилла а и колебались от 1,5 до 3,7 мкSPU/л. Близкая к функциональной зависимость между хлорофиллом а и каротиноидами подтверждается высокими коэффициентами корреляции, которые для
каротиноидов по Парсонсу составили 0,97 (р=0), а по Ричардсу – 0,98
(р=0).
Для пространственного распределения пигментов, характерны
достаточно близкие величины их концентраций на станциях Главного
185
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
плеса, что, вероятно, связано с активной ветровой циркуляцией, преобладающей на всей акватории плеса (Буторин и др., 1982). Для станций Волжского плеса за все время исследования характерно высокое
содержание пигментов на ст. Молога. Это связано с расположением
этой станции в зоне слияния водных масс Волжского и Главного плеса, которую можно рассматривать как зону экотона (Пырина, Минеева, 1990).
Анализ вертикального распределения пигментов показал, что в
среднем за весь период исследований содержание хлорофилла в верхнем 2-метровом слое было несколько выше, чем целом столбе воды.
Эта закономерность особенно заметна в два первых срока наблюдений, выполнявшихся при сравнительно маловетреной погоде, при которой отсутствовало активное перемешивание водной массы. Количество феопигментов с глубиной, как правило, возрастало, достигая в
начале июня 65% в придонном слое наиболее глубоководных станций. Это в основном связано с отсутствием действия солнечной радиации, препятствующей накоплению феопроизводных хлорофилла в
верхнем освещенном слое воды (Пырина, Минеева, 1990).
Отношение концентраций каротиноидов, рассчитанных по методам Парсонса и Ричардса практически на всех станциях составляют
около двух. При столь различающихся концентрациях пигментов, которые дают два исследуемых метода, необходимо было разобраться
какой же метод дает значения наиболее близкие к реальным. Действительно, используемая в настоящей работе формула расчета концентраций каротиноидов по методу Парсонса основана на почти в 2 раза
меньшей величине удельного коэффициента экстинкции по сравнению с формулами, предложенными Ричардсом. Соответственно, оказались различными и результаты расчетов концентраций пигментов.
Чтобы решить этот вопрос нами были рассчитаны отношения количества каротиноидов к хлорофиллу а (та). Данное соотношение используют для характеристики физиологического состояния популяции
(Foy, 1987). Полученные результаты отношения каротиноидов по
Парсонсу к хлорофиллу а колеблются около 1, т.е. указывают на преобладание каротиноидов, а для каротиноидов по Ричардсу значения
колеблются около 0,5. Согласно имеющимся данным, отношение каротиноидов к хлорофиллу при различных условиях колеблется в широких пределах, однако среднее его значение для морского и пресноводного фитопланктона варьирует слабо, в основном в границах 0,28
– 0,4 (Бульон, 1983), что близко к соотношению у высших растений –
0,3 (Мокроносов и др., 2006).
186
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На завышение значений концентраций каротиноидов по методу
Парсонса указывает и отсутствие подъема в спектрах общего экстракта в области интенсивного поглощения фукоксантина и пиридинина
(510 нм). Для максимумов поглощения общих каротиноидов характерны небольшие, размытые пики, что указывает на их значительно
более низкое содержание, чем хлорофилла а.
По результатам проделанной работы были сделаны следующие
выводы:
1. В фитопланктоне Рыбинского водохранилища наибольшим видовым богатством отличались отделы диатомовых (Bacillariophyta),
зеленых (Chlorophyta) и в меньшей степени синезеленых (Cyanophyta)
водорослей, что свойственно большинству мезотрофных пресных водоемов умеренной зоны.
2. Период проведения исследований характеризовался низким
содержанием пигментов на всех станциях Рыбинского водохранилища, что связано с раннелетней депрессией фитопланктона. При этом
были выявлены неоднородности в распределение пигментов по глубине и акватории водохранилища.
3. Динамика содержания общих каротиноидов сопряжена с изменением хлорофилла а, при этом концентрация каротиноидов, вычисленная по методу Парсонса и Стриклэнда была в два раза выше, чем
по методу Ричардса и Томпсона.
4. В связи с особенностями методов расчета, величины отношений
общих каротиноидов к хлорофиллу а по методу Парсонса и Стриклэнда
показывают явное преобладание каротиноидов в пигментном фонде, а
по Ричардсу и Томпсону – преобладание хлорофилла а.
5. Более адекватными для фитопланктона Рыбинского водохранилища следует считать величины концентраций каротиноидов и, соответственно, соотношения каротиноидов и хлорофилла а, рассчитанные на основании метода Ричардса и Томпсона.
Литература
Бульон В. В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. Л:
Наука, 1983. 150 с.
Буторин Н. В., Литвинов А. С., Фомичев И. Ф., Поддубный С. А. Горизонтальная циркуляция вод в Рыбинском водохранилище и возможные ее изменения при перераспределении стока // Экологические исследования водоемов Волго-Балтийской и Северо-Двинской водных систем. Л., 1982. С. 150-167.
Винберг Г. Г. Первичная продукция водоемов. Минск: Изд-во АН БССР,
1960. 329 с.
187
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Давыдова И. К. Каротиноиды и пигментный индекс / Первичная продукция
в Братском водохранилище. М.: Наука, 1983. С. 123-138.
Корнева Л. Г. Таксономическое разнообразие фитопланктона // Экология
фитопланктона Рыбинского водохранилища. Ред.: Паутова В. Н., Розенберг Г. С.
Тольятти, 1999. С. 35-50.
Корнева Л. Г., Соловьева В. В. Фитопланктон // Современная экологическая
ситуация в Рыбинском и Горьковском водохранилищах: состояние биологических сообществ и перспективы рыборазведения. Ред.: Минеева Н. М. Ярославль:
Изд-во ЯГТУ, 2000. С. 41-65.
Мокроносов А. Т., Гавриленко В. Ф., Жигалова Т. В. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М.: Академия, 2006. 448 с.
Пырина И. Л. Многолетние исследования содержания пигментов фитопланктона Рыбинского водохранилища // Биология внутренних вод. 2000. № 1.
С. 37-44.
Пырина И. Л., Минеева Н. М. Содержание пигментов фитопланктона в
водной толще Рыбинского водохранилища // Флора и продуктивность пелагических и литоральных фитоценозов водоемов бассейна Волги. Л., 1990. С.176-188.
Пырина И. Л., Сметанин М. М., Сметанина Т. Л. Статистический подход к
оценке концентрации пигментов и биомассы фитопланктона // Оценка продуктивности фитопланктона. Новосибирск: ВО «Наука», 1993, с. 30-44.
Foy R. H. A comparison of chlorophyll a and carotenoid concentrations as indicator of algal volume // Freshwater Biol. 1987. Vol. 17. P. 237-250.
Parsons T. R., Strickland J. D. H. Discussion on spektrophotometric determination of marine-plant pigments with revised equations for ascertaining chlorophylls and
carotenoids // J. Mar. Res. 1963. Vol. 21. N 3. P. 155-168.
Richards F. A., Thompson T. G. The estimation and characterization of plankton
population by pigment analyses. II. A spectrophotometric method to the estimation of
plankton pigments // J. Mar. Res. 1952. Vol.11, N 5. P. 156-172.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., ст.н.с. Пырина И.Л.,
Институт биологии внутренних вод им. П.Д.Папанина РАН
к.б.н., ст.преп. Зубишина А.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова
188
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРОВИ КРЫС
ПОД ВЛИЯНИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Калагаева К.В., Карева Ю.В.*
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
*Ярославский государственный педагогический университет
им. К.Д. Ушинского
Актуальной проблемой физиологии, медицины, а так же молекулярной биологии является изучение реакции организма на воздействие экстремальных факторов. Одним из видов такого воздействия является электромагнитное загрязнение окружающей среды. Оно
возникает при нахождении человека в условиях воздействия электромагнитного поля различного происхождения. К ним относится геомагнитное поле земли и поле, создаваемое человеческой деятельностью. На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса
человек вносит существенные изменения в естественное магнитное
поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко
повышая интенсивность своего воздействия [1].
Известно, что в процессе эволюции живые организмы приспосабливаются к определённому уровню электромагнитного поля. Однако, его резкое и значительное повышение (в историческом аспекте)
вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей
организма, а долговременное действие этого фактора может привести
к их истощению, что повлечёт необратимые последствия на системном уровне [2].
Проведение подобных экспериментов на людях весьма затруднительно. Поскольку крысы относятся к тому же классу млекопитающих, что и человек, то данные, полученные в результате исследования, могут быть в некоторой степени перенесены и на человека.
Эритроциты крови часто используют в качестве объекта изучения
при различных экстремальных воздействиях. Это позволяет достаточно простыми методами давать объективную оценку степени стрессорных повреждений клеточных мембран [3].
Цель работы - изучение изменения гемореологических показателей крови (гемоглобина, гематокрита, индекса деформируемости
эритроцитов, индекса агрегации эритроцитов, показателя общего белка плазмы) под влиянием магнитного поля.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
189
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Анализ литературных источников отечественных и зарубежных авторов, изучающих воздействие электромагнитного излучения
на живые системы.
2. Характеристика гемореологических изменений под влиянием
магнитного поля.
3. Оценка использования примененных в работе гемореологических методов исследования при изучении воздействия электромагнитного поля.
Экспериментальная часть
Исследование проведено на 6 половозрелых белых беспородных
крысах – самцах массой 280 – 330 г. Все крысы находились в одинаковых условиях содержания и кормления. Забор крови производили
из хвостовой вены. Объем каждой пробы составлял 1 мл. Кровь от
одного и того же животного делили на две равные пробы (по 0,5 мл),
одна из которых являлась контрольной, а другая опытной. В качестве
стабилизатора использовали гепарин в микродозах. Он является естественным антикоагулянтом.
Воздействие постоянного магнитного поля осуществляли путем
помещения образца крови на 10 минут при температуре +37°С в магнит с напряженностью 100 mT.
Для определения гемореологических параметров использовали
микрометоды. Оценка показателей гематокрита определена путем
центрифугирования крови в микрокапилярах в течение 30 мин (скорость - 3000 об/мин). Количество гемоглобина определяли гимиглобинцианидным методом на спектрофотометре при длине волны 540
нм. Индекс агрегации рассчитывали по отношению числа агрегатов к
количеству неагрегированных эритроцитов при исследовании в камере Горяева. Деформируемость эритроцитов определяли по скорости
фильтрации суспензии эритроцитов в физиологическом растворе с геамтокритным показателем – 2% через фильтр фирмы ВЛАДИПОР
(Владимир) с диаметром пор 2- 4,5 мк..
Обсуждение результатов
Изменение показателя гематокрита под влиянием магнитного поля
Показатель гематокрита – это отношение суммарного объёма
эритроцитов к объёму плазмы крови, в котором они содержатся. В результате воздействия магнитного поля установлено снижение показателя гематокрита на 20,9%:
190
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Исходное
состояние
Гематокрит (%)
После
воздействия
магнитного
поля
Изменения индекса агрегации эритроцитов под влиянием магнитного поля
Индекс агрегации эритроцитов (ИАЭ) – показатель, определяющий морфо-функциональные свойства и характеризующий продвижение крови по кровяному руслу.
При исследовании индекса агрегации эритроцитов обнаружили
двойной эффект: у одной половины особей наблюдалось повышение
ИАЭ на 13,1%, что носило негативный характер:
0,64
0,62
0,6
0,58
0,56 0,556
0,54
0,52
0,5
Исходное
состояние
0,64
ИАЭ (отн.ед.)
После
воздействия
магнитного
поля
У другой половины – уменьшении ИАЭ на 20,8%, что улучшало
текучесть крови по кровяному руслу.
191
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,726
Исходное
состояние
0,575
ИАЭ (отн.ед.)
После
воздействия
магнитного
поля
Изменение показателя общего белка под действием магнитного поля
Под действием магнитного поля показатель общего белка
уменьшился на 69,2%:
6
5
4
3
2
Общий белок (г/л)
1
0
Исходное
состояние
После
воздействия
магнитным
полем
Изменения показателя гемоглобина под влиянием магнитного поля
Гемаглобин – железосодержащий белок эритроцитов, способный
обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. Под действием магнитного поля показатель гемоглобина белка
уменьшался на 15,7%:
192
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0,95
0,95
0,9
0,85
0,8
0,8
Гемоглобин (г/л)
0,75
0,7
Исходное
состояние
После
воздействия
магнитным
полем
Заключение
Исследовано влияние магнитного поля напряжённостью 100 mТ
на гемореологические параметры крови.
Отмечены позитивные эффекты:
- показатель гематокрита снижается на 20,9%, что сопровождается повышением текучести крови, улучшением работы сердца.
Обнаружены негативные эффекты:
- показатель гемоглобина снижается на 15,7%, что приводит к
уменьшению подачи кислорода к тканям и органам;
- показатель общего белка плазмы уменьшается на 69,2%, что вызывает нарушение обмена веществами.
При исследовании индекса агрегации эритроцитов обнаружили
двойное действие:
- у одной половины особей наблюдалось повышение ИАЭ на
13,1%, что носило негативный характер;
- у другой половины – уменьшение ИАЭ на 20,8%, что улучшало
текучесть крови по кровяному руслу.
Литература
1. Аристархов В.М., Пизурян Л.А., Цыбышев В.П. Физико-химические основы первичных механизмов биологического действия магнитных полей. М.:
Наука, 1987. С.41-48.
2. Дубров А.П. Геомагнитное поле и жизнь. Л.: Гидрометиоиздат, 1974.
С.175.
З. Бинги В.Н. Магнитобиология. Эксперименты и модели. М.: Наука, 2002.
С.592.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., проф. В.Н. Казина; к.т.н., доц. В.В. Макарьина
193
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗВИТИЕ КОНЕЧНОСТЕЙ У ЛИЧИНОК ЛЯГУШКИ ТРАВЯНОЙ
(RANA TEMPORARIA)
Морозова А.С., Холмогоров Ю.В.
Ярославский государственный госуниверситет им. П.Г. Демидова
Эмбриологические исследования в норме и эксперименте дают
возможность подвергнуть причинному анализу условия морфогенеза
структур. В тоже время многие тяжелые металлы (в частности, кадмий) входят в список приоритетных поллютантов, поступающих в
водную среду. В то же время необходим анализ внешних факторов,
способных вызывать абберантное развитие. Развитие личинок лягушки проходят в водной среде и в данном случае аномалии развития
конечностей могут являться маркерами нарушений состояния среды.
Полученные результаты могут быть использованы в биомониторинге
окружающей среды.
Целью работы являлось изучение эмбриогенеза поясов конечностей и свободных конечностей у личинок лягушки травяной (Rana
temporaria) и влияние на их развитие солей кадмия.
Икряные мешки лягушки травяной (Rana temporaria) были собраны в естественных водоемах в г. Ярославле и деревне Кузьминское.
Вылупление и развитие личинок проходили в лабораторных условиях. Стадии развития личинок определяли по внешним морфологическим признакам (по таблице Дабагяна Н. В. и Слепцовой Л. А., 1975).
Животных фиксировали в формалине (разведение 1:9). Непрерывная
серия по развитию личинок охватывает интервал от 36-ой до 51-ой
стадии. Объекты проведены через серию спиртовых растворов возрастающей крепости, хлороформ, залиты в парафин. Парафиновые
блоки резали на микротоме с шагом 7-10 мкм, срезы укладывали сериями на предметные стекла. Серийные срезы окрашивали гематоксилином Эрлиха и эозином, исследовали под световым микроскопом
и фотографировали. Эксперимент проводили в аквариумах объемом
10 л, где создавался постоянный температурный и газовый режима
воды. Диапазон исследуемых концентраций токсиканта установили
на основании результатов предварительных экспериментов. По итогам предварительного эксперимента было обнаружено, что концентрации равные ПДК (0,005мг/л) и превышающие ее (0,05 и 0,5 мг/л)
не вызывают заметного действия на личинок лягушки травяной.
Вследствие чего были выбраны следующие концентрации сульфата
кадмия–1, 2 и 5 мг/л. В трех аквариумах была помещена определенная
194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
концентрация сульфата кадмия (1,2 и 5 мг/л), а четвертый являлся
контрольным.
Выборка составила 516 особей, из них 100 подвергались воздействию сульфата кадмия. В ходе исследования были изучены серии
срезов по развитию поясов конечностей и свободных конечностей личинок лягушки травяной.
Пояс передних конечностей представляет собой кольцевидное
образование, охватывающее передний участок туловища с вентральной и латеральной сторон. Лопатка – scapula – парная несколько вытянутая четырехугольная костная пластинка, слегка суженая по середине. Она образует верхнюю половину суставной ямки плечевой
кости. Представлена скоплением мезенхимных клеток на стадии 36.
Процессы созревания хряща начинаются на стадии 39. Зрелый хрящ
преобладает со стадии 43.
Надлопатка – suprascapula – это парное образование, имеет вид
неправильной четырехугольной пластины, утончающейся к своему
дистальному краю. Представлена скоплением мезенхимных клеток на
стадии 37. Процессы созревания хряща начинаются на стадии 41.
Зрелый хрящ преобладает со стадии 45. На стадии 48 передняя и проксимальная части оссифицированы; в средней части расположена зона обызвествленного хряща.
Формируется суставная поверхность плечевого сустава –
articulatio humer, представленная зрелой хрящевой тканью на стадии
46. Осификация передней конечности начинается достаточно быстро
на стадии 48. В плечевом суставе – articulatio humer – сочленяющими
поверхностями являются суставная полость, и головка плечевой кости. Плечевая кость – humerus – длинная кость с хорошо выраженным
диафизом и двумя утолщенными концами – эпифизами. Закладывается на стадии 39. Процессы созревания хряща начинаются на стадии
40. Зрелый хрящ преобладает со стадии 44. Процессы оссификации
начинаются со стадии 47. Лучелоктевая кость – radioulna s. os antebrachii - происходит от сливания двух костей – лучевой и локтевой. Закладывается на стадии 41. Процессы созревания хряща начинаются на
стадии 43. Зрелый хрящ преобладает со стадии 46.
При изучении внешнего строения личинок лягушки травяной
обнаружили десинхроноз в их развитии: строение ротового аппарата
они соответствовало 41 стадии развития, а строение задней конечности – 39 стадии развития. Проникая в организм, кадмий накапливается в костной ткани и приводит к нарушению в развитии пояса пе195
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
редней конечности. Это проявляется в частичном разрушении закладки плечевой кости.
Пояс задней конечности или таз состоит из двух хрящевых полуколец на стадии 38. В последствии они срастаются между собой и образуют большой непарный костно-хрящевой круг. От него отходят
два длинных отростка – крылья подвздошных костей – ala ossis ilei.
Правая и левая седалищные кости – ossa ischii раздельны только у головастика. Закладываются на стадии 37. Процессы созревания хряща
начинаются на стадии 41. Зрелый хрящ преобладает со стадии 46.
Тазобедренный сустав –articulatio coxae– образован сочленением
головки бедренной кости с вертлужной впадиной –acetabulum- таза.
Впадина по краю снабжена вертлужной губой – labrum acetabulare,
которая охватывает головку бедренной кости. От этой губы начинается довольно большая и свободная капсула сустава. Закладывается на
стадии 37. Процессы созревания хряща начинаются на стадии 39.
Зрелый хрящ преобладает со стадии 45.
Бедренная кость – os femoris – является одной самых длинных
костей в скелете лягушки. Ее срединная часть – диафиз – слегка Sизогнута. На проксимальном конце кости находится почти шарообразная головка бедра, входящая в вертлужную впадину таза. На стадии 39 она представлена скоплением мезенхимных клеток. На стадии
41 происходит замена мезенхимных клеток тел на хрящевую ткань.
Хрящевая бедренная кость полностью лежит в пределах основы конечности на стадии 42. Зрелый хрящ преобладает со стадии 47.
Большеберцовая – tibia- и малоберцовая –fibula- кости в ходе развития срастаются и образуют кость голени – os cruris. Закладывается
на стадии 41. Процессы созревания хряща начинаются на стадии 43.
Зрелый хрящ преобладает со стадии 48.
Скелет стопы подразделяется на три отдела: предплюсну - tarsus,
плюсну - metatarsus и фаланги пальцев. Отделы закладываются на
стадии 42. К стадии 46 происходит замена мезенхимных клеток тел
на хрящевую ткань.
При изучении головастиков, которые были помещены в искусственный водоем, содержащий соли кадмия, было отмечено появление
отклонений в развитии пояса задних конечностей и свободных задних
конечностей. Проникая в организм, кадмий накапливается и приводит
к остановке в развитии конечности. В непосредственном регионе конечности обнаружены закладки пояса задних конечностей. Частично
разрушена закладка бедренной кости. В то время как на стадии 41
196
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
должны также присутствовать закладки большеберцовой и малоберцовой костей. А к стадии 42 закладки костей, составляющих стопу.
Изученные элементы скелета проходят стадии мезенхимы, хряща, а затем кости. При сравнении верхнего и нижнего поясов конечностей был обнаружен десинхроноз в их развитии. Верхний пояс конечностей опережает в развитии нижний у представителей изученной
выборки. Передние конечности закладываются на 39 стадии. Процессы созревания хряща начинаются на стадии 42. Зрелый хрящ преобладает со стадии 44. Процессы оссификации начинаются на стадии
47. Задние конечности представлены скоплением мезенхимных клеток на 39 стадии. Процессы созревания хряща начинаются на стадии
43. Зрелый хрящ преобладает со стадии 47. Процессы оссификации
начинаются на стадии 50.
При изучении личинок лягушки травяной, которые были помещены в искусственный водоем, содержащий сульфид кадмия, было
отмечено расхождение в темпах развития ротового аппарата соответствовавшего 41 стадии развития, с развитием задней конечности, находящейся на 39 стадии. Проникая в организм, кадмий накапливается
в костной ткани и приводит к нарушениям в развитии конечностей.
Это проявляется в отсутствии закладок костей (большеберцовой и
малоберцовой), их частичному разрушению (плечевая и бедренная).
Литература
1. Терентьев П.В. Лягушка. М.: Советская наука, 1950. с. 91-112.
2. Объекты биологии развития. Под редакцией Астаурова Б. Л. М: Наука,
1975. с. 442- 462.
3. Ноздрачев А. Д., Поляков Е. Л. Анатомия лягушки. М: Высшая школа,
1994. с. 35-54.
Работа выполнена под научным руководством
к.б.н., доц. Комаровой И. П.
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ
Балдакова А.А., Бутылина Е.М., Попова Л.С.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Антропогенное воздействие на окружающую среду характеризуется неуклонным изменением фонового содержания микроэлементов.
Особенно тревожной является эта тенденция среди детского населения,
197
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
т.к. детский организм наиболее подвержен влиянию окружающей среды. Отклонения в поступлении микроэлементов в организм, нарушение
их соотношений непосредственно сказывается на деятельности организма. На воздействие повышенных концентраций для многих микроэлементов в первую очередь реагирует состав волос. Информация о содержании в волосах и ногтях значительного числа микроэлементов
позволяет оценить изменения микроэлементного баланса в организме.
В связи с этим объектом наших исследований являлись волосы детей от
1 до 3 лет. Для сравнения были взяты условно чистый пос. Бурмакино
Некрасовского района и условно чистый пос. Вычегодский Котласского
района, расположенные в разных географических условиях.
Исходя из вышеуказанного, целью исследования является изучение
и сравнение особенностей микроэлементного статуса (на примере цинка, меди, кадмия, свинца) у детей пос. Бурмакино и пос. Вычегодский.
Было обследовано 24 ребенка пос. Бурмакино и 28 детей пос.
Вычегодский в возрасте от 1 до 3 лет, с момента рождения проживающие на исследуемой территории; обработано 198 проб биосубстратов (волосы и ногти), а так же выяснен уровень содержания исследуемых тяжелых металлов (Zn, Cu, Pb, Cd) в питьевой воде и
верхних слоях снежного покрова с помощью метода инверсионной
вольтамперометрии. Указанный метод анализа позволяет обнаружить
концентрации переходных металлов от 0,01 мкг/кг в пробе, что достаточно для определения выбранных микроэлементов в биосубстратах
на уровне ПДК и ниже.
В результате исследований было выявлено, что превышения ПДК
по цинку, меди, свинцу и кадмию в водопроводной воде и снеге исследуемых районов не наблюдается.
Для оценки содержания элементов в волосах использовались общепринятые центильные шкалы. Полученные результаты представлены в таблице.
Таблица
Содержание тяжелых металлов в волосах детей
Zn
Cd
Pb
Cu
пос. Бурмакино
103,74±15,52
0,36±0,12
2,69±0,39
24,64±4,21
пос. Вычегодский
122,19±13,70
0,43±0,16
4,43±0,69
20,05±3,77
Содержание цинка в волосах детей пос. Бурмакино составило
103,74±15,52 мкг/кг, а пос. Вычегодский 122,20±13,70 мкг/кг, то есть
198
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
концентрация этого элемента в исследуемых населенных пунктах не
превышает физиологической нормы (51–143 мкг/кг).
Содержание меди в волосах детей пос. Бурмакино 24,64±4,21
мкг/кг, а пос. Вычегодский 20,05±3,77 мкг/кг, физиологическая граница для меди 7,80–11,40 мкг/кг, т.е. содержание меди в волосах достоверно превышает физиологическую норму в 2 раза.
Выявлена достоверная корреляция между содержанием цинка и
меди: чем больше содержание цинка, тем меньше содержание меди
(рис. 1).
Zn
250
y = -26,733Ln(x) + 150,31
R2 = 0,387
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
-50
Cu
Рис. 1. Зависимость между цинком и медью у детей от 1 до 3 лет
Содержание свинца в волосах детей пос. Бурмакино составило
2,7±0,39 мкг/кг, а пос. Вычегодский 4,43±0,69 мкг/кг, предел физиологической нормы 0,68– 3,05мкг/кг. Таким образом, содержание
свинца в волосах детей пос. Вычегодский превышает ПДК в 1,5 раза,
а пос. Бурмакино находится в пределах нормы.
Содержание кадмия в волосах детей пос. Бурмакино 0,36±0,12
мкг/кг, а пос. Вычегодский 0,43±0,16 мкг/кг, при норме 0,07–0,38
мкг/кг, значит, содержание кадмия в волосах детей обоих населенных
пунктов выше физиологического показателя нормы.
Так же отметим, что концентрация цинка, меди и свинца в ногтях
достоверно выше, чем в волосах (Рис.2.).
Известны физиологические нормы по содержанию микроэлементов в волосах, но нет литературных данных по их содержанию в ногтях. Содержание кадмия в ногтях в выше, чем в волосах, но данные
не достоверны.
Содержание цинка в волосах детей пос. Вычегодский и пос. Бурмакино, принимающих и не принимающих витамины на момент от199
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бора проб не превышает ПДК и находится в норме. Содержание меди
в волосах детей пос. Бурмакино при приеме витаминов превысило
физиологическую норму и составило 16,8 мкг/кг, а не принимающих – находятся в пределах нормы.
1000
Волосы
900
Ногти
800
мкг/кг
700
600
500
400
300
200
100
0
Zn
Pb
Cu
Рис.2. Соотношение концентраций Zn, Pb, Cu
в волосах и ногтях детей пос. Вычегодский
В целом, полученные результаты содержания элементов в биосубстратах детей не всегда соответствуют физиологическим нормам.
Для пос. Вычегодский цинк находится в пределах ПДК, а медь, кадмий и свинец превышают нормы, что говорит об их избыточном поступлении в окружающую среду. Это может быть объяснено выбросами промышленных предприятий, железной дороги, использованием
низкокачественного этилированного бензина. Для пос. Бурмакино содержание цинка, свинца и кадмия не превышает ПДК, а медь выше
физиологической нормы, что может объясняться как выбросами железной дороги, так и использованием водонагревательных газовых
колонок с медными проводящими трубками, где происходит обогащение питьевой воды ионами меди.
Литература
1. Бабенко Г.А. Микроэлементозы человека: патогенез, профилактика, лечение//Микроэлементы в медицине. 2001. Т. 2. Вып. 1. С. 2-5.
2. Скальный А.В., Яцык Г.В., Одинаева Н.Д. Микроэлементозы у детей:
распространенность и пути коррекции. М., 2002. 86 с.
3. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал.//Охрана материнства и детства. 2002. № 1-2. С. 62-65.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. А.В. Еремейшвили
200
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ГАЛЬВАНОШЛАМА И НЕФТЕШЛАМА
РЯДА ПРОИЗВОДСТВ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
Смирнова Е.В.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Непрерывное расширение объемов производства в промышленности приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению окружающей среды отходами производства, что не только препятствует
дальнейшему росту самого производства, но и оказывает неблагоприятное влияние на здоровье людей и на условия существования животного мира. Особо остро проблема стоит в субъектах федерации с широко развитой промышленностью. Ярославская область давно
столкнулась с проблемой загрязнения окружающей среды отходами
машиностроительного, металлообрабатывающего, химического и нефтехимического производства. На ее территории ежегодно образуется
около 1,0 млн. тонн отходов производства и потребления, что по масштабу сравнимо с залежами природных полезных ископаемых. Одними из наиболее опасных являются гальваношламы и нефтешламы [1].
Названные отходы классифицируются как вещества 2–3 классов
опасности (токсичности), подлежащие захоронению на специально
оборудованных полигонах, и представляют собой суспензию или пасту, чей состав различается на разных производствах. Утилизация отходов справедливо считается одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Строительство и эксплуатация специальных
полигонов для захоронения гальваношламов и нефтешламов весьма
дорого. Накопление гальваношламов и нефтешламов на территории
предприятий крайне опасно для экологического состояния местности в
связи с угрозой их попадания в почву, грунтовую воду и далее в реки.
Опасность загрязнения природной среды ионами тяжёлых металлов
обусловлена не только их непосредственным токсическим действием
на живые организмы, но и существующей для большинства из них
тенденцией накапливания в пищевых цепочках, что усиливает угрозу
для здоровья людей, связанную с попаданием в организм тяжёлых металлов, которые являются причинами различных заболеваний.
Серьезную опасность для Верхневолжского региона представляют кислые гудроны старейшего Ярославского НПЗ им Д.И. Менделеева. Кислые гудроны, количество которых составляет около 480 000
тонн, находятся в пятнадцати прудах различной емкости, располо201
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
женных в непосредственной близости от Волги и создающих опасность загрязнения водного бассейна.
Гальваношламы и нефтешламы могут быть переработанны в
различные продукты, имеющие высокий потребительский спрос.
Так, например, кислые гудроны могут быть переработаны в дорожные и строительные битумы, кокс, активированный уголь и другие
продукты. Гальваношламы и нефтешламы уже нашли применение в
строительных изделиях и керамике, в лакокрасочной продукции, в качестве сырья для получения катализаторов. Отсюда особую актуальность приобретает разработка эффективных способов утилизации данных отходов [2].
К первостепенным задачам данного исследования следует отнести: изучение топографии поверхности и элементного состава гальваношлама, определение класса опасности гальваношлама расчетным
методом, проведение биотестирования прудового кислого гудрона
(ПКГ), битума, гальваношлама и асфальтобетона на культуре Ceriodaphnia affinis.
Во-первых, была изучена топография поверхности гальваношлама завода “Северсталь” с помощью растрово-электронной микроскопии. Показано, что гальваношлам имеет неоднородную структуру и
состоит из трех топографических форм: пористая масса, частицы сферической формы разные по размеру (размеры колеблются от 1 до 100
микрон), частицы прямоугольной формы (размер которых составляет
40-50 микрон) [3].
Определен качественный и количественный состав гальваношлама завода “Северсталь” методом оже-электронной спектроскопии [4].
По результатам проведенного анализа получены данные, представленные в табл. 1. На сновании полученных данных для гальваношлама выполнен расчетный метод определения класса опасности. Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом осуществляется на основании показателя (К), характеризующего степень
опасности отхода при воздействии на окружающую природную среду, рассчитанного по сумме показателей опасности компонентов, составляющих токсическую смесь (Кi):
K=K1+K2+…+Ki
Показатель степени опасности компонента отхода (Кi) рассчитывается как соотношение концентрации компонента токсичной смеси
(Сi) к коэффициенту его степени опасности (Wi), численно равному
количеству компонента, ниже значения которого он не оказывает не202
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гативных воздействий на человека и окружающую среду. Размерность (Сi) и (Wi) – мг/кг, т.е
Кi = Сi / Wi .
Таблица 1
Элементный и количественный состав гальваношлама завода Северсталь”
Компонент
Концентрация, %
Ca
25,0
Fe
11,3
Zn
17,0
Mg
3,4
S
1,8
Si
1,0
K
3,4
O
37,1
По проведенным расчетам гальваношлам завода “Северсталь”
относится к 3 классу опасности.
Получение битума возможно с использованием прудового кислого гудрона. Процесс переработки прудового кислого гудрона в битум
и получение модифицированных битумов осуществляется по следующей технологии:
1. Приготовление нейтрализующей суспензии.
2. Нейтрализация кислого гудрона.
3. Осушка нейтральной массы.
4. Окисление гудрона до битума кислородом воздуха.
5. Смешение битума с полимерным материалом (ДСТ) и получение модифицированных битумов.
Асфальтобетон получают после уплотнения асфальтобетонной
смеси, приготовленной в смесителях в нагретом состоянии из взятых
в определенных соотношениях песка, битума и минерального порошка (гальваношлама). Оптимальный состав асфальтобетонной смеси:
песок – 72 мас.%, гальваношлам – 22 мас.%, битум – 6 мас.%.
Токсичность гальваношлама, прудового кислого гудрона, битума
и асфальтобетона была определена методом биотестирования. В качестве тест-объекта использовались Ceriodaphnia affinis. Водные вытяжки из отходов готовятся из соотношения твердая фаза : жидкость =
1:10. В качестве жидкости используется культивированная вода (водопроводная вода, отстоянная не менее 3 суток). Смесь перемешивается в течение 7-8 часов. После окончания перемешивания раствор с
осадком оставляют на ночь (12-18 часов) для отстаивания. Жидкость
над осадком сифонируют и измеряют рН. Острое токсическое действие исследуемого раствора на цериодафний определяется по их
смертности за определенный период экспозиции. Критерием острой
токсичности служит гибель 50% и более цериодафний за 48 ч в исследуемом растворе при условии, что в контроле гибель не превыша203
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ет 10%. Для повышения достоверности полученных значений процедуру биотестирования проводят в трех повторностях. Исследуемый
раствор разбавляют в 10, 10, 100 и в 10000 раз. В каждой повторности
используют 10 пробирок. В пробирку наливают 10 мл соответствующей концентрации раствора и сажают одну особь цериодафнии. Через
48 часов проводят подсчет выживших особей.
Полученные данные обрабатывают графическим методом для
определения средней летальной кратности разбавления водной вытяжки отхода, вызывающей гибель 50 % дафний за 48-часовую экспозицию для дафний (ЛКР50) и безвредную кратность разбавления водных вытяжек, вызывающая гибель не более 10 % тест-объектов за 48часовую экспозицию (БКР10).
Результаты биотестирования на примере водной вытяжки
гальваношлама завода “Северсталь” представлены на рис. 1.
8
7
Значение пробита
6
5
y = 2,006x + 3,458
2
R = 0,9168
ЛК50=5,6%
ЛКР50=17,8
БК10=1,9%
БКР10=52,6
4
3
2
1
0
-3
-2
-1
-1 0
1
2
3
lg C
Рис. 1. Зависимость гибели дафний от концентрации водной вытяжки
гальваношлама завода “Северсталь”
На основании полученных данных для гальваношлама завода
“Северсталь” определены:
- пробитное значение 5,0 соответствует LgC=0,75;
- С=5,6% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта;
- ЛКР50 =100% / С = 100% / 5,6% = 17,8.
204
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом гибель половины тест-обьектов происходит при
разведении в 17,8 раз.
БКР10=100% / С=100% /1,9%=52,6
Летальность не превышала 10 % (3 %), при разведении в 52,6 раз,
то есть достигался безопасный уровень разбавления.
Класс опасности устанавливался по кратности разведения водной
вытяжки (БКР10), при которой не было выявлено воздействие на гидробионтов в соответствие со следующими диапазонами кратности
разведения (табл. 2). Таким образом, класс опасности гальваношлама
завода “Северсталь” – 4.
Таблица 2
Определение класса опасности
Класс опасности отхода
I
II
III
IV
V
Кратность разведения водной вытяжки из опасного отхода, при которой вредное воздействие на гидробионтов
отсутствует
> 10 000
от 10 000 до 1001
от 1000 до 101
< 100
1
Аналогичные исследования были проведены для прудового кислого гудрона, битума и асфальтобетона.
Для ПКГ определены:
- пробитное значение 5,0 соответствует LgC=-0,4;
- С=0,39% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта;
- ЛКР50 =100% / С = 100% / 0,39% = 256,4.
Гибель половины тест-обьектов происходит при разведении в
256,4 раз.
БКР10=100% / С=100% /0,04%=2500.
Летальность не превышала 10 % (3 %), при разведении в 2500
раз, то есть достигался безопасный уровень разбавления. Класс опасности - 2.
На основании проведенных исследований для битума определены:
- пробитное значение 5,0 соответствует LgC=1,9;
- С=79,4% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта;
205
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- ЛКР50 =100% / С = 100% / 79,4% = 1,26.
Гибель половины тест-обьектов происходит при разведении в
1,26 раз.
БКР10=100% / С=100% /12,6%= 7,9.
Летальность не превышала 10 % (3 %), при разведении в 7,9 раз,
то есть достигался безопасный уровень разбавления. Класс токсичности 4.
Результаты исследований для асфальтобетона:
- пробитное значение 5,0 соответствует LgC=1,95;
- С=89% - концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта ;
- ЛКР50 =100% / С = 100% / 89% = 1,12.
Гибель половины тест-обьектов происходит при разведении в
1,12 раз.
БКР10=100% / С=100% /25 %= 4
Летальность не превышала 10 % (3 %), при разведении в 4 раза,
то есть достигался безопасный уровень разбавления. Класс токсичности – 4.
Заключение
По результатам биотестирования установлено, что токсичность
материалов уменьшается в ряду:
прудовой
кислый
гудрон
(БКР10=2500);
гальваношлам
(БКР10=52,6); битум (БКР10=7,9); асфальтобетон (БКР10= 4).
Прудовой кислый гудрон – 2 класс опасности.
Гальваношлам, битум и асфальтобетон - 4 класс опасности.
Расчетным методом для гальваношлама определен 3 класс опасности.
Таким образом, в результате проведенных исследований показано
снижение токсичности материалов, полученных в ходе переработки отходов, что делает возможным их использование в различных сферах
производства и решает проблему утилизации и ресурсосбережения.
Литература
1. Дунаев А.С., Матчина Т.В. Проблема ресурсосберегающего и экономически безопасного обращения отходов производства и потребления на территории Ярославской области // Вестник экологического предпринимательства: Научно-практический журнал. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2003. апрель. с. 17.
2. Жаров О.А., Лавров В.А. Современные методы переработки нефтешламов // Вестник экологического предпринимательства: Научно-практический
журнал. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2004. январь. с. 21-25.
206
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Гоулдстейна Дж., Яковица Х. Практическая растровая электронная микроскопия // Пер. с англ. под ред. В.И. Петрова. 198 с.
4. Зандерны А. Методы анализа поверхностей // Пер. с англ. под ред.
В.В. Кораблева и Н.Н. Петрова. 156 с.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., проф. В.Н. Казина
ОЦЕНКА МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА ДЕТЕЙ
В ПЕРИОД РАННЕГО ДЕТСТВА
Нестерова Е.А., Фираго А.Л.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
На сегодняшний день одной из особенностей промышленных регионов, в том числе и Ярославской области, является всевозрастающая техногенная нагрузка на окружающую среду, характеризующаяся неуклонным изменением фонового содержания микроэлементов.
Одни из них, например, свинец и кадмий относятся к интоксикантам,
другие – цинк и медь – к эссенциальным элементам, поступление которых в организм в определенных дозах физиологически необходимо.
В связи с этим большую актуальность приобретают исследования по
установлению зависимости состояния здоровья от факторов окружающей среды [1].
В последние годы все большее распространение получает изучение микроэлементозов с помощью анализа состава волос [2,3]. Это
связано с простотой забора, хранения, пробоподготовки и неинвазивностью данного обследования. Как известно, влияние на человека неблагоприятных экологических и социальных факторов, прежде всего,
сказывается на состоянии здоровья детей и подростков, как наиболее
чувствительной части человеческой популяции. Поэтому целью нашей работы стало: Изучение особенностей содержания микроэлементов (на примере Zn, Cu, Pb, Cd) в волосах детей от 1 до 3 лет, постоянно проживающих во Фрунзенском районе г. Ярославля.
В качестве метода определения была выбрана инверсионная
вольтамперометрия, данный метод позволяет обнаруживать концентрации переходных металлов от 0,001мг/кг в пробе, что достаточно
для определения выбранных микроэлементов в волосах на уровне
ПДК и ниже.
207
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В настоящем исследовании образцы волос были взяты и апробированы на содержание цинка, меди, свинца и кадмия у 84 детей (168
проб) в возрасте от 1 до 3 лет. Оценка результатов осуществлялась в
соответствии с центильными шкалами химических элементов в волосах детей от 1 до 3 лет, предложенных Центром биотической медицины [4].
В результате исследования выявлено, что в волосах детей содержание цинка, меди и свинца превышают физиологическую норму, и
составляют 168,8±9,8 мг/кг; 17,5±0,9 мг/кг; 3,33±0,25 мг/кг соответственно. Уровень кадмия находится в пределах физиологической нормы
и составляет 0,25±0,02 мг/кг (табл.1).
Таблица 1
Содержание микроэлементов в волосах детей в возрасте от 1 до 3
лет, проживающих во Фрунзенском районе г. Ярославля
Zn, мг/кг
Обследованная
168,76±9,77
группа
Норма
(по
50-150
Скальному)
Cu, мг/кг
Pb, мг/кг
Cd, мг/кг
17,51±0,93
3,33±0,25
0,25±0,02
8,00-15,00
0,70-3,00
0,05-0,40
Для выявления возможных источников поступления в детский
организм исследуемых микроэлементов было определено содержание
Zn, Cu, Pb, Cd в питьевой воде и снежном покрове (22 пробы воды и
28 проб снега) на территории детских садов (ДДОУ). Результаты проведенного анализа представлены в таблице 2.
Снег обладает высокой сорбционной способностью, захватывая
часть загрязняющих атмосферный воздух веществ во время снегопада
и аккумулируя пыль, оседающую в периоды между снегопадами, т.е.
он является депонирующей средой и может явиться индикатором
чистоты воздуха [5]. Поскольку нормативные показатели по содержанию микроэлементов в снеге отсутствуют, то для сравнения нами использовались фоновые концентрации микроэлементов в снежном покрове
Ярославского
района
(наименее
подверженного
промышленному загрязнению) [6].
Из данных таблицы видно, что уровни меди, свинца и кадмия незначительно отличаются от фоновых показателей, в то время как содержание цинка в 10 раз превышает фоновый уровень. Для оценки загрязненности снежного покрова нами использовался показатель
208
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
суммарного загрязнения, в итоге полученный уровень загрязнения
можно охарактеризовать как допустимый.
Таблица 2
Содержание микроэлементов в питьевой воде и снежном покрове
ДДОУ Фрунзенского района г. Ярославля.
Питьевая
вода
ПДК
Снежный
покров
Фоновый
уровень
Zn, мг/кг
Cu, мг/кг
Pb, мг/кг
Cd, мг/кг
0,0178±0,0012
0,0018±0,0001
0,0004±0,000
0,00002±0,000
1
1
0,03
0,001
0,0256±0,0020
0,0045±0,0002
0,0006±0,0001
0
0,0026±0,0007
0,0017±0,0001
0,0012±0,0001
0,0001±0,000
Исходя из полученных нами результатов (табл. 2) можно отметить,
что содержание всех исследуемых элементов в питьевой воде находится в пределах ПДК. Следовательно, содержание цинка, меди и свинца в
питьевой воде и атмосферном воздухе не являются непосредственными причинами высоких уровней этих элементов в волосах детей. Поэтому в дальнейшем необходимо исследование содержания микроэлементов в почве и пищевых продуктах, как потенциальных источниках
поступления исследуемых микроэлементов в организм.
Известно, что физическое развитие и состояние здоровья детей являются индикаторами состояния окружающей среды. В качестве критериев оценки состояния здоровья нами были выбраны показатели физического (длина тела, масса тела, ОГК) и нервно-психического развития
(НПР), а также частота острых респираторных заболеваний (ОРЗ).
В результате проведенного анализа мы разделили всех обследуемых детей на две группы: редко болеющие (РБД) – дети, болеющие
менее 4 раз в год и часто болеющие дети (ЧБД), подверженные ОРЗ 5
раз в год и более.
Полученные данные свидетельствуют, что содержание свинца в
волосах детей превышает нормативные показатели в обеих группах:
РБД – 3,6±0,26 мг/кг и ЧБД – 3,2±0,23 мг/кг при норме 0,70 – 3,00
мг/кг. Содержание цинка в группе ЧБД превышает физиологическую
норму и составляет 214,2±11,7 мг/кг, а в группе РБД находится в ее
пределах и равняется 147,1±8,5 мг/кг. Избыток цинка у детей, зарегистрированный нами с помощью микроэлементного анализа состава
209
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
волос, может вызывать нарушения иммунной системы, что также отмечается рядом авторов [7,8].
Избыток (недостаток) микроэлементов в организме влияет не
только на функционирование иммунной системы, но и на физическое
развитие детей. Нами было выполнено сравнение антропометрических параметров исследуемой группы детей с нормативными показателями [9]. Значительных отклонений для выбранных параметров физического развития обнаружено не было, антропометрические
показатели обследованной группы детей соответствуют нормам
(табл. 3).
Таблица 3
Антропометрические показатели детей ясельного возраста
Признаки
физического развития
Длина тела, см
Масса тела, кг
Окружность
клетки, см
Возраст
Обследованная Норгруппа
ма
Обследованная Норгруппа
ма
Обследованная Норгруппа
ма
88,4
85,9
12,8
12,7
47,4
50,5
91,8
92,3
13,9
13,9
50,9
51,6
98,2
97,9
15,5
15,2
52,9
52,4
2 год
жизни
3 год
жизни
4 год
жизни
грудной
Кроме того, в настоящей работе был проведен анализ по установлению зависимости между уровнем микроэлементов в волосах детей
и уровнем нервно-психического развития.
Определение уровня НПР производилось с использованием
шкал качественной и количественной оценки нервно-психического
развития у детей до 3 лет [10]. В результате анализа выявлено, что
для детей со 2 группой нервно-психического развития уровни всех
исследуемых микроэлементов имеют большие значения, чем у детей
с 1 группой НПР. Однако, как видно из таблицы 4, полученные различия незначительны. Вероятно, это связано с тем, что среди детей
со 2 группой НПР основную массу составляют дети с задержкой речевого развития. Данное отставание, на наш взгляд, в первую очередь связано с отсутствием должного речевого общения между
детьми и родителями в период развития речедвигательных функций
у ребенка.
210
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4
Нервно-психическое развитие детей в период раннего детства,
проживающих во Фрунзенском районе г. Ярославля.
Группа
НПР
1
2
Число
детей
43
34
Zn, мг/кг
Cu, мг/кг
Pb, мг/кг
Cd, мг/кг
156,4±6,6
177,2±10,2
17,1±0,8
18,5±0,7
3,29±0,2
3,31±0,2
0,23±0,03
0,27±0,02
Выделив пассивное курение, как фактор, отрицательно влияющий на здоровье, мы разделили обследуемых детей на 2 группы: родители которых курят, и дети, в окружении которых нет курящих
родственников. Известно, что кадмий в большом количестве накапливается в листьях табака, что определяет его высокое содержание в
табачном дыме. Сравнение уровней кадмия в волосах детей обозначенных групп выявило, что содержание Cd в волосах детей курящих
родителей достоверно выше, чем у некурящих и составляет
0,38±0,04 мг/кг.
Т.о. в результате нашего исследования было установлено содержание Zn, Cu, Pb и Cd в волосах детей в возрасте от 1 до 3 лет, постоянно проживающих во Фрунзенском районе города Ярославля. Выявлено, что содержание исследуемых элементов в питьевой воде и
снежном покрове соответствуют нормативным показателям и не являются основными причинами повышенного содержания Zn, Cu и Pb
в биосубстратах детей. Пассивное курение может являться одним из
источников поступления кадмия в организм ребенка, а избыток цинка
может вызывать нарушения деятельности иммунной системы, что
подтверждается многими литературными данными.
Литература
1. Лайпанова Р.Я., Фурса Н.С., Горохова Т.А., Коротаева М.С., Онегин С.В.
Экологическая оценка техногенного загрязнения Ярославской области. Ярославль: Ремдер, 2003. 76 с.
2. Khalique A., Ahmad S., Anjum T., Jaffar M. etc. A comparative study based
on gender and age dependence of selected metals in scalp hair // Environmental Monitoring and Assessment 2005. № 104. Р. 45–57.
3. Munir H. Shah, Shaheen N., Khalique A. etc. Comparative metal distribution
in hair of Pakistan and Libyan population and source identification by multivariate
analysis // Environmental Monitoring and Assessment 2006. №114. Р. 505–519.
4. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал // Вестник СПб
ГМА им. И.И.Мечникова 2002. №1–2. С.62–65.
211
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Степанова Н.В., Хамитова Р.Я., Петрова Р.С. Оценка загрязнения городской территории по содержанию тяжелых металлов в снежном покрове // Гигиена и санитария. 2003. № 2. С. 18–21.
6. Шитова Е.В. Содержание тяжелых металлов в биосубстратах детей в условиях промышленного города: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ярославль.
2005.
7. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М.: Мир. 2004.
255с.
8. Rink L., Gabriel P. Extracellular and immunological actions of zinc // BioMetals 2001. №14. Р.367-383.
9. Нормативы основных антропометрических и функциональных показателей детей и подростков г. Ярославля // Методические рекомендации для врачейпедиатров. Ярославль. 2006. 96 с.
10. Здоровье детей в образовательных учреждениях. Организация и контроль. Под ред. М.Ф. Рзянкиной, В.П. Молочного. // Ростов н/Д.: Феникс, 2007.
376 с.
Работа выполнена под руководством
к.б. н., доц. А.В. Еремейшвили, к.б н., доц. Е.В. Шитовой
ОЦЕНКА ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
Хозяинова Л.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова
Разум выделил человека из животного мира и дал ему огромное
могущество. Человек на протяжении веков стремился не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своего существования. Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния
биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. Всестороннее изучение человека, его взаимоотношений с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье - это не только
отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие человека. Здоровье – это капитал, данный нам не только
природой от рождения, но и теми условиями,вкоторых мы живем.[1]
На здоровье влияет множество внешних факторов. Один из них –
это шум, который нас окружает. Шум как гигиеническое явление
представляет собой неблагоприятный фактор внешней среды, нарушающий покой человека, влияющий на его здоровье и мешающий
восприятию полезных звуков[2]
Наш век стал самым шумным. С развитием техники проблема
изучения влияния акустических и механических колебаний на чело212
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
века приобретает все большее значение. В настоящее время для процесса индустриализации, которым охвачен мир, характерны возрастание производственных мощностей, появление новых отраслей промышленности,
интенсификация
существовавших
ранее
технологических процессов, что сопровождается увеличением уровней шума и вибрации. Наряду с этим даже весьма низкие уровни шумо-вибрационных воздействий в условиях нарастающей психоэмоциональной напряженности и интеллектуализации трудовых
процессов создают дополнительные требования к организму человека
в процессе его трудовой деятельности. Все более широкое использование техники в повседневной жизни, развитие связи, различных
транспортных средств, все нарастающий выпуск бытовых механизмов
приводят почти к параллельному росту шумо-вибрационной нагрузки
и связанных с этим неблагоприятных последствий.[3]
В настоящее время не менее важное значение приобретает проблема шума и вибрации в жилых помещениях, больницах, на территориях санаториев и домов отдыха, в садах и парках близ транспортных магистралей. Длительное воздействие на организм человека
шума и вибрации приводит к развитию хронического переутомления,
к снижению производительности и качества труда на производстве,
способствует развитию как общих, так и профессиональных заболеваний. В конечном счете, шум и вибрация наносят ущерб не только
здоровью, но и национальной экономике страны в целом. [2]
Выделяют следующие последствия влияния шумов на человека:
1.Шум становится причиной преждевременного старения. В тридцати случаях из ста шум сокращает продолжительность жизни людей в крупных городах на 8-12 лет.
2.Каждая третья женщина и каждый четвертый мужчина страдает
неврозами, вызванными повышенным уровнем шума.
3.Достаточно сильный шум уже через 1 мин может вызывать изменения в электрической активности мозга, которая становится схожей с электрической активностью мозга у больных эпилепсией.
4.Такие болезни, как гастрит, язвы желудка и кишечника, чаще
всего встречаются у людей, живущих и работающих в шумной обстановке. У эстрадных музыкантов язва желудка - профессиональное заболевание.
5.Шум угнетает нервную систему, особенно при повторяющемся
действии.
От чрезмерного шума (выше 80 дБ) страдают не только органы
слуха, но и другие органы и системы (кровеносная, пищеварительная,
213
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нервная т.д.), нарушаются процессы жизнедеятельности, энергетический обмен начинает преобладать над пластическим, что приводит к
преждевременному старению организма. [4]
За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ. Вот почему проблема борьбы с шумом в городе приобретает все большую остроту.
Мы проанализировали уровень зашумленности наиболее загруженных автотранспортом магистралей города Ярославля в Кировском, Фрунзенском районах. Средние уровни шума по этим магистралям приведены в таблице:
Улица
Свобода
Московский пр-т
Суздальское шоссе
Угличская
Среднее значение (дБ)
76
74
70
47
Max значение (дБ)
90
88
80
50
В результате исследований шумового фона в городе Ярославле
выявлено, что в основном показатели не превышают предельно допустимой нормы. Но они находятся в критической точке предельно
допустимых значений. Такая ситуация сложилась в районе улицы
Свободы и на Московском проспекте, где уровень шума в среднем
выше нормы. Во дворах домов преобладает естественный шумовой
фон – 30 дБ, что важно для нормальной жизнедеятельности человека,
так как дом является основным местом отдыха для человека. Можно
предположить, что дальнейшее увеличение количества автотранспорта приведет к увеличению шумового фона, тем самым нарушая нормальный баланс в жизнедеятельности человека.
Литература
1.http://www.eco.nw.ru/lib/data/05/2/160205.htm
2. Суворов Г.А., Ермоленко А.Е., Лошак А.Я. Проблемы шума, вибрации
ультра- и инфразвука в гигиене труда.
3. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. М.:
Просвещение, 1986.
4. Суворов Г.А., Лихницкий А.М. Импульсный шум и его влияние на организм человека. Л., 1975.
Работа выполнена под руководством
проф. Мышкина И.Ю.
214
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЗАМОСВЯЗЬ МЕЖДУ СОКРАЩЕНИЕМ ВЫБРОСОВ
ЭЛЕВАТОРНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ И ПРОВЕДЕННЫМИ
ИНЖЕНЕРНЫМИ МЕРОПРИЯТИЯМИ
Шибаев Д.А.
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции
Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых,
производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный,
постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую
цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.
Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного
происхождения. Вещества- загрязнители бывают трех видов: газы,
пыль и аэрозоли.
Подавляющее количество выбросов в атмосферу, продуцируемых
элеваторным производством является пылью зерна, которая образуется при его перемещении транспортерами, при отгрузке и загрузке
зерна.
Целью работы является анализ взаимосвязи между выбросами
зерновой пыли в атмосферу элеваторным производством и проведенными мероприятиями по монтажу нового оборудования.
Объектом исследования является элеватор АО “Рыбинскхлебопродукт”.
Состав выбросов предприятия в атмосферу определяется ассортиментом выпускаемой продукции и характером применяемых технологических процессов.
АО Рыбинскхлебопродукт выпускает муку трёх сортов (высшего
сорта, первого сорта и второго сорта), муку ржано- обдирную, комбикорм (простой и гранулированный) и рисовую крупу.
На данном предприятии элеваторное производство является основным. Общая ёмкость составляет 108 тыс. тонн.
215
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Элеватор осуществляет приём и хранение зерна следующих
культур:
- пшеница сортового помола для обеспечения работы сортовой
мельницы;
- рис- сырец, для обеспечения потребности крупозавода;
- фуражные культуры- пшеница, ячмень, кукуруза, рожь, овёс и
др. для обеспечения потребности комбикормового цеха;
- рожь – для выработки ржано- обдирной муки.
В связи с большой протяжённостью маршрутов перемещения
зерна, множеством точек пересыпки, выпуском зерна из бункеров образуется много мест со значительным выделением пыли, что требует
организации большого количества аспирационных сетей.
Проанализировав документацию об атмосферных выбросах за
1997 и 2007 года, мы увидели, что основным загрязнителем атмосферы, выбрасываемом элеватором, действительно является зерновая
пыль. Пыль от зерна, согласно технологическому процессу, выделяется при транспортировке его горизонтальными ленточными конвейерами и вертикальными нориями.
На предприятии имеется 40 аспирационных сетей, но проводятся
замеры выбросов только четырех. Данные сети (АС-3, АС-4, АС-5, АС6) работают на самых нагруженных маршрутах. Согласно технологическому процессу, АС-3 и АС-5 обеспыливают оборудование, с помощью
которого ведется постоянный отпуск зерна цехам. Это самый интенсивный, постоянно работающий маршрут. Поэтому, эти системы выбрасывают больше пыли, чем остальные аспирационные сети.
Таблица 1
Сравнительная таблица выбросов пыли зерна элеватором
АО «Рыбинскхлебопродукт» за 1997, 2007 годы
Источник
выброса
Выброс
за 1997 год
Выброс
за 2007 год
Сокращение
выбросов, n раз
АС-3
АС-4
АС-5
АС-6
1,12
1,08
0,72
0,374
0,017
0,0184
0,0249
0,00296
65,9
58,7
28,29
126,4
Сокращение
выбросов,
%
99,98
99,98
99,97
99,99
Мы обратили внимание, что выбросы элеватора за период в 10 лет
сократились в десятки раз. Нами было проведены собственные замеры
выбросов пыли методом измерения массовой концентрации взвешен216
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ных веществ в газопылевых потоках, отходящих от стационарных источников загрязнения, основанный на поглощении мембранными
фильтрами взвешенных веществ и дальнейшем определении их массы
путем сравнения с контрольным чистым фильтром. Погрешность данного метода составляет 25% и удовлетворяет норме (±25%), установленный РД 52.0.59-85 «Охрана природы. Атмосфера. Требования к контролю промышленных выбросов». Замеры производились дважды27.01.08 и 5.02.08. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты измерения содержания зерновой пыли в воздухе, выбрасываемой аспирационными сетями элеватора
Источник выброса
АС-3
АС-4
АС-5
АС-6
Объем выброса зерновой
пыли, в перерасчете на
тонны в год по данным
анализа 27.01.08
0,0152
0,0255
0,0031
0,0237
Объем выброса зерновой
пыли, в перерасчете на
тонны в год по данным
анализа 27.01.08
0,0187
0,0289
0,0054
0,0246
Как видно из таблицы, экспериментальные данные практически
совпадают с данными из документов за 2007 год. Небольшие изменения можно объяснить использованием нами приборов, отличных от
применяемых контрольной лабораторией, а также, небольшой разницей в работе аппаратов элеватора, другим качеством сырья. Разницу
между данными двух наших замеров можно объяснить инструментальной погрешностью прибора и метода в целом.
Столь высокая разница в количестве выбросов за 1997 и 2007 года
обусловлена вводом в эксплуатацию обновленных аспирационных сетей. Поводом для реконструкции послужил ввод в эксплуатацию нового
оборудования на предприятии. Реконструкция включала в себя:
- монтаж новых точек отсоса, соединяемых с новым оборудованием
- перерасчет газодинамических характеристик аспирационных
сетей, а именно, давления и скорости воздухопотока (интенсивности
отсоса)
- наладку работы циклонов.
Любая аспирационная установка состоит из 4-х основных частей:
1) Отсасывающего патрубка, соединенного непосредственно с
обеспыливаемым оборудованием
217
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Труб- воздуховодов
3) Побудителя тяги- вентилятора. Обязательное требование к
вентиляторам - изготовление их деталей из материалов, не дающих
искру при вращении и соударении.
4) Обеспыливающий аппарат.
На данном предприятии в качестве пылеуловителей применяются
механические устройства, в частности, циклоны. Принцип работы циклона основан на сообщении воздушному потоку вращательного
движения между концентрично расположенными цилиндрами и на
использовании центробежных сил для выделения пыли из потока.
Обычно на предприятиях по хранению и переработке зерна применяют 4 типа циклонов: ЦОЛ, БЦ, ОТИ, УЦ. Циклоны марки ЦОЛ - одиночные, большого диаметра, а БЦ, ОТИ и УЦ - батарейные, малого
диаметра. На нашем объекте исследования применяются батарейные
установки циклонов 4БЦШ так как их коэффициент очистки выше,
чем у одиночных циклонов большого диаметра и может достигать
99% и выше.
Работа аспирационных установок определяется рядом характеристик. Каждая точка отсоса характеризуется скоростью воздухопотока
и давлением. Эти параметры рассчитываются по законам газодинамики таким образом, чтобы аспирация была как можно более эффективной и в то же время не происходил отсос полноценного зерна. Такими
величинами для данных элеваторных аспирационных систем были
выбраны давление 100 Па, а скорость воздухопотока - 900 м3/час
Таким образом, реконструкция аспирационных сетей привела к
достижению многих целей, таких, как:
1) Снижение в десятки раз выбросов пыли в атмосферу, а следовательно, платы за загрязнение.
2)Достижение ПДК пыли в воздухе рабочих помещений, составляющего 4 мг/м3.
3) Значительное улучшение взрыво- пожаробезопасности.
4) Улучшение условий труда. Снятие вредности производства,
уменьшение риска возникновения целого ряда заболеваний. Отпала
необходимость в ношении работниками респираторов.
5) Предупреждение порчи оборудования вследствие засорения
его пылью (внутри многих аппаратов во время работы создается небольшое разрежение воздуха и пыль может проникнуть через отверстия, щели и неплотности в корпусе).
6) Появление возможности собирать больше зерновой пыли.
218
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Зерновая пыль используется предприятием в качестве вспомогательного сырья, а конкретно, в комбикормовом производстве (на предприятии имеется комбикормовый цех). Второй путь применения пылисбор ее в мешки и продажа в качестве составной части удобрений для
сельского хозяйства. То есть, зерновую пыль нельзя назвать отходами,
скорее, побочным продуктом элеваторного производства, который является дополнительным источником доходов для предприятия.
Мы благодарны инженеру- конструктору предприятия Ерофееву
В.И., автору проекта реконструкции аспирационных сетей, за дополнительную помощь в проведении исследования, без которой наша работа была бы не законченной.
Литература
1. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие для вузов / Министерство образования РФ.
3-е изд. М: Финансы и статистика, 2000. 672 с.
2. Веселов С.А., Веденьев В.Ф. Вентиляционные и аспирационные установки предприятий хлебопродуктов. М: Колосс, 2004. 240с
3. Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Методы определения
запыленности газопылевых потоков. Издание официальное. М: Госстандарт России
4. Лейте В. Определение загрязнений воздуха в атмосфере и на рабочем
месте. Л. 1980. 322 с.
Работа выполнена под руководством
канд. пед. наук, доц. И.В. Волковой
219
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
РАЗДЕЛ 1. БОТАНИКА
3
СОДЕРЖАНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И СОСТОЯНИЕ
МИКОСИМБИОНТА В ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ
DACTYLORHIZA MACULATA (L.) SOO (ORCHIDACEAE) 3
Целебровский М.В. ......................................................................... 3
ОЦЕНКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
ТКАНЕЙ ОРХИДНЫХ
8
Пыненкова О.М. ............................................................................. 8
РАЗДЕЛ 2. ГЕНЕТИКА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ
ВЛИЯНИЕ ЦИТОХАЛАЗИНА D НА ОТВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ
ПРАЙМИРОВАННЫХ НЕЙТРОФИЛОВ
Прасол Е.А. ................................................................................... 13
ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
СНЕЖНОГО ПОКРОВА Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Афонина Ю.В................................................................................ 18
СВЯЗЬ АЛЛЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ГЕНОВ, УЧАСТВУЮЩИХ
В РЕПАРАЦИИ ДВУНИТЕВЫХ РАЗРЫВОВ ДНК,
С РИСКОМ РАЗВИТИЯ СПОРАДИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У ЖЕНЩИН
Федосеева Д. М. ........................................................................... 25
МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА ДЛМ У DROSOPHILA
MELANOGASTER
Кондакова Е.С. ............................................................................. 31
ОЦЕНКА ВКЛАДА ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ В МУТАГЕННОЕ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ РЕКИ КОТОРОСЛЬ
Кондакова Д.С. ............................................................................. 35
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ТЕРМОСТАБИЛЬНОЙ
ГИДРОГЕНАЗЫ THIOCAPSA ROSEOPERSICINA HYD SL
ПОСРЕДСТВОМ СЛИЯНИЯ ГИСТИДИНОВОЙ МЕТКИ
С С-КОНЦОМ МАЛОЙ СУБЪЕДИНИЦЫ БЕЛКА
Постникова О.А. .......................................................................... 40
220
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ Р.КОТОРОСЛЬ
В ТЕСТЕ ДЛМ У DROSOPHILA MELANOGASTER
Солдатова А. А. ........................................................................... 45
ВЛИЯНИЕ АКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СОТОВОГО ТЕЛЕФОНА
НА РАСТИТЕЛЬНУЮ МЕРИСТЕМУ
Романовский А.В. ......................................................................... 50
НАСЛЕДОВАНИЕ МАРКИРОВКИ ХАСКИ
У ДЕКОРОТИВНЫХ КРЫС
Савченко К. ................................................................................... 56
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
ГЕНОТОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ
Р. КОТОРОСЛЬ
Прыгунова О.Е. ............................................................................ 59
ИЗУЧЕНИЕ МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ
Р. КОТОРОСЛЬ В ТЕСТЕ ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ
АБЕРРАЦИЙ В МЕРИСТЕМЕ ALLIUM CEPA
Шешина К.А. ................................................................................ 65
РАЗДЕЛ 3. ЗООЛОГИЯ
МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ОТРЯДА
PARAMPHISTOMATIDA
Бурдакова Е.Н. ............................................................................. 72
ГРЫЗУНЫ И НАСЕКОМОЯДНЫЕ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ,
НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ
Глаголев В.А. ................................................................................. 77
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МОЛОДИ СЕРЕБРЯНОГО
КАРАСЯ И ПЛОТВЫ ПРИ НАГРЕВЕ
Капшай Д.С. ................................................................................. 82
МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА РЕОФИЛЬНЫХ ТРЕМАТОД
Смирнова Д.И. .............................................................................. 87
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ФИТОПЛАНКТОНА ОЗЕРА НЕРО
В 2007 ГОДУ
Шишелева С. В. ............................................................................ 92
221
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 4. МИКРОБИОЛОГИЯ
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
И УСТАНОВЛЕНИЕ ВИДОВОЙ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
БАКТЕРИАЛЬНЫХ ШТАММОВ F 65 И F 120
Барашкова Е.Е.............................................................................. 97
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР
ГЕТЕРОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ, УСТОЙЧИВЫХ
К ВЫСОКОМУ СОДЕРЖАНИЮ 2,4-ДНТ В СРЕДЕ
Киселев А.Г. ................................................................................ 102
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕКИ
КОТОРОСЛЬ В ЧЕРТЕ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Мартынова М.В. ........................................................................ 106
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЙ ИЗ ПАХОТНОГО
ГОРИЗОНТА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ
ПОЧВЫ, ПОТЕНЦИАЛЬНО СПОСОБНЫХ К FЕ(III)ВОССТАНОВЛЕНИЮ
Мухина С.Ю. ............................................................................... 111
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕКИ ВОЛГИ В
ЧЕРТЕ Г. ТУТАЕВА
Хомутова Ю.Д. .......................................................................... 114
РАЗДЕЛ 5. ФИЗИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА
ОЦЕНКА УРОВНЯ АКТИВАЦИИ МОЗГА
ПО ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММЕ
Гомзина М.А. .............................................................................. 119
ФИЗИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ДЕТЕЙ 7 – 8 ЛЕТ
Кутузова М., Сидорова Т. ......................................................... 124
АНТРОПОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ
ШКОЛЬНИЦ 12 ЛЕТ
Кузнецова А.П., Леонтьева Т.Н. ............................................... 127
ОСОБЕННОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗРЕЛОСТИ
У ДЕТЕЙ 7-9 ЛЕТ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Некрасова О.Ю. ......................................................................... 131
222
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К ВОПРОСУ О КАЧЕСТВЕ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ
РАЗНЫХ РАЙОНОВ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Cедова Н.Г., Смирнова Т.А........................................................ 140
ВЛИЯНИЕ ГИДРОКОРТИЗОНА НА СКОРОСТЬ ПИЩЕВОЙ
РЕАКЦИИ И РАЦИОНЫ ГОДОВИКОВ КАРПА
НА ФОНЕ РАЗНЫХ ДИЕТ
Шилова А.А. ................................................................................ 146
РАЗДЕЛ 6. ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛИФОСФАТНОГО
СОСТАВА КЛЕТОК SACCHAROMYCES CEREVISIAE
ШТАММОВ D 273 и N 417
Маслов М.Н................................................................................. 152
СИНТЕЗ ПОЛИЯДЕРНЫХ ДИНИТРОДИАНИЛИНОВ
И ПОЛИБЕНЗИМИДАЗОЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Сипягина Н.А. ............................................................................. 155
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РТУТЬОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ,
ПОСТУПАЮЩИХ С КОРМОМ, НА НЕКОТОРЫЕ
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГОРШЕЧНОГО ЧЕРВЯ
ENCHYTRAEUS ALBIDUS
Базанова К.В. .............................................................................. 158
СИНТЕЗ орто-ГАЛОГЕННИТРОБЕНЗИМИДАЗОЛОВ
Иванова Е., Яковлева Ю.С., Станкевич Е. .............................. 165
ОСНОВНОЙ И ПОБОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ
ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ПОЛИНИТРОСУБСТРАТОВ,
СОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЙ ФРАГМЕНТ
Ноздрачева О.И., Яковлева Ю.С............................................... 169
РАЗДЕЛ 7. ЭКОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ И ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
АСТРАГАЛОВ ЗАПАДНОГО ИЛЬМЕННО-БУГРОВОГО
РАЙОНА АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Скворцова И.А. ........................................................................... 174
223
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЦЕНКА КЛАССА ОПАСНОСТИ ОБРАЗЦОВ СМАЗОЧНООХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ЕЕ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (ОАО “АВТОДИЗЕЛЬ”)
Баева А.В..................................................................................... 177
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
ЗЕЛЕНЫХ И ЖЕЛТЫХ ПИГМЕНТОВ В ФИТОПЛАНКТОНЕ
РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Гокова А.С. ................................................................................. 183
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРОВИ
КРЫС ПОД ВЛИЯНИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Калагаева К.В., Карева Ю.В.* .................................................. 189
РАЗВИТИЕ КОНЕЧНОСТЕЙ У ЛИЧИНОК ЛЯГУШКИ ТРАВЯНОЙ
(RANA TEMPORARIA)
Морозова А.С., Холмогоров Ю.В. ............................................. 194
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В БИОСУБСТРАТАХ
ДЕТЕЙ ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ
Балдакова А.А., Бутылина Е.М., Попова Л.С. ......................... 197
ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ГАЛЬВАНОШЛАМА
И НЕФТЕШЛАМА РЯДА ПРОИЗВОДСТВ
И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
Смирнова Е.В.............................................................................. 201
ОЦЕНКА МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА ДЕТЕЙ
В ПЕРИОД РАННЕГО ДЕТСТВА
Нестерова Е.А., Фираго А.Л. .................................................... 207
ОЦЕНКА ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
Хозяинова Л.А. ............................................................................ 212
ВЗАМОСВЯЗЬ МЕЖДУ СОКРАЩЕНИЕМ ВЫБРОСОВ
ЭЛЕВАТОРНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ И ПРОВЕДЕННЫМИ
ИНЖЕНЕРНЫМИ МЕРОПРИЯТИЯМИ
Шибаев Д.А. ................................................................................ 215
224
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 21.11.2008 г. Формат 60х84/16.
Усл. печ. л. 13,01. Уч.-изд. л. 11,96. Тираж 120 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.
225
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
256
Размер файла
2 339 Кб
Теги
современные, экологии, 1476, биологии, проблемы, химия
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа