close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1509.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 2009
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК (54+57):001.12/.18
ББК Е0я431+Гя431
С 56
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве научного издания. План 2009 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
им. П. Г. Демидова. – Ярославль : ЯрГУ, 2009. – 254 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.
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, 2009
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 1. Ботаника
ВЛИЯНИЕ ЭПИНА НА НЕКОТОРЫЕ
МОРФОЛОГОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РЯДА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Мальцева О. А.
Ярославский государственный университет
им. П. Г. Демидова
Созданию регуляторов роста, изучению их свойств всегда уделялось большое внимание. Регуляторы роста растений позволяют ускорить и замедлить сроки созревания растений, повысить их устойчивость к неблагоприятным факторам среды (засухе или избытку влаги,
повышенной или пониженной температуре), неспецифическую устойчивость растений к ряду патогенов, облегчить механизированную
уборку урожая с помощью дефолиантов и десикантов [2].
Проблема регуляторов роста растений приобретает в современных условиях все большее значение. Это обусловлено активным поиском новых более эффективных путей и методов повышения продуктивности
аграрного
сектора
экономики,
преодоления
экономического кризиса в стране и прежде всего за счет малозатратных технологий [7].
Использование активных соединений и особенно регуляторов
роста растений в этих целях активно поддерживается научным обществом и практическими работниками. Такими активными соединениями являются БС. После расшифровки структуры брассиностероидов созданы их экзогенные аналоги, которые сейчас охотно
используются в садоводстве и огородничестве [7]. Эпибрассинолид
(ЭБЛ) относится к новому поколению биорациональных, экологически безопасных и высокоэффективных препаратов для сельского хозяйства. Синтетический аналог природного ЭБЛ называется эпин.
Использование этого препарата в чрезвычайно низких концентрациях
(около 1 мг/га) приводит к повышению устойчивости растений к неблагоприятным условиям обитания (неустойчивому климату, фитопатогенам, неблагоприятному составу почв и т.п.), резко снижает потребность в традиционных химических средствах защиты растений.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эффект использования брассинолида заключается в снятии стрессов у
растений. Использование брассинолида позволяет отключить негативное воздействие, что приводит к большей урожайности [5]. Поэтому изучение действия этой группы гормонов сейчас актуально.
Требуется разрешение некоторых спорных вопросов, например, роль
эпина в корнеобразовании растений
Целью данного исследования является выявление действия эпина
на некоторые морфолого-физиологические характеристики некоторых сельскохозяйственных культур.
В качестве используемого материала брали экзогенный регулятор
роста: эпибрассинолид (C28H48O6).. Молярная масса равна 480 г/Моль.
Разбавлением получили необходимые концентрации 0.025×10-7,
0.05×10-7, 0,1×10-7, 0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7, 5.2×10-7, 10.4×10-7 М.
Лабораторные опыты проводились с целью изучения влияния
эпибрассинолида на морфофизиологические характеристики растений
на начальных этапах онтогенеза и в период вегетации.
Полевые опыты осуществляли с целью изучения влияния эпибрассинолида на морфофизиологические характеристики растений на
вегетативном и генеративном этапах онтогенеза. Проводили предпосевную обработку растений замачиванием семян в водных растворах
эпина. Вторично обрабатывали растения однократным опрыскиванием водным раствором эпбрассинолида в соответствующих концентрациях в период вегетации. Обработку осуществляли соответственно
схеме:
Lycopersicon lycopersicum L. 0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М.
Cucumis sativus L., 0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М.
Raphanus sativus L., 0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М.
Capsicum annuum L., 0.025×10-7, 0.05×10-7, 0.1×10-7М.
Pisum sativum L., 0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М.
Lathyrus odoratus L., 0.1×10-7, 5.2×10-7, 10.4×10-7М.
Vigna sesquipedalis L., 0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М.
Brassica rapa L., 1.3×10-7М.
В работе использовали классические методы физиологии растений.
В результате исследования было выявлено, что эпин стимулировал прорастание Lycopersicon lycopersicum L., Cucumis sativus L., Lathyrus odoratus L. Capsicum annuum L. сорта «Калифорнийское чудо»
и Brassica rapa L., но не оказал действия на семена Raphanus sativus
L., Pisum sativum L. и Vigna sesquipedalis L..
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Объемкорней, %
Эпин в высоких исследуемых концентрациях (от 3,9×10-7М
до10.4×10-7М ) стимулировал увеличение высоты побега Vigna
sesquipedalis L., Capsicum annuum L., Lathyrus odoratus L., Lycopersicon lycopersicum L .В опыте с Raphanus sativus L. длина розетки листьев возрастала под влиянием эпина во всех концентрациях.
Согласно литературным данным, эпин эффективно используется
для укоренения растений [1, 4, 6]. В нашем исследовании мы нашли
подтверждение этим данным (рис.1). Эпин во всех концентрациях
стимулировал повышение объема корней Lycopersicon lycopersicum L.
(42 – 56% больше контроля).
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Контроль
0,65×10-7
1,3×10-7
3,9×10-7
Концентрация эпина, М
Рис.1 Влияние эпина на объем корней Lycopersicon lycopersicum L.
Вопреки мнению исследователей о стимулирующем влиянии
ЭБЛ на корнеобразовании некоторые авторы [3] считают, что корнеобразование не зависит от действия ЭБЛ. В опыте с культурой огурца
подтвердилась и эта точка зрения. Эпин ингибировал увеличение
длины корней Cucumis sativus L.(рис.2).
Длина корней, %
120
100
80
60
40
20
0
Контроль
0,65×10-7
1,3×10-7
3,9×10-7
Концентрация эпина, М
Рис.2 Влияние эпина на длину корней Cucumis sativus L.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Площадь листа Raphanus sativus L. увеличивалась под влиянием
эпина на 48, 101, 102 % (0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М соответственно) (рис.3).
250
Площ
адьлистьев,%
200
150
100
50
0
контроль
0,65*10-7
1,3*10-7
-7
3,9*10
Концентрация эпина, М
Рис.3. Влияние эпина на площадь листьев Raphanus sativus L
Raphanus sativus L. являлась культурой, наиболее восприимчивой
ко влиянию эпина на показатели сырой, сухой массы (превышение
контроля составило 65, 72, 91 % – для сырой массы листьев, 96, 75,
161 % – для сухой массы листьев).
Содержание воды в тканях Raphanus sativus L. возросло под
влиянием эпина (0.65×10-7, 1.3×10-7, 3.9×10-7М) по сравнению с контролем на 60 – 80 %. Для других культур прямого влияния эпина на
указанные параметры не выявлено.
Эпин увеличивал содержание хлорофилла в на г сырой массы в
листьях Cucumis sativus L. в концентрации 0.65×10-7и 1.3×10-7М на 49
и 67% соответственно, содержание хлорофиллов а и в в листьях
Capsicum annuum L. «Калифорнийское чудо» превышало контроль соответственно в 2 и в 8 раз в варианте 0.1×10-7М; содержание каротина – в 4 раза в варианте 0.025×10-7М.
Эпин в концентрациях 1.3×10-7и 3.9×10-7М увеличивал число
цветков на кусте Cucumis sativus L. на 20 и 23 % выше контроля соответственно (рис. 4) и в концентрациях 0.05×10-7М – число бутонов
Capsicum annuum L. (на 50 – 70 % по сравнению с контролем) (рис. 5).
Средний вес собираемых к сроку плодов перца обоих сортов увеличивался под влиянием эпина (рис. 6) в интервале от 10 до78 %.
Эпин повышал общий урожай плодов перца во всех исследуемых
концентрациях от 50 до 90 % .
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Число бутоноа на кусте, %
Рис. 4. Влияние эпина на цветение Cucumis sativus L.
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Контроль
Нежность
0,025×10-7
0,05×10-7
0,1×10-7
Концентрация эпина, М
Калифорнийское чудо
Средний урожай, %
Рис. 5. Влияние эпина на закладку бутонов Capsicum annuum L.
250
200
150
100
50
0
Контроль 0,025×10-7 0,05×10-7
0,1×10-7
Концентрация эпина, М
Нежность
Калифорнийское чудо
Рис. 6 Влияние эпина на величину среднего урожая Capsicum annuum L.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В результате исследования было установлено, что эффективность
действия эпина на разные морфологофизиологические характеристики проявлялась в зависимости от вида и сорта растений и от концентрации изучаемого гормона. И при применении этого фитогормона в
сельском хозяйстве для достижения наилучших результатов необходимо индивидуально подбирать концентрации раствора для обработки каждой культуры в отдельности.
Литература
1. Башмаков, Д.И.. Эффективность регуляторов роста при выращивании
огурца и кукурузы на фоне тяжелых металлов / Д.И.Башмаков, Н.В.Грачева,
О.В.Паршина, А.С.Лукаткин // Физиология растений и экология на рубеже веков, сб.научн.тр. − Ярославаль: ЯрГУ, 2003. − 188 с.
2. Загостина, Н.В. Природные биологически активные соединения и их
роль в жизни растений / Н.В.Загостина // Физиология и экология растений на рубеже веков, сб.науч.тр. – Ярославль: ЯрГУ, 2003. – 202 c.
3. Медведев, С.С. Физиология растений / С.С.Медведев. − СПб.: Изд-во
СПбГУ, 2004. − 336 с.
4. Попова, Н.П.
Антистрессовые
свойства
фиторосторегуляторов
/ Н.П.Попова, Г.С. Зотова // Регуляторы роста и развития растений: Сб. тез. докл.
/ ТСХА. – М., 1999. − 119 с.
5. Тезисы докладов, материалы конференции молодых ученых СО РАН,
посвященной М.А.Лаврентьеву. − http://www.ict.nsc.ru, 2001. – 2-ая вебстраница. – http://www.ict.nsc.ru/ws/show_abstract. ru
6. Третьяков, Н.Н. Регуляция эпибрассинолидом морфо-физиологических
параметров растений яровой пшеницы в условиях засухи / Н.Н.Третьяков,
А.Ф.Яковлева // Материалы V научной конференции Всероссийского общества
физиологов растений. – Пенза, 2003. − С. 343
7. Шеуджен, А.Х. Брассинолид на посевах риса / А.Х. Шеуджен, В.В. Аношенков и др. // Материалы V международной конференции. Регуляторы роста и
развития растений: сб.тез.докл. – М., 1999. – С. 156
Работа выполнена под руководством
к.б.н, доц. Ирбе И.К..
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКОСИМБИОНТА
В ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ ПАЛЬЧАТОКОРЕННИКА
ПЯТНИСТОГО, НАХОДЯЩЕГОСЯ В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ
Маслов М.Н.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Микотрофия является ключевым вопросом биологии орхидных.
Она сопровождает их в течение всего онтогенеза, оказывая влияние
на процессы роста и развития [6]. К настоящему времени микоризы
орхидных достаточно подробно изучены в морфологическом аспекте,
однако вопросам их функционирования уделяется существенно
меньше внимания. При этом исследования проведены главным образом на представителях тропической флоры орхидных, микотрофия
видов умеренного климата остается малоизученной [2].
Целью настоящего исследования было установление закономерностей распределения микосимбионта в подземных органах пальчатокоренника пятнистого – Dactylorhiza maculata (L.) Soo/, находящегося в состоянии покоя. Исследованный вид принадлежит к
жизненной форме вегетативного однолетника с пальчаторазделенным тубероидом [6]. Растения на генеративном этапе онтогенеза собирали в октябре 2008 года на территории Ярославской области (Тутаевский муниципальный район). В работе использовали
растения, произрастающие в двух ассоциациях – Populetum calamagrosum и Piceetum оxalosum. Среднюю биологическую пробу составляли не менее чем из 3 особей. Степень микотрофности, интенсивность и частоту встречаемости микоризной инфекции в дистальных,
медиальных и базальных участках придаточных корней и корневых
окончаниях тубероидов определяли согласно методике И.А. Селиванова (1981), однородность микоризной инфекции – по И.В. Татаренко
(1996).
Результаты изучения распределения микосимбионта по длине
придаточных корней и окончаний тубероидов D. maculatа представлены в табл. 1. В ней приведены средние значения показателей на основании оценки 1400 полей зрения.
Интенсивность и однородность микоризной инфекции существенно не различаются в придаточных корнях и окончаниях тубероида.
Наибольшая частота встречаемости установлена в придаточных корнях (62 %). И.В. Татаренко (1995) при изучении микотрофии тубероидных орхидных (Coeglossum viride, Platanthera bifolia, Neottianthe
cucullata) отмечает наибольшую интенсивность микоризной инфекции в придаточных корнях по сравнению с окончаниями тубероида.
Большую интенсивность микоризной инфекции в придаточных корнях D. maculatа отмечает и О.А. Маракаев (1998). Полученные нами
данные могут быть объяснены физиологическим состоянием подземных органов растений, находящихся в состоянии покоя.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Распределение микосимбионта в подземных органах D. maculatа*
Органы
придаточный
корень
окончание
тубероида
Часть
органа
D,
баллы
C,
%
F,
%
A,
%
Д
М
Б
Х
Д
М
Б
Х
1,88±0,13
1,25±0,12
0,75±0,08
1,30±0,11
1,28±0,11
1,25±0,15
1,02±0,15
1,12±0,13
43
31
24
33
35
32
51
36
82
60
45
62
60
54
46
51
52
54
59
55
65
60
59
59
* Примечание. Часть органа: Д – дистальная, М – медиальная, Б – базальная, Х –
среднее значение для всего органа. Количественные показатели: D – степень микотрофности, баллы; C – интенсивность микоризной инфекции, %; F – частота встречаемости микосимбионта, %; A – однородность распределения микосимбионта, %.
В придаточных корнях интенсивность и частота встречаемости
микоризной инфекции выше в дистальном, чем в медиальном и базальном участках. Коэффициент однородности микоризной инфекции, напротив, максимален в базальном участке. Это может быть связано с активацией процесса переваривания микосимбионта при
увеличении интенсивности микоризной инфекции, что подтверждает
преобладание зернистой массы и лизированных пелотонов в базальном участке. По-видимому, процесс переваривания носит локальный
характер, следовательно, показатель однородности микоризной инфекции снижается, что свидетельствует о неравномерном распределении микосимбионта в корне.
В окончаниях тубероида интенсивность развития микоризной
инфекции выше в базальном (51 %) и минимальна в расширенном (27
%) участке. Показатели частоты встречаемости микосимбионта и однородности микоризной инфекции, напротив, уменьшаются от дистального к расширенному участку. Наименьшие показатели развития
микосимбионта в расширенном участке тубероида, возможно, обусловлены накоплением фитоалексинов, обладающих фунгицидным и
фунгистатическим действием и снижающих способность микоризообразующего гриба проникать в клетки [7].
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Данные, характеризующие процессы проникновения и переваривания микосимбионта в придаточных корнях и окончаниях тубероидов, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Качественная характеристика развития микосимбионта
в подземных органах D. maculatа, % *
Орган
Придаточный
корень
Окончание
тубероида
Часть
органа
Рыхлые
пелотоны
Лизис
Зернистая
масса
Гифы
Д
М
Б
Х
Д
М
Б
Х
20,4
11,6
0
10,6
1,1
0
1,9
0,9
27,5
15,0
19,5
20,7
8,6
2,9
1,7
5,6
43,6
56,0
71,5
57,0
90,3
97,1
92,8
92,6
8,5
17,4
9,0
11,7
0
0
3,6
0,9
* Примечание. См. табл. 1.
Для придаточных корней характерно преобладание зернистой
массы гриба, свидетельствующей об активных процессах переваривания. В наибольшей степени это выражено в их базальном участке.
Плотных пелотонов (клубков гиф), характерных для начальных стадий переваривания, не отмечено. Таким образом, во всех участках
корня процессы переваривания микосимбионта преобладают над
процессами заселения. При этом переваривание в базальном участке
выше, чем в медиальном и дистальном. Это может быть связано с неодинаковой активностью гидролаз в клетках корня [4].
В корневых окончаниях тубероида выявлена аналогичная картина состояния микосимбионта, что и в придаточных корнях. При этом
содержание зернистой массы максимально в медиальном (97 %) и
снижается к расширенному (90 %) участку. Заселение микосимбионтом окончаний тубероида происходит менее выражено, чем придаточных корней. Это согласуется с данными И.В. Блиновой (1998) и
И.В. Татаренко (1995), полученными для тубероидных орхидных
(Coeglossum viride, Platanthera bifolia).
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, в придаточных корнях D. maculatа в состоянии
покоя интенсивность микоризной инфекции наибольшая в дистальном, а в окончаниях тубероида – в базальном участке. Для показателя
однородности микоризной инфекции характерна противоположная
картина. Частота встречаемости микоризной инфекции в придаточных корнях и окончаниях тубероида максимальна в дистальном участке В придаточных корнях и окончаниях тубероида переваривание
микосимбионта преобладает над заселением, причем лизированивание микосимбионта более выражено в окончаниях тубероида.
Литература
1. Блинова И.В. Особенности онтогенеза некоторых корнеклубневых орхидных (Orchidaceae) Крайнего Севера / И.В. Блинова // Бот. журнал. – 1998.– Т.
83. – № 1. – С. 85-94.
2. Крюгер Л.В. Микосимбиотрофизм орхидных и некоторые вопросы их
биологии / Л. В. Крюгер, О.И. Шардакова // Микориза и другие формы консортивных взаимоотношений в природе. – 1980. – С. 20-28.
3. Маракаев О.А. Эндотрофная микориза орхидных Ярославской области
/ О. А. Маракаев // Современные проблемы биологии и химии: Сб. науч. трудов
/ Яросл. гос. ун-т. – Ярославль. – 1998. – С. 37-42.
4. Маракаев О.А. Активность окислительных ферментов и особенности
развития микоризы в подземных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo/ на разных этапах онтогенеза / О.А. Маракаев, О.В. Титова // Бюл. ГБС. – 2000. – Вып.
180. – С. 77-84.
5. Селиванов И.А. Микосимбиотрофизм как форма консортивных связей в
растительном покрове Советского Союза / И.А. Селиванов. – М.: Наука, 1981. –
230 с.
6. Татаренко И.В. Орхидные России: жизненные формы, биология, вопросы
охраны / И.В. Татаренко. – М.: Аргус, 1996. – 207 с.
7. Целебровский М.В. Содержание фенольных соединений и состояние микосимбионта в подземных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo/ (Orchidaceae)
/ М.В. Целебровский // Современные проблемы биологии, экологии, химии.
Ярославль – 2008. С. 3-8.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доцента Маракаева О.А.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗУЧЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ОЗЕР-СТАРИЦ
В НИЖНЕМ ТЕЧЕНИИ р. КОТОРОСЛЬ
Мошкин Н.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Старицы рек сохраняют особенности естественных природных
экосистем, поэтому играют значимую роль в сохранении биоразнообразия растительного и животного мира. Они характеризуются непродолжительным в геологическом плане периодом существования, в
пойме реки всегда есть старичные водоемы разных эволюционных
стадий, которые могут быть моделью для прогноза состояния озерных
экосистем на разных стадиях их развития. Исследования растительного покрова многочисленной группы старичных водоемов проводились
активно в бассейне Средней Волги (Папченков, 2001; Матвеев, 2006;
Петрова, 2006). На территории Ярославской области (бассейн Верхней Волги) исследованиями были охвачены лишь озера Некрасовской
поймы (Крылова, 2000). Литературных сведений о растительном покрове стариц в пойме р. Которосль нами не было обнаружено, что определило актуальность данной работы.
Целью данного исследования стало всестороннее изучение растительного покрова стариц в нижнем течении р. Которосль. Ее достижение было связано с решением следующих задач: выявить флористический состав и ценотическое разнообразие растительного покрова озерстариц и проанализировать его состав и структуру; изучить закономерности распределения растительных сообществ; провести картирование
растительности озер-стариц и оценить степень и характер их зарастания; оценить роль видов и экотипов макрофитов в зарастании озерстариц.
Объект и методы исследования. Объектами исследования послужили 3 озера-старицы, расположенные в нижнем течении р. Которосль
(недалеко от места впадения ее притока, р. Пахмы), на левобережной
пойме в 50-70 м от русла. Все водоемы имеют одинаковое происхождение (образовались из одной протоки) и сходный характер зарастания.
Сбор материала осуществлялся маршрутным методом с берега в
июле-августе 2008 года. Описание водной и околоводной растительности проводилось по методике В.Г. Папченкова (2001). Параллельно
осуществлялось картирование растительности с берега с использованием глазомерного способа. Очертания растительных сообществ наноси13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лись на картосхему и привязывались к береговой линии. В каждом сообществе обозначался доминант и содоминант, если он присутствовал.
Для определения взаимосвязи фитоценозов друг с другом и со средой в
характерных по зарастанию участках водоемов закладывались экологические профили. Название ассоциаций фитоценозов давалось на доминантно-детерминантной основе, разработанной В.Г. Папченковым
(2003). При экологическом анализе флоры и экологических характеристиках водных и околоводных растений использовалась экобиоморфологическая классификация макрофитов В.Г. Папченкова (2001).
Составлены картосхема зарастания одного из 3-х озер-стариц и 7
профилей-трансект распределения растительных сообществ.
Результаты работы и их обсуждение. Флора водоемов представлена типично водными (гидрофиты), прибрежно-водными (гелофиты и гигрогелофиты) и заходящими в воду – береговыми, закономерно встречающимися на водопокрытом грунте (гигромезофиты и
мезофиты) растениями. Флористический список видов составили 51
вид макрофитов из 38 родов и 23 семейств. В их числе хвощеобразные (Equisetophyta; Equisetum fluviatile L.); папоротникообразные (Polypodiopsida; Thelypteris palustris Schott) и цветковые (Magnoliophyta;
49 видов, 35 родов и 21 семейство) растения. Среди последних 28 видов относятся к двудольным (Magnoliopsida) и 22 вида – к однодольным (Liliopsida) растениям.
Ведущими по числу видов семействами являются Cyperaceae – 9
видов, Poaceae – 6 видов, Salicaceae, Apiaceae, Lamiaceae – по 3 вида,
что соответствует условиям данного экотопа. Остальные семейства
характеризуются низким видовым разнообразием: в 8 семействах по 2
вида, в 9 семействах – по 1. По числу видов наиболее флористически
богатыми являются роды Carex – 7 видов, Salix, Calamagrostis – 3 вида, Typha, Scirpus, Lemna, Galium – по 2 вида.
Группа гидрофитов на исследуемой территории представлена 5
видами (Hydrocharis morsus-ranae L., Lemna minor L., L. trisulca L.,
Stratiotes aloides L., Utricularia vulgaris L.), среди которых сплошное
зарастание акватории на всех водоемах вызывает Stratiotes aloides.
Его доминирование указывает на высокое содержание в водоемах
биогенов (Щербаков и др., 1995) в виду их старения (Матвеев, 2005),
а также, возможно, за счет приноса хозяйственно-бытовых стоков от
расположенного рядом совхоза "Пахма". Остальные виды гидрофитов
характеризуются рассеянным распространением в сообществах высокотравных гелофитов, где формируют надводный ярус.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следствием высокой эдификаторной роли Stratiotes aloides является выпадение из состава флоры таких экогрупп гидрофитов, как
макроводоросли и водные мхи; гидрофиты, свободно плавающие в
толще воды; укореняющиеся гидрофиты с плавающими на поверхности воды листьями. Исключение составляют Lemna trisulca, Hydrocharis morsus-ranae и Utricularia vulgaris, но и они малочисленны и
находятся в угнетенном состоянии.
Группа гелофитов, или воздушно-водных растений, представлена
7 видами, среди которых наиболее обильными являются Scirpus lacustris L., Typha angustifolia L., T. latifolia L., Glyceria maxima (Hartm.)
Holmb. и Equisetum fluviatile L. Три первых вида являются основными
ценозообразователями сплавин и создают сменяющие друг друга полосы и пятна сообществ.
Группа гигрогелофитов на акватории озер представлена 13 видами,
среди которых доминируют Carex acuta L., Comarum palustre L., Menyanthes trifoliata L., Naumburgia thyrsiflora (L.) Rrichenb. Заходящие в
воду береговые гигрофиты и мезофиты представлены 26 видами.
Обогащение флоры водоемов за счет гигрогелофитов связано со
сплавинным характером зарастания исследуемых водоемов, поскольку именно они являются теми типичными растениями, которые чаще
всего поселяются на уже сформированной сплавине и формируют на
ней устойчивые многовидовые растительные сообщества.
Равное долевое соотношение водных растений (49 %) и околоводных растений (51 %) на исследованной территории характерно и
для большинства изученных водораздельных озер и стариц Средней
Волги (Папченков, 2001).
Очень часто встречаемые виды являются фоновыми и определяют визуально воспринимаемую видовую специфику растительного
покрова водоема или водотока (Папченков, 2001). На исследованных
объектах такими видами являются Carex acuta, Scirpus lacustris, Stratiotes aloides, Typha angustifolia, T. latifolia. Большинство видов являются часто встречаемыми и типичными для флоры водоемов и водотоков Ярославской области. Из редких видов отмечена Salix
myrtilloides L.
Растительный покров исследуемых водоемов представлен 21 ассоциацией, относящейся к 14 формациям и 4 классам. Наибольшим
разнообразием выделяется гигрогелофитная (7 ассоциаций, 4 формации) и воздушно-водная (гелофитная) растительность (7 ассоциаций,
4 формации). Наиболее разнообразными в синтаксономическом отношении являются формации рогоза узколистного и сабельника бо15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лотного – соответственно 4 и 3 ассоциации. Настоящая водная растительность имеет самое низкое синтаксономическое разнообразие –
всего 2 ассоциации из 2 формаций.
Ряды последовательных смен фитоценозов в сторону уменьшения
увлажнения выглядят следующим образом. Всю акваторию, начиная с
глубин 1 – 1,2 м, занимают сообщества Stratiotes aloides с проективным
покрытием (ПП=90-100 %), местами с примесью Lemna trisulca и Hydrocharis morsus-ranae (ПП=5-10 %). В сторону берега на глубине от
0,8(0,9) м до 1(1,2) м, примыкая с другой стороны к окраине сплавин,
они сменяются сообществом Carex pseudocyperus и Naumburgia thyrsiflora; образует узкую опоясывающую весь водоем полосу шириной 1 –
1,5 м. Сообщество отличается высоким флористическим разнообразием
за счет включения большого числа сопутствующих гигрофильных видов (Alisma plantago-aquatica, Cicuta virosa, Epilobium palustre, Lycopus
europaeus, Oenanthe aquatica, Rumex hydrolapathum, Sagittaria
sagittifolia, Scutellaria galericulata, Sium latifolium, и др.), поселяющихся
на сплавине. Следующим в экологическом ряду идет сообщество Scirpus lacustris, расположенное на сплавине полосой в 2,5 – 3 м; приурочено к глубинам от 0,6 до 0,9 (1) м. Его сообщество имеет выраженную
вертикальную структуру. Доминантом первого яруса (ПП=60-85 %) является Scirpus lacustris, во втором ярусе с общим проективное покрытие
от 10 до 40 % часто встречаются Equisetum fluviatile, Comarum palustre,
Menyanthes trifoliata, единично – Epilobium palustre, Lycopus europaeus,
Naumburgia thyrsiflora; надводный третий ярус формируют малочисленные Lemna minor и Hydrocharis morsus-ranae (ПП до 5 %).
С уменьшением глубины пояс высокорослых гелофитов замещается на гигрогелофитную растительность, которая развивается по побережью полосой различной ширины (5 – 20 м), обрамляя все озеро. На
водоемах она представлена сообществами Carex acuta (ПП до 60-70 %),
развивающимся на к глубинах от 0,1 до 0,5 м. В глубоких участках
(0,4 – 0,5 м) в ее составе кроме довольно обильных Equisetum fluviatile,
Comarum palustre, Menyanthes trifoliata (до 30 %) единично встречаются
Scirpus sylvaticus, Typha latifolia. С уменьшением глубин (0,15 – 0,3 м)
начинаются практически чистые заросли Carex acuta (ПП=70-90 %) с
единичными включениями Epilobium palustre, Myosotis palustris, Scutellaria galericulata, Stachys palustris, Stellaria palustris и др.
Экологический ряд замыкает сообщество Calamagrostis canescens
с ПП до 80-90 %; формируется на глубинах 0,05 – 0,1 м до переувлажненного грунта. На пограничных участках в сообщество в виде
вкраплений включаются Carex acuta и Equisetum fluviatile (на границе
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с поясом осок) и Cirsium setosum, Elitrigia repens, Achillea cartilaginea,
Lathyrus pratensis, Galium boreale, Filipendula ulmaria (на границе с
луговой растительностью). Зарастание одного из 3-х озер-стариц
представлено на рис. 1.
По классификации старичных водоемов В.И. Матвеева (2006),
исследуемые водоемы относятся к озерам-старицам типичной поймы
с растительностью зонально-зарослевого типа и находятся на стадии
старения. Зарастание идет через сплошное сплавинообразование, ведущая роль в котором принадлежит Stratiotes aloides, Scirpus lacustris,
Typha angustifolia, T. latifolia L и Glyceria maxima. Для стадии старения характерно уменьшение разнообразия видового состава макрофитов за счет увеличения площадей зарослей конкурентноспособного
вида, каким является Stratiotes aloides, который играет первостепенную роль в заболачивании стариц, их старении и исчезновении. Телорезовые озера со временем благодаря разрастанию Glyceria maxima
или Calamagrostis arundinacea могут превратиться в сырые луга, или,
в результате зарастания ивами, в пойменные ивняки.
Литература
1. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. – Л.: Наука, 1981. – 187 с.
2. Крылова Е.Г. Динамика растительности озер Некрасовской поймы // Современные проблемы биологии и химии. – Ярославль. 2000. – С. 182-188.
3. Матвеев В.И. Методические аспекты изучения динамики растительности
озер-стариц Среднего Поволжья // Материалы VI Всерос. школы-конф. по водным макрофитам "Гидроботаника 2005". – Рыбинск: ОАО "Рыбинский дом печати", 2006. – С. 131-134.
4. Папченков В.Г. Растительный покров водоёмов и водотоков Среднего
Поволжья: монография. – Ярославль: ЦМП МУБиНТ, 2001. – 213 с.
5. Папченков В.Г. Доминанто-детерминантная классификация водной растительности // Гидроботаника: методология, методы. Матер. школы по гидроботанике. – Рыбинск, 2003. – С. 126-131.
6. Петрова Е.А. Особенности зарастания стариц реки Суры на разных стадия эволюции водоемов // Материалы VI Всерос. школы-конф. по водным макрофитам "Гидроботаника 2005". – Рыбинск: ОАО "Рыбинский дом печати",
2006. – С. 328-330.
7. Щербаков А.В., Даушкевич С.С., Даушкевич Ю.В. Использование высшей водной растительности как индикатора загрязнений водотоков Московской
области // IV Всерос. конф. по водн. раст.: тез. докл. – Борок, 1995. – С. 84-85.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Картосхема зарастания озера-старицы. Условные обозначения:
1 – Typha latifolia, 2 – Typha angustifolia, 3 – Glyceria maxima, 4 – Scirpus lacustris,
5 – Equisetum fluviatile, 6 – Menyanthes trifoliata, 7 – Comarum palustre, 8 – Stratiotes aloides, 9 – Phalaroides arundinacea, 10 – Calamagrostis canescens,
11 – C. purpurea, 12 – виды р. Salix, 13 – Carex acuta, 14 – C. pseudocyperus
Работа выполнена под руководством
к.б.н., ст. преподавателя Борисовой М.А.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РОСТОСТИМУЛИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКТА
ИЗ СТЕБЛЕКОРНЕВОГО ТУБЕРОИДА ОРХИДНЫХ
Пыненкова О.М.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Исследование физиологически активных веществ является одним
из наиболее интенсивно изучаемых вопросов физиологии и биохимии
растений. По мере выделения и изучения этих соединений стало возможным их использование в качестве регуляторов роста [5, 8]. К настоящему времени выяснено, что они влияют на свойства цитоплазмы, окислительно-восстановительный режим клеток, дыхание и
фотосинтез, поступление и передвижение веществ, метаболизм углеводов, азотистых и фосфорных соединений, скорость и направление
ферментативных реакций. Особый интерес представляет изучение
физиологически активных веществ, выделенных из нетрадиционных
и лекарственных видов растений, в частности орхидных.
Целью настоящей работы была оценка физиологической активности экстракта запасающих органов Dactylorhiza maculatа (Orchidaceae) – стеблекорневых тубероидов. В качестве тест-объекта использовали семена огурца сорта «Кустовой». Из тубероидов получали 1%
спиртовой экстракт и готовили серию разбавлений – 1, 10-1, 10-2, 10-3,
10-4, 10-5, 10-6%. В каждый из полученных растворов помещали семена
огурца на 18 часов, после этого проращивали их в рулонах при температуре 25°С. Аналогично поступали с семенами, обработанными
соответствующими спиртовыми контролями (без экстракта) и раствором 2,4-Д (10 мг/л). Опыт продолжали в течение семи суток. Определяли энергию прорастания и всхожесть семян, морфометрические и
весовые показатели проростков. Эксперимент проводили в двукратной повторности по 30 семян в каждой [2, 3, 7].
Результаты, характеризующие действие экстракта стеблекорневых тубероидов на прорастание семян огурца, приведены в таблице.
Показано, что после обработки семян 1% раствором экстракта прорастание отсутствует. Это может быть связано с высокой концентрацией этилового спирта, использованной для получения экстракта, что
подтверждается также отсутствием прорастания в варианте со спиртовым контролем. Высокий показатель энергии прорастания по сравнению с контролем отмечен у семян, находившихся в растворах экстракта с концентрациями от 10-2 до 10-5%. Всхожесть семян,
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обработанных этими же экстрактами, существенно не отличается от
контрольного варианта. Влияние раствора 2,4-Д в концентрации 10
мг/л на посевные характеристики семян не обнаружено.
Таблица
Действие экстракта на прорастание семян огурца *
Концентрации экстракта,
%
1
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
Контроль
2,4-Д (10 мг/л)
Энергия
прорастания, %
48
75
74
77
69
60
65
65
Всхожесть, %
73
88
85
89
80
75
89
83
*Примечание: « – » – отсутствие проростков в варианте
Выявлено, что стимулирование роста корней проростков огурца
начинается с концентрации раствора экстракта 10-1% (рис. 1). Однако
в вариантах от 10-1 до 10-3% длина корней существенно не отличается
от соответствующего спиртового контроля. При концентрации раствора экстракта 10-4% выявлен максимальный стимулирующий эффект на рост корней, при более низких концентрациях экстракта их
ростостимулирующее действие не проявляется. Таким образом, физиологическая активность экстракта, связанная с влиянием на рост
корней проростков, обнаружена лишь в концентрации 10-4%.
На рост побегов проростков огурца стимулирующее действие
оказывают концентрации растворов экстракта от 10-1 до 10-5% (рис.
2). Этот эффект выражен в значительно меньшей степени, чем у корней. Значения стимулирующих эффектов сильно варьируют в разных
вариантах. У большинства исследуемых растворов экстрактов физиологический эффект проявляется в той же степени, что и в соответствующих спиртовых контролях. Превышения длины побегов проростков по отношению к показателям, выявленным в спиртовых
контролях, выявлены в концентрациях 10-3 и 10-4%. Однако их ростостимулирующая активность требует дополнительного подтверждения.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отношение к контролю, %
80
60
40
20
0
-20
1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
-40
-60
-80
-100
-120
Концентрации экстракта, %
Рис. 1. Физиологический эффект действия экстракта
на длину корней огурца:
– экстракт; – спиртовой контроль.
Отношение к контролю, %
40
20
0
-20
1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
-40
-60
-80
-100
-120
Концентрации экстракта, %
Рис. 2. Физиологический эффект действия экстракта
на длину побегов огурца: – экстракт; – спиртовой контроль.
По данным литературы, степень чувствительности к действию
испытываемых веществ у стеблевой части растений значительно ниже, чем у корней [7]. Это подтверждено и в нашем эксперименте:
стимуляция роста корней огурца экстрактом более высокая и составляет 53%, стимуляция роста побегов – 22%. При этом на весовые характеристики проростков (сырую и сухую массы) разные концентра21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ции экстракта и раствор 2,4-Д (10 мг/л) не оказывают достоверного
влияния. Таким образом, нами показано: 1) для семян и проростков
огурца является токсичной 1%-ная концентрация экстракта; 2) длина
корней проростков огурца является наиболее оптимальным показателем для выявления физиологической активности экстракта, чем длина
побегов. Продолжение исследований позволит выявить физиологически активные концентрации экстракта.
Литература
1. Волынец, А.П. Взаимодействие эндогенных регуляторов роста и гербицидов / А.П. Волынец. – Минск: Наука и техника, 1980. – 144с.
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., Титова О.В. Экологическая физиология растений: вегетационные опыты: Метод. указания / О.А. Маракаев, О.В. Титова. – Ярославль:
Изд-во ЯрГУ, 2003. – 55 с.
4. Полевой, В.В. Фитогормоны: учебное пособие / В.В. Полевой. – Л.: Издво ЛГУ, 1982. – 249 с.
5. Природные ингибиторы роста и фитогормоны / Под ред. В.И. Кефели. –
М.: Наука, 1981. – 253с.
6. Пыненкова О.М., Маракаев О.А. Оценка физиологической ткани орхидных // Современные проблемы биологии, экологии, химии. – Ярославль: Изд-во
ЯрГУ, 2008. – С. 8 – 12.
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 Маракаева О.А.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 2. Генетика и генетическая
токсикология
МИТОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КЛЕТОК МЕРИСТЕМЫ
АСТРАГАЛА ДЛИННОЦВЕТКОВОГО
Скворцова И.А.
Астраханский государственный университет
Во флоре Астраханской области отмечены 32 вида рода
Astragalus L., среди которых имеются виды, нуждающиеся во всестороннем изучении и особой охране [5]. К их числу относится астрагал
длинноцветковый. внимание многих исследователей Проблема изучения динамики митотической активности привлекает всё большее
внимание исследователей, как с теоретической, так и практической
стороны, так как в основе роста растений лежит новообразование клеток, тканей, органов. Деление клеток является конечным этапом многих биохимических превращений, связанных с воспроизведением генетической информации и началом нового этапа биосинтеза
соединений, включающихся в информационную, энзиматическую и
структурную организацию образующихся клеток. Известно, что интенсивность деления клеток, отражающая активность и направленность в них биохимических процессов, у многих растений отличается
четкой ритмичностью в течение суток [1-2, 3-4, 7-8 и другие]. Это доказано для значительного числа видов и родов растений. Несмотря на
широкую распространенность на территории России и высокую адаптацию к условиям аридного климата Астраханской области, представители рода Astragalus L. не затронуты исследованиями динамики и
периодичности митоза. Астрагал длинноцветковый (Astragalus longipetalus Chater.) – травянистый стержнекорневой поликарпик семейства бобовые (Fabaceae Lindl.). Гемикриптофит, многолетник [10].
Встречается на песчаных и супесчаных почвах по северному склону
горы Большое Богдо, по пескам бэровских бугров.
Цель работы: исследование митотической активности клеток
апикальной меристемы зародышевых корней астрагала длинноцветкового в различное время суток.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Материал и методика. Для исследования митотической активности послужили семена растений природных популяций A. longipetalus
Chater., собранных на бэровских буграх окрестностей ерика Солянка
Астраханской области. Семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, обильно смачиваемой дистиллированной водой, в
термостате при температуре 25 ºС. Перед фиксацией корешков чашки
Петри с проросшими семенами обильно поливали дистиллированной
водой для обеспечения нормального деления клеток в корнях и на 20
минут помещали в холодильник. Зародышевые корешки, длиной 0,8-2,3
см, фиксировали ацетоалкоголем в течение 6 часов темпорально [12] с
10 до 14 часов. В каждый момент времени для исследования митотической активности анализировали не менее 2-3 тысяч клеток. Окраска корешков проводилась ацетокармином [9]. Готовили временные давленые
препараты. Окрашенный кончик корешка раздавливали до получения
монослоя клеток. Анализ препаратов проводился при помощи микроскопа «Биомед 2» при увеличении 16 × 40 и 16 × 90. Митотическую активность выражали в митотических индексах (MI) отношением числа
делящихся клеток в различных фазах к общему количеству проанализированных клеток меристемы в процентах.
Экспериментальная часть и обсуждение результатов.
Для исследования динамики митотической активности на серии
микропрепаратов проведены определения митотических индексов
(mitotic index) клеток корневой меристемы A. longipetalus Chater. в
различное время суток с 10 до 14 часов. В течение исследуемого промежутка времени уровень митотической активности клеток меристемы зародышевого корня значительно различался в зависимости от
времени фиксации материала. Так, в 10 часов митотический индекс
составил 4,7%, к 12 часам наблюдалось повышение митотической активности до 40%, а в 14 часов – значения митотических индексов достигли 75,4%. Таким образом, четко выраженный максимальный подъем митотической активности был обнаружен в 14 часов (табл. 1).
У различных родов растений, как правило, отмечают различное
количество подъемов и спадов митотической активности. Так у представителей культурной сои и дикорастущей уссурийской сои – 3, у
традесканции – 4, у донника – 8 пиков митоза, у сахарной свёклы – 5
подъёмов митотической активности [1, 2, 3, 4, 7, 8 и другие]. При
этом максимум митотической активности у представителей того же
семейства, культурной и дикорастущей сои, отмечен в 6 часов утра и
в 12 часов дня. Митотическая активность клеток меристемы астрагала
длинноцветкового относительно высока. Это обеспечивает высокий
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пролиферативный пул, который способствует адаптации растений
этого вида к аридным условиям Астраханской области.
Таблица 1
Митотическая активность клеток меристемы
A. longipetalus Chater. в зависимости от времени суток
Исследуемый вид
Astragalus longipetalus Chater.
Митотический индекс (в %)
Время: суток, час ÷ мин
10°°
12°°
14°°
4,7**
40,1**
75,4***
Примечание: уровень значимости * p≤0,05 : ** p≤0,01;*** p≤0,001.
На рис. 1 представлены цитологические картины митоза у
A. longipetalus Chater., полученные нами.
1.1
1.2
1.3
1.4
Рис. 1. Цитологические картины митоза у A. longipetalus Chater.
1.1 – вид метафазы « с полюса»; 1.2 – анафаза митоза;
1.3 – телофаза; 1.4 – метафаза «с экватора»
Проблема антропогенного воздействия на естественные местообитания представителей рода Astragalus L. весьма актуальна в Аст25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
раханской области. Астрагалы обладают узкой привязанностью к определенным конкретным особенностям местообитания, рельефа, почвы, увлажнения.
В растительных сообществах бэровских бугров и Астраханского
региона в целом астрагалы встречаются отдельными экземплярами. В
настоящее время уничтожена большая часть бэровских бугров и этот
процесс стремительно продолжается. Бэровские бугры активно используются в качестве пастбищ и как карьеры для добычи песка и
глины. С каждым годом изменение ландшафта бэровских бугров приводит к сокращению численности популяций астрагалов.
Необходимо их дальнейшее изучение в эколого-биологическом
отношении и сохранение этих важнейших представителей флоры Астраханской области.
Литература
1. Гриф В.Г. О суточной периодичности митозов в меристеме ячменя
[Текст] / Гриф В.Г. // Цитология. 1959. T.1. № 2. С. 229-233.
2. Гриф В.Г., Иванов B.Б. Данные о временных параметрах митотического
цикла у цветковых растений [Текст] / Гриф В.Г., Иванов B.Б. // Цитология. 1980.
Т.22. № 2. С. 107-120.
3. Козак М.Ф. Временные параметры митотического цикла клеток апикальной меристемы корня двух видов сои и межвидовых гибридов [Текст] / М.Ф. Козак. // Естественные науки. Журн. фундаментальных и прикладных исследований. Изд-во Астраханского госуниверситета, 2001. № 3. – С. 58-61.
4. Козак М.Ф. Митотическая активность и временные параметры митоза и
митотического цикла у двух видов сои и межвидовых гибридов [Текст] / Козак
М.Ф. // Цитология и генетика. 1993. Т.27. № 1. С. 18 – 22.
5. Лактионов А.П. Флора долины Нижней Волги [Текст] / Лактионов А.П.
Автореф. канд. биол. наук. – Тольятти, 2004. – 23 с.
6. Лактионов А.П. Сосудистые растения заповедника «Богдинско-Баскунчакский» (Аннотированный список видов) [Текст] / Лактионов А.П., Пилипенко В.Н., Глаголев С.Б. и др. под редакцией Ю.Е. Алексеева – М.: Изд-во Комиссии РАН по сохранению биологического разнообразия. ИПЭЭ РАН, 2008. – 66
с. – [Флора и фауна заповедников. Выпуск 113].
7. Лебедев П.В. Суточная ритмика митотической активности клеток верхушечной меристемы кормового люпина [Текст] / Лебедев П.В., Мельникова М.Ф..
Уткина И.А. // Цитология и генетика. 1974. Т .8. № 3. С. 241-244.
8. Немилостивая Т.И. Суточный ритм митотической активности клеток листьев гибридного подсолнечника и его исходных форм [Текст] / Немилостивая
Т.И. // Вестник Харьковского университета. – Харьков: Виша школа, 1982. С. 4547.
9. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений [Текст] / З.П. Паушева. – изд. 4-ое, перераб и доп. – М. ВО «Агропромиздат», 1988. – 271 с., ил. –
Библиогр. С. 267-268.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. Пилипенко В.Н. Современная флора дельты реки Волги: Монография
[Текст] / Пилипенко В.Н., Сальников А.Л., Перевалов С.Н. – Астрахань: Изд-во
АГПУ, 2002. С. 21-64.
11. Ригер Р. Генетический и цитогенетический словарь: Перевод с нем.
[Текст] / Ригер Р., Михаэлис А. – М.: Колос, 1967. 607 с.
12. Ромейс Б. Микроскопическая техника: Перевод с нем. В.Я. Александрова, З.И. Крюковой [Текст] / Ромейс Б. – М.: Издательство иностранной литературы, 1953. С. 57-575.
13. Станков С.С. Определитель высших растений европейской части СССР
[Текст] / Станков С.С., Талиев В.И. – М.: Просвещение, 1949. С. 439-450.
14. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР) [Текст] / Черепанов С.К. – СПб.: Мир и семья, 1995. C. 219-228.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., профессор М.Ф. Козак
ВЛИЯНИЕ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ НА ВЫБОР ПРОФЕССИИ
Басова Л. А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Многие люди рано или поздно встают перед выбором: какую
профессию получить. Но кто-то находит ответ быстро, кто-то долго
мучается, а кто-то уже получив образование и проработав несколько
лет, начинает понимать, что «это не его», что дело, которому он себя
посвящает, ему совсем не нравится и порой совсем не получается.
Этот вопрос заинтересовал и ученых генетиков: что оказывает
влияние на выбор профессии. Случайно ли существует множество
примеров профессиональных династий. Какую роль в этом играет наследственность.
Для раскрытия темы «Влияние наследственности на выбор профессии» необходимо раскрыть понятия, профессия и наследственность.
Профессия (лат. Professio — официально указанное занятие, специальность) – род трудовой деятельности (занятий) человека, владеющего комплексом специальных теоретических знаний и практических навыков, приобретённых в результате специальной подготовки,
опыта и стажа работы.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наследственность — свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а
также повторять определенный тип индивидуального развития. Обеспечивается воспроизведением материальных единиц наследственности — генов, локализованных в специфических структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы. Вместе с изменчивостью
наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм
жизни и лежит в основе эволюции живой природы. Изучается генетикой и другими науками биологического круга.
Перед тем как выбрать профессию мы смотрим, какие способности у нас есть. Способности — это индивидуальные особенности
личности, являющиеся субъективными условиями успешного осуществления определённого рода деятельности. Способности не сводятся
к имеющимся у индивида знаниям, умениям, навыкам. Они обнаруживаются в быстроте, глубине и прочности овладения способами и
приёмами некоторой деятельности и являются внутренними психическими регулятивами, обусловливающими возможность их приобретения.
Раннее появление способностей у детей, повторение их у потомков выдающихся людей, примеры одаренных семей, с одной стороны,
как бы подтверждают наследственность способностей, с другой – не
позволяют развести действие наследственности и среды (в одаренных
семьях благоприятные условия для развития способностей).
Существуют природные предпосылки способностей – задатки.
Это анатомо-физиологические и функциональные особенности человека: строения мозга, органов чувств, движения. К задаткам относят
проявления и свойства типов нервной системы – общих и специальных типов, а также парциальные (частные) особенности нервной системы, проявляющиеся у одних в предрасположенности к восприятию
цветов, звуков, у других – к обобщениям, установлению связей, отношений и т.п.
У человека есть два вида задатков: врожденные и приобретенные.
Первые иногда называют природными, а вторые социальными.
Возможность наследования задатков не следует приравнивать к
наследованию способностей. Психологи доказали, что способности
человека развиваются в процессе жизнедеятельности. Решающим условием их развития являются специально организованные деятельность и обучение. Итак, способности человека формируются и развиваются.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом, можно сделать вывод о минимальном значении
наследственности на развитие способностей. Но настолько же минимально значение наследственности на выбор профессии?
В начале 2009 года британские ученые сделали сенсационное открытие: гены способны влиять на выбор профессии. Пока они уверены в том, что склонность к предпринимательству определяется наследственностью. Кроме того, гены влияют на черты характера,
обеспечивающие успех в бизнесе.
Генетические факторы приблизительно на 50% обеспечивают
предпринимательскую жилку человека. Исследование проводилось
группой по изучению близнецов в госпитале Святого Фомы и Школой бизнеса Танаки при Имперском колледже (Великобритания), а
также университетом Западного резервного района Кейс в Кливленде
(США), сообщает Medportal.ru.
Ученые проанализировали данные о 609 парах однояйцовых и
657 парах разнояйцовых однополых близнецов из Великобритании. У
однояйцовых близнецов абсолютно идентичный набор генов. Именно
этот факт делает их удобным объектом для изучения. У разнояйцовых
близнецов совпадают в среднем лишь около 50% генов.
Если один из близнецов начинал заниматься бизнесом, то вероятность того, что второй тоже откроет свое дело, была достаточно высока. В группе генетически идентичных однояйцовых близнецов уровень таких совпадений интересов был значительно выше, что дает
основания предполагать, что склонность к предпринимательству в
значительной степени определяется наследственностью.
Гены также могут определять некоторые черты характера, которые
впоследствии станут одной из причин успешного предпринимательства. Ученые называют такие черты характера, как общительность и экстравертность. Профессор Тим Спектор утверждает, что исследование не
указывает на конкретные «гены предприимчивости», однако делает
возможными новые исследования, которые позволят их обнаружить.
Изучение мужчин-близнецов показало, что оба фактора оказывают воздействие на человека в этом аспекте. Однако если в детстве
большее значение имеет окружающая обстановка (например воспитание в родительском доме), то по мере взросления индивида гены приобретают все большее влияние на человеческие приоритеты в выборе
веры.
Ученые считают, что интеллектуальные способности на 50-70%
определяются генетической предрасположенностью.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Генетикам, работающим с генетическим кодом человека, открываются все новые взаимосвязи между человеческими генами и его судьбой. Ученые считают, что интеллектуальные способности на 50-70%
определяются генетической предрасположенностью, а выбор профессии – на 40%. На 34% в нас заложена склонность к вежливости и грубому поведению.
Даже желание подолгу сидеть перед телевизором на 45% является унаследованным. Остальное, по мнению экспертов, определяется
воспитанием, социальной средой и внезапными ударами судьбы – например, болезнями, сообщает Rusrek.com.
Литература
1. Немов А.С. Психология. М.: Знание, 2000;
Интернет:
2. www. Medportal.ru
3. www.Rusrek.com
4. www. Journal of Personality
5. http//revolution.allbest.ru
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Прохоровой И.М.
ГЕНЫ ЗНАЮТ ВСЁ
Карепова Е.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Самоубийство сегодня рассматривается как важная проблема
общественного здоровья во всем мире. ВОЗ оценивает общее число
самоубийств в глобальном масштабе в пределах 1 млн. в год [2003],
соответственно, исходя из известного среднестатистического соотношения между попытками и завершенными самоубийствами, в мире,
вероятно, совершается около 10 млн. суицидальных попыток в год.
Масштабы проблемы слишком велики, велики человеческие потери, а
также моральные и психологические последствия самоубийств для
выживших.
В последние годы большое внимание уделяется нейробиологическим механизмам аутоагрессивного (суицидального) поведения, причем эта форма поведения рассматривается как самостоятельный паттерн, присущий человеческому индивиду, и, очевидно, имеющий
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
некие более или менее специфические механизмы. Основными объектами исследований являются серотонинергическая и момноаминергическая системы мозга, в последнее время -система ГАМК, а также
системы нейрогуморальной регуляции, отвечающие за реагирование
на стрессовые воздействия и адаптацию, иммунная система и некоторые общебиохимические механизмы, связанные с обменом холестерола и высших жирных кислот.
Целью своей работы я поставила выяснение истинных причин
самоубийств: влияет ли наследственность, либо все-таки ключевую
роль играет окружающая среда.
В последние годы в России совершается 50-60 тысяч самоубийств. В современном мире, помимо основных глобальных проблем, ученые так же выделяют и самоубийства. Их именуют как «Болезнь XXI века». Но до сих пор никто так и не узнал конкретную
причину этой болезни, и тем более не известны методы лечения.
По официальной статистике, каждый год кончают жизнь самоубийством 1 100 000 человек среди них:
350 тысяч китайцев,
П О тысяч индийцев,
55 тысяч русских
31 тысяча американцев
30 тысяч японцев
12 тысяч украинцев
10 тысяч французов...
Примерно таким образом выглядит суицидальная карта мира.
Опасения вызывает обилие красного цвета на территории России,
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этим цветом обозначен процентный показатель смертности ежегодно
в нашей стране он превышает 13%...
На нижеприведенных схемах можно увидеть показатели суицидальности по гендерному признаку на территории России.
На схемах представлено процентное соотношение самоубийств
по каждому региону нашей страны. Сравнивая эти схемы, можно сделать вывод, что среди мужчин склонность к аутоагрессии выше, чем
среди женщин.
Проблема суицидальности волнует ученых разных отраслей наук.
Так член академик РАН Скулачёв в качестве ключевой причины суицидальности изучает наследственность.
Самоубийца имеет полученное по наследству предрасположение
убить себя. Как сифилитик или чахоточный может по наследственности передать свою болезнь детям, также, и самоубийца-отец передает
своим детям склонность к самоубийству. В качестве доказательства
указывают на ряд семейств, все члены которых кончили жизнь самоубийством. Если бы не было здесь наследственности, то почему же
все члены кончают свою жизнь насильственно?
Метилирование ДНК влияет и на экспрессию рибосомальной
РНК (рРНК) -молекулы, которая обеспечивает синтез белка; разумеется, этот эффект затрагивает уже очень и очень многие процессы (и
потому сам по себе не столь интересен).
Вывод первый – у самоубийц в гиппокампе отвечающие за синтез рРНК фрагменты ДНК метилированы, соответственно синтез
рРНК подавлен, наряду с синтезом многих других белков.
Вывод второй – это может быть обусловлено наследственностью,
но не привычной всем по школьным учебникам, а на уровне паттер-
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нов активности генов (сами гены, последовательность нуклеотидов, у
самоубийц ничем отличаться не будут!).
Французский социолог Эмиль Дюркгейм рассматривал в качестве основного фактора влияние окружающей среды. Он вывел 2 понятия, такие
как: социальная регуляция и интеграция общества. Так же он впервые
ввел понятие АНОМИИ – состояние кризиса ценностей, когда старые
ценности уже утрачены, а новые еще не сформировались. В этих условиях индивид чаще всего решается на самоубийство (ярким примером аномии являются периоды революций и других социальных потрясений). Исходя из этого Дюркгейм выделил 4 типа самоубийств:
эгоистическое (при низкой интеграции общества, когда индивид предоставлен сам себе); аномическое (при низкой социальной регуляции,
во время социальных потрясений); альтруистическое (при сильной
интеграции индивида в общество, когда он чувствует свою причастность; такой тип характерен для традиционных обществ, например
террористы-смертники); фаталистическое (высокий уровень общественной регуляции. Например Венгрия 60-х годов). Так же он пытался
установить зависимость самоубийств и от таких факторов как время
года, социальная солидарность, финансовая обстановка в стране и так
далее.
Чтобы разъяснить ситуацию, ученые используют близнецовый
метод.
Близнецовый метод – метод сопоставления психологических особенностей членов близнецовой пары, позволяющий определить степень влияния наследственных факторов и среды на формирование тех
или иных психических качеств человека.
Впервые был предложен Ф.Гальтоном в 1875 г. И основывался на
том, что монозиготные (однояйцевые) близнецы имеют идентичный
генотип, дизиготные (двуяйцевые) – неидентичный. При условии, что
члены близнецовых пар любого типа имеют сходную среду воспитания, большее внутрипарное сходство монозиготных близнецов по
сравнению с дизиготными может свидетельствовать о наличии наследственных влияний на изменчивость изучаемого признака.
Близнецовые исследования являются весьма ценным приемом
психогенетики, поскольку при работе с близнецами точно известна
доза идентичных генов, присущая каждому из них – у монозиготных
близнецов гены абсолютно идентичны, в то время, как у дизиготных
одинаковыми являются лишь 50% генов, как и у сиблингов. В случае
с близнецами можно также рассчитывать на однотипность окружающей среды. На самом деле, все обстоит несколько сложнее, поскольку
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
даже у монозиготных близнецов возможны врожденные (обусловленные внутриутробным развитием) различия, а психо-социальная среда
может оказывать как унифицирующее, так и разделяющее влияние.
Тем не менее, можно считать, что если склонность к суициду передается генетически, конкордантность (совпадение признака) должна
среди монозиготных близнецов быть примерна вдвое выше, чем среди дизиготных.
В работах ученых конца 20 века было показано, что действительно конкордантность (наличие определённого признака у обоих близнецов) суицидов среди монозиготных близнецовых пар достоверно
выше, чем среди дизиготных.
Так, в работе A. Roy (1991) было найдено 176 близнецовых пар, в
которых один из близнецов покончил жизнь самоубийством. В 9-ти
парах из этого числа совершили суицид оба близнеца. Из этого числа
7 пар принадлежали монозиготным парам (всего монозиготных было
62) и только 2 пары – дизиготным (всего 114). Выявленная разница в
конкордантности является очень убедительной – 7 из 62 и 2 из 114.
Если объединить все известные на настоящий день исследования подобного рода, то различия становятся еще более явными – из 129 монозиготных близнецовых пар самоубийства обоих близнецов выявлены в 17 случаях, а из 270 дизиготных пар – в 2-х случаях [Roy A.,
Rylander G., 1997]. Аналогичная ситуация выявлена в отношении
суицидальных попыток. При изучении частоты суицидальных попыток среди 35 близнецов, сиблинги которых совершили суицид, было
выявлено, что 10 из 26 оставшихся в живых монозиготных близнецов
совершали суицидальные попытки, в то время, как ни один из дизиготных выживших близнецов не предпринимал попытки самоубийства [Roy A. et al., 1995].
Из всего вышеизложенного следует сделать вывод о том, что
данная проблема не до конца изучена как в среде представителей естественных наук, так и в среде гуманитариев. Но наследственность,
несомненно играет значительную роль в проявлении склонностей к
суицидальным проявлениям.
Следует подчеркнуть, что изучение генетических аспектов суицидальности является, несомненно, трудной и сложной задачей, которая, по сути, является частью более общей задачи – изучения связи
поведения и наследственности. Исследования подобного рода направлены на решение одной из самых интересных проблем молекулярной и популяционной генетики, разрешение которой окажет
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
большое влияние на разработку новых подходов профилактики нарушений психического здоровья.
Литература
1. Овакимян Ольга Сергеевна: «Суицид как проблема XXI века».
2. Розанов В.А. – доктор медицинских наук, профессор кафедры клинической психологии – «Генетика самоубийства».
3. Эмиль Дюркгейм: социологический этюд «Самоубийство».
4. www.livejournal.ru
Работа выполнена под руководством
к. б. н., доц. Прохоровой И.М.
МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ВОДЫ РЕКИ КОТОРОСЛЬ
В АКВАТОРИИ ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ
Кондакова Д.С.
Ярославский государственный университет
им. П. Г. Демидова
Одной из актуальных экологических проблем Ярославской области является загрязнение водной среды. На территории области находится 5703 рек и 637 озер. Однако обилие водоемов еще не показатель достаточного обеспечения населения качественной питьевой
водой. Многие водоемы загрязнены и не должны использоваться не
только как источник питьевой воды, но и как источники промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения и рекреационные зоны.
Особенно важным является изучение мутагенного загрязнения
малых рек, которые играют важную хозяйственную и рекреационнооздоровительную роль, на их берегах проживает большая часть населения.
Вместе с тем малые реки в силу малой водности являются более
уязвимыми при многофакторном антропогенном загрязнении. Примером такой реки является Которосль, которая берет начало из оз. Неро
и протекает по трем районам Ярославской области.
Кафедрой морфологии Ярославского Государственного университета им. П.Г.Демидова проводится многолетний мониторинг мутагенной активности воды и донных отложений р. Которосль. Работа
проводится в рамках Федеральной целевой программы «Возрождение
Волги» и на территории Ярославской области осуществляется под ру35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ководством Верхневолжского отделения РЭА. Настоящее исследование представляет часть этой работы.
Целью работы явилась оценка мутагенной активности воды
р.Которосль в акватории г.Ярославля с использованием теста доминантных летальных мутаций (ДЛМ) у Drosophila melanogaster линии Д32.
В качестве материала в работе использовались пробы воды р. Которосль, отобранные на семи станциях в черте города Ярославля, где
в ходе предыдущих исследований отмечалось массированное поступление мутагенного загрязнения (Фомичева, 2004):
Ст. 2 – д.Пеньки (верхний створ г. Ярославля)
Cт. 11 – неизвестный сток перед водозабором ЮВС
Ст. 10 – водозабор Южной водопроводной станции.
Ст. 9 – сточная канава со ст. Ярославль-Главный;
Ст. 8 – завод «Русские краски»;
Ст. 7 – ливневая канава с Московского проспекта;
Ст. 1 – устье реки Которосль
Для изучения сезонной динамики мутагенной активности воды
реки Которосль были исследованы пробы, отобранные в два периода
гидрологического цикла 2008: в летнюю межень и осенний паводок.
Мутагенный эффект воды оценивается по суммарной мутагенной
активности (СМА). Под СМА понимается характеристика мутагенной
активности всей суммы химических загрязнителей с учетом их взаимодействий при использовании в качестве индикаторов различных
биологических тест-систем.
СМА характеризировалась по частоте доминантных летальных
мутаций (ДЛМ) у Drosophila melanogaster.
Для интегральной оценки мутагенной активности воды реки Которосль нами использовался такой показатель, как «выраженность
мутагенной активности» (ВМА), который оценивается как кратность
превышения спонтанного уровня мутаций.
Полученные результаты представлены на рис.1.
Для изучения пространственного распределения мутагенной активности воды р. Которосль были проанализированы пробы, отобранные 30 октября 2008г. на семи станциях в черте г. Ярославля.
Анализ пространственной динамики мутагенного загрязнения реки Которосль позволяет отметить следующие закономерности. На
всех изученных станциях вода обладает мутагенной активностью и
индуцирует доминантные летальные мутации у Drosophila
melanogaster. Выраженность мутагенного эффекта отличается на раз36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ных станциях и колеблется в пределах «среднего» мутагенного эффекта от максимального 10,02 (ст.8) до минимального 5,57 (ст.1).
Закономерности распределения загрязнения р.Которосль отличается от такового для рек в «чистых» районах. В «чистых» реках загрязнение нарастает от истока к устью; население, живущее ниже по
течению реки, получает больше загрязнителей. У Которосли другая
закономерность: участки с высоким и низким загрязнением чередуются. Мы это обьясняем тем, что в условиях многофакторной антропогенной нагрузки мутагенные вещества поступают из точечных источников, что и перекрывает естественные закономерности. Эта
закономерность выявлена и для крупной реки – для р. Волги, но там
эти колебания менее выражены за счет большей водности.
12,00
8,06
8,00
6,00
10,02
9,39
9,90
10,00
8,65
8,26
8,18
6,97
6,92
5,80
5,57
5,75
3,84
4,00
2,00
2,06
0,00
2
11
10
9
июль
8
7
1
октябрь
Рис.1 выраженность мутагенной активности воды р.Которосль
Было проведено сравнение изученной нами мутагенной активности
с данными о токсическом загрязнении реки. Токсический эффект воды
определялся в тех же пробах на кафедре физиологии человека и животных О.А. Ботяжовой и Е.В. Поташовым. Результаты отличаются, и если
в тесте ДЛМ регистрируется генотоксический эффект, то гибель дафний в тех же пробах соответствует контрольному уровню. Пространственное распределение токсикантов практически равномерно по течению реки, выживаемость дафний в тесте ниже в пробах со ст. 8.
Показано, что генотоксическое загрязнение имеет более широкое
распространение, захватывает большее количество станций, более
выражено. Это объясняется большей чувствительностью метода и на37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
личием супермутагенов – факторов, не дающих токсического эффекта, но индуцирующий широкий выход мутаций. Это наиболее опасные загрязнители, так как, как отмечал академик Дубинин «подкрадываются не слышно и не видно», так как генетические последствия
являются отдаленными и проявиться могут через несколько лет (винилхлорид – его мутагенный и канцерогенный эффект может проявляться через 20 лет), и даже в следующем поколении.
Также было проведено сравнение результатов полученных в нашей работе при использовании Drosophila melanogaster с результатами, полученными в лаборатории генетики ЯрГУ в тесте с использованием Allium cepa в качестве тест-обьекта. Показано, что ВМА
отличается в различных тестах и на разных станциях. Это объясняется тем, что различные тест-обьекты выявляют различные типы мутаций: лук – хромосомные нарушения, дрозофила – генные, хромосомные и геномные мутации; также лук выявляет промутагены, которые
приобретают активность в растительных клетках, а дрозофила – в животных. Следовательно, использование только одного метода может
дать ложноотрицательный результат. Необходимо генотоксическую
характеристику давать по системе тестов.
Нами проведен сравнительный анализ мутагенной активности
воды реки Которосль в различные периоды гидрологического цикла.
Изученные сроки относятся к двум периодам: 30.07.08 – летняя межень; 30.09.08 – осенний паводок. Полученные данные позволяют
проанализировать сезонную динамику генотоксической активности
воды, отобранной на разных участках реки Которосль в 2008 г. (7
станций, 2 срока).
Анализ временной и пространственной динамики мутагенного
загрязнения реки Которосль позволяет отметить следующие закономерности. На всех изученных станциях и в каждый из изученных сроков, вода обладает мутагенной активностью и индуцирует доминантные летальные мутации у Drosophila melanogaster. Временная
динамика, т.е. зависимость МА воды от периода гидрологического
цикла, представлена на рисунке. Выраженность мутагенного эффекта
отличается на разных станциях и зависит от срока отбора проб: на ст.
№11 повышение регистрируется в октябре, тогда как на ст. 10 в этот
же срок отмечается понижение мутагенной активности.
Уровень мутагенного загрязнения воды на всех изученных нами
станциях не превышает «среднего», колебания его незначительны. На
станции №8 в октябре ВМА достигает верхнего предела «среднего»
уровня (10,02). Отмечено снижение мутагенной активности воды в
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
июле, что связано с питанием реки в этот период за счет более чистых
подземных вод и высокой самоочищающей способности реки. 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, а также со снижением скорости трансформации мутагенов при уменьшении температуры воды.
Мы проанализировали данные, полученные с использованием
метода учета доминантных летальных мутаций у Drosophila melangaster, за 2006, 2007 и 2008 года.
9,00
8,00
7,10
7,00
Кратность
6,00
5,00
4,00
3,05
3,00
2,58
2,00
1,00
0,00
2006
2007
2008
Рис. 2 Межгодовая динамика мутагенной активности воды р.Которосль
Согласно представленному графику, наблюдается увеличение
мутагенной активности воды р. Которосль к 2008г до 7,10, по сравнению с 2006 годом (ВМА 2,58), следовательно, качество воды ухудшается. Полученные данные свидетельствуют о том, что антропогенное
воздействие на реку резко увеличивается.
ВЫВОДЫ:
Спонтанный уровень частоты доминантных летальных мутаций у
Drosophila melanogaster линии D-32 в условиях лаборатории генетики
кафедры морфологии ЯрГУ составляет 3,80 + 1,73 %.
Все пробы воды р. Которосль индуцируют доминантные летальные мутации у Drosophila melanogaster, следовательно, содержат генотоксиканты.
Уровень мутагенной активности воды различен на разных участках реки, колеблется от 2,06 (ст.2) до 10,02 (ст.8), пространственное
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
распределение мутагенной активности неравномерно по течению реки, участки с высоким и низким уровнем загрязнения чередуются.
В устье реки во все изученные сроки вода содержит генетически
активные вещества, следовательно, Которосль является одним из
важных источников мутагенного загрязнения Волги.
Уровень мутагенной активности на одних и тех же станциях колеблется в разные периоды гидрологического цикла реки. Это обусловлено суммацией разнонаправленных процессов, как повышающих МА (снижение процессов самоочищения, поступление мутагенов
со стоками, уменьшение водности в летнюю межень), так и понижающих МА (питание реки более чистыми подземными водами, увеличение водности, повышение процессов самоочищения).
Межгодовая динамика МА воды р.Которосль за 2006, 2007 и
2008гг., свидетельствует об усилении мутагенного загрязнения реки.
Сравнение генотоксического и токсического загрязнения свидетельствует о несовпадении эффектов. Это может быть обусловлено
тем, что токсический и генотоксический эффект определяются различными веществами. Следовательно, при комплексной оценке водоемов необходимо использовать оба теста во избежание занижения
экологической опасности.
Литература
1. Ботяжова О.А. Мониторинговое исследование качества воды реки Которосль как источника питьевого водоснабжения населения г. Ярославля / О.А. Ботяжова, А.В. Батяева, Е.В. Поташев // Материалы Всероссийской научно- практической конференции. Ярославль, 2007. С.- 129-136.
2. Доклад о состоянии окружающей природной среды Ярославской области
в 2004 – 2006 гг. Ярославль, 2008.
3. Дубинин Н.П. Мутагенез и окружающая среда / Н.П.Дубинин,
Ю.В.Пашин. – М.:Наука, 1978.
4. Лукьяненко В.И. Проблема питьевой воды – одна из центральных проблем Федеральной Целевой программы « Возрождение Волги » / В.И. Лукьяненко // Питьевая вода Ярославской области: экологические, санитарногигиенические и технологические аспекты. Ярославль, 1996. С.3-10.
5. Прохорова И.М., Фомичева А.Н., Лукьяненко В.И., Ковалева М.И., Кондакова Д.С., Шешина К.А., Прыгунова О.Е., Солдатова А.А. Мутагенное загрязнение р. Которосль (доклад)/ Актуальные проблемы экологии Ярославской области: Материалы четвертой научно-практической конференции. Ярославль,
июнь 2008. Вып. 4., том. 1., Ярославль: Издание ВВО РЭА, 2008. С.192-197.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Прохоровой И.М.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ г. ЯРОСЛАВЛЯ
Кондакова Е.С.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Дневное потребление человеком воды невелико. Но эта вода
должна быть чистой и безопасной для здоровья.
Генотоксическое загрязнение может привести к увеличению частоты наследственных, онкологических и аутагрессивных заболеваний, врожденным порокам развития, осложнениям течения беременности и перинатального периода развития, спонтанным абортам,
преждевременному старению и другим нарушениям.
Таким образом, необходимость мониторинга за содержанием генотоксикантов в природной и питьевой воде не вызывает сомнения.
Но в нашей стране не ведется и не предусмотрен генетический
контроль.
Целью данной работы было определить эффективность водоподготовки питьевой воды в г. Ярославле.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- Оценка мутагенной активности воды р. Волга в местах питьевого водозабора.
- Оценка мутагенной активности воды в процессе водоподготовки.
- Оценка качества питьевой воды при доставке потребителю.
- Сравнение мутагенной активности воды в осенний и зимний периоды
Подготовку питьевой воды в г. Ярославле осуществляет МП
«Ярославльводоканал» на 3 станциях водоподготовки: Северной
(СВС), Центральной (ЦВС) и Южной (ЮВС).
Материалом для работы служили пробы воды, предоставленные
лабораторией центральной станции водоканала, и водопроводная вода
из-под крана в общежитии ЯрГУ, находящемся в зоне обслуживания
СВС, и в жилом доме на проспекте Толбухина, находящемся в зоне
обслуживания ЦВС.
Изучались пробы, отобранные в два срока: в октябре и в феврале.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пробы отбирались на Северной и Центральной станциях в следующих точках:
1. В местах забора воды на станциях водоподготовки.
2. В отстойнике.
3. В фильтре.
4. В резервуаре чистой воды (РЧВ).
В контрольном варианте использовался 5%-ый раствор сахарозы
на дистиллированной воде.
Мутагенный эффект воды оценивался по суммарной мутагенной
активности (СМА), которая характеризовалась по частоте доминантных летальных мутаций (ДЛМ) у Drosophila melanogaster линии D-32.
В опыте самцов Dr. Melanogaster после 6 часов голодания поили
изучаемой водой, концентрированной в 30 раз, в течение 3 суток. Затем ставили для скрещивания с виргинными самками. Скрещивание
проводили в массовых культурах: 20♂:40♀.
ДЛМ считали неразвившиеся яйца и определяли как отношение
неразвившихся яиц к общему числу отложенных в процентах.
Для оценки ДЛМ определяли такой показатель как выраженность
мутагенного эффекта (ВМЭ) – как кратность превышения спонтанного уровня мутаций, в зависимости от ВМЭ характеризовали уровень
мутагенного эффекта (Таблица 1).
Таблица 1
Оценка выраженности мутагенного эффекта
Выраженность мутагенного эффекта
Превышение контрольного уровня менее чем в 2 раза
Превышение контрольного уровня мутаций от 2 до 5 раз
Превышение контрольного уровня мутаций от 5 до 10 раз
Превышение контрольного уровня мутаций более чем в 10 раз
Уровень
мутагенного
эффекта
Отсутствие
Слабый
Средний
Сильный
Полученные результаты представлены в таблице 2 и на рис. 1 и рис. 2.
Таблица 2
ВМЭ на ЦВС и СВС
СВС, осень
СВС, зима
ЦВС, осень
Волга
2,49
3,70
1,97
отстойник
2,37
2,09
1,93
42
фильтр
2,17
2,00
1,65
РЧВ
1,97
2,06
1,55
Потребитель
1,99
2,80
1,97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЦВС, зима
4,82
2,00
2,01
2,11
2,65
Анализ полученных данных позволил отметить, что осенью в процессе водоподготовки на СВС выраженность мутагенной активности
снижается на 21%. Таким образом, можно отметить довольно эффективную работу Северной станции водоподготовки на данный период.
4,50
4,00
3,50
3,00
2,50
2,00
СВС, осень
СВС, зима
Потребитель
РЧВ
фильтр
отстойник
Волга
1,50
1,00
0,50
0,00
Рис. 1. Выраженность мутагенной активности воды осенью и зимой на СВС
На ЦВС в процессе водоподготовки выраженность мутагенной активности также снижается на 21%, то есть работу Центральной станции
водоподготовки тоже можно назвать достаточно эффективной.
В целом, в данный срок меньшая мутагенная активность была у
воды на ЦВС по сравнению с СВС. После прохождения распределительной сети ВМА повышалась, а различия становились недостоверными, что говорит о неудовлетворительном состоянии водопроводных
труб.
В феврале в процессе водоподготовки на СВС выраженность мутагенной активности снижается на 44%. Таким образом, можно отметить довольно эффективную работу Северной станции водоподготовки на данный период.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВМА, ЦВС
6,00
5,00
4,00
ЦВС, осень
3,00
ЦВС, зима
2,00
1,00
Потребитель
РЧВ
фильтр
отстойник
Волга
0,00
Рис.2. Выраженность мутагенной активности воды осенью и зимой на ЦВС
На ЦВС в процессе водоподготовки выраженность мутагенной
активности снижается на 56%, то есть работу Центральной станции
водоподготовки тоже можно назвать достаточно эффективной.
ВМА выше в зимний период, чем в осенний.
В оба периода происходит повышение мутагенной активности воды
при прохождении по распределительной сети, причем в оба срока это повышение примерно одинаково: на 21% осенью и на 20% зимой.
Выводы:
Вода р. Волга в местах питьевого водозабора г. Ярославля в два
изученные срока (октябрь, февраль) вызывает превышение спонтанного уровня мутаций от 1,97 до 4,82 раза. Следовательно, мутагенная
активность воды колеблется от ее отсутствия до слабой.
В осенний период в местах северного и центрального водозабора
мутагенная активность воды ниже, чем в зимний период.
В процессе водоподготовки осенью на центральной станции водоканала выраженность мутагенного эффекта снижается на 21%, на
северной – от слабого до отсутствия мутагенного эффекта (также на
21%), зимой мутагенный эффект снижается на ЦВС на 56%, на СВС –
на 44%.
При поступлении к потребителю, после прохождения распределительной сети, в воде повышается содержание мутагенов.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
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 – том 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 – Ленинград, 1974, 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, 113 – 119.
5. Хромых Ю.М. некоторые особенности методики разведения дрозофил и
учета частоты доминантных летальных мутаций// Химический мутагенез. Сборник научных трудов – Ленинград, 1974, 120 – 129.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доц. Прохоровой И.М.
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНОТОКСИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ ПОЧВ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
С ПОМОЩЬЮ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ
Лукичёва Е.С.
Ярославский Государственный университет
им. П.Г. Демидова
В настоящее время средой обитания человека в основном являются города, где и сосредоточены основные источники загрязнения.
Как известно, промышленное производство является крупнейшим источником загрязнения природных сред. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками
выпадают в почву. Поэтому охрана почв от загрязнений является
важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.
Ярославль является одним из крупнейших промышленных центров Верхневолжья. В многочисленных исследованиях показано, что
воздух и вода в городе загрязнены, в том числе и генетически активными факторами. Изучение мутагенного загрязнения почв при этом
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
не проводилось. Почвы способны накапливать генотоксиканты и являются менее изменчивой средой по сравнению с воздухом. Изучение
мутагенной активности почв позволит провести экологическое картирование территории города с учетом показателей генотоксичности.
Цель работы – оценка генотоксической активности почв г. Ярославля с помощью растительных тест-объектов.
В качестве материала в работе использовались пробы почвы,
отобранные 25 июля 2008 года на 12 станциях, расположенных в разных районах г. Ярославля.
Станции отбора проб расположены попарно в шести точках:
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
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
После отбора проб производилась воздушная сушка грунтов.
В работе использовались два тест объекта: одноклеточная зеленая водоросль Chlorella vulgaris (штамм ЛАРГ-1) и лук посевной Allum cepa (сорт Штутгартен).
В работе использовался метод макроколоний по Шевченко, который позволяет регистрировать видимые мутации, частота которых
соответствует частоте генных мутаций.
Для анализа использовались водные вытяжки почв.
Каждый опыт сопровождался интактным контролем. В качестве
контроля использовалась стерильная дистиллированная вода.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
5 метров
Парижская
коммуна
Тутаевское
ш./Урицкого
Ленинградский
прт-т/Урицкого
Мост
Вокзал
200метров
Кресты
ВМА
Мутагенная активность почв оценивали также с использованием
ана-телофазного метода учёта частоты хромосомных аберраций в меристематических клетках проростков корешков лука Allum cepa. Для выращивания лука использовались цельные почвы, в которые добавлялась
отстоянная водопроводная вода (в соотношении 1:1). Проводился учет
результатов, а затем статистическая обработка результатов.
Первым этапом работы было определение мутагенной активности почв с использованием Chlorella vulgaris в качестве тест-объекта.
в условиях лаборатории генетики ЯрГУ уровень спонтанных мутаций
для данного штамма оказался 0,64 ± 0,04 %, что соответствует литературным данным.
На рисунке 3 видно, что почвы, отобранные со всех точек повышают частоту видимых мутаций, то есть все пробы обладают мутагенной активностью. Максимальное значение выраженности мутагенной активности наблюдается в районе станции 5 (мост через
р. Которосль, 5м от автомагистрали) во Фрунзенском районе и на
станции 9 (пересечение Тутаевского шоссе и Урицкого, 5м от автомагистрали) в Дзержинском районе (кратность превышения контроля
4,67 и 4,5 соответственно).
Рис. 3. Пространственное распределение выраженности МА почв
г.Ярославля с использованием Chlorella vulgaris в качестве тест-объекта
Следующим этапом работы являлась оценка изучения мутагенной активности почв с использованием Allium cepa в качестве тестобъекта. Из графика, представленного на рисунке 4, видно, что максимальное значение ВМА регистрируется на станции 9 (пересечение
Тутаевского шоссе и ул. Урицкого, 5 метров от автомагистрали).
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кратность превышения контроля на данной станции составляет 8,6.
Минимальное значение характерно для станций 1 (в районе остановки
«Кресты», 5 метров от автомагистрали) и станции 4 (московский вокзал, 200 метров от автомагистрали); здесь кратность превышения
контроля составляет 2,1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Л
ен
ин
г
М
ос
р.
т
пр
-т
Ту
/
У
та
ри
ев
цк
ск
ог
ое
о
ш
./У
ри
П
ар
цк
иж
ог
о
ск
ая
ко
м
му
на
ВМА 5метров
ВМА 200метров
Во
кз
ал
Кр
ес
ты
ВМА
ВМА
Рис.4. Пространственное распределение выраженности МА почвенного покрова с использованием Allium cepa в качестве тест-объекта
На основе полученных данных мы попытались выяснить имеет
ли место (существует ли) влияние автотранспорта на мутагенное загрязнение почвенного покрова. Вклад автомобильного транспорта
рассчитывался как разница между ВМА проб почвы со станции, расположенной в 5 м от автомагистрали, и ВМА проб почвы со станции,
находящейся в 200 м от автодороги. Из графиков (рис. 5 и рис. 6)
видно, что практически на всех станциях наблюдается загрязнение
почв за счет автотранспорта, но размер этого загрязнения различен.
Это говорит о том, что почвы в районе автомагистралей больше загрязнены генетически активными факторами. Возможно, что это обусловлено наличием продуктов сгорания автомобильного топлива, мутагенная активность которых значительна.
48
общее мутагенное загрязнение
Парижская
коммуна
Тутаевское
ш./Урицкого
Ленинградский
прт-т/Урицкого
Мост
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Вокзал
ВМА, балл
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вклад автотранспорта
Рис. 5. Влияние автотранспорта на мутагенное загрязнение почв (Ch. vulgaris)
16
14
ВМА, балл
12
10
8
6
4
2
0
Вокзал
Мост
Ленингр. пр- Тутаевское Парижская
т/Урицкого ш./Урицкого коммуна
общ ее мутагенное загрязнение
вклад автотранспорта
Рис. 6. Влияние автотранспорта на мутагенное загрязнение почв (A. cepa)
Наибольшее мутагенное загрязнение почвенного покрова за счет
выбросов автотранспорта характерно для станций, в районе моста через реку Которосль. Это может быть объяснено большим потоком и
интенсивным движением автотранспорта на автомагистралях данной
территории.
В Дзержинском районе наибольшее загрязнение от автотранспорта наблюдается на пересечении Тутаевского шоссе и ул. Урицко49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
го. Минимальный вклад автотранспорта в загрязнение почв зафиксирован на пересечении Ленинградского проспекта и ул. Урицкого.
В районе остановки «Кресты» получены такие данные: ВМА
станции 2 ниже, чем ВМА станции 1. Это может быть связано с рельефом исследуемой территории. Станция «Кресты», 200 метров от автодороги, находится в понижении рельефа, где и происходит накопление загрязняющих веществ, в том числе и мутагенных факторов.
Следующим вопросом было выявление более загрязненного района. Для решения этого вопроса сравнивали среднюю ВМА. Из графика, представленного на рисунке 7 видно, что менее благоприятная
экологическая обстановка складывается в Дзержинском районе. Это
может быть обусловлено тем, что на территории данного района расположено много промышленных предприятий.
Если бы для данного исследования мы использовали только один
тест (Chlorella vulgaris), то различий в загрязнении районов не обнаружили бы. Но так как мы используем два тест-объекта (Chlorella vulgaris и Allium cepa), то наблюдаем, что степень загрязнения районов
различна. Возможно, это связано с тем, что мутагены, находящиеся в
почве, вызывают хромосомные нарушения, что характерно для Allium
cepa.
5,62
6
5
4
3
3,52
2,84
2,85
2
1
0
Chlorella vulgaris
Allium cepa
Московсский пр-т
Брагино
Рис. 7. Средняя ВМА по районам
ВЫВОДЫ:
1. Проведено изучение СМА почв с использованием растительных тест-объектов. Показано, что пробы почв, отобранные с 11 из 12
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изученных станций (92%), повышают частоту видимых мутаций у
Chlorella vulgaris, то есть обладают мутагенной активностью.
2. Выяснено, что почвы всех изученных станций повышают частоту ХА в меристеме клеток Allum cepa, следовательно, все пробы обладают мутагенной активностью. Максимальная частота мутаций зарегистрирована на станции №9 (пересечение Тутаевского шоссе и ул.
Урицкого, 5 метров от автомагистрали). При воздействии почв зарегистрированы хромосомные аберрации типа мостов, фрагментов, а
также отставания хромосом.
3. Изучение пространственной динамики генотоксической активности почв двух районов г. Ярославля показало, что менее благоприятная экологическая обстановка складывается в Дзержинском районе.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Ковалева М.И.
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ ОЗ. НЕРО
Ермолаева М.А
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Загрязнение водоемов представляет особую опасность, так как
вода является лимитирующим фактором для жизни. Воду потребляют
все живые организмы в больших количествах. Особенно опасным
считается загрязнение воды генетически активными факторами, способными повреждать ДНК клетки и вызывать мутации. В лаборатории генетики на кафедре морфологии ЯрГУ ведутся многолетние мониторинговые исследования за мутагенным загрязнением водоемов в
Ярославской области. Моя работа является малой частью этого исследования. Целью работы является изучение пространственной и
временной динамики мутагенного загрязнения воды оз. Неро. В связи
с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Оценка пространственного распределения мутагенного загрязнения водоема.
2. Изучение временной динамики мутагенной активности воды
оз. Неро
3. Определение типов хромосомных нарушений, индуцированных пробами воды оз. Неро.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Изучение межгодовой динамики загрязнения воды оз. Неро.
В качестве материала в работе использовалась вода оз. Неро.
Для определения пространственной динамики изучены пробы,
отобранные в июле 2008 года на станциях:
Ст. 3. В 50 м. от Городского острова.
Ст. 4. В 1.5 км от ст.3, между островом и местом добычи сапропеля – центр открытой части озера, самая глубокая станция отбора
проб.
Ст. 5. Место добычи сапропеля.
Ст.7. Напротив предприятия «Рольма», в 100м от берега.
Ст.8. Напротив предприятия Русь-квас, в прибрежной зоне, в
100м от берега.
Ст. 10. Напротив пос. Львы, в 500м от берега.
Ст. 12. Заказник – Плавья. Открытый плес.
Рис. 1. Озеро Неро
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для определения временной динамики изучены пробы, отобранные на станции 5 в следующие сроки: март, май, июль, август, сентябрь.
Вода концентрировалась в 30 раз методом вымораживания. В
контрольном варианте использовалась дистиллированная вода. Мутагенная активность воды оз. Неро оценивали с использованием анателофазного метода учёта частоты хромосомных аберраций в меристематических клетках проростков корешков лука Allum cepa сорта
Штутгартен.
Для оценки мутагенной активности воды учитывалось общее количество клеток на стадии ана-телофазы и число клеток с хромосомными аберрациями на всем препарате. Вычисляли частоту хромосомных аберраций (ХА%) –отношение числа клеток с хромосомными
аберрациями к общему числу клеток, находящихся на стадиях анателфазы. О мутагенном загрязнении воды судили по суммарной мутагенной активности (СМА). Показателем СМА является выраженность
мутагенной активности (ВМА). ВМА определялась как отношение
частоты ХА в опыте к контрольному значению.
Пространственная динамика. Полученные данные представлены
на рис. 2
7
5,9
6
5
4,9
4,21
4
3,85
3,5
3,35
2,77
3
2
1
0
ст.3
ст.4
ст.5
ст.7
ст.8
ст.10
ст.12
Рис. 2. Пространственная динамика МА воды оз. Неро
Как видно из данных на всех изученных станциях частота ХА
превышает контрольный уровень. Максимальная ВМА наблюдается
на ст. 8 (5,9), а минимальная на ст. 12 ( 2,77)
Ст. 3 расположена в 50 метрах от Городского острова. Выраженность мутагенной активности составляет 4,21, что свидетельствует о
слабом мутагенном эффекте. Это может объяснятся тем, что пробы
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
брали в июле, а во время летней межени происходит снижение водности водоема, что повышает концентрацию мутагенов.
Ст.4 находится в 1,5 км. от станции 3, между островом и местом
добычи сапропеля, самая глубокая станция отбора проб. Мутагенная
активность в 3,5 раза превышает контрольный уровень. Это свидетельствует о слабом мутагенном эффекте.
Ст.5 – место добычи сапропеля. ВМА= 4,9, что свидетельствует о
среднем уровне мутагенной активности. Это связано со вторичным
загрязнением – взмучивание донных отложений, вызванное при добыче сапропеля. В лаборатории генетики ЯрГУ им П.Г. Демидова в
1997 году проводились исследования донных отложений, в том числе
сапропеля, и было выявлено, что он обладает мутагенной активностью.
Ст.7 находится напротив предприятия «Рольма», в 100м от берега. Уровень мутагенной активности превышает контроль в 3,5 раза.
Стоки предприятия «Рольма» являются причиной такого уровня мутагенной активности.
Ст.8 располагается напротив предприятия «Русский квас» в прибрежной зоне. На этой станции наблюдается наибольший уровень мутагенной активности – 5,9, что говорит о среднем мутагенном эффекте. Объясняется это тем, что стоки от предприятия «Русский квас»
попадают в воду и вызывают повышение мутагенной активности.
Ст.10 находится напротив пос. Львы, в 500 м от берега. Мутагенная активность в 3,8 раза превышает контрольный уровень. Это связано с тем, что происходит поступление с сельхозугодий минеральных удобрений, ядохимикатов, стоки с ферм и крупных
автомагистралей от пос. Львы.
Ст.12. Заказник – Плавья. Открытый плес, берега заросшие макрофитами. На данной станции выраженность мутагенной активности
наименьшая – 2,77.Этот показатель говорит о слабом мутагенном эффекте. Возможно, это связано с тем, что в данной местности интенсивно идет процесс самоочищения водоема.
Временная динамика изучалась по МА воды на станции 5 в различные периоды гидрологического цикла: весенний паводок (март,
май), летняя межень (июль, август), осенний паводок (сентябрь).
Во все изученные сроки частота хромосомных аберраций (ХА)
превышает контроль. В течение исследуемого сезона мутагенная активность колебалась в различные отрезки времени. ВМА колеблется
от 1,12 до 5,48.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.3. Временная динамика МА воды оз. Неро
В марте наблюдается наибольшее значение ВМА (5,48), что свидетельствует о среднем мутагенном эффекте. Это объясняется тем,
что в связи с низкой температурой процессы самоочищения сильно
замедлены. В мае наблюдается наименьший уровень ВМА (1,12), что
говорит о почти отсутствующем мутагенном эффекте. Это связано с
тем, что уровень воды в мае максимальный за счет талых вод (большое разбавление). В июле ВМА повышается (4,87), т.к. в летнюю межень происходит снижение водности водоема и идет поступление вод
поверхностного стока с сельхозугодий и дорог. В августе за счет активного самоочищения, и за счет разбавления вод дождями ВМА
снижается (1,58). В сентябре процессы самоочищения снижены по
сравнению с августом, и за счет сильных дождей, которые приносят
смывы, ВМА возрастает до 2,67.
Так же в разные сроки наблюдались различные типы ХА: мосты,
фрагменты и отставания. Соотношение их менялось в зависимости от
времени отбора пробы. Во все сроки наблюдалось присутствие большого процента отставаний. Это связано с преобладанием в воде генотоксикантов, нарушающих поведение хромосом на веретене деления.
Нарушения типа делеций и дупликации (мосты и фрагменты), обусловлены действием сильных генотоксикантов, разрушающих структуру хромосом. Соотношение типов нарушений различны в зависимости от срока отбора пробы, это говорит о том, что в разные
периоды времени в воду попадают мутагены с различным механизмом действия.
Наибольшее разнообразие типов хромосомных нарушений наблюдается на станциях, где ВМА имеет наибольшее значение, следовательно, повышение генотоксичности обусловлено не только увели55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чением концентрации мутагенов, но и большим качественным их разнообразием.
Межгодовая динамика загрязнения воды озера Неро изучалась на
станциях 3, 5 и 8 за 2007 и 2008 годы.
Рис.4. Межгодовая динамика МА воды оз. Неро
Ст. 3 – 50 метров от Городского острова. В 2007 году на данной
станции вода обладала слабой мутагенной активностью (ВМА- 2,1),
которая к аналогичному периоду 2008 года повысилась на 2,3. Это
может быть объяснено увеличением количества поверхностных стоков в связи с погодными условиями: в 2008 году этот период был более дождливый, чем в 2007 году.
Ст. 5 – место добычи сапропеля. ВМА воды на данной станции в
2007 году составила 4,4 и повысилась к аналогичному периоду 2008
года до 4,9. Это позволяет заключить, что здесь наблюдается стабильное мутагенное загрязнение на протяжении как минимум двух
лет. Небольшое повышение ВМА может быть связано с уменьшением
уровня грунтовых вод, так и с уменьшением активности процессов
самоочищения.
Ст. 8 – напротив предприятия «Русский квас». ВМА воды оз. Неро на данной станции в 2007 году составила 9,7, а к 2008 году понизилась до 5,9, что может быть объяснено уменьшением количества
промышленных стоков от предприятия «Русский квас», в связи со
снижением работы производства, и усилением процессов самоочищения водоема.
Выводы.
Пробы воды оз. Неро на всех изученных станциях повышают
частоту ХА в меристеме Allium cepa, следовательно, вода обладает
мутагенной активностью. Пространственное распределение мутагенной активности воды неравномерно – участки с высоким уровнем МА
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чередуются с участками с низкой МА. Это связано с неравномерным
поступлением мутагенов в оз. Неро и процессами самоочищения и
разбавления,
Уровень мутагенной активности зависит от срока отбора проб.
ВМА в период осеннего паводка наименьшая (1,12), возрастает в летнюю межень (5,9) и снижается в осенний паводок (2,67).
Соотношение типов ХА меняется в разные сроки отбора проб.
Следовательно, в разное время в водоем поступают мутагены с разным характером действия.
Сравнение ВМА воды оз. Неро в 2007 и 2008 гг. позволяет заключить, что генотоксическая ситуация озера остается неблагоприятной.
Литература
1. Состояние экосистемы оз. Неро в начале XXI века / отв.ред. В.И. Лазарева; Ин-т биологии внутр. вод им. И.Д Папанина РАН. – М.:Наука, 2008. – 406 с.
2. Оценка митотоксического и мутагенного действия факторов окружающей среды: Метод, указания./ Сост. И.М. Прохорова, М.И. Ковалёва, А.Н. Фомичева; Яросл. гос. ун-т. Ярославль, 2003.
3. Дубинин Н.П., Пашин Ю.В. Мутагенез и окружающая среда/ Н.П. Дубинин, Ю.В. Пашин, – М.: Наука, 1978, – 127с.
Работа выполнена под руководством
к. б. н., доц. Прохоровой И.М.
ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЯДЕР НЕЙРОНОВ
ПРЕДОПТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ АРКУАТНОГО
И СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКОГО ЦЕНТРОВ ГИПОТАЛАМУСА
ПРИ СТРЕССЕ И ВВЕДЕНИИ АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛА
Козак М.В.
Астраханский государственный университет
Исследовалось влияние альфа-токоферола (ТФ) на морфофункциональное состояние нейронов ростральной предоптической области, а
также аркуатный и супрахиазматический центры гипоталамуса белых
крыс в норме, в условиях введения ТФ и действии острого стресса.
Ранее, исследованиями Д. Л Тёплого (1990) было показано, что
дополнительное введение ТФ изменяет морфометрические показатели некоторых центров гипоталамуса, нейросекрет которых оказывает
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
влияние на функционирование репродуктивной системы [4]. Участие
ТФ в регуляции проницаемости клеточных мембран является универсальным механизмом её стабилизации. Однако, до настоящего времени не выяснено, как влияет ТФ на нейросекреторные клетки. Можно
предположить, что соответствующие рецепторы этих клеток могут
быть чувствительными не только к стероидам, но и к ТФ. Нейроны
гонадотропин-рилизинг гормона (GnRH) являются первичным регулирующим звеном репродуктивной оси [5]. Половые стероиды (эстрогены и андрогены) обеспечивают обратную связь с центральной
нервной системой, гипоталамусом и передней долей гипофиза для регулирования синтеза и ритмичности секреции люлиберина, а также
чувствительности гонадотропоцитов гипофиза к люлиберину [7]. У
крыс GnRH нейроны находятся в ростральных предоптических областях (POA) гипоталамуса [5]. Функционирование GnRH нейронов (активация и торможение) осуществляется через рецепторы к половым
стероидам и другие мембранные рецепторы посредством нейромедиаторов. Основные нейромедиаторы, регулирующие GnRH нейроны,
включают катехоламины, γ-amino butyric acid, глютамат, нейропептид
Y, нейротензин, β-эндорфин и вазоактивный полипептид [9]. Многие
из этих нейропептидов вырабатываются нейронами аркуатного (АЯ)
и супрахиазматического (СХЯ) ядер гипоталамуса. Эндокринные
центры АЯ и СХЯ регулируют многие функции организма, в том числе глюкокортикостероидный гомеостаз, в связи с этим для понимания
репродуктивных процессов необходимо ассоциированное изучение
функции этих ядер с нейронами POA.
Материал и методика. Экспериментальные исследования проводились на половозрелых белых крысах линии Вистар со средней массой тела самцов 230 г, самок 200 г. в период относительного «гормонального покоя» самок (фазы диэструса и метаэструса) в зимний
период. Самцов и самок содержали раздельно в стандартных условиях вивария при температуре 22ºC.
Экспериментальные животные, самцы и самки, были разделены
на 8 групп по 10 животных в каждой.
Животные первой группы – контроль, отдельно самки и самцы –
без воздействия.
Животным второй группы (ТФ), самкам и самцам per os вводили
10% раствор α-токоферол – ацетата в дозе 1 мг на 100 г массы в течение последних 14 дней до декапитации, один раз в сутки в утренние
часы.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Животных третьей группы, самок и самцов, (стресс) подвергали иммобилизационному стрессу. Для этого в течение последних 5
дней ежедневно на один час в 11 00 дня животных помещали в пластиковый пенал по размеру тела, ограничивающий свободные движения, но не препятствующий свободному поступлению воздуха.
Четвёртая группа животных, самцы и самки (стресс + ТФ).
Самцов и самок подвергали 5 дневному стрессу в сочетании с
двухнедельным введением ТФ.
При проведении экспериментов использовался 10% масляный
раствор альфа-токоферол – ацетата (производство завода биопрепаратов, г. Покров). Доза 1 мг альфа-токоферол – ацетата на 100 г массы
животного выбрана на основании данных об оптимальном действии
витамина, как антиоксиданта, при разовом суточном введении не более 5 мг на животное со средней массой 200 г [11].
Декапитацию животных проводили в соответствии с «Правилами
проведения работ с использованием экспериментальных животных»,
под хлоралгидратным наркозом внутрибрюшинно (2,5 % раствор, 1мл
на 100 г массы тела животного).
Фиксацию мозга проводили по Карнуа [3], окраску целлоидинпарафиновых срезов осуществляли 0,1% водным раствором крезилвиолета [1].
Морфометрию ядер и ядрышек центров гипоталамуса проводили
при помощи окуляр-микрометра МОВ-1, 15 ×, объектив 40×. Площадь ядер и ядрышек в мкм2 определяли, пользуясь формулой: S = π /
4× d1 d2, где d 1 и d2 — взаимно перпендикулярные диаметры (ядра,
ядрышка). Диаметр измеряли в плоскости оптического среза, проходящего через ядрышко [2]. Количество клеток для анализа в контроле и по каждому экспериментальному варианту воздействия составило от 40 до 50.
В ходе эксперимента и перед его завершением изучали влагалищные мазки для определения фазы эстрального цикла.
Микрофотографии получены с помощью цифровой камеры Mercury Cyber Pix E-560 M, монокулярного оптического адаптера и лицензированных компьютерных программ анализа и редактирования
изображений. Экспериментальные данные анализировались с помощью метода альтернативного анализа и t-критерия Стьюдента.
Результаты исследований и их обсуждение. Морфометрический
анализ ядер и ядрышек предоптической области гипоталамуса
(рис. 1) показал отсутствие половых различий по этому признаку
(р > 0,05). Установлено, что у самцов и самок крыс, получивших ТФ,
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
значительно уменьшилась площадь ядра соответственно на 37 и 32 %
(p < 0,001). Одновременно происходит уменьшение площади ядрышка нейронов у самцов на 19%, у самок на 20 % (p < 0,001).
5
120
4,5
Площадь ядрышек РОА в мкм2
Площадь ядер РОА в мкм2
100
80
60
40
20
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
К
ТФ
Стресс
0
ТФ +стресс
К
ТФ
стресс
ТФ +стресс
Рис. 1. Площадь ядер (слева) и ядрышек (справа) предоптической области гипоталамуса при введении ТФ и в результате воздействия стресса (самки светлые столбцы, самцы – тёмные)
Под воздействием экспериментального стресса изучаемые морфометрические показатели не претерпели достоверных изменений
(р>0,05). Введение ТФ на фоне стресса привело к уменьшению площади ядра нейронов у самок на 31%, у самцов на 36% (p < 0,001) и
уменьшению площади ядрышек на 23% у самок и на 17% у самцов (p
< 0,001). Процент выявленных изменений приближен к изолированному влиянию ТФ.
Аркуатный центр гипоталамуса. Морфометрический анализ
ядер и ядрышек аркуатного центра гипоталамуса (табл. 1) также показал отсутствие половых различий изучаемого показателя (р > 0,05).
Введение ТФ привело к значительному уменьшению площади ядра на
15% (p < 0,01) у самцов и 25% (p < 0,001) у самок. Одновременно отмечено уменьшение площади ядрышек нейронов у самцов на 26, у
самок на 31% (p < 0,001). Установлено, что под воздействием стресса
уменьшаются размеры ядер нейронов у самок на 19%, у самцов на
14% (p < 0,001).
Одновременно уменьшается и площадь ядрышек у самок на 45, у
самцов на 23% (p < 0,001 в обоих случаях). Введение ТФ на фоне
стресса вызвало уменьшение площади ядра нейронов у самок на 25%,
у самцов на 12% (p< 0,001), а также уменьшение площади ядрышек на
21% у самок и на 29%, у самцов (p<0,001).
Таблица 1
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Влияние альфа-токоферола и стресса
на аркуатный центр гипоталамуса
Варианты
Контроль
ТФ
Стресс
ТФ
стресс
Пол
самки
самцы
самки
самцы
самки
самцы
+ самки
самцы
S ядер в
мкм2
50,7 ± 0,76
52,6 ± 1,51
37,9 ± 1,51
44,6 ± 1,76
40,9 ± 1,82
45,3 ± 1,80
38,2 ± 1,31
46,2 ± 1,84
Достоверность
разности
с контролем и
изменения, %
25***
15**
19***
14**
25***
12**
S ядрышек,
мкм2
Изменения,
%
3,68 ± 0,17
3,71 ± 0,11
2,55 ± 0,11
2,74 ± 0,14
2,04 ± 0,10
2,87 ± 0,14
2,90 ± 0,08
2,63 ± 0,05
31***
26***
45***
23***
21***
29***
Примечание: достоверность разности с контролем: * р ≤ 0,05;** р ≤ 0,01;
*** р ≤ 0,001.
Влияние ТФ и стресса на морфометрические показатели неоднозначно. Хотя в обоих случаях происходит уменьшение размеров ядер и
ядрышек, но локальная область изменений различна. Как результат воздействия стресса изменяются размеры ядер и ядрышек вентромедиальных областей АЯ, после введения ТФ выявляется более широкая полоса
затронутых нейронов с захватом латеральных областей (рис. 2).
Супрахиазматический центр гипоталамуса. Морфометрический
анализ ядер и ядрышек супрахиазматического центра гипоталамуса
(табл. 2) не выявил достоверных половых различий по данному показателю (р > 0,05). Введение ТФ привело к уменьшению площади ядра
на 14% (p < 0,01) у самцов и 12% (p < 0,05) у самок. Достоверного изменения размеров ядрышек нейронов у самцов и самок при этом не
отмечено (р > 0,05).
Воздействие экспериментального стресса также не привело к
достоверному изменению размеров ядер и ядрышек нейронов СХЯ ни
у самок, ни у самцов (р > 0,05).
В случае совместного влияния ТФ и стресса выявлено уменьшение площади ядер нейронов у самок на 14% (p<0,01), у самцов на 12%
(p < 0,05), без изменения площади ядрышек (р > 0,05).
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Аркуатное ядро гипоталамуса белых крыс. Влияние ТФ и стресса.
Окраска крезилвиолетом. Снимки при увеличении светового микроскопа:
окуляр ×15, объектив ×40. Вверху справа АЯ самца (контроль),
слева – самки (контроль); внизу слева – стресс самцы, справа внизу – ТФ самцы
Таблица 2
Морфометрический анализ ядер и ядрышек
супрахиазматического центра гипоталамуса
Пол
Варианты
Контроль
ТФ
Стресс
ТФ
стресс
самки
самцы
самки
самцы
самки
самцы
+ самки
самцы
S ядер ,
мкм2
40,6 ± 1,22
42,3 ± 1,10
35,7 ± 1,50
36,2 ± 1,34
39,2 ± 1,20
41,3 ± 1,77
34,8 ± 1,28
37,4 ± 1,57*
Достоверность
разности
с контролем и
изменения, %
12*
14**
14**
12*
S ядрышек,
мкм2
Изменения
%
2,71 ±0,11
2,54 ± 0,11
2,51 ± 0,09
2,43 ± 0,11
2,36 ± 0,10
2,45 ± 0,09
2,40 ± 0,09
2,56 ± 0,10
Примечание: достоверность разности с контролем: * р ≤ 0,05;** р ≤ 0,01;
*** р ≤ 0,001.
62
-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При хронических функциональных нарушениях размеры ядер
секреторных клеток взаимосвязаны с белковым синтезом. Показано,
что ядра сморщиваются сразу же после раздражения их секреторного
нерва, тогда как угнетение фармакологическими средствами ведёт к
набуханию ядер [10]. Поэтому при изменении размеров ядер и, особенно, ядрышек можно говорить об изменении их функционального
состояния.
Результаты экспериментов показали, что ядра и ядрышки GnRH
нейронов предоптической области гипоталамуса изменили морфометрические показатели в сторону уменьшения их значений, то есть
они оказались чувствительными к влиянию ТФ. Половых различий в
этой реакции не выявлено. Иммобилизационный стресс не отразился
на размерах ядер и ядрышек GnRH нейронов РОА. В случае сочетанного влияния ТФ и стресса уменьшение морфометрических показателей GnRH нейронов, по-видимому, зависит от действия ТФ, так как
результаты изменений сопоставимы и в том и в другом варианте.
Существует тесное взаимодействие GnRH нейронов предоптической области с АЯ и СХЯ в регуляции гонадотропной функции.
Многие классические нейромедиаторы и нейропептиды изменяют активность GnRH нейронов через прямые и косвенные действия.
Пульсирующий выброс люлиберина в портальную систему представляет собой заключительный путь выхода нейронной сети, которая интегрируется множеством внутренних и внешних стимулов. Одним из
основных рецепторных полей этой сети, чувствительных к уровню
половых гормонов, является медиобазальный гипоталамус и АЯ, а
передаточными пептидами к GnRH нейронам – β-эндорфины и нейропептид Y [8]. В экспериментальных работах было также показано,
что в АЯ имеется рецепторы для управления энергетическим балансом в организме и рецепторное поле к стероидам надпочечников [6].
При рассмотрении результатов морфометрических показателей
ядер и ядрышек АЯ отмечается уменьшение их размеров под влиянием
ТФ и стресса. Эти изменения различаются. При стрессе уменьшаются
ядра вентромедиальных отделов АЯ, реакция на ТФ оказалась сильнее,
затрагивается более широкая полоса клеток АЯ. Формирование различий в реакции на стресс и ТФ заключается в количестве затронутых
клеток, что может указывать на разные рецепторные зоны АЯ.
Циркадные ритмы в выбросе люлиберина обеспечиваются СХЯ.
В экспериментальных работах показано, что многочисленные стимулы поступают как от аркуатного, так и непосредственного действия
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
андрогенов на центральную часть супрахиазматического центра гипоталамуса [6].
Результаты опытов показали, что только при влиянии ТФ определяется не резко выраженное, но статистически значимое уменьшение размеров ядер, без изменения размеров ядрышек нейронов СХЯ.
Скорее всего, это объясняется неоднородной структурой супрахиазматического центра и ограниченным числом клеток чувствительных к
данному воздействию.
Полученные данные опытов свидетельствует о существенном и
достоверном влиянии введения ТФ на морфофункциональное состояние нейронов изучаемых центров гипоталамуса у половозрелых крыс.
Морфометрический анализ показал, что при введении ТФ произошло
существенное уменьшение площади ядер GnRH нейронов предоптической области, это может указывать на прямое или косвенное его
влияние на рецепторы нейронов при конкурентном действии с другими нейромедиаторами и стероидными гормонами.
Литература
1. Буреш, Ян. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и
поведения. Перевод с англ. Е.Н. Живописцевой. /Я. Буреш, О. Бурешова, Д.П
Хьюстон. /Под ред. проф. Батуева А.С. Москва «В.Ш.». 1991. 399 с.
2. Гейнисман, Ю.Я. Структурные и метаболические проявления функции
нейрона. /Ю.Я. Гейнисман. М.: Наука, 1974.- 112 с.
3. Ромейс, Б. 1953. Микроскопическая техника. Перевод с немецкого В.Я.
Александрова З.И. Крюковой. /Б. Ромейс. – М.: Иностранная литература, 1953.575 с.
4. Тёплый, Д.Л. Влияние витамина Е на нейросекреторные клетки гипоталамуса белых крыс / Д.Л Тёплый // Цитология.- 1990.-Т. 32, № 12.- С. 1161-1167.
5. Cashion A. B. The Morphometry of Astrocytes in the Rostral Preoptic Area
Exhibits a Diurnal Rhythm on Proestrus: Relationship to the Luteinizing Hormone
Surge and Effects of Age /A. B. Cashion., J. Matthew Smith and M. Wise Phyllis //
Endocrinology.- 2003 – Vol. 144, No. 1.- Р.- 274-280.
6. Chun-Xia Yi Ventromedial Arcuate Nucleus Communicates Peripheral Metabolic Information to the Suprachiasmatic Nucleus / Chun-Xia Yi / Endocrinology.2006.- Vol. 147, No. 1.- P. 283-294.
7. Freeman, M.E. The neuroendocrine control of the ovarian cycle of the rat /
M.E Freeman. E. Knobil and J.D. Neill. // The Physiology of Reproduction.- Raven
Press, Ltd, New York. – 1994.- Р 613-658.
8. Li, C. Morphological evidence for direct interaction between arcuate nucleus
neuropeptide Y (NPY) neurons and gonadotropin-releasing hormone neurons and the
possible involvement of NPY Y1 receptors / C Li., P. Chen and M.S. Smith. // Endocrinology.- 1999.- No. 140.- P. 5382-5390
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Moenter, S. M. Endogenous (gamma)-Aminobutyric Acid Can Excite Gonadotropin-Releasing Hormone Neurons / S. M. Moenter, R. A. DeFazio // Endocrinology.- 2005.- Vol. 146, No.12.- P. 5374 – 5379.
10. Szentagothai, J. Гипоталамическая регуляция передней части гипофиза /
J. Szentagothai, B. Flerko, B Mess, B Halasz. (Я. Сентаготаи., Б Флерко, Б Меш.).АН Венгии. Будапешт.- 1965.- 330с.
11. Yasuda, M. Influence of vitamin E on the level of lipids…/ M. Yasuda, T.
Fujita., Y. Mizunoya. // J. Pharm. Sos. Jap. – 1979.- Vol. 99, No. 3.- P. 285-289.
РАЗЛИЧИЕ МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ
РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЕЙ МОБИЛЬНОГО ТЕЛЕФОНА
Романовский А.В. Горшихина Ю.С.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
В современном мире сильнейшим фактором окружающей среды
становится человеческая деятельность и её последствия. Одним из самых популярных объектов такой деятельности является электронное
устройство – мобильный телефон (МТ), производящий передачу сигнала в сверхвысоко частотном диапазоне (СВЧ) [1]. Данное устройство
является источником высокочастотного электромагнитного излучения,
а мы, люди, воздействуем им на голову в районе ушной раковины. Известно, что длина волны, на которой работает МТ, позволяет излучению проникать в ткани тела на глубину в 1 см. Таким образом, с помощью данного устройства человек подвергает воздействию:
- эпителий,
- органы зрения,
- органы слуха,
- клетки мозга.
О последствиях такого воздействия известно довольно мало и
данные исследований противоречивы. Отмечаются и негативные и
позитивные последствия такого воздействия, однако некоторые учёные полагают, что следствием использования МТ будет вспышка рака
мозга в ближайшие 5 -10 лет [2].
К сожалению это слишком долгий срок чтобы подтвердить или
опровергнуть вредное воздействие излучения мобильных телефонов
на человека, поэтому сейчас очень важны данные о непродолжительном (острый опыт) и долгосрочном (хронический опыт) воздействии
излучения на организм.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ранее нами было выяснено, что излучение мобильного телефона
фирмы Motorola модель С115 [3] с SAR 0,88 Вт/кг обладает генотоксической активностью на клетки Allium cepa. О мутагенной активности судили по частоте хромосомных аберраций (ХА, о пролиферативной активности судили по длине корней и изменению митотического
индекса (MI). Частота хромосомных аберраций, митотический индекс
и длина корневой системы изменялись пропорционально продолжительности воздействия (табл. 1). Большему времени воздействия
(17 часов облучения) соответствовало большее значение частоты ХА
(от 2 до 3,2%, что в 1,7-10,4 раза выше спонтанного уровня) [4, 5].
Таблица 1
Зависимость суммы эффектов
от продолжительности облучения МТ
Исследуемый параметр
Корни длиной > 1см
(гр. «+»)
Длина корневой системы Увеличивается
Значение MI
Растёт
Значение частоты ХА
Слабо растёт
Корни длиной < 1см
(гр. «-»)
Уменьшается
Падает
Увеличивается
Таким образом, было установлено что МТ, а именно его излучение (работа в режиме разговора), обладает мутагенной активностью и
способно вызывать в клетках генетические нарушения типа делеций и
транслокаций, следствием которых является обнаружение в препаратах меристемы корешков лука мостов, фрагментов, отставаний, микроядер – хромосомные нарушения (ХН).
Далее нам было интересно узнать мутагенную активность различных частей мобильного телефона, а именно:
- антенна,
- аккумулятор,
- дисплей,
- клавиатура.
Целью настоящей работы являлось выяснение зависимости уровня генотоксических эффектов от локализации биологического объекта
относительного мобильного телефона.
Для изучения генотоксической активности антенны, диплея клавиатуры и аккумулятора нами был проведён эксперимент, в котором
мы расположили луковицы A.cepa на проращивание вокруг МТ как
показано на рис. 1, и подвергали облучению по 1 часу в день в течении 3 дней. По истечении указанного срока луковицы подвергались
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обработке (измерение длины корней, подсчёт митотического индекса
и частоты ХА на препарате).
Рис. 1 Расположение проращиваемых луковиц вокруг МТ Motorola C115
Полученные данные представлены в табл. 2 и на рис. 2, 3, 4.
Таблица 2
Мутагенная активность излучения
и значение SAR в разных точка МТ
Вариант
+К AB
+1A
+1B
+2B
+3B
-К AB
-2A
-1B
-2B
-3B
ХН, %
1,9 ± 0,8
5,8 ± 1,6
2,4 ± 0,6
2,9 ± 0,7
3,4 ± 0,8
0,8 ± 0,3
4,2 ± 1,8
3,6 ± 2,2
4,3 ± 0,3
5,5 ± 0,9
ВМА
Расчётное значение SAR
3,0
1,3
1,5
1,8
2.25 Вт/кг
0,29 Вт/кг
1,4 Вт/кг
0,18 Вт/кг
5,1
4,3
5,2
6,6
3,7 Вт/кг
0,29 Вт/кг
1,4 Вт/кг
0,18 Вт/кг
*Примечание: ВМА – отношение опыта к контрольному варианту, т.е. во сколько
раз значение опыта превосходит значение контрольного варианта
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2 Среднее значение длины корневой системы
в контрольном и опытном вариантах
Рис. 3. Выраженность митозмодифицирующего эффекта*
для разных частей МТ * ВММЭ – отношение опыта к контрольному варианту,
т.е. во сколько раз значение опыта превосходит значение контрольного варианта
Рис. 4 Схема локализации проявления ВМА и частоты ХН
для разных частей МТ (
68
ХН ,%
) в гр. «-»
ВМА
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таким образом можно сделать следующие выводы:
На проявление мутагенных эффектов влияет локализация биообъекта относительно устройства. Максимальная мутагенная активность
отмечена для дисплея (5,8%) и нижней части аккумулятора (5,5%).
Излучение МТ влияет на пролиферативную активность клеток
лука, увеличивая MI и среднее значение длины корешков (эффект
гормезиса) в опыте.
Уровень мутаций, индуцированных излучением МТ пропорционален интенсивности электромагнитного поля.
Возможно низкая интенсивность магнитного поля достаточна для
инициирования хромосомных нарушений, но не достаточна для запуска системы репарации ДНК
Литература
1. Wikipedia. Микроволновое излучение // Википедия. Свободная энциклопедия: http://ru.wikipedia.org. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ Микроволновое_излучение
2. Васецкий А. Могильные телефоны // Деловая газета Взгляд:
http://www.vz.ru. – 2008 – URL: http://www.vz.ru/society/2008/4/1/156354.html
3. Motorola – Инструкция пользователя – Motorola С115|С116 мобильный
телефон Singapore 2004
4. Ярославский край. Наше общество в третьем тысячелетии. Сборник материалов Х Областной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений // Ярославль, 2009, – С. 15-16.
5. LXIV Научная сессия, посвящённая ДНЮ РАДИО,ТРУДЫ, 13-14 мая
2009, г. Москва, – С.224-226.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Прохоровой И.М., к.ф.-м.н., доц. Артемова Т.К.
ВЛИЯНИЕ ИСКУССТВЕННОГО НАПРАВЛЕННОГО ОТБОРА
ПО ПРИЗНАКУ МАРКИРОВКИ
НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ДЕКОРАТИВНЫХ КРЫС
Савченко К.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Декоративные крысы (Rattus norvegicus f. domesticus) содержались
и разводились человеком изначально исключительно как лабораторные
животные, используемые для проведения научных экспериментов. Но к
середине XX века увлечение декоративным крысоводством приобрело
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
характер бума. Чтобы создать ту или иную разновидность крыс, заводчики культивировали те или иные породные признаки – и вот появилась масса расцветок, маркировок, а также кудрявые, бесшерстные и
даже бесхвостые крысы! Впервые 2006 году на городской станции
юных натуралистов декоративные крысы с маркировкой хаска.
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.
Цель: изучение наследования признака маркировка Husky и его
влияние на жизнеспособность, и фертильность декоративных крыс
(Rattus norvegicus f. domesticus).
Задачи:
1) изучить наследование маркировки хаска у крыс Rattus norvegicus f. domesticus;
2) сравнить жизнеспособность крыс маркировки Husky с крысами
маркировок Self и Blazed;
3) сравнить фертильность крыс маркировки Husky с крысами
маркировок Self и Blazed.
Материалом исследований служили результаты селекционной
работы на Городской станции юных натуралистов г. Ярославля с крысами Rattus norvegicus за 2006-2008 г. и Клуба Декоративного Крысоводства г. Санкт – Петербурга за 2004-2008 г.
Для изучения поставленных задач использовались 971 крыса с
пятью разными маркировками: селф (Self), капюшон (Hooded), айриш
(Irish), хаска (Husky), блейз (Blazed) и 5 разных окрасов: голубой
(Blue), агути (Agouti), чёрный (Black), рыжий (Amber) и шампань
(Champagne).
В работе мы использовали несколько методов:
• метод отбора:
Животных оценивают по происхождению, конституции и экстерьеру, качеству потомства. Каждая из этих оценок, дополняя одна
другую, позволяет всесторонне выявить достоинства животного и с
большей эффективностью использовать для совершенствования[5].
• метод подбора:
Мы использовали гетерогенный и гомогенный подбор маркировок
декоративных крыс. В процессе племенной работы они сочетались. [1].
Также следует отметить возрастной отбор. Допустимый возраст
для спаривания: для самцов от 7-10-ти месяцев и старше, для самок от
5-ти до 18-ти месяцев.
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• метод скрещивания:
В работе мы старались использовать чистопородное разведение,
которое осуществляется двумя методами спаривания: аутбридинг и
инбридинг. В общей системе племенной работы, направленной на совершенствование племенных качеств, основное значение имеет аутбридинг[3].
• метод анализа родословных
Этот метод позволяет проследить менделеевское расщепление и
независимое распределение признаков, получить сведения по аллелизму и сцеплению.
Статистическая обработка результатов проводилась в программном обеспечении Microsoft Excel-2003. Отклонение считалось достоверным при достижении 5% уровня значимости (при p<0,05) [4].
В работе был проанализирован признак маркировки хаска у представителей декоративных крыс Городской станции юных натуралистов.
Для этого было проведено 32 скрещивания. На рис. 1. видно, что, занимаясь разведением декоративных крыс, где участвуют крысы с маркировками Husky и Hooded, мы не можем ожидать крыс с маркировкой
Self. И также мы не получим в помёте крыс с маркировкой Hooded от
Self и Husky. Тогда как в помёте от пары Irish и Husky мы наблюдаем
расщепление на такие маркировки как Husky, Hooded, Irish и Self.
Признак, как жизнеспособность в значительной мере определяет
введение в племенное дело. Понятно, что если жизнеспособность
низкая, то не целесообразно разводить таких животных. И зачастую
приходиться закрывать линии разведения, несмотря на интересные
признаки и качества животных. Поэтому, собрав достаточно материала, мы провели сравнительную оценку жизнеспособности крыс хасок
с широко разводимыми маркировками селф и блейз. Полученные
данные представили на Рис. 2.
Одной из задач было сравнить фертильность крыс Husky с крысами маркировок Self и Blazed. Занимаясь разведением декоративных крыс, хочется получить не только здоровое поколение, но и
плодовитый помёт. По данным литературы у крыс в помёте бывает
от 1 до 20 крысят [2]. Самок декоративных крыс по уставу племенной работы можно допускать в разведение всего два раза. А если
самка является носителем ценных признаков, то селекционеры стремятся получить большой помёт. На рис.3. видно, что существенные
различия наблюдаются между маркировкой Husky к маркировке Self.
Разница средней плодовитости крыс статистически достоверна при
Р<0,05 между ними.
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сравнительная диаграмма
скрещиваний
количество
50
40
Husky
30
Irish
20
Hooded
Self
10
0
1
2
3
1-H-Hooded 2-H-Irish 3-H-Self
Рис. 1. Сравнительная диаграмма скрещиваний
количество дней
продолжительность жизни декоративных
крыс
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
869
845
маркировка
474
Self
Husky
Blazed
Рис. 2 Продолжительность жизни декоративных крыс Rattus norvegicus f.
domesticus разных маркировок
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
количество крысят в помёте
Плодовитость декоративных крыс.
12
10
8
6
маркировка
4
2
0
Self
Husky
Blazed
Рис. 3. Фертильность декоративных крыс разных маркировок
ВЫВОДЫ
1. Наследования маркировки хаска у декоративных крыс Rattus
norvegicus f. domesticus показало, что маркировка Husky наследуется у
самцов и самок одинаково. Это свидетельствует о аутосомном наследовании признака.
2. Реципрокные скрещивания крыс Husky с крысами маркировок
Hooded, Irish и Self даёт одинаковый эффект, следовательно, роль материнской и отцовской наследственности в формировании признака
Husky одинаково.
3. Продолжительность жизни у декоративных крыс с маркировкой Husky (474 ± 30 дней) достоверно меньше, чем у Blazed (869 ± 42
дней) и Self (845 ± 26 дней). Таким образом ген Husky обладает негативным плейотропным действием.
4. Количество детёнышей в одном помёте у декоративных крыс с
маркировкой Husky (5 ± 0,3) ниже, чем у Self (11±0,4) и Blazed (8 ±
0,8). Следовательно, ген (hu/hu) Husky определяет снижение фертильности.
5. В связи с негативным плейотропным действием гена хаска
(hu/hu), несмотря на интересный фенотип, считаем не рациональным
использовать в племенном деле.
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Животноводство. – М.: Колос, 1977. – 496 с.
2. Казанцева С. Декоративные крысы. – М.: Аквариум, 2006. – 64 с.
3. Красота В.Ф., Лобанов Т.Г., Джапаридзе Т.Г. Разведение сельскохозяйственных животных. – М.: Агропромиздат, 1990. – 463 с.
4. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая школа, 1980 – 290 с.
5. Петров Д.Ф. Генетика с основами селекции. – М.: Высшая школа, 1976. –
416 с.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Прохоровой И.М.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ВОДЫ Р. КОТОРОСЛЬ В ТЕСТЕ ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ
АБЕРРАЦИЙ В МЕРИСТЕМЕ ALLIUM CEPA
Шешина К.А.
Загрязнение водной среды является одной из актуальных экологических проблем Ярославской области.
Деятельность человека в наше время развивается весьма стремительно, но всегда необходимо оценивать не только достижения, но и
негативные последствия технического прогресса. На сегодняшний
день синтезируются миллионы веществ, ранее не встречавшихся в
природе (ксенобиотиков), и число соединений, с которыми контактирует человек, непрерывно растёт. Зачастую чужеродные вещества обладают мутагенным эффектом, и их эффект не прекращается с гибелью организма, подвергшегося воздействию – отдалённые негативные
последствия проявляются и в следующих поколениях, поскольку наследственные структуры передаются потомству. Мутации соматических клеток поражают здоровье нынешнего поколения, вызывая рост
частоты злокачественных новообразований и других болезней, 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.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Малые реки являются основным типом водотоков речной сети
средней полосы России, и их загрязнения напрямую влияют на здоровье населения. По этой причине контроль над содержанием мутагенных веществ в их водах так важен в наши дни. 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 р. Которосль от истока до устья.
Изучение спектра хромосомных аберраций, индуцированных водой р. Которосль.
Изучение сезонной динамики мутагенного загрязнения воды р.
Которосль.
Изучение динамики мутагенного загрязнения воды р. Которосль
за 2006-2008гг.
В качестве материала в работе использовалась вода р. Которосль.
Для определения мутагенного эффекта изучены пробы, отобранные
на одиннадцати станциях от истока до устья:
Ст. 6 – д. Белогостицы.
Ст. 5 – г. Гаврилов Ям.
Ст. 4 – б/о Прибрежный (д. Введенье)
Ст. 3 – пос. Карабиха.
Ст. 2 – д. Пеньки
Ст. 11 – неизвестный сток перед Южной водозаборной станцией.
С. 10 – водозабор ЮВС г. Ярославля.
Ст. 9 – сточная канава со ст. Ярославль Главный.
Ст. 8 – завод «Русские краски».
Ст. 7 – ливневая канава с Московского проспекта.
Ст.1 – устье р. Которосль.
Пробы отбирались батометром Рутнера с глубины 0,5м в объеме
1 л.
Для изучения пространственной динамики мутагенной активности воды реки Которосль были исследованы пробы воды от 30.07.08.,
а для изучения сезонного распределения МА – пробы от 30.07.08,
30.10.08 .
Мутагенную активность воды р. Которосль оценивали с использованием ана-телофазного метода учёта частоты хромосомных аберраций в меристематических клетках проростков корешков лука Allium
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
cepa (Sharma, 1983). Данный метод не требует знания кариотипа и
идентификации типов повреждения хромосом, является простым,
экономичным и достаточно чувствительным для определения «мутагенен» или «не мутагенен» фактор. В качестве тест-объекта в данной
работе использовали лук посевной Allium cepa сорта Штутгартен.
РЕЗУЛЬТАТЫ:
ВМА, кратность
О пространственной динамике мутагенного загрязнения воды р.
Которосль судили по мутагенной активности проб воды, отобранных
30.07.08. на 11 станциях от истока до устья (Рис.1.)
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
Ст. 6 Ст. 5 ст. 4 ст.3 ст.2
ст.
11
ст. ст. 9 ст. 8 ст. 7 ст. 1
10
Станции
ВМА июль
Рис. 1. Пространственная динамика МА воды р. Которосль
Все изученные пробы воды р. Которосль индуцируют генетические нарушения в меристематических клетках корня Allium cepa. Генотоксическая активность воды наблюдается уже в истоке реки, что
может быть обусловлено наличием мутагенов в воде озера Неро.
Мутагенная активность воды неравномерно распределена по течению реки. Участки с более высоким содержанием генотоксикантов
(ст. 6, 2, 11, 10, 9 и 7) чередуются с менее загрязнёнными (ст. 5, 4, 3,
11, 8, и 1.). Максимальный уровень МА зарегистрирован на ст.9, минимальный – на ст.5. 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.
Сравнение данных по мутагенности и токсичности воды показало, что токсический эффект отмечен на четырех станциях из одинна76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дцати (36,4%), в отличие от мутагенного, который отмечен на 100%
станций. Из этого можно заключить, что токсические вещества менее
распространены по руслу реки.
Отметим также, что сильный мутагенный эффект выявлен на
станциях токсически безопасных (станции 10 (Водозабор ЮВС) и 9
(Сточная канава с ж/д станции Ярославль Главный)) – при высокой
ВМА здесь наблюдается полное отсутствие токсичности. С другой
стороны, на станции 5 (г. Гаврилов-Ям) с максимальной токсичностью выявлен минимальный уровень мутагенности. Данный факт может быть объяснен тем, что различные вещества, находящиеся в воде,
могут иметь либо мутагенный, либо токсический, либо и тот, и другой эффект.
В ходе исследования был определён также спектр генетических
нарушений, индуцируемых пробами воды р. Которосль в разные сроки отбора проб. Пробы воды р. Которосль индуцируют различные типы хромосомных нарушений: мосты, фрагменты и отставания.
Анализ соотношения типов ХА позволяет заключить, что по ходу
русла реки поступающие мутагены различны по характеру действия в
зависимости от станции отбора проб. На станциях, где МА выше, шире и спектр ХА, следовательно, повышение генотоксичности обусловлено не только увеличением концентрации мутагенов, поступающих в воду, но и различием их действия на генетический
материал клеток.
От лета к осени соотношения нарушений в спектрах также изменяются – снижается частота появления фрагментов – летом данный
тип аберраций был отмечен на семи станциях из одиннадцати, а осенью на шести. Аберрации по типу «мост», отсутствовавшие на станции 4 (б/о Прибрежный) в июле, появляются к октябрю.
По характеру зарегистрированных генетических нарушений
можно заключить, что в реку поступают различные по механизму
действия мутагены, и их соотношение колеблется в зависимости от
точки отбора проб и времени года.
Сезонная динамика мутагенной активности воды на станциях
различается (Рис.2.). 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
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
ВМА июль
ст. 1
ст. 7
ст. 8
ст. 9
ст. 10
ст. 11
ст.2
ст.3
ст. 4
Ст. 5
ВМА окт
Ст. 6
ВМА
воды для нужд населения, следовательно, количество мутагенов
должно возрастать.
станции
Рис.2. Сезонная динамика МА воды р. Которосль.
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 станции и не зависит от периода гидрологического цикла. Имеется 2 варианта сезонной
динамики:
1. Понижение МА от лета к осени (ст. 3, 2, 11, 10, 9, 7)
2. Повышение МА от лета к осени (ст. 6, 5, 4, 8, 1).
На основании полученных данных можно заключить, что поступление массированных антропогенных загрязнений и их нерегулярность во времени перекрывают природные закономерности. Максимальный уровень МА зарегистрирован в июле на ст. 9 (Сточная
канава с ж/д станции Ярославль Главный), минимальный уровень
МА – в июле на ст.5 (г. Гаврилов-Ям). Отсутствие закономерности в
распределении МА осложняет прогнозирование генотоксической обстановки для р. Которосль.
Сравнение полученных нами данных с результатами, полученными в тесте ДЛМ у Drosophila melanogaster (Солдатова, 2009; Кондакова, 2009), показало различия в динамике МА. Для подавляющего
большинства станций в данном тесте регистрируется резкое повышение мутагенной активности от лета к осени, и только на станции 10
(Водозабор ЮВС) отмечено понижение, как и в тесте частоты ХА у
Allium cepa. Также динамика по итогам двух тестов совпадает на
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
станциях 6, 5, 4, 8, 1, а на станциях 3, 2, 11, 9 и 7 носит обратный характер. Это доказывает, что в разные сроки на разных станциях присутствуют мутагены с разной направленностью действия и промутагены, проявляющие генотоксический эффект только включаясь в
метаболизм животной или растительной клетки.
Данные по межгодовой динамике свидетельствуют, что мутагенная активность воды на каждой станции устойчиво повышается на
протяжении последних трех лет. Наибольшие скачки отмечены для
станций: 6 (д. Белогостицы), 2 (д. Пеньки), 10 (Водозабор ЮВС), 9
(Сточная канава с ж/д станции Ярославль Главный) и 7 (Ливневая канава с Московского проспекта). Подобное повышение не может не
вызывать опасений, так как станции, на которых оно отмечено в наибольшем масштабе, напрямую связаны с местами отдыха населения и
точками водозабора для питьевых и хозяйственных нужд. Приведенные обобщенные данные (Рис.3.) свидетельствуют о том, что генотоксическая обстановка для р. Которосль продолжает ухудшаться.
По сравнению с 2007 годом показатель ВМА 2008 года повысился в полтора раза, по сравнению с 2006 годом – в четыре раза.
12
ВМА, кратность
10
8
6
4
2
0
2006
2007
2008
Год
ВМА
Рис.3. межгодовая динамика МА воды р. Которосль
Значительное повышение мутагенной активности воды по сравнению с 2006 и 2007 гг. зарегистрировано и в истоке реки, а это означает, что опасности подвергается население, живущее на всём протяжении течения.
ВЫВОДЫ:
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Пробы воды на всех изученных станциях повышают частоту
ХА в меристеме Allium cepa, т.е., обладают мутагенной активностью.
Пространственное распределение мутагенной активности воды неравномерно – участки с высоким уровнем МА чередуются с участками с низким уровнем.
2. Вода р. Которосль содержит генотоксиканты, вызывающие такие
типы хромосомных нарушений как делеции и транслокации, а также
изменяющие поведение хромосом на веретене деления. Соотношение
типов ХА на разных станциях неодинаково, что свидетельствует о наличии на разных участках различных по действию мутагенов.
3. Сезонного распределения МА, свойственного малым рекам, не
испытывающим антропогенного пресса не наблюдается. Сезонная
динамика МА различается на каждой станции и не зависит от периодов гидрологического цикла – высокая антропогенная нагрузка перекрывает естественные закономерности.
4. Сравнение ВМА воды р. Которосль в 2006, 2007 и 2008гг. позволяет заключить, что генотоксическая ситуация для реки остается
неблагоприятной и ухудшается.
5. При оценке мутагенной активности природных вод необходимо применять несколько гентоксикологических тестов с использованием разных тест-объектов.
6. При комплексном исследовании водоемов недостаточно вести
контроль только по критерию токсичности, необходимо учитывать и
генотоксичность во избежание недооценки экологической опасности.
Литература
1. Ауэрбах Ш. Проблемы мутагенеза / Ш.Ауэрбах. М.: Мир, 1978. С. 274288.
2. Ботяжова О.А., Поташов Е.В. Изучение и оценка токсичности поверхностных вод реки Которосли методом биотестирования на цериодафниях. – Отчет
о результатах исследования в летний, осенний и зимний периоды 2008 г. – Ярославль: ЯрГУ, 2009. – 14с.
3. Лукьяненко В. И. Актуальные проблемы Ярославского Поволжья и пути
их решения/ В. И. Лукьяненко // Актуальные проблемы экологии Ярославской
области. Выпуск 2, т. 1. Ярославль, 2002. – С. 12-23.
4. Прохорова И.М. Генетическая токсикология / И.М. Прохорова, М.И. Ковалева, А.Н. Фомичева. Ярославль, 2005. – С. 50- 59
5. Прохорова И.М. Система тестов для оценки генотоксической активности
факторов среды / И.М. Прохорова, М.И. Ковалева. Ярославль, 2001. – 23 с.
6. Рохмистров В.Л. Некоторые морфологические характеристики рек Ярославского Поволжья / В.Л. Рохмистров. Ярославль, 1969. – С. 15-25
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. Sharma C.B. Plant meristems as monitors of genetic toxicity of environmental
chemicals// Current science. 1983. 52. № 81. Р. 1000-1002.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Прохоровой И.М.
ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ПРОЯВЛЕНИЯ ГЕТЕРОЗИСА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ
ГИБРИДОВ CUCURBITA MAXIMA
Хуссейн А.М.М., Насунова Е.С.
Астраханский государственный университет
В лаборатории селекции бахчевых культур ГНУ ВНИИОБ (Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого овощеводства и бахчеводства РАСХН) в селекционных посевах тыквы
сорта «Крошка» были отмечены растения с невскрывающимися
пыльниками (рис 2). Цветение условно стерильных растений проходит нормально. Созданы формы с различными типами мужской стерильности, позволяющие организовать эффективное гибридное семеноводство без проведения кастрации цветков [7].
Мужские цветки растений с функциональной мужской стерильностью, fms (рис. 2) внешне мало отличаются от цветков (рис. 1) с
нормально вскрывающимися пыльниками.
Размеры цветка мутантных растений не уменьшены, пыльники
нормально развиты, светло-желтые, но не растрескиваются при созревании. Покровы пыльника плотные. Для вскрытия их требуется воздействие острого пинцета. Рыльце пестика женского цветка (и весь
женский цветок этих растений, рис. 3) нормально развито. Посещение
цветков насекомыми (рис. 2) также не вызывает вскрытия пыльников.
Оценка жизнеспособности пыльцы методом окрашивания ацетокармином показало высокую фертильность пыльцы. Это позволило классифицировать описываемую форму стерильности как морфологическую: (невскрывающиеся пыльники) или функциональную мужскую
стерильность (fms). Рыльце пестика, весь пестик цветка растений с
fms имеет нормальное развитие (рис. 3). Завязь цветка также нормально сформирована и ничем не отличается от завязи обычных растений тыквы (рис. 3). В качестве материнской формы использовались
растения сорта «Крошка рл. fms» ФМС (разрезнолистная с функцио81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нальной мужской стерильностью). В качестве отцовских использовались различные сорта отечественной и зарубежной селекции.
Рис. 1. Андроцей нормального
фертильного цветка растения тыквы
Рис 2. Андроцей цветка
растения тыквы с fms
Рис. 3. Зрелое рыльце пестика цветка
растения с fms
Рис.4.. Завязь цветка растения тыквы
с fms
Гибриды F1 изучались по девяти количественным признакам в 11
гибридных комбинациях в сравнении с исходные родительские линиями и на разных этапах онтогенеза. До настоящего времени не исследовано проявление гетерозиса у гибридов F1 по количественным
признакам морфологического характера в фазу цветения, начала плодообразования до наступления товарной спелости плодов с целью исследования возможности более ранней диагностики эффекта гетеро82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зиса. В гетерозисной селекции познание закономерностей изменчивости и наследуемости важнейших признаков и свойств растений рассматривается как один из центральных вопросов. У тыквы среди признаков, определяющих формирование элементов продуктивности,
наиболее сложную генетическую структуру имеет длина стебля растения и связанные с нею другие количественные признаки: количество ветвей первого порядка, количество узлов на главном стебле, высота закладки первого плода, количество плодов на главном стебле (и
общее количество) и другие. Характер формирования длины стебля
растений и связанных других количественных признаков у различных
типов межсортовых и межлинейных гибридов не изучен достаточно
глубоко.
В 2008 году эффект гетерозиса по продуктивности растений гибридов F1 проявился в разной степени по большинству гибридных
комбинаций. Продуктивность гибридов F1 и доля стандартных плодов
в урожае составила по отношению к стандартному сорту 120-500%.
Лишь по трём гибридным комбинациям гетерозис не проявился.
Эффект гетерозиса по продуктивности и доле в урожае стандартных плодов (табл. 1), наиболее высокий эффект гетерозиса проявился по следующим гибридным комбинациям: F1 (Крошка рл. fms × Сахарная), F1 (Крошка рл. fms × Зимняя сладкая); F1 (Крошка рл. fms ×
Россиянка), F1 (Крошка рл. fms × Валок), F1 Крошка × C. maxima из
ФРГ.
Теоретический и практический интерес представляет проведение
анализа взаимосвязи продуктивности гибридов F1 и других количественных признаков растений, связанных непосредственно с формированием элементов продуктивности. В данном исследовании, проводившемся с целью оценки гетерозисных гибридных комбинаций
тыквы крупноплодной (Cucurbita maxima) с использованием в качестве материнской формы линии с данным типом мужской стерильности, отмечалось отчетливое проявление гетерозиса по продуктивности и многим, качественным и количественным признакам. Динамику
формирования высоты растений, длину междоузлий и биометрические показатели других количественных признаков исследовали в течение вегетационного периода в три срока: 15 июля (фаза цветения),
15 августа (фаза плодообразования) и 15 сентября (начало созревания
плодов). В данной работе приводится анализ эффекта гетерозиса по
морфологическим признакам в фазу начала цветения гибридов F1 . в
сравнении с женской родительской линией.
Таблица 1
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продуктивность растений (урожай плодов и семян тыквы с делянки) гибридов F1 различных комбинаций 2008 г.
Гибридная комбинация F1 ёё порядковый номер
1. F1(Крошка рл,
fms × Россиянка)
2. F1Крошка рл.
fms ×Сахарная
3. F1 Крошка рл.
fms × Лечебная
4. F1 Крошка рл.
fms × Зимняя
сладкая
5. F1 Крошка ×
C. maxima из
ФРГ
6. F1 Крошка рл.
fms × Валок
Количество
плодов, шт
Стандартных
Не стан
дарт%
ных
шт.
станд
Вес плодов / на делянку
Стандартных
кг
Доля
станда
Не
ртных
Ранг станд
пло%к
кг
дов
станд.
(%)
12
57
9
51,5
177.5
3
7,2
86
43
90
5
150
517.2
1
6
96
14
74
5
36
124.1
4
7
84
38
73
10
73
251.7
2
11
87
27
71
11
62
213.7
3
15
80
20
61
13
65
224.1
3
24
73
Таблица 2
Эффект гетерозиса по количественным признакам стебля и листа гибридов в сравнении с женской родительской линией
Эффект гетерозиса (% ) = [(F1- Крошка стандарт) / Крошка стандарт]
× 100: Сравнение гибридов с ♀ родительской линией «Крошка стандарт»
Гибридная комбинация F1 и ёё порядковый номер
1. F1 ♀Крощка ФМС × ♂Россиянка
2. F1 ♀Крощка ФМС × ♂Сахарная
3. F1 ♀Крощка ФМС × ♂Лечебная
4. F1 Крощка × Зимняя сладкая
5. F1 ♀Крощка ФМС × ♂C. maxima (ФРГ)
6. ♀Крощка ФМС × ♂Валок
Высота закладки пер-
Колич.
ветвей
Колич.
узлов/
Длина междоузлий
84
Длина главного стебля
-25.0
-11.7
-27.7
7.9
-4.9
-36.3
Длина черешка лис-
Площадь
листа
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вого цветка
-57.5
-26.0
-45.8
-23.5
-23.2
-60.3
первого
порядка
-7.6
-1.8
-13.5
1.8
-11.8
-11.8
главн. стебле
-7.2
-3.9
-12.8
1.7
-5.6
-11.1
та
-27.7
-19.3
-19.3
-15.7
0.0
-63.9
-16.9
-24.1
-12.5
5.0
7.2
19.7
-3.3
1.9
1.6
22.1
17.5
37.
Анализ табл. 2 показывает, что высокая продуктивность растений
гетерозисных гибридов в ряде случаев связана с увеличением площади листа (комбинации № 4, 5, 6) и, следовательно, увеличением фотосинтетической способности растений. В то же время высокопродуктивные комбинации № 1, 2, 3 почти не обнаружили гетерозиса по
площади листа, а также по морфологическим признакам стебля. Анализ табл. 3 показал, что комбинации № 1 и № 2 характеризуются высоким эффектом гетерозиса по количеству женских цветков, а в дальнейшем, по количеству плодов на главном стебле. А наиболее
продуктивная комбинация, ♀ Крошка ФМС × ♂ Сахарная отличается
от других высоким эффектом гетерозиса и по количеству мужских
цветков на главном стебле.
Таблица 3
Эффект гетерозиса по морфологическим признакам цветка гибридов в сравнении с женской родительской линией
Heterosis % = [(F1- Крощка стандарт)/ Крошка стандарт] ×100 %.
Длина
Гибридная комби- Количество Количест- Диаметр Диаметр Длина
нация F1 и ёё поряд- ♀ цветков во ♂ цвет- ♀ цвет- ♂ цвет- венчика венчика
♀ цветка ♀ цветка
ка
ка
на главном
ков на
ковый номер
стебле
главном
стебле
1.♀Крошка
11.76
-23.53
-7.69
2.50
0.00
-4.67
МС × ♂Россиянка
2. ♀Крошка ФМС ×
58.82
52.94
-5.38
-3.33
-10.75
-20.00
♂Сахарная
3..♀Крощка ФМС ×
-5.88
-23.53
17.69
5.00
18.28
20.00
♂Лечебная
4. ♀ Крошка ×
-5.88
-5.88
17.69
2.50
7.53
10.67
♂Зимняя сладкая
5. ♀Крошка ФМС ×
-5.88
76.47
0.00
-5.83
7.53
10.67
♂C.maxima (ФРГ)
6.. ♀Крошка ФМС ×
29.41
5.88
10.00
2.50
4.30
18.00
♂Валок
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гетерозисные гибриды комбинаций № 4 и № 5 отличаются высоким эффектом гетерозиса по размерам венчика женского и мужского
цветка.
Растения гибридных комбинаций, обнаружившие наиболее высокий эффект гетерозиса по продуктивности, характеризуются невысокой степенью ветвления главного стебля.
Количество ветвей первого порядка в период начала цветения не
превышает 6-8. В дальнейшем к моменту начала плодообразования
отдельные боковые ветви приостанавливают своё развитие, в результате чего количество ветвей может уменьшиться и растение не тратит
пластические и энергетические продукты на их дальнейшее развитие.
Литература
Брюбейкер Дж. Л. Сельскохозяйственная генетика. / Дж. Л. Брюбейкер Пер.
с англ. Болотова Е.Н. Ред. д.б.н. Сидоров Б.Н. М. Изд-во Колос. 1966. 228 с.
Лакин, Г.Ф. Биометрия : учеб. пособ. для биол. спец. вузов / Г.Ф. Лакин. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. – 352 с.
Плохинский Н.А. Математические методы в биологии / Н.А Плохинский.
М.: МГУ. 1978.
Ригер Р. Генетический и цитогенетический словарь / Р. Ригер, А Mихаэлис
// Перевод с нем. Н.П. Бочков. Ред. акад. БАН П.Ф. Рокицкий. М. 1967 С . 187
Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика Рокицкий П.Ф. Изд. 3-е. Изд-во
«Высш. школа» Минск, 1973. 320 с.
Соколов С.Д. Использование оригинальных форм мужской стерильности в
гибридном семеноводстве бахчевых культур. С.Д. Соколов // Генофонд бахчевых
культур, пути его использования в решении селекционных и технологических проблем:
Материалы межд. науч.-практ. конф. в рамках V фестиваля «Российский арбуз» 2326 августа 2006 года. Астрахань, 2008. С. 29 – 38.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., профессор М.Ф. Козак
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 3. Зоология
ПАРАЗИТОФАУНА НЕПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ
МАЛЫХ РЕК БАССЕЙНА ВЕРХНЕЙ ВОЛГИ
Гурьева Н.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Паразитофауна промысловых рыб изучена довольно подробно,
поскольку паразиты являются регуляторами численности их хозяев.
Паразитофауна непромысловых рыб изучается в меньшей степени,
так как их «здоровье» не имеет практической ценности. Но и те, и
другие рыбы могут иметь общих паразитов, или являться различными
хозяевами одного и того же паразита. Поэтому циркуляция инванзии
в водоёме через обе группы рыб взаимосвязана и является единым
процессом. Её изучение удобно проводить на небольших водоёмах,
где сумма жизни меньше, а межвидовые связи проще, чем в крупных
водоёмах.
Для осуществления цели были поставлены следующие задачи:
выявить видовой состав паразитов непромысловых рыб малых рек
Верхневолжского бассейна; сравнить паразитофауны различных видов хозяев; установить наиболее вероятные экологические причины
заражённости различными паразитами.
Данная работа основана на материалах паразитологических
вскрытий, проведенных нами в мае-июне 2008 года на р. Туношна и в
июле того же года на р. Ильдь.
Лов рыбы производился с помощью удочки и сачка. Рыбы исследовались методом полного паразитологического вскрытия (Быховская-Павловская, 1985).
Обработка материала производилась на кафедре ЯрГУ по общепринятым методикам
На основе полученных материалов нами был сделан сравнительный анализ паразитофауны исследованных рыб.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Сравнение паразитофаун исследованных видов рыб
№
п/п
1
2
3
4
рыба
паразит
Trypanosoma sp.
Chloromyxum mitinevi
Myxobolys nemachili*
M. macrocapsulare
5
гольян речной
голец усатый
6,25%
12,50%
25%
16,70%
-
M. cybinae*
87,50%
-
6
7
M. musculi
M. muelleri
6,25%
6,25%
-
8
Neomyxobolus olae*
6,25%
-
9
Telohanellus nemahili*
-
25,00%
10
Ichthyophtyrius multifilis
-
8,30%
11
Trichodina intermedia
62,5%
-
12
Trichodinella epizootica
12,50%
-
13
Caryophyllaeides fennica
12,50%
-
14
Caryophyllaeus fimbriceps
6,25%
-
15
Allocreadium isoporum
37,50%
-
16
Diplostomulum spataceum
-
75,00%
17
Diplostomum phoxini*
62,50%
-
18
Paracoenogonimus ovatus
-
25,00%
19
Rhipidocotyle campanula
12,50%
-
20
Rhaphidascaris acus
6,25%
58,3%
*-специфичные виды
Хотя исследованные виды рыб входят в одну экологическую
гильдию, их паразитофауна обладает не только сходством, но и отличается как качественно, так и количественно. Сходство можно увидеть в одинаковых группах паразитов (миксоспоридии, инфузории,
нематоды, трематоды), а так же в большой доле видов, связанных с
бентосным типом питания хозяев. Различия наиболее заметны на видовом уровне.
По результатам нашего исследования паразитофауна гольяна
оказалась более разнообразна, чем у гольца. Соответственно она
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
представлена четырнадцатью и семью видами. Четверть из них являются специфичными для данных видов хозяев. Аналогичная картина
наблюдается для рек Европейского Севера. Известно 64 вида паразитов для гольяна и 46 у гольца, хотя доля специфичных видов там
меньше (Степанов, 2007).
Из восьми видов, по литературным данным составляющих ядро
паразитофауны гольяна (Myxobolus musculi, Gyrodactylus macronycus,
G. aphyae, G. laevis, Rhipidocotyle campanula, Allocreadium isoporum,
Diplostomum phoxini, Ichthyocoylurus platycephalus) (Голикова, 2005)
нами было обнаружено всего три.
Из кровепаразитов найдены трипанозомы у гольца. Это объясняется нем, что голец часто держится в зарослях водных макрофитов,
где он может подвергнуться нападению пиявок – промежуточных хозяев трипанозом.
У гольяна обнаружено 5 видов миксоспоридий, 2 из них специфичны для него. У гольца было найдено только 2 вида, и оба специфичны. Различия в зараженности можно объяснить сезонной динамикой развития паразитов. Вскрытия гольца проводились в летний
период, когда разнообразие паразитов в организме рыб является наименьшим. Полостные миксоспоридии чаще всего имеют одногодичный жизненный цикл. Спорообразование у них приурочено к весне –
началу лета, т.е. к моменту нереста рыб и выклеву их молоди. (Шульман, 1966 г.)
Для гольяна характерны миксоспоридии со средне и быстро
опускающимися спорами, что говорит о преобладании бентосного
питания. Миксоспоридии, обнаруженные у гольца обладают медленно и быстро опускающимися спорами, что свидетельствует о более
широком спектре питания.
У гольца в р. Ильдь нами был обнаружен сравнительно редкий
паразит Ichthyophtyrius multifilis. Его численность возрастает лишь в
условиях большой плотности популяции в местах массового скопления рыбы (Бауэр, 1960). На том участке реки, где производился отлов
рыбы, плотность популяции гольца довольно большая, кроме того,
вскрытия проводились в период подъёма численности данного паразита (он обычно приходится на середину лета).
В отличие от гольца, у гольяна нами не были обнаружены кругоресничные инфузории, что можно объяснить летним периодом
вскрытий первого. Являясь эктопаразитами, инфузории испытывают
на себе прямое воздействие температуры. Верхняя зона оптимума лежит на уровне 18-22˚ С. При температуре выше этого уровня инфузо89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рии чувствуют себя угнетёнными, темп их размножения падает (Банина, 1977). Кроме того, развитию кругоресничных инфузорий способствует процесс эвтрофикации р. Туношна.
Половину видов (у гольца), или более (у гольяна) составляют паразиты со сложным циклом, связанные в развитии с бентосными организмами.
Только у гольяна были обнаружены цестоды отряда Caryophyllidea . Возможно, это связано с большей долей олигохет (промежуточных хозяев этих паразитов) в спектре питания гольяна. Последнее
может зависеть от степени заиленности водоёма.
Diplostomum phoxini – специфичный паразит гольяна, отмечен в
р, Туношна. Подъем численности трематод является следствием возрастания в условиях эвтрофных водоемов численности лёгочных
моллюсков, которые являются промежуточными хозяевами этого паразита (Голикова, 2005).
Паразитофауна обоих рыб включает небольшое количество видов
паразитов со сложным циклом: трематод и нематод. Экстенсивность
заражения при этом значительна. Небольшая экстенсивность заражения только по Rhaphidascaris acus у гольяна. Это можно объяснить
весенним периодом вскрытий, когда пик инвазии этим паразитом ещё
не достигнут.
В целом, большее разнообразие паразитофауны у гольяна можно
связать с тем, что исследования проводились в весенний период, когда наблюдается общий подъем зараженности рыб паразитами. В то
время как вскрытия гольяна проводились в июле, когда наблюдается
значительное снижение инвазии.
Кроме того, разнообразие паразитофауны отдельных видов зависит от широты экологической ниши и, особенно, спектра питания,
увеличиваясь в ряду от олигофагов к полифагам (коим является голец) и эврифагам (гольян). (Герман, 2006)
Подводя итог проделанной работы, можно отметить следующее:
в исследованных водоёмах обнаружено двадцать видов паразитов, относящихся к семи классам. Четверть из них являются специфичными
для данных хозяев. Несмотря на то, что исследованные виды рыб
принадлежат к одной экологической гильдии, паразитофауна их отличается как количественно, так и качественно. Паразитофауна гольяна более разнообразна, чем у гольца. Общим является только один
паразит –широкоспецифичный Rhaphidascaris acus. Важным фактором, влияющим на зараженность рыб теми или иными паразитами является их сезонная динамика. Небольшое разнообразие паразитов у
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гольца связано с летним периодом вскрытий, когда наблюдается значительное снижение инвазии. Значительное влияние на состав паразитофауны оказывает тип питания исследованных рыб. В паразитофауне обоих видов рыб преобладают паразиты, связанные в
жизненном цикле с донными организмами. Процессы эвтрофикации в
р. Туношна положительно сказывается на заражённости гольяна кругоресничными инфузориями и диплостомумами.
Литература
1. Банина Н.Н. Апиозомы и апиозомозы в карповых хозяйствах // Изв. ГосНИОРХ. Т. 119. Л., 1977. С. 101-106.
2. Бауэр О.Н. Экология паразитов пресноводных рыб // Изв. ГосНИОРХ. Л.,
Т. 49, 1960. С. 38-41
3. Быховская-Павловская И.Е. Паразиты рыб. Руководство по изучению. Л.:
Наука, 1985. 123 с.
4. Герман Ю.К. Структура сообществ паразитов непромысловых рыб в бассейне реки Енисей. Автореф. канд. дис. Улан-Удэ, 2006. 22 с.
5. Голикова Е.А. Экология паразитов гольяна обыкновенного и их сообществ в условиях малых рек бассейна р. Вычегды: Автореф. канд. дис. Сыктывкар, 2005. 18 с.
6.Степанов В.Г. Экология паразитов гольяна Phonixus phonixus (L.) и хариуса Thymallus hymallus (L.) и их компонентные сообщества в бассейнах рек северо-востока Европейской части России: Автореф. канд. дис. Борок, 2007
Работа выполнена под руководством
к.б.н. Ястребовой И.В.
ВЕРХНИЕ ЛЕТАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ У МОЛОДИ РЫБ РАЗНОЙ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СПЕЦИФИКИ
Капшай Д.С.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Институт биологии внутренних вод РАН
им. И.Д. Папанина
Изучение летальных температур рыб как сходной, так и различной экологической специфики, а также исследование их поведенческих
особенностей при нагреве и охлаждении, относятся к важным направлениям современной гидробиологии, ихтиологии и экологии рыб.
Все живые организмы находятся под воздействием как абиотических, так и биотических факторов. Среди всего этого многообразия
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
факторов, под прессом которых постоянно находятся животные, в частности гидробионты, температура является одним из важнейших абиотических факторов среды. Она прямо или косвенно влияет на такие процессы жизнедеятельности рыб как эффективность роста, питания,
накопления биомассы, а также на продуктивность популяций рыб и
пространственное распределение особей в водоеме. Температура определяет и сроки размножения, и сроки миграций рыб (Алабастер, Ллойд,
1984; Голованов и др., 1997; Шмидт-Ниельсен, 1982). Температурный
диапазон обитания каждого вида рыб ограничен верхней и нижней летальными температурами. Как правило, верхние предельные значения
температурного фактора оказываются более критическими, чем нижние. Поэтому изучение верхних летальных температур животных представляется крайне важным. В настоящее время верхние летальные температуры изучены у сравнительно небольшой части рыб, обитающих в
бассейнах рек северо-запада России. Так, из 69 видов рыб, обитающих в
водохранилищах Верхней Волги только для 15 известны значения
верхних летальных температур (отдельные виды карповых, окуневых,
щуковых и др.). Очень мало информации о температурных характеристиках осетровых и рыбах-вселенцах. Данные по нижним летальным
температурам в отечественной литературе практически отсутствуют
(Голованов и др., 1997).
Актуальность изучения температурных требований рыб
Изучение влияния термического фактора на гидробионтов (в
том числе и температурных требований рыб) как в полевых исследованиях, так и в условиях эксперимента имеет не только теоретический
характер, но может быть применено и в различных областях хозяйственной деятельности человека.
Если рассмотреть теоретический аспект этих исследований, то
выявление ВЛТ позволяет определить границы температурной устойчивости определенного вида рыб.
С точки зрения практического применения следует отметить,
что в настоящее время изучение температурной устойчивости рыб
становится все более актуальным в связи с проблемой антропогенного термического загрязнения водной среды в зонах сброса подогретых
вод атомных и тепловых электростанций, а также крупных промышленных предприятий (Алабастер, Ллойд, 1984; Голованов и др., 2005;
Шмидт-Ниельсен,1982; Beitinger et. al., 2000). В сообществах рыб,
обитающих в зонах влияния подогретых вод АЭС, ГРЭС и промышленных предприятий, выделен ряд видов, которые могут быть исполь92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зованы в качестве индикаторных при оценке степени термального загрязнения пресных вод. В первую очередь, к ним относятся представители эвритермных карповых – лещ и плотва, а также окуневых –
речной окунь. Все три вида широко распространены в водоемах России и сопредельных стран, а также являются важной составной частью рыбных сообществ в зонах подогретых вод (Голованов и
др.,1997, 2005).
Цель работы – изучение верхних летальных температур у молоди щуки, окуня и карпа, акклимированных к летним (диапазон температур от 12 до 20°С), а также молоди плотвы, акклимированной к высоким (26–28°С) температурам воды при нагреве со скоростью ≈8–
9°С/ч, с использованием метода критического термического максимума (КТМ), а также сравнение полученных экспериментальных данных с ранее известными результатами.
Материалы и методы исследования
В процессе исследований по изучению критического термического максимума (КТМ) в качестве объектов исследования были использованы представители семейств, типичных для водоемов умеренных широт и Рыбинского водохранилища, а именно – плотва, щука и
окунь, отловленные из естественных водоемов и содержащиеся на
момент проведения экспериментальных исследований при соответствующей температуре акклимации (12–20°С, 26–28°С). Молодь карпа
взята из прудов экспериментальной прудовой базы «Сунога» Института биологии внутренних вод РАН. В ходе экспериментального изучения КТМ каждый вид рыб исследовался индивидуально (две повторности по шесть опытов).
Методика определения верхних летальных температур. При
изучении верхних летальных уровней температуры был использован
общепринятый метод критического термического максимума (КТМ).
Суть метода КТМ заключается в том, что единичную особь (в нашем
случае) или группу организмов, содержащихся при определенной
температуре акклимации, помещают в аквариум, затем повышают
температуру воды с непрерывной скоростью.
В ходе опытов особи рыб помещались в аквариум объемом 60 л,
с водой, предварительно нагретой до температуры акклимации данной группы особей. Нагрев производился кипятильником мощностью
0.63 кВт. В конце опыта фиксировались «точка переворота» особи,
т.е. форма локомоторного ответа рыб, заключающаяся в потере равновесия (поворот на спину или на бок), после которого особь, поме93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
щенная в исходные условия, еще могла переакклимироваться и восстановить жизненно важные функции организма. Последним пунктом
регистрации данных являлось фиксирование окончательной летальной температуры (по последнему хлопку жаберных крышек) или
ОКЛТ, после которого, очевидно, происходили необратимые физиологические изменения, несовместимые с жизнью. Температуру воды
фиксировали с помощью водного ртутного термометра.
Результаты исследования и их обсуждение
Если рассмотреть экспериментальные виды рыб, исходя из отношения к температурному фактору, используя два таких критерия,
как конечные избираемые температуры (КИТ) и верхние летальные
температуры (ВЛТ), характеризующие оптимум и пессимум жизнедеятельности гидробионтов, то вышеперечисленные виды будут относиться к двум группам. В первую группу будут входить карп, как
наиболее эвритермный, теплолюбивый вид. ВЛТ на уровне 37-41°С,
КИТ – 28-30°С. Это наиболее термоустойчивый и теплолюбивый вид.
Вторую группу будут составлять соответственно окунь и щука – эвритермные, теплолюбивые виды. Их ВЛТ – 33-37°С, КИТ – 25-28 °С.
К этой же группе относится плотва, но в нашем случае она будет стоять рассмотрена обособленно ввиду высоких температур акклимации.
Верхние летальные температуры у молоди окуня и щуки
Особи окуня и щуки были акклимированы к «летним» температурам (15.9–18.6°С), т.е. находилась в равных физиологических (температура акклимации), возрастных и экспериментальных условиях.
Средние значения КТМ по сериям у этих видов несколько различаются – 32.3 и 31.7°С (окунь) и 33.7 и 33.4°С (щука). Если взять усредненное значение двух серий опытов каждого вида, то КТМ окуня равен 32°С, а щуки 33.5°С, т.е. разрыв составил всего 1.5 °С.
Сравним полученные нами данные с имеющимися в литературе
(Смирнов, Голованов, 2005). Так, по данным этих авторов молодь
окуня, акклимированная к 20°С (лето) при скорости нагрева 10°С/ч
показала значение КТМ 32.6°С, что близко к данным, полученным
нами. Данные по летальным температурам щуки в известной нам литературе недостаточны для анализа. Бейтингер с соавторами
(Beitinger et al., 2000) приводит отрывочные данные только по американской щуке, а Хокансон с соавторами (Hokanson et al., 1973) указывает, что у личинок щуки с желточным мешком после опытов про94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
должительностью 24 ч летальная температура наблюдалась на уровне
28.4°С.
Верхние летальные температуры карпа и плотвы
Особи исследованных видов различались по температуре акклимации: карп был акклимирован к «осенне-весенним» температурам – 14.1-12.7°С, а плотва к 26.9 и 28.1°С соответственно. В проведенных нами экспериментах средний КТМ (по сериям) карпа
равнялся 32 и 31.6°С, а КТМ высокоакклимированной плотвы составил 36.4 и 36.6°С, что естественно, так как особи были изначально
акклимированы к разным температурам. Сеголетки и годовики плотвы, акклимированные к 20°С (по данным Смирнова, Голованова,
2005), при той же скорости нагрева 10°С/ч, показали значение КТМ –
33.6°С. Исследованные нами ранее сеголетки плотвы (зима 2008 г.),
акклимированные также к 20°С, показали КТМ, равный 32°С. Таким
образом, при сравнении значений КТМ у плотвы с разной температурой акклимации прослеживается тенденция смещения уровня верхних
летальных температур с повышением температуры акклимации особей. Полученные экспериментальные данные по плотве, акклимированной к разным температурам, с определенной степенью вероятности можно экстраполировать на ситуацию в естественных водоемах
при повышении температуры воды (аномально высокие температуры
в летний период, сброс подогретых вод электростанций и др.) и
спрогнозировать уровень верхних летальных температур у рыб
Из рисунка и анализа статистических данных, полученных однофакторным дисперсионным анализом, следует, что в опытах, состоящих из двух повторностей, а именно карп, окунь, щука – значения КТМ достаточно сходны между сериями карпа, у щуки и
плотвы – нет достоверных различий (р>0.05), у двух серий окуня различия между показателями статистически достоверны (р<0.05), что
наглядно показывает показывает, за небольшим исключением, высокое сходство значений КТМ выборок внутри вида,
Как видно из рисунка, у наиболее теплолюбивого вида – карпа
сравнительно низкий уровень значений КТМ, в связи с его «зимней»
акклимацией. Из литературных данных известно, что карп при скорости нагрева 10°С/ч в летний сезон показывает, значения КТМ –
35.8°С, что достаточно близко к КТМ серебряного карася (Голованов,
Смирнов, 2007).
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КТМ, °С
39,0
36,6
36,5
37,0
35,0
33,8
33,4
32,3
33,0
32,0
31,8
31,6
31,0
29,0
0+
рп
Ка
0+
рп
Ка
ва
0+
от
от
Пл
Пл
ва
0+
+
ь0
ун
Ок
Ок
ун
ь0
+
+
а0
ук
Щ
Щ
ук
а0
+
27,0
Рис. 1 Критический термический максимум молоди исследованных
видов рыб
Таким образом, щука и окунь, как и ожидалось, показали относительно сходные значения КТМ. Карп, в связи с низкой температурой акклимации, по значению КТМ был близок к окуню.
Выводы
1. Значения критического термического максимума (КТМ) у рыб
с разной экологией имеют определенные особенности. У теплолюбивого вида – карпа – КТМ имеет сравнительно небольшие значения, в
связи с низкими температурами акклимации. Особи других исследованных групп – окуня и щуки – продемонстрировали относительно
сходные значения КТМ.
2. Впервые получены экспериментальные данные по КТМ у
плотвы, акклимированной к диапазону высоких (26–28°С) температур, а также молоди щуки, акклимированной к температурам 16–
18.5°C в летний сезон года.
3. Выявлены некоторые индивидуальные особенности критического термического максимума.
Литература
1. Алабастер Дж., Ллойд Р. Критерии качества воды для пресноводных рыб
// М., Легкая и пищевая промышленность. 1984. 344 с.
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Голованов В.К. Оценка температурного оптимума и температурных границ жизнедеятельности у пресноводных рыб // Рациональное использование
пресноводных экосистем – перспективное направление реализации национального проекта «Развитие АПК» (2007, Москва). Международная научнопрактическая конференция, 17–19 декабря 2007 г. Материалы и доклады / ГНУ
ВНИИР Россельхозакадемии. М.: Изд-во Россельхозакадемии, 2007. С. 112–116.
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. Голованов В.К., Смирнов В.К. Влияние скорости нагрева на термоустойчивость карпа Cyprinus carpio в различные сезоны года // Вопр. ихтиол. 2007. №.
47. № 4. C. 555–561.
6. Смирнов А.К., Голованов В.К. Сезонная динамика верхних летальных
температур у молоди карповых и окуневых видов рыб // Биологические ресурсы
Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера. IV (XXVII) Международная конференция, посвященная памяти профессора Л.А. Жакова (1923 –
2005). Сборник материалов. Часть 2. Вологда, 5–10 декабря 2005 г., Вологда,
Россия. Вологда, 2005. С. 145–148.
7. Шмидт-Ниельсен К. 1982. Физиология животных. Приспособление и
среда. Кн. 1. М.: Мир. 416 с.
8. 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.
9. Hokanson K.E.F., McCormick J.H., Jones B.R. Temperature requirements for
embryos and larval of northern pike, Esox lucius (Linnaeus) // Trans. Am. Fish. Soc.
1973. V. 102. № 1. P. 89–100.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук В.К. Голованова
ЭКОЛОГИЯ ЛОСЯ (ALCES ALCES).
ОСНОВНЫЕ ДРЕВЕСНО-ВЕТОЧНЫЕ КОРМА
АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЧИСЛЕННОСТИ В ЛЮБИМСКОМ РАЙОНЕ
ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
Киселев Н.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Область применения данной работы – в сфере охотничьего и
лесного хозяйства.
Метод частичного и полного тропления суточного хода лосей,
метод пробных площадей.
Роль лося в лесных экосистемах в нашей стране стали изучать еще
в 50-е годы, когда плотность населения этих копытных сильно возросла
и не во всех случаях соответствовала запасу кормов в угодьях. Оценке
масштабов повреждений лесных посадок при различной плотности населения лосей, в различных типах леса, обладающих большими или
меньшими запасами кормов, были посвящены работы многих исследователей (Лихачев,1939; Семенов-Тян-Шанский, 1948; Козловский, 1960;
Динесман, 1961; Morov, 1974; Grodzinski, 1975; и др.)
Цель данной работы – изучение экологии лося, выявление основных древесно-веточных кормов, анализ динамики численности
зверя в Любимском районе Ярославской области.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести закладку пробных площадей в разных типах леса для
выявления основных древесно-веточных кормов.
2. Выявить степень повреждаемости лосем различных деревьев и
кустарников.
3. Провести тропления зверя в зимний период, во время которых
отмечались бы поеди древесно-кустарниковых пород.
4. Собрать материал по экологии и этологии зверя, а также проанализировать научные литературные источники по данной теме.
5. Провести анализ динамики численности лося в Российской
Федерации и в частности в Любимском районе.
6. Собрать данные по лесонасаждениям в районе и выявить влияет ли лось на рост и развитие посадок в районе.
Лесозаготовками на территории района занимается крупное промышленное предприятие города, флагман лесной индустрии Ярославской области ОАО «Любимский лесокомбинат». С февраля 2006 г.
предприятие взяло в аренду лесосечный фонд Любимского лесхоза со
всеми функциями лесохозяйственной деятельности.
В последние годы со стороны лесокомбината и лесхоза в Любимское отделение «Яроблохотрыболовобщества» поступают жалобы о
причинении лосями вреда лесовозобновлению, в частности повреждение лесопосадок сосны. И лесокомбинат, и лесхоз ссылаются на
увеличение численности лося в районе.
Меня заинтересовал вопрос о взаимоотношении лося и леса в
нашем районе. Я решил выяснить, на самом ли деле, влияние лося на
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лесную растительность возросло в последние годы, или значение
ущерба, наносимого лосями лесному хозяйству, значительно преувеличено
Сбор материала по экологии лося проводился в период полевых
работ путем сочетания стационарных исследований с маршрутным
обследованием территории в Любимском районе Ярославской области посезонно в 2008 – 2009 годах.
Свои исследования я проводил в сосновых, смешенных и мелколиственных лесах. Летом было заложено 12 пробных площадей (размером 10 на 10 метров) в различных типах леса.
В своих исследованиях я использовал в основном два способа
троплений. Это частичные и полные тропления суточного хода лосей,
во время которых отмечались лежки зверей и поеди древеснокустарниковых пород. Картографической основой служили крупномасштабные топографические карты, лесотаксационные материалы и
картосхемы местности с нанесенными на них ориентирами.
Любимский муниципальный район находится на северо-востоке
Ярославской области. Территория Любимского муниципального района расположена в лесной зоне (подзона южной тайги). В прошлом
почти вся тайга состояла из еловых, а местами сосновых лесов. Сейчас большая часть их замещена мелколиственными (осиновоберёзовыми и ольховыми) лесами. Количество лесов значительно сократилось. И всё же сейчас около 65% площади района занято лесом,
остальное – сельскохозяйственные угодья. Территория района занята
еловыми, сосновыми, елово-сосновыми и смешанными лесами.
Лось (Alces alces) – крупнейший представитель семейства оленей.
Крупные взрослые самцы достигают 300 см в длину, 235 см в высоту
и до 700 кг веса, самки-лосихи – несколько мельче. Зверь высок на
ногах, строен и могуч. В отличие от настоящих оленей лось высоконог, имеет мощную грудь, высокую холку и массивную голову с характерной нависающей верхней губой. Рога имеются только у самцов,
они специфичны – горизонтально направлены, чрезвычайно разнообразны по форме, с размахом до 1,5 м и весом до 32 кг. Спина у лося
несколько покатая от холки к крестцу, хвост короткий, всегда прижат
к туловищу, а потому незаметный. Белое «зеркальце» у хвоста не выражено и на расстоянии не просматривается. Уши большие и подвижные, что говорит о хорошем слухе зверя. Лось чуток и осторожен.
Тело лося покрыто темно-бурой грубой, длинной и ломкой шерстью, полой внутри. На боках длина её не превышает 10 см, на животе она еще короче, а на холке и гриве достигает 15 см и более. Летом
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цвет шерсти у лося не изменяется, но она становится короче. Линяет
лось один раз в год – весной. Лосей относят к животным с индивидуально-групповым образом жизни. В зимний период при частичных
троплениях хода лосей мной были обнаружены группировки, включающие в себя до 15 особей.
Главными по своему значению стациями обитания лосей в нашем
районе являются разнообразные по возрасту и составу возобновляющихся пород вырубки и гари, которые зарастают лиственными породами – осиной, ивами, рябиной, представляющими собой основной
корм лосей в течение всего года. Вырубки и гари с возобновлением
сосны – наилучшие для лося кормовые угодья, но они крайне редко
встречаются на территории Любимского района.В конце зимы лоси
реже посещают вырубки и гари и перемещаются в лесные кварталы,
где высота снежного покрова обычно ниже, чем в молодняках.
Холмистые зарастающие песчаные гряды, поросшие разнотипным лесом с богатым подростом, с заболоченными понижениями между ними, характерные для Шарненского лесничества являются еще
одной излюбленной лосями стаций обитания. Весной здесь на хорошо
прогреваемых склонах раньше, чем в других места, начинает прорастать трава и появляется листва на деревьях и кустарниках.
Следующие типичные летние стации – сырые и топки места: болота, чередующиеся с сырыми лугами, заболоченные низины и впадины, зарастающие кустарниками. Такие глухие стации характерны
для коров с выводком в весене-летний период.Поросшие кустарниками луга и опушечные лесные кварталы, а также лесные поляны привлекают лосей доступностью и разнообразием кормов, как летом, так
и зимой. Несмотря на слабые защитные условия, при троплении было
выявлено крайне частое посещение данных стаций лосями. Более того, лось зачастую наведывается на дачи, где основными его кормами
являются садово-древесные культуры (яблони, груши). Здесь лось ведет себя достаточно спокойно, нежилых в зимний период построек
совершенно не боится и часто устраивает лежки рядом с домами.Также излюбленным местом лосинных угодий являются поймы
рек и берега лесных водоемов.
В ходе тропления установлено, что стации лежек могут находиться как на открытой территории (в поле, близ посадок ветрозащитных полос деревьев), так и непосредственно в плотных лесных
массивах с ограниченным обзором с лежки. Замечено также, что лось
стремиться лечь на лежку на склонах, будь то склон горы, берег реки
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
или просто склон какого-либо понижения в земной поверхности (например, старицы рек).
В зимний период на лежках лосей мной обнаружены пупарии
(предкуколки) оленьей кровососки (Lipoptena cervi L.).
L. cervi – облигатные кругложизненные эктопаразиты, самцы и
самки которых питаются исключительно кровью теплокровных животных.
Питание. Лось является одним из наиболее выраженных дендрофагов среди копытных зверей. Летом лось питается зелеными кормами – молодыми побегами, листьями древесных и кустарниковых пород и различной травянистой растительностью. После опадения
листьев и отмирания травы он переходит на вечнозеленые растения. В
нашем районе – это брусника, черника. Когда исчезнут под снегом
эти последние зеленые растения, кормом для лося служат кора и ветви молодых деревьев и кустарников. По мере освобождения поверхности из-под снега лоси переходят на вечнозеленые растения и питаются ими до появления травянистой растительности. Зимние корма
для лося являются только поддерживающими, корма же вегетационного периода имеют решающее значение для жизнедеятельности лося
и для плодовитости самок в частности.
В Любимском районе во время летних наблюдений было отмечено употребление лосем хвощей и тростников в пойменных участках
реки Обнора. Ученые полагают, что поедание лосями ряда болотных
и водных растений вызвано физиологической их потребностью в определенных необходимых для них растительных компонентах, что
некоторые из них имеют лекарственное (дегельминтативное) значение, что именно это-то и привлекает их летом к болотам, на берега
лесных озер и рек.
В районах южной тайги поеди побегов берез, огладывание коры
липы и ели являются верным признаком дефицита кормов в угодьях. В
нашем районе данные явления не были замечены за исключением огладывания коры ели, которые были зафиксированы в апреле, когда лосю
сложно передвигаться на большие расстояния из-за образовавшегося
весеннего наста. Все это говорит о достаточном запасе кормов для лосей в зимний период, что в свою очередь можно связать с все большими
появлениями вырубок, на территории которых и кормится лось.
Наблюдения в летний период. Пробные площади. В период летних наблюдений отмечалось частое посещение лосями вырубок как
старых, так и вырубок 2007-2008 годов. Также мной было отмечено
нахождение лося в летний период в средневозрастных труднопрохо101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
димых посадках ели, где зачастую между рядами посадок в чаще
большетравья можно было встретить умятые лосем места лежек.
По результатам тропления зимы 2007-2008 годов в местах концентрации лосей («стойбища») летом 2008 года были заложены 12
пробных площадей в различных типах леса. На пробных площадях
проводился абсолютный учет древесно-кустарниковой растительности (учтено 370 экз.): здоровые и поврежденные в разной степени лосем деревья и кустарники. Фиксировалась степень повреждаемости
лосем деревьев и кустарников. Повреждения оценивались по трем категориям: сильные – вызывающие отмирание растения, средние – вызывающие задержку роста, слабые – не приносящие заметного вреда.
Наиболее сильные повреждения отмечались в ивняках, где лоси
достают побеги выше пределов их обычной досягаемости, сгибая и ломая вершины. Такой высокий интерес лося к ивам объясняется высоким
содержанием в их побегах белка, каротина и аскорбиновой кислоты.
Ива одна из наиболее устойчивых к стравливанию лосем пород.
Так, по данным Л.Б. Ланиной (1963), лось в местах обитания, которые он посещает, использует зимой около 100% доступного запаса
кустарниковых ив, которые за весенне-летний период почти полностью восстанавливают свою фитомассу за счет новых побегов (Кузнецов,1983).
В осинниках основными повреждениями являлись огладывания
коры осин. Кора осин имеет большое содержание белка, богата экстрактивными веществами.
Как показал О.И. Семенов-Тян-Шанский (1948), лоси гложут кору при температуре воздуха от 0 до -2 градусов. При более низкой
температуре кора не отдирается и поэтому не доступна для лосей
(Юргенсон, 1968).
Кора, которую лоси огладывают, – корм очень ограниченного периода года. Кора огладывается лосями осенью, в начале зимы и ранней весной, а также мной были замечены случаи употребления коры
лосями зимой при оттепелях.
Повторные повреждение коры дерева приводит к образованию
сердцевинной гнили, а у осин порослевого происхождения повторные
погрызы в течении нескольких лет приводят к явлению «корнеутомляемости» – истощению побегообразовательной способности и тем
самым к усыханию поврежденных молодняков.
Осинники и ивняки пяти-шестилетнего возраста дают высокое
обилие питательных веществ для лосей (Юргенсон, 1968).
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Среди хвойных пород у нас в России лоси наиболее охотно поедают побеги и кору сосны обыкновенной (Pinus silvestris) и отчасти можжевельника (Juniperus communis). В Северной Америке сосна обыкновенная по поедаемости лосями стоит на последнем месте (Петерсон,
1955), а среди многочисленных видов хвойных пород лоси обыкновенно охотно поедают бальзамическую пихту (Юргенсон, 1968).
В сосняках я наблюдал поедание как боковых, так и верхушечных побегов, поедание которых ведет к мутовчатости дерева (образование сразу нескольких верхушечных побегов взамен поврежденного).
Здесь также как и в ивняках были замечены сломанные вершины,
правда, в малом количестве. Так как такие повреждения ведут к гибели или полному обесценению растения, возраст, когда сосна «выходит из-под морды лося», следует считать наиболее критическим.
Можно также сказать, что деревья с более интенсивным приростом
имеют больше шансов уцелеть от губительных повреждений лосями.
Поедание боковых, особенно нижних побегов, никакого ущерба
обычно не вызывает.
В поведении лося, в большинстве случаев, наблюдается избирательность – он объедает лишь часть побегов (до 50-60%), причем
обычно па 1/3 их длины, что особо не влияет на продуктивность сосны и не влечет за собой гибели растения.
Продуктивность же, физиологические особенности и возможности восполнения потерь фитомассы у сосен во многом определяются
экологическими условиями местообитаний, а не только степенью повреждения их лосями (Кузнецов, 1983).
Полное или почти полное объедание лосями сосен встречалось
редко и отмечалось для деревьев, обладавших единичными побегами.
Из соотношения между категориями повреждений для разных
пород деревьев и кустарников наблюдается, что наибольшие сильные
и средние повреждения лось оказывает на ивы. Так, ива может выдерживать до 70-80% отчуждения годичного прироста на протяжении
10 и более лет, при этом продуктивность поддерживается на относительно постоянном уровне (Кузнецов,1983).
Для осин и сосен, для большинства учтенных деревьев, характерны слабые повреждения.
Наблюдения в зимний период (Полные и частичные тропления
суточного хода лосей). Во время троплений хода лося мы имеем возможность определить состав естественных кормов этого животного в
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зимний период, значение в его рационе отдельных видов и групп растений.
Мной проведено одно полное и 25 частичных троплений суточного хода лосей, во время которых отмечались и фиксировались на
фото поеди древесно-кустарниковых пород и лежки зверей. Тропление суточного хода лося и попутные наблюдения за его активностью
дают подробную картину суточной жизни.
Основными зимними кормами копытных можно считать только
те древесные и кустарниковые породы, которые на зимних пастбищах
достаточно обильны и хорошо поедаются.
По результатам троплений мной выяснено, что основными зимними кормами для лосей в Любимском районе являются: ивы (козья,
ушастая, белая и др.), осина, сосна, тополь, рябина.
Лоси питаются побегами, ветвями, корой осины, ивы, сосны, тополя. У рябины же были замечены только отчуждения побегов и ветвей.
Лось предпочитает средневозрастные осинки, но также зачастую
можно увидеть погрызы лося на старых упавших деревьях, как поздней осенью, так и ранней весной.
Сосна поедается лосем преимущественно во второй половине зимы. Лось редко может пройти мимо молодых сосенок, не обкусив у
них верхушечный побег.
В тридцатом квартале Любимского лесничества, на опушке леса
было зафиксировано поедание лосями сломанных ветром и упавших
на землю ветвей сосен. На этом же участке были замечены поеди рябины.
К побегам и коре тополей лось также проявляет повышенный интерес. Это зафиксировано близ деревни Стряпово на пойменном лугу
реки Уча.
Воздействие лосей на сосновые насаждения. Любимский лесхоз
отказался от посадок сосны и перешел к посадке одних елей. Последние
посадки сосны вперемешку с елью проходили в 59 квартале Павловского лесничества. Чистая культура сосны сажалась последний раз весной
2005 года в 49 квартале Бедаревского лесничества (площадь посадки
31,6 га). На площадь же посадок ели в 2008 году пришлось 152 га, в
2009 году – 294 га. Однако здесь следует учитывать то обстоятельство,
что по мере увеличения диспропорции между емкостью, доступностью
кормовых угодий и плотностью населения лосей последние переходят
на питание малопривлекательными для них видами растений, такими
как ель обыкновенная и береза повислая (Смирнов, 1976). Исследова104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ниями установлено, что лоси в Ярославской области при недостатке основных кормов сильно повреждают культуры ели, замедляя или останавливая их рост. Часть поврежденных средневозрастных елей усыхает,
а оставшиеся становятся фаутными, неустойчивыми к ветру. Таким образом, при недостатке кормовых ресурсов лоси не только влияют на
скорость сукцессионного процесса, но и вызывают деградацию лесных
насаждений (Кузнецов, 1983).
Для снижения отрицательного влияния лосей на культуры ценных древесных пород в нашем районе должны проводиться биотехнические мероприятия: посадка быстрорастущих и хорошо поедаемых кустарников, подкормка животных и в целом комплексное
ведение охотничьего и лесного хозяйства. В некоторых случаях может также использоваться механический способ защиты посадок –
огораживание.
В условиях питомника возможно также выведение пород деревьев (в частности сосен) с наиболее интенсивным приростом, которые
имеют больше шансов уцелеть от губительных повреждений лосями.
Некоторые исследователи считают, что лоси обгрызают кору
вследствие недостатка минеральных и других веществ в их рационе,
поэтому для уменьшения вредной деятельности лося следует осуществлять подкормку копытных в зимний период. Кроме устройства солонцов при проведении рубок ухода (прочистки, прореживания)
можно сохранять до весны порубочные остатки, которые сделают более разнообразным и обогатят зимний рацион лосей, что позволит их
отвлечь от сосновых и других культур (Курсков, 1978).
И все-таки, лось является наиболее существенным компонентом
исторически сложившегося лесного биогеоценоза, в котором он благополучно сосуществует с сосной в течение тысячелетий. Его отрицательное воздействие на древесно-кустарниковую растительность проявляется в тех биогеоценозах, которые возникли в результате
деятельности человека (сплошные рубки, искусственные лесопосадки).
АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЧИСЛЕННОСТИ ЛОСЯ
В ЛЮБИМСКОМ РАЙОНЕ
Анализ состояния ресурсов лося в Российской Федерации показывает, что в последние годы состояние ресурсов этого вида в целом
стабилизировалось (Рис.1).
Подход к планированию эксплуатации поголовья лося остается
все эти годы очень щадящим, однако воздействие нерегулируемой
охоты оказывает неблагоприятное воздействие на численность лося
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(это можно заметить на графике: численность лося за годы «перестройки» значительно снизилась вследствие браконьерства).
При разработке рекомендаций по квотам добычи принимались во
внимание такие параметры, как тенденция изменения численности
лося в лесных угодьях в 2007 г., отношение численности лося в 2007
г. к максимальной за последние 20 лет и средней многолетней за базовый период 1981-1990 гг., когда популяции лося находились в относительно благоприятном состоянии. Там, где численность лося значительно ниже средней многолетней за базовый период 1981-1990 гг.,
добыча лося рекомендуется в ограниченных размерах. В тех регионах, где плотности населения лося относительно высоки (Ярославская
область, Удмуртская Республика) рекомендуем более высокий процент изъятия (Ломанова, 2007).
По полученным данным из Любимского отделения «Яроблохотрыболовобщества» видно, что численность лося на территории района варьирует от 900 до 1800 особей.
Из графика численности лося в Любимском районе видно снижение численности лося в 1991-1993 гг. вызванное в первую очередь неумеренной охотой, а также браконьерством, приобретшим среди части
охотников обычный характер. Высокая численность 2000-2001 гг. не
укладывается в рамки постепенного медленного восстановления численности лосей в нашем районе, и может быть вызвана погрешностью в
подсчетах или другими экологическими факторами (миграции и т.д.).
По словам Васильева Ю.А. – председателя Любимского отделения «Яроблохотрыболовобщества», в нашем районе наблюдается
тенденция к увеличению численности лося.
Регулирование численности лося также является одним из методов предотвращения вредного воздействия этого зверя на лесонасаждения, необходимо иметь такую плотность популяции, при которой
звери не приносили бы ощутимого ущерба лесу.
Считается, что плотность лосей порядка 2-4 особей на 1000 га
лесных угодий оптимальна; при такой плотности интенсивное повреждение молодняков приостанавливается. По Юргенсону, плотность,
не истощающая кормовые ресурсы, в большинстве случаев не будет
превышать 10,0, значительно реже – 14,0 – 16,0 на те же 1000 га.
Общая площадь Любимского района составляет 1965 кв. км.. Количество лесов значительно сократилось. И всё же сейчас около 65%
(1277 кв. км.) площади района занято лесом, остальное – сельскохозяйственные угодья. Из расчета количества особей на площадь наше106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
го района получается, что на 1000 га лесных угодий приходится около
9,7 особей. Это действительно высокая цифра.
ВЫВОДЫ
В ходе данной работы в зимний период были выявлены основные
древесно-веточные корма лосей в Любимском районе Ярославской
области: ива – побеги поедаются круглую зиму; сосна – побеги поедаются во второй половине зимы, ближе к весне, охотно поедаются
молодые верхушечные побеги, повреждения коры деревьев крайне
редко; осина, тополь – побеги также поедаются круглую зиму, но в
меньшей степени, большее предпочтение лось уделяет коре деревьев
в начале зимы и ранней весной, при продолжительных оттепелях; рябина – частичное поедание побегов круглую зиму.
Дана оценка повреждаемости лосем различных деревьев и кустарников: наибольшие сильные и средние повреждения лось оказывает на ивы, для осин и сосен, для большинства учтенных деревьев, характерны слабые повреждения.
Собран материал по экологии и этологии зверя: в ходе тропления
установлены основные стации обитания лосей. Главными по своему
значению стациями обитания лосей в нашем районе являются разнообразные по возрасту и составу возобновляющихся пород вырубки и гари,
которые зарастают лиственными породами – осиной, ивами, рябиной,
представляющими собой основной корм лосей в течение всего года.
Лесопосадки сосны в районе проводились последний раз в 2005
году и составили площадь 31,6 га. Влияние лося на рост и развитие
лесонасаждений сосны в районе значительно.
Рекомендации по снижению отрицательного влияния лосей на
культуры ценных древесных пород: биотехнические мероприятия,
посадка быстрорастущих и хорошо поедаемых кустарников, подкормка животных и в целом комплексное ведение охотничьего и лесного хозяйства. В некоторых случаях может также использоваться
механический способ защиты посадок – огораживание. В условиях
питомника возможно также выведение пород деревьев (в частности
сосен) с наиболее интенсивным приростом, которые имеют больше
шансов уцелеть от губительных повреждений лосями. Кроме устройства солонцов при проведении рубок ухода (прочистки, прореживания) можно сохранять до весны порубочные остатки, которые сделают более разнообразным и обогатят зимний рацион лосей, что
позволит их отвлечь от сосновых и других культур.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проведен анализ динамики численности зверя в Любимском районе Ярославской области (плотность лосей в районе составляет 9,7
особей на 1000 га).
Литература
Гурин В.В. Любимский историко-краеведческий музей. Большая экскурсия.
2008. С.4-16.
Даринский А.В. Краеведение. Пособие для учителя. М.: Просвещение,
1987. – 158 с.
Зайцев В.А. Семейство Оленьи – Cervidae. Лось – Alces alces L., 1758/ Позвоночные животные северо-востока Центрального региона России. (Виды фауны, численность и ее изменения). М.: Т-во научных изданий КМК. 2006. С.280283.
Красная книга Ярославской области. / Под ред. Л.В. Воронина. – Ярославль: Изд-во Александра Рутмана, 2004. – 384 с.
Кузнецов Г.В. Влияние лося на лесную растительность в южной тайге.//
Бюл. МОИП, Отд. Биол.,1983, Т.88, вып. 1. С.28-39.
Курсков А.Н. Лось: Численность, экология, охрана. Минск: «Наука и техника», 1978. – 88 с.
Леонтьев В.В. Охота на лося./ Охота. СПб.: ООО «Диамант», ООО «Лейла», 2002. С.359-366.
Ломанова Н.В. Лось.// Состояние ресурсов охотничьих животных в Российской Федерации. М.: Изд-во «Министерство сельского хозяйства Российской
Федерации», 2007. – С.13-20.
Определитель высших растений Ярославской области. / Под ред. В.Н. Тихомирова. – Ярославль: Верх.-Волж. кн. изд-во,1986. – 182 с.
Рожков Ю.И. и др. Лось. Популяционно-биологический анализ лицензионной информации.// Охотничьи животные России (биология, охрана, ресурсоведение, рациональное использование). Выпуск 4. М. Изд-во ГУ «Центрохотконтроль», 2001. – 263 с.
Сабанеев Л. П. Охотничьи звери. М.: «Физкультура и спорт», 1988. – 480 с.
Смирнов К.А. Опыт оценки запасов веточного корма лесных копытных с
использованием связи между диаметров побегов и их массой.// Зоол. ж. 2007. Т.
86. № 7, С.883-890.
Сонин Л. Когда выпадает снег. Лось.// Ежегодник – Лес и человек, М.: Лесная промышленность, 1991. С.94.
Юргенсон П.Б. Лось/ Охотничьи звери и птицы. Редкол.: Жукова Л.А.,
Колпаков В.П. и др. – М., Изд-во «Лесная промышленность», 1968. С.3-41.
Язан Ю.П. Лось/ Охота на копытных. М., Изд-во «Лесная промышленность», 1976. С.4-63.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., ст. научный сотрудник ИПЭЭ РАН Зайцев В.А.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 4. Микробиология
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ КОТОРОСЛЬ В ЧЕРТЕ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Мартынова М.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Река Которосль – самый крупный и многоводный приток Волги,
является источником питьевого водоснабжения таких населенных
пунктов как г. Ростов, пос. Красные Ткачи, некоторые районы г. Ярославля. Кроме того, она активно используется в целях рекреации и
для нужд промышленности. Наибольший интерес представляет собой
участок реки, протекающий непосредственно через территорию г.
Ярославля, так как по мере развития города качество воды в реке неизменно снижается. Именно здесь располагается большая часть различных предприятий и места сброса промышленно-ливневых сточных вод: стоки завода «Русские краски» (бывший завод «Победа
рабочих»), сток железнодорожной станции Ярославль-Главный, фабрики «Красный перекоп», ливневка с Московского проспекта. Особенно четко различия в качественном и количественном составах воды могут наблюдаться на крайних точках данного отрезка, т.е. в месте
входа реки на территорию города, где регистрируется качество воды,
поступающей в город, и месте 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 сезонной и пространственной динамики микробиологических показателей качества воды р.
Которосль в черте г. Ярославля. Отбор проб воды проводили в апреле, июле и октябре 2008 г. в трех точках: Т.1- верхняя граница г. Ярославля, место слияния рек Которосль и Пахма; Т.2- Промышленная
зона (между ОАО «Красный перекоп» и ОАО Ярославский завод
«Русские краски»); Т.3 – устье р. Которосль (р-н «Стрелки»), на территории города. В данных точках определяли следующие микробио109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
логические 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, 3].
В ходе проведенного исследования были получены следующие
результаты.
Общее количество бактерий (Nобщее) составляет ту основную
массу микроорганизмов, которая определяет процессы деструкции
органического вещества в водоемах. Нами было установлено, что в
Т.3 численность микроорганизмов была выше во все обследованные
сезоны в 2-4 раза по сравнению с Т.1 и Т.2 (рис. 1). По данному показателю вода является сильно загрязненной во всех точках [3], однако
особенно высокий уровень загрязнения отмечен в Т.3, т.е. поблизости
от места слияния рек Которосль и Волга.
Общая численность микроорганизмов
Nобщее*109
(Кл/мл)
5
5
4,4
4,5
4,1
4
3,5
3
3,2
2,5
2
1,5
1
0,5
0
3,1
2,6
1,7
1,1
1,2
точка 3
Точка 2
Точка 1
апрель
июль
октябрь
Рис.1. Динамика общей численности микроорганизмов
в обследованных точках
Общее микробное число (ОМЧ). Этот показатель не нормируется, а является дополнительным, т.к. зависит от ряда факторов, в том
числе природных. Для оценки санитарного состояния определяют
ОМЧ 370С и ОМЧ220С и смотрят их соотношение. ОМЧ 370С – индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых определяют в
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
большей мере аллохтонную микробиоту, внесенную в водоем в результате антропогенного загрязнения, в т.ч. фекального. По результатам проведенного исследования, в Т. 3 численность аллохтонных
микроорганизмов, в большей части случаев, была самой высокой, т.е.
на всем протяжении реки происходит накопление поступающего в
нее загрязнения (рис. 2).
0
ОМЧ при температуре 220 С
ОМЧ при температуре 37 С
420
КОЕ/мл
КОЕ/мл
400
900
700
800
350
700
300
600
250
500
200
400
10068,5
150
100
50
900
37,5
34
57
0
8,5
18
апрель
июль
147
300
66
115
200
Точка 3
125
100
0
Точка 2
Точка1
апрель
октябрь
61
99
58
19
Точка 3
Точка 2
Точка 1
июль
октябрь
Рис. 2. Динамика показателя ОМЧ в обследованных точках.
В апреле в данной точке количество привнесенных микроорганизмов также было самое высокое, что можно объяснить влиянием
расположенной поблизости парковой зоны, действующей круглогодично, а также близостью набережной р.Которосль, которая является
местом массового отдыха населения, в том числе в зимний период.
Весной же, при снеготаянии, с поверхности смывается большое количество накопившихся за зиму различных загрязнителей, которые вместе со стоком талой воды попадают в реку. Этот процесс усиливается
за счет достаточно крутого склона береговой линии. В других двух
точках количество аллохтонной микробиоты значительно ниже (в 420 раз), что можно объяснить еще низкими температурами и недостаточной прогретостью воды. Отмечены также высокие значения данного показателя в июле в Т. 2, что, видимо, является результатом накопления аллохтонной микробиоты вследствие поступления большого количества сточных вод в реку в участке замедленного течения.
В октябре во всех точках наблюдали понижение ОМЧ 370С, это происходит из-за смены условий среды на менее благоприятные, что является причиной быстрой гибели привнесенных микроорганизмов.
ОМЧ 220С – индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых, помимо аллохтонной, определяют водную микробиоту данно111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
го водоема (автохтонную). В весенний и летний периоды отмечена
тенденция уменьшения ОМЧ 220С на участке от Т.1 к Т.2 и увеличение – от Т.2 к Т.3 (рис.2). Это можно объяснить поступлением значительного количества органического вещества на участке Т.2-Т.3 (от
промышленной зоны до «Стрелки») за счет стоков с Московского
проспекта, завода «Русские краски», вокзала Ярославль-Главный, а
также рекреационной нагрузки в зоне отдыха (район «Стрелки»).
Соотношение показателей ОМЧ22/ОМЧ37 дает определенную информацию о санитарном состоянии водоема и процессах самоочищения. Значения коэффициента менее 4 указывает на загрязнение водоема
хозяйственно – бытовыми сточными водами и свидетельствует о том,
что загрязнение водоема превышает его способность к самоочищению.
В Т. 1 значение данного показателя ниже 4 отмечено только летом, в
июле, что можно объяснить использованием реки в хозяйственнобытовых и рекреационных целях жителями близлежащей д. Пеньки. В
Т. 2 значения показателя ниже 4 отмечены уже для двух сезонов – весна
и лето, причем по сравнению с Т.1 данный показатель был ещё ниже (в
8,5 раз весной и 3,5 раза летом). В Т. 3 низкие значения ОМЧ22/ОМЧ37
отмечены в течение всего года, что свидетельствует о загрязнении реки
преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, а также о
накоплении загрязнения к устью реки (рис. 3).
Соотношение ОМЧ22/ОМЧ37
Индекс трофности
25
42
45
30
26,5
40
35
20
30
25
15
20
20
10
3,1
5
0
апрель
1,7
6,8
0,3
0,61 5,5
2,2
июль
15
2,1
10
Точка 3
Точка 2
Точка 1
5
0
1,8
0,3
апрель
октябрь
0,2
1,5
3,4
1,4
Точка 3
3,1
Точка 2
Точка 1
июль
октябрь
Рис. 3. Динамика показателей ОМЧ22/ОМЧ37
и индекса трофности в обследованных точках
Численность олиготрофов – зависит от концентрации и характера присутствующего в анализируемой воде органического вещества
и может служить показателем качества и трофии вод [4, 5]. Во всех
обследованных точках наблюдали увеличение данного показателя к
осени, что возможно связано с процессами осаждения ОВ из водной
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
толщи на дно, усиливающимися в это время года (рис. 4). Это проводит, в свою очередь, к уменьшению количества взвешенного ОВ, что
является наиболее благоприятным для олиготрофов.
Численность олиготрофов
Численность общих колиформных бактерий
КОЕ/мл
КОЕ/100 мл
250
1160
1200
240
1000
200
798
800
150
600
130
100
6 62
50
0
0
23
23
Точка 3
6
апрель
400
23
200
Точка 2
158
201
209
311,5
188,5
апрель
октябрь
Точка 3
Точка 2
0
Точка 1
июль
207
243,5
Точка 1
июль
октябрь
Рис. 4. Динамика численности олиготрофов
и общих колиформных бактерий
Значение численности олиготрофов и сапротрофов можно использовать для расчета индекса трофности (Ит). Этот индекс служит
индикатором изменения трофического состояния воды и свидетельствует об изменении величины соотношения численности бактерий,
растущих на обедненных средах и стандартном МПА. Как показано, в
относительно бедных органическим веществом водах (мезотрофные и
олиготрофные) наибольшее значение приобретает деятельность бактерий, вырастающих на голодных средах. В этих случаях Ит 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].
Рассчитанные для обследованных точек значения Ит были достаточно низкими во все сезоны, но в весенне-летний период наблюдалась тенденция повышения данного показателя от Т.1 к Т.2 и снижения от Т.2 к Т.3 (рис. 3). Это можно объяснить поступлением
значительного количества органического вещества на участке Т.2-Т.3
(от промышленной зоны до Стрелки) за счет стоков расположенных в
этой зоне промышленных предприятий. Низкое значение индекса в
Т.1 в апреле может быть связано с поступлением органического вещества при снеготаянии с берегов. Об этом же свидетельствует и вы113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сокое значение соотношения ОМЧ22/ОМЧ37. К тому же, в период
паводка часть прибрежной полосы, в том числе и луг, расположенный
в районе этой точки, затопляются. Процесс этот сопровождается интенсивным распадом остатков растений, в результате чего в водоем
поступает значительное количество ОВ. Повышение Ит в октябре связано с осенними пиками численности олиготрофов, что объясняется
резким понижением содержания органики в воде вследствие оседания
взвешенного ОВ и др. процессами самоочищения.
Общие и термотолерантные колиформные бактерии (ОКБ и
ТКБ). ОКБ – наиболее чувствительный показатель при выявлении источников фекального загрязнения. ТКБ определяли одновременно в
одном и том же посеве с ОКБ для подтверждения свежего фекального
загрязнения и для определения времени прошедшего после загрязнения. ОКБ во всех точках не превышало норматив для рекреационного
водопользования, но превышало ПДК для питьевого и хозяйственнобытового водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий [1]. Наибольшее значение числа ОКБ наблюдали в октябре,
что возможно связано с большим количеством выпавших осадков и
попаданием с поверхностным стоком в реку накопившихся за лето
отмерших остатков растений, почвенных микроорганизмов. ТКБ не
были обнаружены ни в одной из взятых проб.
Наши результаты совпадают с результатами, полученными по изучению мутагенной активности и токсичности вод р. Которосли. Этими
исследованиями, в частности, установлено, что наиболее сильные колебания мутагенной активности воды наблюдаются в Т.1 (д. Пеньки) и
Т.3 (устье реки), что вероятно, связано с непериодичностью поступления мутагенов с поверхностными стоками. В апреле значения показателей выраженности мутагенной активности в этих двух точках также являлись высокими [7, 8]. По данным токсикологических исследований, в
Т. 3 зафиксированы токсичные пробы в летний период, вода в Т.1 проявляла менее выраженный токсический эффект [9].
Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что наиболее загрязненным участком является
устье реки Которосль, а наименее загрязненным – место слияния рек
Которосль и Пахма, что отражает негативное влияние г. Ярославля на
состояние р. Которосль. Отмечена сезонная динамика некоторых показателей: наблюдается общая тенденция снижения численности сапротрофов (как аллохтонных так и автохтонных) от весны к осени. В
осенний период происходит повышение численности олиготрофов,
что может свидетельствовать о протекании процессов самоочищения.
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
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.
7. Мутагенное загрязнение реки Которосль / И.М.Прохорова [и др.] // Актуальные проблемы экологии Ярославской области: сборник научных статей –
Ярославль: 2007. – с. 192– 196.
8. Прыгунова, О.Е. Пространственная и временная динамика генотоксической активности воды реки Которосль / О.Е. Прыгунова // Современные проблемы биологии, экологии, химии: материалы региональной научной студенческой
конференции, ЯрГУ. Ярославль: ЯрГУ, 2008. – с. 59– 65.
9. Ботяжова, О.А. Сезонная и пространственная динамика качества воды
реки Которосль в 2006 году / О.А. Ботяжова, Е.В. Поташов // Актуальные проблемы экологии Ярославской области: сборник научных статей – Ярославль:
2007. – с. 241-244.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Кондаковой Г.В.
ТРАНСФОРМАЦИЯ 4-НИТРОТОЛУОЛА БАКТЕРИЯМИ
BACILLUS PUMILIS И BACILLUS FUSIFORMIS
Рябцова Н.С.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
В результате промышленной деятельности человека происходит
загрязнение окружающей среды нитроароматическими соединениями
(НАС) [1]. Это продукты для синтеза пестицидов, отбеливателей, красителей, биологически активных и взрывчатых веществ. НАС, попадающие в окружающую среду, накапливаются в почве, в воде и в воздухе [2]. Многочисленные исследования показали, что НАС и их
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
производные ядовиты и обладают мутагенным эффектом для многих
живых организмов [3].
Традиционная утилизация НАС включает физические и химические методы. Однако эти методы в свою очередь производят побочные токсичные продукты, требующие дальнейшей утилизации. Альтернативным методом может стать использование микроорганизмов.
За последние два десятилетия были обнаружены и изучены прокариотические и эукариотические организмы, способные к трансформации различных НАС. Такой метаболической активностью обладает
ряд аэробных гетеротрофных бактерий, некоторые метанобразующие
и сульфатвосстанавливающие бактерии [3, 4], а также некоторые грибы и, в частности, дрожжи. Причем, большинство микроорганизмов
способны осуществлять только первую стадию трансформации – восстанавливать нитрогруппы в НАС [5]. Последние в свою очередь подвергаются следующей стадии биологической деградации – окислению
до полной минерализации; микроорганизмов, осуществляющих такую
реакцию гораздо меньше [1].
Многие вопросы, касающиеся подбора оптимальных условий и закономерностей процесса трансформации НАС гетеротрофными бактериями, остаются до настоящего времени малоизученными. Поэтому
весьма актуальным как с теоретической, так и с практической точки
зрения представляется проследить пути превращения НАС чистыми
культурами бактерий.
Цель работы: исследование процесса трансформации 4-нитротолуола (4-НТ) двумя видами гетеротрофных бактерий Bacillus pumilis и
Bacillus fusiformis.
Для достижения данной цели мы решали следующие задачи:
Установить возможность трансформации 4-НТ В. pumilis и
B. fusiformis на среде с глюкозой в качестве единственного источника
углерода и энергии.
Установить возможность трансформации 4-НТ B. pumilis и
B. fusiformis на среде с ацетатом в качестве единственного источника
углерода и энергии.
Изучение и сравнение продуктов трансформации 4-НТ исследуемыми бактериями.
Объектом исследования служили две культуры факультативно
анаэробных гетеротрофных бактерий Bacillus pumilis и Bacillus fusiformis, ранее выделенные из почвенных образцов, загрязненных
взрывчатыми веществами.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для поддержания в чистой культуре и при хранении культур использовали среду РПА. Для изучения процесса трансформации 4-НТ
бактериями использовали среду следующего состава (в г/л дистиллированной воды): глюкоза (ацетат Na) – 5,0; MgSO4×7H2O – 0,5; NaCl –
0,1; K2HPO4 – 1,0; KH2PO4 – 1,0; (NH4)2SO4 – 0,25; раствор микроэлементов – 1,0 мл. Раствор микроэлементов содержит (в г/100 мл дистиллированной воды): CuSO4×5H2O – 0,64; FeSO4×7H20 – 0,11;
МnCl2×4H2O – 0,79; ZnSO4×7H2O – 0,15. рН среды 7,2-7,4 [5]. 4-НТ
использовали в концентрации 0,5 мМоль/л среды. Культивирование
проводили в колбах под ватно-марлевыми пробками без принудительного аэрирования в течение 3 недель.
По истечении срока инкубации 4-НТ и продукты его трансформации из культуральной жидкости экстрагировали небольшими порциями хлороформа при помощи делительной воронки. После испарения
хлороформа анализ соединений осуществляли методом газожидкостной хроматографии на хроматографе «Кристаллюкс-4000М» с
насадочной капиллярной колонкой (длина 3 м, давление в колонке 0,8
атм) и наполнителем SE-54. Газ-носитель – азот, расход 60 мл/мин.
Согласно полученным результатам, при выращивании бактерий
В. pumilis на среде с глюкозой в качестве единственного источника
углерода и энергии происходит трансформация 4-НТ с образованием
трех продуктов в концентрации: 1,6 %, 4,2 %, 3,6 % (табл. 1). Общий
выход составляет 9,4 %. Таким образом, 90,6 % от исходного количества 4-НТ остаются в среде в неизменном состоянии.
Таблица 1.
Результаты по трансформации 4-НТ
исследуемыми бактериями на среде с глюкозой
№ п/п
Время выхода продукта, мин
1.
2.
3.
4.
4,71*
8,43
10,76
15,20
Количество продукта, %
Bacillus pumilis
Вacillus fusiformis
90,6
0
1,6
34,7
4,2
27,5
3,6
37,8
* Время выхода 4,71 мин. соответствует исходному соединению – 4-НТ.
При культивировании В. fusiformis на среде с глюкозой в качестве
единственного источника углерода и энергии 100% 4-НТ преобразуются с выходом тех же самых соединений, что и у В. pumilis в количестве 34,7 % 27,5% 37,8% (табл.1).
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На среде с ацетатом в качестве единственного источника углерода и энергии B. pumilis трансформирует 4-НТ полностью с выходом
одного продукта, который также наблюдался при трансформации 4НТ на среде с глюкозой (время выхода 15,20 мин, табл. 2).
Таблица 2
Результаты по трансформации 4-НТ
исследуемыми бактериями на среде с ацетатом
№ п/п
Время выхода продукта, мин
1.
2.
3.
4.
5.
4,71*
8,43
9,14
12,76
15,20
Количество продукта, %
Bacillus pumilis
Вacillus fusiformis
11,0
39,2
3,8
5,2
100
40,8
У В. fusiformis при росте на среде с ацетатом в качестве единственного источника углерода и энергии за 21 день инкубационного периода в культуральной жидкости обнаруживался 4-НТ в концентрации 11,0 %. Таким образом, 89,0 % 4-НТ было преобразовано с
выходом 4-х продуктов в концентрации 39,2 %, 3,8 %, 5,2 % и 40,8 %
(табл.2). Причем, два из этих продуктов были обнаружены ранее при
росте на среде с глюкозой (со временем выхода 8,43 мин и 15,20 мин)
и два продукта обнаружены впервые (со временем выхода 9,14 мин и
12,76 мин).
По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1) На среде с глюкозой в качестве единственного источника углерода и энергии В. fusiformis трансформирует 4-НТ полностью с выходом 3 продуктов.
B. pumilis трансформирует 9,6 % от внесенного в среду количества 4-НТ с образованием тех же самых продуктов, что и у В. fusiformis.
2) На среде с ацетатом в качестве единственного источника углерода и энергии трансформация 4-НТ бактериями B. pumilis осуществляется полностью с выходом одного продукта. В. fusiformis трансформируют 4-НТ на 89,0 % с выходом 4-х продуктов.
3) Трансформация 4-НТ в условиях эксперимента культурой B.
pumilis идет намного эффективнее на среде с ацетатом, а у В. fusiformis – на среде с глюкозой.
4) Бактериальные культуры B. pumilis и В. fusiformis имеют достаточно совпадений по продуктам трансформации 4-НТ.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Peres С. М., Naveau Н., Agathos S. N. Biodegradation of nitrobenzene by its
simultaneons reduction into aniline and mineralizftion of the aniline formed // Appl.
Microbiol. Biothechnol. 1998. Vol. 49. P. 343-349.
2. Montpas S., Samson I., Langlos E., Lei I., Piche Y. Degradation of 2,4,6trinitrotoluene by Serratia marcescens // Biotechol. Let. 1997. Vol. 19. № 3. P. 291294.
3. Davis E. P., Boopathy R., Manning I. Use of trinitrobenzene as a nitrogen
source by Pseudomonas versicularis isolated from soil // Cur. Microbiol. 1997. Vol.
34. P. 192-196.
4. Boopathy R., Kulpa C. F. Nitroaromatic compounds serve as nitrogen source
for Desulfovibrio sp. (B strain) // Can. J. Microbiol. 1993. Vol. 39. № 4. P. 430-433.
5. Kalafut Т., Wales M. E., Rastogi V. K., Naumova R. P., Zaripova S. K., Wild
J. R. Biotransformation patterns of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) by aerobic bacteria //
Cur. Microbiol. 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
ИЗУЧЕНИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ
ХЕМООРГАНОГЕТЕРОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ F-64, ВЫДЕЛЕННОЙ
ИЗ ОГЛЕЕННОГО ГОРИЗОНТА
АГРОДЕРНОВОЙ ОПОДЗОЛЕННОЙ ГЛЕЕВАТОЙ ПОЧВЫ
Соловьева Н.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Из оглееного горизонта агродерновой оподзоленной глееватой
почвы была выделена чистая культура бактерий, обозначенная нами
как штамм F-64, обладающий способностью к Fe(III)-восстановлению. Сиквенс гена 16 S рРНК показал, что штамм F-64 относится к
роду Georgenia. К настоящему времени род Georgenia насчитывает 2
валидных вида: G. muralis [1] и G. ruanii [2]. Типовым видом рода
Georgenia является G. muralis – актинобактерия, выделенная с фресок
средневековой церкви Святого Георгия в Австрии [1].
Цель работы: изучение чистой культуры хемоорганогетеротрофных бактерий F-64, выделенной из оглеенного горизонта агродерновой оподзоленной глееватой почвы.
Для достижения данной цели решали следующие задачи:
1. Изучение морфологических, культуральных и физиологобиохимических свойств штамма F-64;
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Изучение жирно-кислотного состава клеточной стенки штамма
F-64;
3. Исследование способности штамма F-64 к Fe(III)восстановлению;
4. Сравнение штамма F-64 по совокупности исследованных
свойств с представителями рода Georgenia.
Для решения вышеизложенных задач использовали стандартные
микробиологические методы, описанные в соответствующих руководствах [3, 4]. Жирно – кислотный анализ проводили совместно с доктором биологических наук Г. А. Осиповым [5].
Морфология. Штамм F-64 представляет собой короткие палочки,
длинной 2,0–4,0 мкм и толщиной около 1,0 мкм. Культура плеоморфна:
в старых культурах палочки распадаются на кокки. Бактерии исследуемого штамма грамположительные и неспорообразующие.
Культуральные свойства. На твердой казеиновой среде [1] бактерии штамма F-64 образуют колонии со следующими характеристиками:
- круглая с валиком по краю;
- профиль выпуклый;
- край гладкий;
- размеры от точечных до 5 мм в диаметре;
- поверхность гладкая;
- непрозрачная, блестящая;
- структура однородная;
- консистенция маслянистая.
Рост штамма на жидкой питательной среде сопровождается помутнением и выпадением осадка. Степень помутнения – умеренная
или сильная, осадок не обильный, рыхлый, хлопьевидный. Рост микроорганизмов не сопровождается появлением запаха, пигментацией
среды, выделением газа.
Физиолого-биохимические свойства. Штамм F-64 каталазо- и оксидазоположительный, растёт в температурном диапазоне от +8 ºС до
+39 оС. Не растёт при солёности среды выше 3% NaCl. Штамм F-64 в
качестве источника азота не использует молекулярный азот, но использует NO3- и NH4+.
Тест на наличие ферментов лизиндекарбоксилазы, аргининдегидролазы и орнитиндекарбоксилазы отрицательный, на уреазу – положительный.
В ходе работы со штаммом F-64 было протестировано 35 потенциальных источников углерода, из которых используется 17. Из сахаров
штамм F-64 использует L-арабинозу, D-галактозу, D-глюкозу, D120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лактозу, D-маннозу, D-сахарозу, D-фруктозу, D-целлобиозу; из спиртов: адонит, глицерин, этанол; из органических кислот: ацетат Na,
лактат Na, оксалат Na и сукцинат Na; из полимерных соединений:
крахмал и казеин. Кроме того, штамм F-64 использует салицин и гумат
Na – препарат гуминовых кислот. По–видимому, в естественных условиях, в пределах оглеенного горизонта штамм F-64 может использовать
гуминовые кислоты в качестве единственного источника углерода и
энергии. Штамм F-64 способен к анаэробному росту на среде с сахарозой и к слабому кислотообразованию, разжижает желатину.
Жирно-кислотный профиль. В состав клеточной стенки штамма F64 входит 9 жирно-кислотных маркёров (табл. 1), доминирующими являются четыре: i – C14:0, i – C15:0, ai – C15:0, i – C15: 1.
Таблица 1
Жирно–кислотный состав клеточных стенок штамма F–64
и представителей рода Georgenia [1, 2]
№
Условное
п/п обозначение жирнокислотных маркеров
1.
i-С13:0
2.
аi-C13:0
3.
i-C14:0
4.
i-C14: 1
5.
C14: 0
6.
i-C15:0
7.
ai-C15:0
8.
i-C15: 1
9.
ai-C15: 1
10.
C15: 0
11.
i-C16:0
12.
i-C16: 1
13.
C16:0
14.
i-C17:0
15.
ai-C17:0
Название
F-64
изотридекановая
антеизотридекановая
изотетрадекановая
изотетрадеценовая
тетрадекановая
изопентадекановая
антеизопентадекановая
изопентадеценовая
антеизопентадеценовая
пентадекановая
изогексадекановая
изогексадеценовая
гексадекановая
изогептадекановая
антеизогептадекановая
0,0
0,0
10,9
4,5
1,5
10,3
38,6
21,1
0,0
1,2
3,1
0,0
1,7
0,0
0,0
Количество, %
G.
G.
muralis
ruanii
0,0
0,1
0,0
0,7
6,0
0,0
6,0
0,0
0,5
1,0
4,9
14,9
66,6
78,3
4,1
0,0
0,0
1,0
0,0
0,0
1,4
0,6
2,4
0,0
0,6
1,0
0,0
0,5
0,0
1,6
Соотношение доминирующих жирных кислот указывает на родство штамма F-64 с бактериями рода Georgenia, видом Georgenia muralis и видом Georgenia ruanii, однако численное несоответствие, скорее всего, говорит о том, что штамм F-64 может относиться к другому
виду рода Georgenia.
Сравнение штамма F-64 с представителями рода Georgenia.
При сравнении штамма F-64 с типовым видом рода Georgenia – Georgenia muralis [1] и еще одним видом этого же рода – Georgenia ruanii
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
[2], мы обнаружили отличия по физиолого-биохимическим свойствам. Так, Georgenia muralis в отличие от штамма F-64 может использовать D-ксилозу, D-мальтозу, D-трегалозу, манит и не использует адонит. Georgenia ruanii в отличие от F-64 использует D-мальтозу, Dрамнозу, D-раффинозу, D-рибозу, инозит, маннит, сорбит.
В отличие от штамма F-64, который растёт при температурах от +8
до +39 оC, Georgenia muralis растёт в диапазоне температур от +4 до
+44 oC, а Georgenia ruanii – от +10 до +37 oC. Кроме того, Georgenia
muralis растёт вплоть до 7% NaCl в среде, Georgenia ruanii – до 5% , а
F-64 только до 3% NaCl.
Способность к Fe(III)-восстановлению. Для изучения способности бактерий штамма F-64 к железоредукции использовали, рекомендованную для культивирования железовосстанавливающих бактерий
среду Лавли [6]. В качестве источника углерода использовали в различных экспериментах ацетат Na, лактат Na, D-глюкозу и Na-соль
гуминовых кислот; в качестве источника железа использовали свежеосажденный Fe(III)-гидроксид, Fe(III)-пирофосфат и Fe(III)-цитрат. В
результате удалось установить, что штамм F-64 восстанавливает
Fe(III) при всех возможных 12 сочетаниях источников углерода и железа в среде Лавли (табл. 2), что дает возможность обосновать участие выделенных бактерий в оглеении почвенного горизонта, из которого был выделен штамм F-64.
Таблица 2
Рост и Fe(III)-восстановление у штамма F-64 на вариантах среды
Лавли при разных сочетаниях источников углерода и железа
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Источник
углерода
D-глюкоза
ацетат Na
лактат Na
гумат Na
Источник железа
Fe(III)-пирофосфат
+
+
+
+
Fe (OH)3
+
+
+
+
Fe(III)-цитрат
+
+
+
+
На основании проделанной работы можем сделать следующие
выводы:
Штамм F-64 представляет собой грамположительные палочки с
размерами 1,0×2,0-4,0 мкм, не образующие спор;
2. Штамм F-64 каталазо- и оксидазоположительный. В качестве источников углерода использует сахара (L – арабинозу, D – фруктозу, Dлактозу, D-глюкозу, D-сахарозу, D-галактозу, D- маннозу, D- целобиозу), спирты (адонит, глицерин, этанол), органические кислоты
(ацетат Na, лактат Na, оксалат Na, сукцинат Na), полимерные соеди122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нения (крахмал, казеин), другие органические соединения (салицин,
гумат Na). В качестве источников азота штамм F-64 использует NO3- и
NH4+, способен к анаэробиозу;
Доминирующими жирными кислотами в клеточной стенке штамма
F-64 являются: i – C14:0 – изотетрадекановая, i – C15:0- изопентадекановая, ai – C15:0 – антеизопентадекановая, i – C15: 1- изопентадеценовая;
Исследованный нами штамм F-64 в условиях лабораторного эксперимента способен к восстановлению Fe(III)-соединений: Fe(III)гидроксида, Fe(III)-пирофосфата и Fe(III)-цитрата при окислении органических субстратов.
Рост штамма F-64 на среде с гуматом Na в качестве единственного источника углерода и энергии сопровождается Fe(III)восстановлением, что дает возможность обосновать участие выделенных бактерий в оглеении почвенного горизонта, из которого был выделен штамм F-64.
5. По совокупности морфологических, культуральных и физиолого-биохимичеких свойств и жирно – кислотному составу клеточной
стенки штамм F-64 относится к роду Georgenia.
Литература
1. Altenburger P., Kampfer P., Schumann P. Georgenia muralis gen. nov., sp.
nov., a novel actinobacterium isolated from a medieval wall painting // Intern. J. of
Sys. and Evol. Microbiol. 2002. V.52. P. 875-881.
2. Jun W., Xu P., Schumann P. Georgenia ruanii sp. nov., novel actinobacterium
isolated from forest soil in Yunnan (China), and emended description of the genus
Georgenia // Intern. J. of Sys. and Evol. Microbiol. 2007. V. 57. P. 1424 – 1428
3. Выделение и идентификация микроорганизмов / Сост. Р.А. Желдакова.
Минск: Изд-во Белорусского государственного ун-та. 2003. 15 с.
4. Методы общей бактериологии: в 3-х т. / Под ред. Ф. Герхардта и др. М.:
Мир. 1984. Т.2. 470 с.
5. Осипов Г.А. Способ определения родового (видового) состава ассоциации микроорганизмов. Патент на изобретение № 2086642 от 10.08.97. 12 с.
6. Lovley D.R., Phillips E.J.P. Novel mode of microbial energy metabolism: organic carbon oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron and manganese
// Appl. Environ. Microbiol. 1988. Vol. 54. Р. 1472-1480.
7. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании
почв. М.: Изд-во Московского ун-та. 1998. 299 с.
Работа выполнена под руководством
.б.н., доц. Пуховой Н.Ю.
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НЕКОТОРЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
САПРОТРОФНОГО АЭРОБНОГО МИКРОБНОГО
СООБЩЕСТВА ПОЧВ С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ГИДРОМОРФИЗМА
И ХАРАКТЕРОМ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
Позднякова О.Ю.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Изучение изменения равновесного состояния в сообществах почвенных микроорганизмов – актуальная проблема экологии почв. В этом
плане важна разработка критериев, по которым можно было бы оценить
степень воздействия антропогенных факторов [8]. К настоящему времени биологические критерии нарушенности почв широко используются. При этом, структурные характеристики микробных сообществ
относят к числу наиболее чувствительных критериев, указывающих
на неблагополучие системы уже на ранних этапах антропогенного
вмешательства.
Южный промышленный узел г. Ярославля, находясь в зоне действия НПЗ «Славнефть-Ярнефтеоргсинтез», относится к числу территорий, загрязненных продуктами переработки нефти. Количество летучих
органических соединений (ЛОС), выбрасываемых данным предприятием на конец 90-х годов (период спада производства) исчисляется десятками тысяч тонн в год [10].
Целью настоящей работы является изучение некоторых структурных показателей сообществ сапротрофных аэробных микроорганизмов в почвах на территории Южной промышленной зоны г. Ярославля. В процессе работы по оценке состояния почв, нами было
обследовано 6 почвенных образцов, которые мы подразделили на 3
группы: по характеру их загрязнённости и нарушенности:
Группа I. Почвы нарушенных территорий:
Образец №1 (НГ) дерново-глееватая почва; место отбора: вблизи
хозяйства «Новоселки» 20 м на север от пруда; заболоченный луг.
Образец №2 (ЩА) дерново-подзолистая среднесуглинистая почва; место отбора: полоса отчуждения между автомагистралью Москва-Холмогоры и поселком Щедрино; 60 м от шоссе; залежный луг.
Образец №3 (ЛА) дерновая почва; место отбора: 50 м на юговосток от села Лучинское; залежный луг.
Группа II.Почвы условно ненарушенных территорий:
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Образец №5 (КпГ) дерново-подзолистая слабодифференцированная опесчаненая почва; место отбора: 700 м на восток от поселка
Кормилицино; заболоченный луг.
Образец №6 (КА) дерново-среднесуглинистая почва; место отбора: 700 м на северо-восток от поселка Кормилицино; залежный луг.
Группа III. Почвы ненарушенных территорий (абсолютный контроль):
Образец №7: (КоГ) дерново-глеевая почва; место отбора: вблизи
села Коза Ярославской области Первомайского района, низинный луг.
Почвенные образцы отбирались из верхнего гумусного горизонта
(A1), свободного от растительности и опада, с глубины 0-5 см.
Образцы отбирали по стандартной методике в октябре 2008. [4].С
площади 100м², однородной в ботаническом отношении, брали пробу
из четырех точек, удалив самый верхний слой толщиной 2см. До исследования почвенные образцы хранили в холодильнике, максимальный срок хранения в холодильнике – 2 месяца. Учет численности сапротрофных аэробных микроорганизмов проводили общепринятыми
методами посева почвенной суспензии на агаризованную питательную среду ГПД (глюкозо-пептонно-дрожжевая) из разведения 10-4, 105
[8, 9]. При определении относительного обилия морфотипов в исследуемом сообществе выделяли группу доминантов (составляет более 30%
от общего числа бактерий, учитываемых на данной среде) и субдоминантов – 20-30 %. На основании морфологических, культуральных и некоторых физиолого-биохимических характеристик проводили первичную
идентификацию до рода доминантных и субдоминантных культур [6, 7].
Наибольшая численность сапротрофных аэробных микроорганизмов (рис. 1.) и одновременно наибольшее количество морфотипов
отмечены для образцов дерново-глеевых почв, относящихся к гидроморфному ряду (НГ, КпГ, КоГ). Дерново-глеевые почвы отличаются
от остальных изучаемых нами почв более высоким содержанием органического вещества разной степени разложенности. Уже давно установлено, что от гумусированности почвы зависит численность микроорганизмов. Проведенный нами корреляционный анализ показал
значительную связь процентного содержания гумуса с численностью
сапротрофов.
Эти условия и создают при высокой влажности благоприятное
существование сапротрофных бактерий, как типично почвенных, так
и почвенно-водных [1, 2, 3].
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3,0
КОЕ/г почвы*106
2,5
2,167
2,0
1,5
1,163
1,073
1,0
0,62
0,5
0,0
0,62
0,457
дерново-глееватая, Новоселки
дерново-подзолистая слабодиференцированная, Кормилицино
дерново-глеевая, Коза
дерново-подзолистая, Щедрино
дерновая, Лучинское
дерновая, Кормилицино
Рис. 1. Численность сапротрофных микроорганизмов на среде ГПД
Максимальное значение численности сапротрофных аэробных бактерий – 2,167*10 6 КОЕ / г почвы – наблюдали для образца дерновоглееватой почвы НГ. Этот факт можно объяснить тем, что территория
хозяйства "Новоселки" находится в аккумулятивном ландшафте; здесь
сосредоточен весь шлейф воздушных масс и водные стоки с повышенных окружающих территорий (в том числе с НПЗ «СлавнефтьЯрнефтеоргсинтез). Поэтому вполне допустим эффект стимуляции
микробного комплекса сапротрофов летучими органическими веществами, составляющими до 50 % от общего количества выбросов НПЗ. В
исследованиях Старковой О.В. в 2003-2005 гг. был установлен факт
стимуляции группировки углеводородокисляющих бактерий в данной
почве.
Численность сапротрофных аэробных бактерий в почвах автоморфного ряда ниже в 1,5-2 раза, чем в гидроморфных (рис.1.). Первоочередное влияние на численность бактерий в данных образцах
почв оказывает низкое содержание гумуса (данные из дипломной работы Мякутиной А. В.).
Образцы условно ненарушенных и нарушенных почв автоморфного ряда в целом выровнены по многим показателям (численность
сапротрофов, количество морфотипов, состав доминант). Это заставляет считать все названные образцы нарушенными, несмотря на расстояние в 9-10 км от источника загрязнения.
В ряде литературных источников отмечается тенденция связи
численности прокариот с двумя химическими параметрами: рН среды
и гумус. Чем выше величина этих показателей в почве, тем больше
численность бактерий [5, 11].
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для всех исследованных образцов почв, как фоновых, так и антропогенно-нарушенных, характерно невысокое содержание гумуса,
варьирующее от 0,86 до 3,19 %. Реакция среды слабокислая, для образцов №1 НГ, №3 ЛА и №7 КоГ – приближается к нейтральной
(данные из дипломной работы Мякутиной А. В.), что благоприятно
для развития микроорганизмов [5].
Из литературы известно, что монодоминантность (когда 80-90% в
сообществе занимает какой-либо один доминант) является признаком
неблагоприятных условий, в которых вынуждены существовать данные микробоценозы [1, 2]. В нашем случае структура сообщества
микроорганизмов в образце дерново-глееватой почвы НГ является
монодоминантной. Морфотип представлен грамположительными
кокками, которых при первичной идентификации мы отнесли к роду
Rhodococcus / Micrococcus.
Дерново-подзолистая слабодифференцированная условно ненарушенная почва КГ отнесена нами к полугидроморфным. Для нее характерно меньшее число морфотипов. Доминант представлен грамположительными неспорообразующими палочками, которые на 8-е
сутки дробятся на кокки – первично идентифицирован до рода Arthrobacter. В образце дерново-глеевой ненарушенной почвы КоГ наибольшее число морфотипов. Несмотря на то, что численность сапротрофов в этом образце ниже, разнообразие морфотипов значительное,
при этом нет монодоминирования. Доминант присутствует (43,17%)
наряду с другими морфотипами, первично идентифицирован до рода
Xanthomonas.
Для почвенного нарушенного образца ЛА наблюдалось появление в посевах грибных колоний, которые мы не исследовали в ходе
эксперимента, но эти данные были также подтверждены при анализе
состава жирных кислот методом хромато-масс-спектрометрии. Доминант данного образца составляет более 80% от общей численности т.е
является монодоминантом. Он представлен плеоморфными клетками,
до рода не определен.
Для нарушенной почвы ЩА и условно ненарушенной КА наблюдается сходство в структуре по всем изученным признакам. В образце
дерново-подзолистой почвы ЩА появляется субдоминантный морфотип – спорообразующие грамположительные палочки, отнесенные нами
к роду Bacillus. В этом образце стабильно в течение трех последних лет
выделяются бациллярные культуры, что может быть связано с фекальным загрязнением данной территории (выпас крупного рогатого скота).
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основные морфологические и культуральные признаки аэробных
сапротрофных доминантных и субдоминантных микроорганизмов исследуемых образцов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Морфологические, культуральные
и некоторые физиолого-биохимические характеристики
выделенных доминантных и субдоминантных культур
Образец
Окраска по
Граму
Наличие
эндоспор
Подвижность
Тест на
каталазу
Тест на
оксидазу
НГ д
ЩА д
ЩА сд
ЛА д
КпГ д
КА д
КоГ д
Gr +
Gr +
Gr +
Gr Gr +
Gr +
Gr -
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+-
Число
морфотипов / доля
доминанта, %
8/82,42
6/77,29
6/18,95
5/83,15
6/72,40
5/73,54
9/43,17
Анализ полученных результатов позволил сделать следующие
выводы:
Численность и разнообразие морфотипов сапротрофных аэробных микроорганизмов на среде ГПД в гидроморфных почвах выше,
чем в автоморфных.
Среди гидроморфных образцов численность существенно не меняется, но хорошо прослеживается смена доминант при переходе от
нарушенного образца к ненарушенному.
Между условно ненарушенными и нарушенными образцами автоморфных почв не обнаружено существенных отличий по изучаемым показателям структуры, из чего можно сделать вывод об антропогенной нарушенности всех почвенных образцов.
Удалось идентифицировать до рода доминантные и субдоминантные морфотипы почв: дерново-глееватая почва, Новоселки – р.
Rhodococcus / Micrococcus, дерново-подзолистая, п. Кормилицино – р.
Arthrobacter, дерново-подзолистая, п. Щедрино – р. Bacillus, дерновоглеевая, с. Коза – р. Xanthomonas.
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Добровольская Т.Г. Почвы и микробное разнообразие / Т. Г. Добровольская, Л. В. Лысак, Д.Г.Звягинцев // Почвоведение. – 1996. – № 6. – С. 699704.
2. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв
/ Т.Г.Добровольская, – М.: Академкнига, 2002. – 282 с.
3. Звягинцев Д. Г. Почва и микроорганизмы / Д. Г. Звягинцев. – М.; МГУ,
1987. – 236 с.
4. Йожев С. Методы почвенной микробиологии / С. Йожев. – М.; Колос,
1983.–296с.
5. Ковалева Г.В. Структура бактериальных сообществ в естественных и антропогенно-нарушенных бурых лесных почвах ботанического сада (п-ов Муравьева-Амурского) / Г.В. Ковалева, Т.Г.Добровольская, А.В.Головченко // Почвоведение.-2007.-№5.-С.610-615.
6. Краткий определитель бактерий Берги, – М.; «Мир»,- 1980. – 496 с.
7. Лысак Л.В. Методы оценки бактериального разнообразия почв и идентификации
почвенных
бактерий
/
Л.В.
Лысак,
Т.Г.Добровольская,
И.Н.Скворцова, – М.;МАКС Пресс,- 2003.- 120 с.
8. Нетрусов А.И. Учебное пособие для высш. учебных заведений/
А.И.Нетрусов, М.А.Егорова, Л.М.Захарчук и др., – М.; Академия,2005.- 608 с.
9. Назарько, М. Д. Теоретическое и экспериментальное обоснование использования микробиологических показателей почв для оценки состояния экосистем Краснодарского края: автореф. дис. на соискание ученой степени д-ра
биол. наук: 03.00.07 / М. Д. Назарько. – Ставрополь, 2008. – 33 с.
10. Преснухин В. И. Экологический мониторинг геосреды Южной пригородной зоны г. Ярославля / В. И. Преснухин, В. Л. Рохмистров, В. А. Невзоров. –
Ярославль: ЯГПУ им. К. Д. Ушинского, 2001. – 230 с.
11. Сорокин, И. Д. Микробные комплексы гидроморфных почв дельты Селенги (Байкальский регион) / И. Д. Сорокин, Э. О. Макушкин, В. М. Карсунов и
др.// Почвоведение. – 2006 – № 7. – С. 855- 860.
Работа выполнена под руководством
канд. биол. наук, доцента Волковой И.Н.
ДЕГИДРОГЕНАЗНАЯ И КАТАЛАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ
С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ГИДРОМОРФИЗМА
И ХАРАКТЕРОМ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
Романычева А.А, Санникова Т.Н.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В последние годы для целей диагностики антропогенного нарушения и мониторинга почв широко используются показатели биологической активности.
Они интегрально характеризуют почву как среду обитания. Кроме того, при высокой чувствительности биологических критериев, позволяют уловить изменения в экосистеме на самых ранних стадиях
антропогенного вмешательства. К чувствительным и одновременно
простым методам биологической диагностики относят ферментативную активность почв. Чаще других используют активность оксидоредуктаз: каталазы и дегидрогеназы.
Каталаза катализирует реакцию разложения перекиси водорода,
которая образуется в процессе дыхания живых организмов и в результате различных биохимических реакций окисления органических
веществ. Дегидрогеназа – фермент, участвующий в процессе дыхания, катализирует дегидрирование органических веществ и исполняет
роль промежуточных переносчиков водорода.
Безусловно, о биологическом и экологическом состоянии почвы
не следует судить только по какому-либо одному показателю, т.к. каждый из них отражает лишь один из многочисленных биологических
процессов в почве, поэтому наша работа является лишь частью более
обширного исследования выбранных нами почв.
В связи с вышесказанным, целью нашей работы является оценка
антропогенной нарушенности почв на основании дегидрогеназной и
каталазной активности.
Изучалась зависимость дегидрогеназной и каталазной активности
исследуемых почв
– от степени антропогенной нагрузки;
– от характера увлажнения (почвы автоморфного и гидроморфного ряда);
– от времени хранения.
Нами были отобраны образцы почв на территории южной промзоны города Ярославля, которые мы подразделили на 3 группы: по
их загрязнённости и нарушенности:
Группа I. Почвы нарушенных территорий: дерновая почва, взятая
в вблизи села Лучинское, дерново-подзолистая почва, взятая вблизи
поселка Щедрино, дерново-глеееватая почва, взятая на заболоченном
лугу вблизи хозяйства Новоселки.
Группа II. Почвы условно ненарушенных территорий: дерновоглееватая, дерново-подзолистая слабо дифференцированная и дерновая почвы, взятые вблизи поселка Кормилицино.
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Группа III. Почвы ненарушенных территорий (абсолютный контроль): дерново-глеевая и дерново-подзолистая почвы, взятые вблизи
села Коза Ярославской области Первомайского района.
Отбор почвенных образцов осуществлялся в октябре 2008г. Активность почвенных дегидрогеназ определяли по методу А. Ш. Галстяна (1962) [6]. Метод заключается в измерении количества красного
2,3,5–трифенилформазана (ТФФ), образующегося в результате восстановления бесцветной окисленной формы 2,3,5–трифенилтетразолия хлористого (ТТХ).
Активность каталазы определяли по методу А. Ш. Галстяна
(1956) [6]. Метод основан на измерении скорости распада перекиси
водорода при взаимодействии ее с почвой. Регистрировали объем выделяющегося кислорода.
В ходе проведенных экспериментов мы получили следующие результаты.
Обнаружено, что каталазная активность (КА) антропогенно нарушенных почв колеблется в интервале от 1,67 – 2,83 см3 О2/ 1г почвы в минуту, для условно ненарушенных почв от 1,13 – 3,13, а для
ненарушенных от 2,1 – 3,88. Согласно классификации Звягинцева по
степени обогащенности почв каталазой нарушенные и условно ненарушенные почвы относятся к бедным, а ненарушенные к среднеобогащенным почвам (рис.1).
Таким образом, ненарушенные почвы характеризуются более высокими значениями каталазной активности. Эта закономерность отмечается для почв как автоморфного, так и для почв гидроморфного
ряда. Угнетение КА для почв в состоянии стресса отмечено и другими
исследователями [3,4,5].
Почвы гидроморфного ряда имеют значения каталазной активности в 1,8 – 2,8 раз превышающие таковые почв автоморфного ряда.
Мы объясняем это следующим образом. В почвах гидроморфного ряда идет интенсивное накопление органических веществ, благоприятствующих развитию микроорганизмов – продуцентов экзоферментов
и создающее условия для закрепления ферментов в почве.
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3,88
дерновая почва, Лучинское;
дерново-подзолистая почва, Щедрино;
дерново-глеевая почва, Новоселки;
3,13
4
2,83
2,1
1,3
1,13
1,67
1,58
I
II
гидроморфные
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
дерновая почва, Кормилицино;
дерново-подзолистая
слабодифференцированная почва,
Кормилицино;
дерново-глееватая почва, Кормилицино;
дерново-подзолистая почва, Коза;
дерново-глеевая почва, Коза;
I. ненарушенных территорий
II. условно ненарушенных территорий
III. нарушенных территорий
III
ав томорфные
Рис.1. Каталазная активность исследуемых почв
Обнаружено, что актуальная дегидрогеназная активность также
как и каталазная (ДА) имеет более высокие значения в ненарушенных
почвах (рис. 2)
ДА нарушенных почв колеблется в интервале от 2 до 3,4 мг
ТФФ/10 г за 24 часа, а для условно ненарушенных от 0,5до 2,9 мг
ТФФ/10 г за 24 часа. В абсолютном контроле наблюдалась самая высокая ДА от 6,4 до 7,2 мг ТФФ/10 г за 24 часа. Согласно классификации Звягинцева по степени обогащенности почв дегидрогеназой нарушенные и условно ненарушенные почвы относятся к бедным, а
ненарушенные к среднеобогащенным почвам.
Зафиксированы более высокие значения ДА в антропогенно нарушенных почвах по сравнению с условно ненарушенными. Это объясняется активизацией микробного комплекса в ответ на стрессовое
воздействие на почву, и, как следствие, появлением большего числа
экзоферментов в ее составе. Это известный в токсикологии эффект
стимуляции малыми дозами поллютанта (или малыми по силе воздействиями). Однако ДА образцов почв, относящихся к абсолютному
контролю имеет наибольшие значения в сравнении с остальными исследуемыми почвами.
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7,2
дерновая почва, Лучинское;
дерново-подзолистая почва, Щедрино;
дерново-глеевая почва, Новоселки;
6,4
8
7
2,85
3,4
3,0
0,5
I
1,97
II
гидроморфные
6
5
4
3
2
1
0
дерновая почва, Кормилицино;
дерново-подзолистая
слабодифференцированная почва,
Кормилицино;
дерново-подзолистая почва, Коза;
дерново-глеевая почва, Коза;
I. ненарушенных территорий
II. условно ненарушенных территорий
III. нарушенных территорий
III
ав томорфные
Рис.2. Актуальная дегидрогеназная активность исследуемых почв
Почвы гидроморфного ряда имеют значения дегидрогеназной активности в 1,1–5,7 раз, превышающие таковые почв автоморфного ряда.
По мнению ряда исследователей [1, 2] наиболее тесно каталазная
и дегидрогеназная активность связаны с содержанием гумуса. Именно
органическое вещество играет основную роль в закреплении ферментов в почве и развитии микроорганизмов-продуцентов экзоферментов. Само по себе снижение содержания гумуса в почве является одним из важнейших критериев нарушенности почв. Поэтому мы
постарались выявить взаимосвязь КА и ДА с процентным содержанием гумуса в исследованных образцах (данные А. Мякутиной).
Установлена тесная связь каталазной и дегидрогеназной активности с содержанием гумуса. По данным корреляционного анализа для
каталазы теснота связи характеризуется коэффициентом корреляции
= 0,85 (сильная корреляция). Для дегидрогеназы – коэффициентом
корреляции = 0,71 (сильная корреляция)
Связь ферментативной активности с pH не столь ярко выражена,
хотя исследователи отмечают, что реакция среды влияет на активность почвенных ферментов и скорость протекания ферментативных
реакций [2].
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При проведении исследований, важным является исключение
возможности искажения полученных результатов вследствие отклонения в активности ферментов. Имеются противоречивые данные по
зависимости ФА от времени хранения почвенных образцов. Довольно
часто активность почвенных ферментов изучают в образцах, хранимых в течение некоторого времени. Нами был установлен факт значительного снижения ферментативной активности почв при хранении
образцов даже сравнительно короткое время 1 – 2 месяца.
Исследовалась активность каталазы и дегидрогеназы при хранении воздушно-сухих образцов.
Хранение образцов приводит к снижению активности каталазы
на 25% через, месяц, на 43 % через 2 месяца. К четвертому месяцу КА
установилась на одном уровне и больше достоверно не изменялась.
Хранение образцов приводит к снижению дегидрогеназной активности в 2,8 – 2 раза за 1 месяц.
Таким образом, исследования ферментативной активности необходимо проводить в свежевысушенных образцах, хранимых не более
двух недель.
Анализ полученных результатов позволил сделать следующие
выводы.
Дегидрогеназная и каталазная активность имеют более высокие
значения в антропогенно ненарушенных почвах. Зафиксированы более высокие значения ДА в антропогенно нарушенных почвах по
сравнению с условно ненарушенными.
Почвы гидроморфного ряда имеют значения дегидрогеназной активности в 1,1 – 5,7 раз превышающие таковые почв автоморфного
ряда и значения каталазной активности в 1,8 – 2,8 раз превышающие
таковые почв автоморфного ряда.
Хранение образцов приводит к снижению дегидрогеназной активности в 2 – 2,8 раза через месяц; каталазной активности на 25%
через месяц, на 43 % через 2 месяца.
Литература
1. Девятова, Т.А. Агрогенная трансформация черноземов центра русской
равнины/ Т.А. Девятова, Д.И. Щеглов, А.П. Щербаков, В.Г. Артюхов//Вестник
ВГУ, 2004. – №2. – С. 128 – 134.
2. Звягинцев, Д.Г. Экологическая роль микробных метаболитов / Д.Г. Звягинцев. – М.; МГУ, 1986. – 240 с.
3. Киреева, Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах / Н.А. Киреева. – Уфа: БашГУ, 1994. – 172 с.
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Киреева, Н.А. Фенолоксидазная активность нефтезагрязненных почв/
Н.А. Киреева. //Вестник БашГУ, 2000. – №1. – С. 427 – 430.
5. Мотузова, Г.В. Международная научная конференция «Современные
проблемы загрязнения почв» / Г.В. Мотузова // Почвоведение, 2005. – №5. – С.
634 – 637.
6. Хазиев, Ф.Х. Методы почвенной энзимологии / Ф. Х. Хазиев. – М.; Наука, 1990. – 189 с.
Работа выполнена под руководством
к. б. н., доцента Волковой И.Н.
СЕЗОННАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИНАМИКА
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ
РЕКИ ВОЛГИ В ЧЕРТЕ Г. ТУТАЕВА
Хомутова Ю.Д.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Укрупнение городов, интенсивное развитие промышленности,
увеличение сбросов промышленными и энергетическими предприятиями приводит к значительному загрязнению водных ресурсов,
особенно поверхностных вод. Под влиянием сброса разнообразных
химических веществ в водах рек 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.
Микроорганизмы являются наиболее чувствительным компонентом водной биоты и потому очень удобны для определения гомеостатичности водных экосистем и изменения их состояния в зависимости от
степени и характера антропогенных нагрузок. Они в значительной мере
определяют способность экосистемы к самоочищению, их роль в окислении, деструкции и минерализации загрязняющих веществ, а также в
устранении биологических загрязнителей особенно велика [1].
Целью данной работы было изучение микробиологических показателей качества воды р. Волги в черте г. Тутаева.
Отбор проб воды проводили в мае, июле и ноябре 2008 г. в трех
точках, расположенных в акватории правого берега р. Волги: Т.1 –
напротив д. Молявино (2 км выше г. Тутаева, 1 км ниже питьевого
водозабора); Т.2 – напротив городских очистных сооружений г. Ту135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
таева. Это нижняя граница города. Точка отражает вклад города Тутаева в общее загрязнение реки Волги; Т.3 – на расстоянии 4 км от
точки 2 вниз по течению реки Волги. На всем протяжении реки от Т.2
до Т.3 отсутствуют антропогенные источники загрязнения. Точка взята как контрольная для оценки процесса самоочищения реки от органического загрязнения.
В данных точках проводили контроль качества воды весной, летом
и осенью по следующим микробиологическим показателям: общая
численность микроорганизмов (методом Виноградского-Брида – подсчет клеток на фиксированных окрашенных мазках), численность сапротрофных бактерий (общее микробное число – ОМЧ 37ºС и ОМЧ
22ºС методом Коха с использованием среды РПА), олиготрофных (методом Коха с использованием среды РПА, разбавленной в 10 раз), общих колиформных (ОКБ) и термотолерантных колиформных бактерий
(ТКБ) титрационным методом. Отбор проб, а также проведение анализов и оценку качества воды осуществляли в соответствии с установленной нормативной документацией [2, 3].
В ходе проведенного исследования были получены следующие
результаты.
Общая численность(Nобщее). Общее количество бактерий составляет ту основную массу микроорганизмов, которая определяет процессы деструкции органического вещества в водоемах. Этот показатель хорошо коррелирует со степенью трофности водоема, и
используется также при классификации качества воды в зависимости
от степени ее загрязнения.
Нами было установлено, что общее количество бактерий в р.
Волге в черте г. Тутаева различалось по сезонам года (рис. 1). Максимальную численность во всех точках наблюдали летом, причем в Т.1
и Т.2 она была наибольшей, самые низкие значения – осенью. В осенний период Nобщее в обследованных точках снижалось от 1,5 до 3 раз
по сравнению с летними значениями. В целом наименьшую численность наблюдали в Т.3 за все периоды. В соответствии с ГОСТ
17.1.3.07-82 «Правила контроля качества воды водосливов и водотоков» вода в обследованных точках является очень грязной и относится к VI классу качества вод [4].
Общее микробное число ОМЧ. Общее число микроорганизмов не
нормируется в воде водоемов в местах действующих водозаборов
централизованного питьевого водоснабжения, поскольку уровень
этой группы микроорганизмов в большей степени зависит от природных особенностей каждого объекта, времени года и т. п.
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Общая численность
микроорганизмов
12
10
Nобщ, 8
6
Е+07
кл/мл 4
2
0
10,3
10,3
8,9
6,8 6,2 6,9
4,2
1
2
4,4
2,8
весна
лето
осень
3
точка
Рис.1. Динамика общей численности микроорганизмов в обследованных точках
ОМЧ при t = 37º С – 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). Максимальную
численность аллохтонной микробиоты наблюдали в летний период во
всех точках, но наибольшей она была в Т.1 (173 КОЕ/мл) (рис.2).
Это можно объяснить использованием реки в хозяйственно – бытовых и рекреационных целях жителями близлежащей д. Молявино.
Значение ОМЧ 37° С в июле здесь превышало показатель в Т.2, отражающей вклад города, в 4 раза. В целом самые низкие значения показателя ОМЧ 37° С наблюдали в осенний период, что можно объяснить
неблагоприятными условиями, такими как низкая температура воды.
В Т.3 за все обследованные сезоны вода являлась наиболее чистой.
Численность автохтонной микробиоты (ОМЧ 22ºС) была максимальна во все обследованные сезоны также в Т.1 (весна – 154
КОЕ/мл; лето – 104,5КОЕ/мл; осень – 60,5 КОЕ/мл). К осени значения
показателя ОМЧ 22ºС снижаются по сравнению с данными за весенний период в Т.1 в 2 раза, а в Т.2 и Т.3 в 1,5 раза (рис. 2).
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
точка 1
250
200
203
173
значение
весна
104,5
100
лето
60,5
50
0
163
154
150
10
19,5
ОМЧ 37ºC
осень
29
18
0 0
ОМЧ 22ºC олиготрофы
ОКБ
0 0 0
ТКБ
показатель
точка 2
200
180
160
140
120
значение 100
80
60
40
20
0
189
131
весна
52,548
32,5
3540,5
67
осень
8
ОМЧ 37ºC
лето
ОМЧ 22ºC олиготрофы
0 0 0
0 0 0
ОКБ
ТКБ
показатель
точка 3
160
150,5
140
120
100,5
100
значение 80
40
20
0
весна
70,5
60
13
лето
48,5
38
27,5
26
осень
5,5
ОМЧ 37ºC
ОМЧ 22ºC олиготрофы
0 0 0
0 0 0
ОКБ
ТКБ
показатель
Рис. 2. Динамика микробиологических показателей в обследованных точках
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.
Наибольшее значение этого показателя отмечено в Т.1 весной, когда
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отсутствует значительное антропогенное воздействие. Снижение данного показателя в этой точке летом можно связать, как уже было сказано, с влиянием д. Молявино. В Т.2 и Т.3 ситуация по данному показателю также хуже всего летом, что говорит о загрязнении
городскими хозяйственно – бытовыми сточными водами и низком
уровне процессов самоочищения. В целом, наиболее благоприятная
обстановка складывается осенью, качество воды в обследованных
точках в этот период лучше (рис. 3).
ОМЧ 22/ОМЧ 37
16
15,4
12
весна
8
лето
4
2,99
1,51,2
0,6
0
1
4
2
5
2,9
1,8
осень
3
точка
Индекс трофности
6
5
4
весна
3
лето
осень
2
1
0
1
2
3
Рис. 3. Динамика показателя ОМЧ 22°С/ОМЧ 37ºС и индекса трофности
Индекс трофности (ИТ = РПА:10/РПА ). Изменение величины
численности олиготрофов, растущих на обедненных средах (РПА:10)
и сапротрофов, вырастающих на стандартном РПА может служить
индикатором изменения трофического состояния воды [5, 6]. В отно139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сительно бедных органическим веществом водах 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 [7]. Рассчитанный нами Ит был достаточно низким во всех точках, что свидетельствует о высоком содержании органических веществ в воде. Самый
низкий индекс трофности отмечен весной в Т.1, что может быть связано с повышенным содержанием органического вещества, которое
могло поступить при поверхностном стоке во время снеготаяния и из
близлежащего населенного пункта (рис. 3).
В целом вода в Т.3 вода за все периоды исследования являлась
наиболее чистой по данному показателю, что совпадает с показателем
ОМЧ 22°С/ОМЧ 37ºС.
Колиформные бактерии (ОКБ) – интегральный показатель степени фекального загрязнения, который включает ТКБ, Е.coli, и поэтому обладает индикаторной надежностью в отношении возбудителей бактериальных кишечных инфекций. ТКБ определяли
одновременно с ОКБ для подтверждения фекального загрязнения.
ОКБ были обнаружены только в Т.1 за весенний период (29 КОЕ/100
мл), но показатель не превышал норматив [2]. Причиной наличия
ОКБ может быть попадание талых вод, почвенных вод, так как представители группы кишечных палочек распространены также в почве и
на растениях. ТКБ не были обнаружены, что говорит об отсутствии
фекального загрязнения (рис. 2).
Проведенные исследования позволили установить, что вода в обследованных точках является очень грязной. В Т.1 (2 км выше г. Тутаева, 1 км ниже питьевого водозабора) наблюдается наиболее неблагоприятная экологическая ситуация, которую можно объяснить
использованием реки в хозяйственно – бытовых и рекреационных целях жителями близлежащей д. Молявино. В Т.2 (напротив городских
очистных сооружений г. Тутаева) идет загрязнение городскими хозяйственно – бытовыми сточными водами. В Т.3 вода является наиболее чистой, то есть на участке от Т.2 до Т.3 процесс самоочищения
идет наиболее активно.
Литература
1. Остроумов С.А., Федоров В.Д. Основные компоненты самоочищения
экосистем и возможность его нарушения в результате химического загрязнения
// Вестник МГУ. Серия 16, Биология. – 1999. – № 1. – с. 24 – 31.
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. СаНПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных
вод. М.: Минздрав России, 2000. – 22с.
3. МУК 4.2.1884-04 Санитарно-микробиологический и санитарнопаразитологический анализ воды поверхностных водных объектов. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2005. – 75 с.
4. ГОСТ 17.1.3.07–82. Правила контроля качества воды водосливов и водотоков. М., 1982.
5. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции
органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука, 1985. – 295 с.
6. Марголина Г.Л. Микробиологические процессы деструкции в пресноводных водоемах. М.: Наука, 1989. – 120 с.
7. 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.
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 5. Морфология
ЭМБРИОГЕНЕЗ СКЕЛЕТА ЛЯГУШКИ
Афанасьева Н.А., Жомова Е.А., Егорова М.
Ярославский государственный университет
им.П.Г.Демидова
Лягушка – наиболее распространённый объект экспериментальных исследований, который используют практически во всех областях биологии. В целом, об анатомическом строении взрослых особей
животных имеется достаточно сведений в литературе. Однако в литературных источниках мало внимания уделяется деталям развития лягушки. В частности, данная работа посвящена изучению эмбриогенеза черепа и позвоночного столба лягушки. Череп всех позвоночных –
структура очень сложная, как с онтогенетической, так и с филогенетической точки зрения. А позвоночник Anura весьма удобен для исследования: в нём небольшое число позвонков, как правило, хорошо
отличающихся друг от друга, что значительно облегчает морфогенетический анализ.
Кроме того, увеличение отходов промышленности, постоянно
возрастающее загрязнение природы, в частности гидросферы, может
вызывать различные аномалии в развитии организмов. Поэтому необходим анализ факторов, способных вызывать абберантное развитие.
В связи с этим целью настоящей работы было: изучить анатомогистологическое строение черепа и позвоночного столба, эмбриогенез
данных структур у личинки лягушки травяной, выявить нарушения в
развитии в среде содержащей ионы кадмия.
Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
Определить стадии развития головастиков по строению рта и конечностей.
Проследить эмбриогенез черепа и позвоночного столба на разных
стадиях развития головастика.
Проанализировать развитие головастиков лягушки травяной в
эксперименте с кадмием.
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сбор материала производился в деревне Кузьминское Ярославской области, на территории биостанции «Улейма» и на территории
города Ярославля (в Дзержинском и Красноперекопском районах).
Исследования проводились методом лабораторной обработки. Выборка носит случайный характер. Объем выборки составил 550 особей. Непрерывная серия по развитию личинок охватывает интервал от
36-ой до 51-ой стадии. Нами был проведён опыт по исследованию
влияния кадмия на головастиков травяной лягушки – Rana temporaria.
Воздействию кадмия подвергались 30 головастиков. Их развитие
проходило в лабораторных условиях, под воздействием кадмия концентрацией 0,5 мг/л. Объекты проведены через серию спиртовых растворов возрастающей крепости, залиты в парафин. Парафиновые блоки резали на микротоме, срезы укладывали сериями на предметные
стекла. Серийные срезы окрашивали гематоксилином Эрлиха и эозином, а затем исследовали под световым микроскопом и фотографировали.
Описание стадий развития зародышей и личинок в нашей работе
дано по внешним признакам строения, причем для каждой стадии выделены несколько диагностических признаков, характеризующих
данную стадию и позволяющих с достаточной точностью определить
время ее наступления при постоянной температуре. С 39 по 51 стадии
диагностическими признаками являются строение ротового аппарата
и конечности.
Позвоночный столб лягушки возникает в виде хрящевой модели,
затем подвергается окостенению. Череп делится на два основных отдела: осевой, или нейрокраниум, который окружает головной мозг, и
висцеральный, или спланхнокраниум, окружающий ротовую полость,
глотку и верхние дыхательные пути. В обоих этих отделах имеются
части, возникающие в виде хрящевых моделей, которые затем подвергаются эндохондральному окостенению. Кроме того, здесь имеются также перепончатые кости, возникающие из мезенхимы путём интрамембранного окостенения.
Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что закладка и развитие позвоночного столба и замещающих костей черепа
идёт неравномерно.
Раньше всех появляется в онтогенезе затылочная кость. На 36
стадии (9 сутки от осеменения) она представлена скоплением мезенхимных клеток, которые начинают замещаться хрящом. На этой же
стадии развития виден и позвоночный столб, но этапе преобразования
мезенхимных клеток в хрящ. Однако на следующей – 37 стадии он
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ещё не полностью представлен хрящом, в то время как затылочная
кость находиться на стадии молодого хряща. Кроме того, на 37 стадии появляется и другая замещающая кость черепа – переднеушная.
Далее замещающие кости черепа и позвоночный столб последовательно проходят следующие стадии своего развития: молодой хрящ,
зрелый хрящ, гипертрофия хряща, его деструкция и начало оссификации. Но следует заметить, что к каждому последующему этапу изучаемые кости приходят с небольшим разрывом в стадиях развития.
Лидирующую роль вплоть до этапа гипертрофии занимает затылочная кость, с отставанием в одну – две стадии идут позвоночный столб
и переднеушная кость.
Информация о подобных исследованиях, в частности, на лягушке
отсутствует. Поэтому мы можем предположить, что такая незначительная разница в сроках наступления той или иной стадии преобразования костей связана с индукционным влиянием со стороны тех
структур, которые сравниваемые кости защищают. По литературным
данным, затылочная кость появляется раньше других костей у многих
позвоночных животных. Но переднеушная кость и позвоночник непосредственно с ней граничат, поэтому их развитие не может быть разорвано более значительным временным промежутком.
Кроме замещающих костей черепа было прослежено и развитие
перепончатых костей: крыловидных, нёбных, верхнечелюстных, межчелюстных, носовых, лобно-теменных, квадратно-верхнечелюстных,
клиновидно – решетчатой и чешуйчатой, на исследованных стадиях
они представлены костью.
При изучении головастиков, которые были помещены в воду, насыщенную кадмием, мы заметили, что размеры этих головастиков
были меньше, чем размеры головастиков из контрольной пробы. Разница составляла до 1см.
На закладку костей черепа и позвоночного столба данная концентрация кадмия не повлияла. Аномалий в развитии мы не наблюдали.
Отставания в развитии также не было обнаружено.
Если сравнивать влияние данной концентрации кадмия на развитие головастиков с предыдущими исследованиями (концентрации 1, 2
и 5 мг/л), то можно сказать следующее. Концентрация 0,5 мг/л оказалась менее губительной. Все головастики выжили и развитие их шло
до 44 стадии. При концентрации 5 мг/л все головастики погибли через
3 часа, при концентрации 2 мг/л выжило 65% головастиков, но их
развитие остановилось на 39 стадии, концентрация 1 мг/л также вызвала остановку в развитии на 39 – 41 стадиях.
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кости черепа образовались и при концентрации 1 мг/л. Так же
как и при концентрации 0,5 мг/л все покровные кости имеют характерное для данной стадии строение. Разрушения костей или их аномального развития мы не наблюдали.
Разрушения хряща замещающих костей черепа и позвоночного
столба также не наблюдается. Но при данной концентрации мы можем наблюдать замедление дифференцировки хряща и костной ткани.
То есть, концентрация кадмия 1 мг/л вызывает замедление сроков
гистогенеза.
Таким образом, влияние кадмия, в небольшой концентрации (0,5
мг/л) менее заметно сказывается на развитии головастиков, чем при
более высоких дозах. Но в результате, даже такая доза вызывает остановку в развитии и также приводит к гибели головастиков.
В ходе работы получены следующие итоговые данные: Определены стадии развития головастиков по диагностическим признакам с 36ой по 51-ую. Отклонений от нормы в развитии личинок Rana temporaria
не обнаружено. С 36 по 51 стадию замещающие кости черепа (затылочные, переднеушные), и позвоночный столб последовательно проходят
такие стадии развития: изменения от мезенхимных клеток, с участками
преобразования хряща (36 -37 стадии), до молодого (37-41 стадии) и
зрелого (40-43 стадии) хряща с последующей его деструкцией (43-49
стадии). Концентрация кадмия равная 1 мг/л оказывает негативное
влияние на развитие головастиков, вызывая остановку в развитии, замедляя гистогенез хряща и кости и приводит к гибели животных. Влияния на закладку костей черепа и позвоночного столба концентрация 0,5
мг/л не оказывает, но приводит к гибели головастиков.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц.Комаровой И.П.
К ВОПРОСУ О ВЛИЯНИИ ВОЗРАСТА
НА ЦИРКАДНЫЙ ИНДЕКС ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ
Крюков Е.И.
Ярославский государственный университет
им.П.Г.Демидова
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
За последние два десятилетия были выявлены существенные
взаимосвязи между показателями вариабельности сердечного ритма и
смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний [1-2]. Экспериментально и клинически подтверждена связь между предрасположенностью к летальным аритмиям и признаками повышенной симпатической или пониженной вагусной активности, особенно у больных
перенесших острый инфаркт миокарда. [3]. Как правило, целью изменений кардиального ритма является улучшение электрической стабильности сердца. Считается, что регулярные физические тренировки
способны изменять вегетативный баланс сердечной регуляции. Так
физические упражнения способствуют восстановлению вегетативных
взаимодействий на примере постинфарктных больных [4]. Пониженная вариабельность сердечного ритма не является простым отражением повышенного симпатического или сниженного вагусного тонуса,
обусловленного снижением сократимости желудочков, но также характеризует пониженную вагусную активность, которая находится в
тесной связи с патогенезом желудочковых аритмий и внезапной сердечной смерти. Это просто маркер неблагоприятного прогноза.
Как показано в научных исследованиях барорефлекторная чувствительность при старении значительно снижается [5,6]. Это обусловлено снижением эластичности артерий и, возможно, изменениями самих барорецепторов. Кроме того, у старых людей значительно
снижен парасимпатический тонус, о чем свидетельствуют данные
пробы с атропином. У старых людей под влиянием атропина пульс
учащается незначительно.
Исходя из вышесказанного нам показался интересным анализ вариабельности циркадного индекса, связанного с риском внезапной
смерти, от возраста. Исследование проводили в кабинете функциональной диагностики одной из больниц г. Ярославля. Под наблюдением находились пациентки в возрасте от 18 года до 75 лет, без выраженных органических поражений сердца, не принимающих
препаратов влияющих на работу сердца (практически здоровые). .
Пациентки при этом придерживались привычного режима дня. Суточное мониторирование электрокардиограммы по Холтеру проводили с помощью кардиорегистратора «Кардиотехника-4000» Запись и
обработку сигналов осуществляли в соответствие с общепринятыми
рекомендациями [7]. Для обработки записей использовали программу
"NEWMON.EXE 9902". Расчет вариабельности ритма сердца производили с учетом последовательных интервалов R–R синусового про146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
исхождения длительностью 300 с шагом в 1 минуту и вычислением
стандартных временных параметров в дневные и ночные периоды [8].
Для этого все обследуемые были разделены на группы в зависимости от возраста. Всего под наблюдением находились 60 женщин.
Результаты исследования обрабатывали с применением t-критериев
Стьюдента для парных выборок математической статистики с использованием
стандартных
пакетов
программного
обеспечения
“STATISTIKA’99 Edition” и “Excel 3,0”.
Средние значения циркадного индекса в разных возрастных
группах составили:
в группе 1 (18-35 лет) ЦИ = 1,27 ± 0,03;
в группе 2 (35-48 лет) ЦИ = 1,25 ± 0,01;
в группе 3 (48-75 лет) ЦИ = 1,22 ± 0,01.
Так как разница между ЧСС днём и ночью с возрастом варьирует
слабо, то достоверных различий циркадного индекса между возрастными группами не наблюдается.
Литература
1. Schwartz PJ, Priori SG. Sympathetic nervous system and cardiac arrhythmias. In: Zipes DP, Jalife J, eds. Cardiac Electrophysiology. From Cell to Bedside. Philadelphia: W.B. Saunders, 1990: 330-43.
2. Levy MN, Schwartz PJ eds. Vagal control of the heart: Experimental basis and
clinical implications. Armonk: Future, 1994.
3. Bigger JT, Fleiss JL, Steinman RC et al. Frequency domain measures of heart
period variability and mortality after miokardial infarction. Circulation 1992; 85: 16471.
4. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения метода.-Иваново,ИМА,2000.-200 с.
5. Писарук А.В. Анализ механизмов возрастных изменений системы барорефлекторной регуляции с помощью математической модели // Пробл. старения
и долголетия. – 1999, N 2.
6. B.Gribbin, T. G. Pickering, P. Sleight, and R. Pete // Effect of age and high
blood pressure on baroreflex sensitivity in man // Circ. Res. –1971. – 29. P.424- 431.
7..Баевский Р.М., Никулина Г.А. К методике анализа данных Холтеровского мониторирования для оценки адаптационных возможностей системы кровообращения в условиях длительного космического полета. 2-ая Mеждународная
научно-практическая конференция «Информатизация подготовки профессиональной деятельности операторов аэрокосмических систем», МО, – C. 255-256,
19-20 апреля 1995 г.
8. Демидова М.М., Тихоненко В.М. Циркадная ритмика показателей вариабельности ритма у здоровых обследуемых. Вестн. аритмол. 2001; 23: 61–7.
Работа выполнена под руководством
к.м.н., доц.Середнякова В.Е.
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАДФ-ДИАФОРАЗО-ПОЗИТИВНЫЕ НЕЙРОНЫ
ИНТРАМУРАЛЬНЫХ ГАНГЛИЕВ ЖЕЛУДКА
В НОРМЕ И ПРИ ВАГОТОМИИ
Тихомирова И.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Блуждающий нерв определяет двигательную, секреторную и
трофическую функцию органов пищеварительной системы. Регулирует обмен веществ в тканях, обеспечивает наиболее благоприятные
условия для функционирования органов[1, 2].
Перерезка блуждающего нерва (ваготомия) приводит к нарушению всех функций желудка, а также механизмов внутриклеточной
саморегуляции. Неотъемлемой частью этих механизмов является интрамуральный нервный аппарат [3, 5]. Изучение восстановительных
процессов, происходящих в интрамуральных ганглиях поможет обосновать ваготомию в качестве лечебного мероприятия при некоторых
заболеваниях желудка [1, 4].
В связи с изложенным выше, целью нашего исследования было:
изучение морфологических и гистохимических изменений нейронов
интрамуральных ганглиев желудка после односторонней ваготомии.
В качестве объекта для эксперимента нами были выбраны крысы.
Они являются наиболее изученным объектом в отношении организации центральной и периферической нервной системы. Большинство
исследователей использовали крысу при выяснении таких вопросов,
как организация спинномозговых ганглиев, паравертебральных и превертебральных ганглиев автономной нервной системы.
Было поставлено 5 серий экспериментов. Обсчитано 749 препаратов нейроцитов межмышечного и подслизистого сплетений (рис.1).
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а
б
Рис. 1. НАДФ – позитивные нейроны интрамуральных ганглиев желудка в
межмышечном (а) и подслизистом (б) сплетении
Ваготомию проводили на уровне брюшного отдела пищевода,
непосредственно ниже диафрагмы. Для чего под общим наркозом
вскрывали брюшную полость на уровне эпигастрия по средней линии.
На обнаженном пищеводе коагулятором пережигали левый блуждающий нерв.
Забор материала производили на 7-е, 14-е, 30-е и 60-е сутки после
ваготомии. Исследовали интрамуральный аппарат передней стенки
желудка, площадью 5 мм2. Препараты фиксировали, срезы готовили в
криостате. Из каждого фрагмента получали 50-60 срезов, толщиной
40 мкм, т.о. захватывали подслизистое и межмышечное сплетения.
Выявление НАДФ – диафоразы проводили по методу Хоупа.
Все срезы изучали при помощи светового микроскопа, увеличение 400 крат. Анализ проводили по цифровому изображению нейронов с помощью программы ImageJ, рассчитывая максимальный диаметр нейронов, площадь, периметр, активность фермента. Вся
статистическая обработка производилась в Microsoft office Excel.
НАДФ – позитивные нейроны в межмышечном и подслизистом
сплетениях образовывали группы клеток в среднем по 4 – 5 штук в
каждом ганглии. Окраска их варьировала от голубого до темносинего цвета.
Полученные данные показывают, что после проведения ваготомии, на седьмые сутки эксперимента было выявлено их увеличение –
6,8±0,57 нейронов на ганглий. Затем, на четырнадцатые сутки, мы наблюдали снижение количества нейронов в ганглии до 4,82±0,47. При
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продолжении эксперимента выявляется тенденция к уменьшению
числа нейроцитов. На тридцатые сутки их становится 4,67±0,36. К 60
суткам после проведения ваготомии, число нейронов начинает возрастать и достигает 5,94±0,4 в одном ганглии.
Значения площади и периметра НАДФ – позитивных нейронов в
норме минимальны: 73,112±4,03мкм2 и 33,7±1,059мкм соответственно. Эти величины плавно нарастают на 7-е и 14-е и 30 сутки после ваготомии. На 60-е сутки размеры тел НАДФ – позитивных нейронов
уменьшаются и достигают своей минимальной величины после проведения ваготомии. В эти последние сроки экспериментального исследования площадь НАДФ – позитивных нейронов достигает
80,3±2,34 мкм2, а периметр – 34,3±0,5 мкм.
Сходным образом ведут себя показатели максимального диаметра нейронов. Здесь в контрольной неоперированной группе животных
выявлены наиболее мелкие линейные размеры НАДФ – позитивных
нейронов (13,2±0,53 мкм). Постепенное их увеличение идет до 30-х
суток после ваготомии и вновь снижается к 60-м суткам, достигая
значений – 12,98±0,196 мкм
Уменьшение числа нейронов в ганглиях желудка происходит
вследствие нарушения в них обменных и трофических процессов, которые до этого регулировались блуждающим нервом [1, 5]. Увеличение же размеров сохранившихся НАДФ – позитивных нейронов говорит о том, что они пытаются таким образом восполнить недостаток
периферической вегетативной иннервации. К концу эксперимента все
параметры становятся близкими к норме вследствие адаптационных
процессов.
Округлость тел НАДФ – позитивных нейронов желудка крысы в
норме и в эксперименте мало изменялась. Объективно можно отметить, что клетки в норме были, большей частью, овальной формы и
имели индекс округлости 0,8±0,02%. Значение это практически не
изменилось после ваготомии и составляло на 7-е, 14-е, 30-е и 60-е сутки от 0,71±0,01% до 0,82±0,01%.
Интенсивность окраски НАДФ – позитивных нервных клеток
желудка крысы выражалась в процентах от максимально темного
(черного) цвета. От 68,7±1,83 % в норме она достоверно уменьшилась
на 7-е сутки до 63,3±0,51%. А затем достоверно возрастала до
72,1±0,55% . На 30-е сутки наблюдается минимальное значение активности фермента.
Уменьшение активности НАДФ-диафоразы на 7-е сутки после
ваготомии происходит вследствие моментального разобщения интра150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
муральных ганглиев желудка с периферическими центрами иннервации. Это влечет за собой нарушение физиологии нейронов желудка,
их трофики и обменных процессов. В более поздние сроки восстановление активности НАДФ-диафоразы происходит вследствие адаптационных свойств метасимпатической нервной системы.
Таким образом, морфометрические параметры НАДФ – позитивных нейронов после ваготомии увеличиваются, достигая к 30 суткам
максимальных значений. Однако уже к концу эксперимента все параметры снижаются до уровня первоначальных значений. Наиболее выраженное снижение активности фермента от исходного уровня происходит на 30 сутки после ваготомии. Но на 60 сутки эксперимента она
восстанавливается до исходного уровня. Компенсаторные и адаптационные свойства НАДФ – позитивных нейронов носят прогрессивный
характер, что приводит к срыву иннервации в более поздние сроки.
Литература
1. Аккуратов, Е.Г. Структурная организация нейроцитов узловатого ганглия блуждающего нерва, иннервирующего разные органы пищеварительного
тракта крысы. Морфология. – 1996. – Т. 109. – № 3. – С. 27-30.
2. Аккуратов, Е.Г., Румянцева Т.А. Исследование центров афферентной иннервации внутренних органов ретроградным транспортом пероксидазы хрена.
Морфология. – 1993. – Т. 105.- Вып. 7-8. – С. 16.
3. Булыгин, И.А. Афферентное звено интероцептивных рефлексов. –
Минск: Наука и техника, 1971. – 282 с.
4. Зефиров, Л.Н., Рахманкулова, Г.М. Медиаторы. Обмен, физиологическая
роль и фармакология. – Казань: Издательство казанского университета, 1975. –
185 с.
5. Колосов, Н.Г. Собственные чувствительные нейроны в ганглиях автономной нервной системы. – Л.: Изд-во Наука, 1974. – 68 с.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Е.В. Шитовой
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 6. Физиология
и экология человека
ОЦЕНКА АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
У ДЕТЕЙ 10-11 ЛЕТ
Ершова Т.В., Подшивалова А.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г.Демидова
Состояние здоровья подрастающего поколения – один из основных индикаторов качества окружающей среды. Социальные, гигиенические, экологические и другие изменения, происходящие в обществе, представляют научный интерес при изучении причинноследственных связей в формировании здоровья детей и подростков
(Цыганов Г.В.,1996).
Детский организм в период наиболее интенсивной морфологической и функциональной перестройки органов и систем чрезвычайно
чувствительно реагирует на неблагоприятные внешние влияния, особенно в переходные возрастные периоды (Фарбер Д.А. с соавт., 1990).
Один из них приходится на период перехода школьников из младшего звена в среднее и сопровождается значительными изменениями
распорядка дня, интенсивности процесса обучения. Не случайно в
отечественных и зарубежных исследованиях всё больший интерес
проявляется к проблеме адаптации развивающегося детского организма к умственным и физическим нагрузкам различной степени.
Общеизвестно, что физическое развитие детей и подростков является одним из информативных показателей оценки уровня здоровья
населения. Простота и доступность антропометрических измерений
среди детских контингентов, информативность получаемых данных
позволяют использовать физическое развитие в качестве объективного критерия санитарно-гигиенического благополучия населения (Масюк В.С., Шабалина И.М., 2006).
Цель данной работы состояла в оценке изменений основных антропометрических показателей школьников при переходе из младших
классов в средние.
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исследование было проведено на учащихся пятых классов (10-11
лет) школы № 42 г. Ярославля. Лонгитудинальным обследованием
был охвачен 51 человек (20 мальчиков и 31 девочка). Исследование
проводили трижды – в марте 2008, октябре 2008 и марте 2009 гг. Обследование включало измерение роста стоя, массы тела, окружности
грудной клетки (ОГК) в трех положениях с последующим расчетом
экскурсии грудной клетки (ЭГК), мышечной силы руки.
Длина тела является интегральным показателем физического развития детей, которая характеризует протекание пластических процессов в растущем организме. В исследуемой группе школьников длина
тела увеличивается на протяжении всего периода обследования и абсолютные значения этого показателя для обеих половых групп находились в пределах средней нормы (табл. 1, 2). Следует отметить, что
увеличение длины тела происходило относительно равномерно в летний и зимний периоды, как у мальчиков, так и у девочек. Годовая
прибавка в росте у мальчиков составила 4,9 см, у девочек – 4,3 см.
При расчетах с использованием центильных таблиц было установлено, что весной 2008 г. средние значения показателя роста имеют лишь
35% мальчиков и девочек. Осенью 2008 г. средним значением признака обладают чуть больше половины обследованных детей. Наибольшее варьирование исследуемого признака отмечено у девочек: в
разных процентных соотношениях встречаются все категории развития признака от значений величины ниже средней до очень высокой.
Таблица 1
Средние значения показателей
физического развития девочек (M±m)
Показатель
Рост стоя, см
Масса тела, кг
ОГК, см
ЭГК, см
Сила руки, кг
Весна 2008
147,7±1,5
39,9±1,4
74,9±0,9
3,9±0,5
13,8±0,9
Осень 2008
149,6±1,5
43,1±1,7
74,9±1,3
4,8±0,5
20,2±0,8
Весна2009
152,0±1,4
42,4±1,5
75,9±1,2
5,3±0,4
16,6±0,8
Масса тела является не менее важным показателем при оценке
физического развития детей, поскольку отражает развитие костномышечного аппарата, внутренних органов и подкожно-жировой клетчатки. Абсолютные значения данного показателя находились в пределах возрастных стандартов. Наибольшая интенсивность прибавления
массы тела наблюдается в летний период. В течение зимнего периода
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
происходит незначительное снижение массы тела. Годовая прибавка
массы тела у мальчиков составила в среднем 3,3 кг, а у девочек – 2,4
кг. Также следует отметить, что у 13,7% пятиклассников в конце
учебного года отмечалась нулевая и у 45% – отрицательная прибавки
массы тела. Ранжирование значений массы тела выявило, что 50%
мальчиков и 45% девочек обладают средним значением признака.
Кроме того у мальчиков наблюдались значения массы тела выше
средней величины, высокие и очень высокие. У девочек отмечено более значительное варьирование по данному признаку: от значений
массы тела ниже среднего до очень высоких значений.
Таблица 2
Средние значения показателей
физического развития мальчиков (M±m)
Показатель
Рост стоя, см
Масса тела, кг
ОГК, см
ЭГК, см
Сила руки, кг
Весна 2008
146,3±1,2
38,8±1,8
73,3±1,7
3,1±0,5
16,2±1,0
Осень 2008
148,0±1,4
42,7±1,9
75,0±1,9
4,4±0,5
20,9±0,8
Весна2009
151,2±1,6
42,1±1,9
75,9±1,8
4,8±0,4
16,4±0,9
Следующим показателем антропометрических данных является
окружность грудной клетки. Анализу подвергался показатель экскурсии грудной клетки как интегральная величина данных вдоха и выдоха. В течение учебного года значительных различий показателя экскурсии грудной клетки между максимальными и минимальными ее
величинами у мальчиков и девочек выявлено не было.
Показателем развития костно-мышечной системы ребенка является динамометрия кисти. Нами обнаружено, что значения силы руки
девочек и мальчиков в течение наблюдаемого периода изменялись
следующим образом: за летний период мышечная сила руки увеличилась, за зимний период произошло незначительное уменьшение признака в соответствии с выявленной ранее динамикой массы тела. Признак незначительно варьирует около средней величины как у
мальчиков, так и у девочек, что свидетельствует о достаточно хорошем развитии костно-мышечной системы обследуемых детей.
Таким образом, в течение всего периода обследования у школьников 10-11 лет наблюдается тенденция к увеличению длины, массы
тела и окружности грудной клетки, достоверные изменения отмечены
для мышечной силы руки. Лонгитудинальное обследование выявило
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сезонные изменения в степени развития антропометрических признаков: наиболее интенсивные ростовые процессы характерны в летний
период. Индивидуальная оценка антропометрических показателей
выявила, что у школьников 10-11 лет преобладает средняя степень
развития длины и массы тела, высока доля детей, имеющих избыток
массы тела (от 17% до 30%).
Литература
1. Масюк В.С., Шабалина И.М. Физическое развитие детей и подростков
республики Карелия // Экология человека. – 2006.- № 2. – С.28-33.
2. Цыганов Г.В. Особенности развития функциональных показателей детей
школьного возраста в связи с двигательной активностью. Автореферат на соискание ученой степени. Казань, 1996. – 20 с.
3. Фарбер Д.А., Безруких М.М. Методологические аспекты изучения физиологического развития ребенка//Физиология человека. – 2001. – Т. 27. – Т 5. –
С. 8-16.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., проф. Тятенковой Н.Н.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ ПИЩЕВОЙ РЕАКЦИИ
И РАЦИОНЫ ГОДОВИКОВ КАРПА НА ФОНЕ РАЗНЫХ ДИЕТ
Шилова А.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Знание механизмов регуляции пищевого поведения рыб важно
как для понимания становления регуляторных функций в процессе
филогенеза, поскольку рыбы находятся на низших ступенях эволюции позвоночных животных, так и для организации наиболее эффективного товарного рыбопроизводства, в частности выбора оптимальных температурных условий кормления при искусственном
выращивании рыб [2].
Материал и методы
Работа проведена в 2007 – 2009 гг. на базе лаборатории экологии
рыб Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН.
Для исследования использовали годовиков карпа. В ходе эксперимента было сформировано 3 группы рыб по 5 особей в каждой, помещенных в отдельные аквариумы. Рыб первой группы (12.1 ± 0.4 г) в
течение 2 мес. не кормили. Рыб второй группы (23.3 ± 1.4 г) содержа155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ли на углеводной диете (белок 2.6, жир 0.3, углеводы 17.2% в расчете
на сырое вещество). Рыб третьей группы (25.8 ± 3.2 г) содержали на
белковой диете (белок 17.3, жир 1.7 углеводы 0.1% в расчете на сырое
вещество).
В начале опыта рыб второй и третьей групп кормили соответственно углеводной и белковой пищей. Через 30 мин после кормления
рыб помещали в перфорированную камеру из прозрачного оргстекла
с поднимающейся передней стенкой. Камеру размещали около задней
стенки аквариума. У противоположной стенки ставили чашку Петри с
15 экземплярами обездвиженных личинок хирономид. В ходе опыта
поднимали стенку камеры и при помощи секундомера измеряли время нахождения рыбы в открытой камере – t1, время от момента выхода рыбы из камеры до момента схватывания пищи – скорость пищевой реакции – t2, а также количество потребленных личинок
хирономид за 3 мин – рацион – R. Опыты проводили при разной температуре: 20, 22 и 25°С (температурная зона, характерная для Рыбинского водохранилища в летний период). Показания снимали сразу после помещения рыб в камеру (0 точка), а также через, 3.0, 6.0, 24.0,
27.0 и 30 ч после кормления рыб.
Результаты и обсуждение
Результаты проведенного исследования показали, что при изменении температуры наблюдаются значительные различия в динамике
величины t1. – времени нахождения рыб в камере – у рыб, находящихся на разных диетах (Рис. 1 – 3).
При увеличении температуры минимальные изменения показателя t1 наблюдали у голодавших рыб. У рыб, предварительно находившихся на углеводной диете, показатель t1 при 20°С достоверно увеличивался через 3 ч, при 22°С – через 6 ч и при 25°С – через 6 и 27 ч
после кормления. У рыб, предварительно находившихся на белковой
диете, при увеличении температуры возникали существенные изменения пищевого поведения: при 20°С наблюдали один достоверный
максимум времени нахождения рыб в камере через 27 часов после
кормления, при 22°С – отмечали значительные скачкообразные изменения t1 с максимальными отклонениями от 0 точки через 3 и 24 часа,
при 25°С – менее значительные скачкообразные изменения показателя, наибольшее значение которого отмечали через 6 часов после
кормления рыб.
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
*
4,5
4
*
3,5
*
3
2,5
Б
У
Г
2
1,5
1
0,5
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 1. Время нахождения рыб в камере при температуре 20° С.
Обозначения: по горизонтали – время экспозиции, ч;
по вертикали – время нахождения рыб в камере, с.
Б – белковая, У – углеводная диета, Г- голодание; * – достоверные различия
5
*
4,5
4
*
*
3,5
3
2,5
Б
2
Г
У
1,5
1
0,5
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 2. Время нахождения рыб в камере при температуре 22° С.
Обозначения: те же, что на рис. 1.
Повышение температуры оказывает выраженное влияние и на
скорость пищевой реакции. Как показывают данные (Рис. 4) в динамике величины t2 – времени достижения корма, наблюдается следующая зависимость: у голодавших рыб при 20°С время достижения корма ниже, чем у питавшихся на протяжении всего опыта.
157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*
4
*
3,5
*
*
3
2,5
*
2
Б
У
Г
1,5
1
0,5
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 3. Время нахождения рыб в камере при температуре 25° С.
Обозначения: те же, что на Рис. 1.
8
7
*
*
*
*
*
6
*
*
*
*
*
*
5
Б
4
У
3
Г
2
1
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 4. Время достижения корма при температуре 20°С.
Обозначения: по горизонтали – время экспозиции, ч;
По вертикали – величина t2, с; Б – белковая диета,
У – углеводная диета, Г- голодание; * – достоверные различия
При 22°С показатель t2 у голодавших рыб ниже, чем у питавшихся особей через 3 и 27 ч (Рис. 5). При 25°С величина t2 через 3 ч выше,
а через 6, 27 и 30 ч снова ниже, по сравнению с питавшимися особями
(Рис. 6).
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
*
7
*
*
6
5
Б
4
У
3
Г
2
1
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 5. Время достижения корма при температуре 22° С.
Обозначения: те же, что на Рис. 4.
8
*
7
*
*
*
6
* *
*
5
*
*
*
*
Б
4
У
3
Г
2
1
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 6. Время достижения корма при температуре 25° С.
Обозначения: те же, что на Рис. 4.
По результатам проведенного исследования также была установлена существенная зависимость количественной характеристики рациона от температуры. При всех изученных температурах рацион голодавших рыб увеличивался по сравнению с рационом питавшихся
рыб (Рис. 7 – 9). При 20°С рацион голодавших рыб был достоверно
выше через 6 ч, чем у рыб, содержащихся на белковой диете. При
22°С рацион голодавших рыб достоверно увеличивался через 3, 6, 24,
30 ч по сравнению с рыбами, содержащимися на белковой и углеводной диетах. При 25°С рацион голодавших рыб через 3, 6 и 24 ч выше,
чем у питавшихся особей.
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
14
12
*
10
Б
8
У
6
Г
4
2
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 7. Рацион рыб, находящихся на разных диетах при температуре 20°С.
Обозначения: по горизонтали – время экспозиции, ч; По вертикали – показатель – R – количество потребленных личинок хирономид за 3 мин.; Б – белковая
диета, У – углеводная диета, Г- голодание; * – достоверные различия
16
14
*
*
*
12
10
*
*
*
*
*
*
*
Б
8
У
6
Г
4
2
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 8. Рацион рыб, находящихся на разных диетах при температуре 22°С.
Обозначения: те же, что на Рис. 7.
Таким образом, эксперименты показали, что рацион у голодавших рыб при температурах 20, 22 и 25°С в большинстве случаев в начале опыта был почти в 1.5 раза выше, чем у питавшихся рыб. Полученные результаты хорошо согласуются со сведениями о том, что
менее упитанные сеголетки карпа быстрее схватывают корм, чем более упитанные [2]. Данные, касающиеся увеличения рациона у голодающих рыб по сравнению с питающимися, подтверждают сведения
160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
об участии гуморальных факторов в регуляции пищевого поведения
рыб [1].
Напротив, скорость пищевой реакции (величина t2) у голодавших
особей в 1.3 раза ниже, чем у питавшихся рыб. Это подтверждает
имеющиеся в литературе данные о том, что у годовиков карпа скорость пищевой реакции сытых рыб может быть почти в 5 раз более
медленной по сравнению с таковой у рыб, голодавших в течение 2
месяцев [3].
*
16
14
*
*
12
*
10
8
Б
У
*
6
Г
4
2
0
0
3
6
24
27
30
Рис. 9. Рацион рыб, находящихся на разных диетах при температуре 25° С.
Обозначения: те же, что на Рис. 7
Следует отметить, что время нахождения рыб в камере (t1) у голодавших рыб несколько больше, чем у рыб, содержавшихся на белковой диете, но в 1.3 раза меньше, чем у рыб, содержавшихся на углеводной диете. Наблюдаемые различия, вероятно, связаны с
особенностями и уровнем обмена, который в некоторой степени зависит от диеты. Действительно, при кормлении рыб были использованы
диеты со значительно различающимся содержанием белков (в 6.7
раза) и особенно углеводов (в 172 раза).
Полученные нами данные хорошо согласуются с положениями
глюкостатической и аминоацидстатической теорий регуляции аппетита. При изучении поведенческих реакций рыб на пищу было показано, что глюкоза может изменять величину рациона и другие показатели пищевого поведения рыб. В гипоталамусе были обнаружены
глюкорецепторы, которые воспринимают изменение сахара в крови, а
изменение аппетита связывали с комплексным влиянием метаболитов
белкового и углеводного обмена [3].
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Краюхин Б.В. Физиология пищеварения пресноводных костистых рыб.
М.-Л.: Изд. АН СССР, 1963. 140 с.
2. Кузьмина В.В.Физиолого-биохимические основы экзотрофии рыб. М.:
Наука, 2005. 300с
3. Уголев А.М.Теория адекватного питания и трофологии. Л.: Наука, 1991.
272 с.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 06-04-48170).
Руководители работы:
д.б.н., проф. В.В. Кузьмина*, к.б.н., доц. О.А. Ботяжова**
*Институт биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН,
**Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 7. Химия
и химическая технология
СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛОВ
И ОЦЕНКА ИХ ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Иванова Е.С., Яковлева Ю.С., Рызванович Г.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Бензимидазолы и их производные находят широкое применение.
Они входят в состав различных лекарственных препаратов: спазмолитических (дибазол), антигистаминных (астемизол), противовоспалительных (бемитил), антигельминтных (медамин) и других. Поэтому исследование закономерностей синтеза структур, содержащих
бензимидазольный фрагмент является одной из приоритетных областей органической и медицинской химии. При этом изучение биологической активности ново получаемых соединений позволит расширить
область применения соединений группы бензимидазола в медицине.
В виду этого нами в ходе работы были отработаны методики
синтеза и пути дальнейшей модификации бензимидазолов, с последующей оценкой их биологической активности.
Так на первом этапе исследований получен ряд бензимидазолов,
наличие в структуре которых бензольного и гетероциклического
фрагментов позволили проводить их дальнейшую модификацию, например, в условиях реакции электрофильного замещения. Хотя в литературе процесс ароматического замещения в бензимидазольном
цикле представлен достаточно хорошо, однако данные о направлении
процесса электрофильного замещения (в том числе нитрования) разнятся. Именно это и делает проведение исследований закономерности
процесса нитрования бензимидазольного цикла актуальной задачей
для синтетической химии.
В ходе работы было установлено, что при нитровании бензимидазолов, не содержащих заместителей в бензольном кольце, реакция
протекает высокоселективно с образованием 5-нитропродукта 3 (схе163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ма 1). Наличие заместителей в бензольном кольце приводит к образованию смеси изомеров 4 и 5.
R=H O2N
N
R1
NH2
R
R
+
N
H
3 а-б
N
R1
R1COOH
NO2
N
H
NH2
R
1
N
R=Cl
2 а-г
+
R1
N
H
R
N
R1
N
H
NO2
5 в-г
4 в-г
,
где а) R=H, R1=H; б) R=H, R1=CH3; в) R=Cl, R1=CH3; г) R=Cl, R1=H
Схема 1
Так, показано, что при нитровании 5-хлорбензимидазола образуется 5-хлор-7-нитро- и 5-хлор-4-нитропродукты замещения, 4 и 5 соответственно. Необходимо отметить, что варьированием условий
процесса – нитрующая система, температура проведения реакции –
была несколько повышена селективность процесса, однако в реакционной массе всегда наблюдалось присутствие двух продуктов нитрования. Изомеры 4 и 5 были получены в индивидуальном виде посредством
дробной
кристаллизации.
Наличие
двух
центров
электрофильной атаки в 5-хлорбензимидазоле 2в может быть обусловлено существованием исходного соединения в таутомерных формах А и Б (схема 2), что приводит к смене направления процесса нитрования.
H
+
Cl
N
R
N
H
KNO3,
H2SO4
+H
+
Cl
N
Cl
R1
N
H
R=H, CH3
H
N
R1
+H
+
+
NH
N
R
KNO3,
H2SO4
R=H
B
A
H
N
Cl
NO2
Cl
N
Cl
N
R
R
N
H
NO2
N
H
4
5
Схема 2
164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Данное предложение подтверждается результатами изучения
нитрования 2-метил-бензимидазола, в результате которого происходило образование только одного продукта – , что вполне логично, т.к.
согласно литературным данным 2-метил-5-R-замещенные бензимидазолы существуют только в одной таутомерной форме.
Вторая часть нашего исследования заключалась в проведении
оценки митотоксического действия бензимидазолов, т.е. способности
стимулировать либо угнетать пролиферативную активность делящихся клеток. При этом использовался такой показатель, как митотоксический индекс меристематической ткани проростков корешков Allium
cepa. Метод является хорошо разработанным и информативным
[Sharma C.B. // Current science, 1983. 52. №81. 1000-1002], объект – Allium cepa, генетически хорошо изучен и поэтому является удобной
тест-системой для первичной оценки генотоксичности бензимидазолов с различными заместителями..
В генотоксическом тесте нами были исследованы следующие соединения:
бензимидазол,
5(6)-хлорбензимидазол,
2метилбензимидазол,
2-метил-5(6)-хлорбензимидазол,
2-метил-5нитробензимидазол, 2-метил-5-хлор-6-нитробензимидазол в 4-х концентрациях: 100, 10, 1 и 0,1 мг/л.
В ходе эксперимента было установлено, что незамещенный бензимидазол во всех концентрациях не обладает митозмодифицирующим действием (рис. 1)
14
контроль
12
бензимидазол
10
5(6)-хлорбензимидазол
8
2-метилбензимидазол
6
2-метил-5(6)-хлорбензимидазол
4
2-метил-5-нитробензимидазол
2
2-метил-5-хлор-6нитробензимидазол
0
0
0,1
1
10
100
Рис. 1. Значения MI меристемы проростков корешков Allium cepa
Тогда как введение заместителей в бензимидазольное кольцо сообщает соединениям митозугнетающее действие. При этом митоток165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сический эффект усиливается у замещенных бензимидазолов при
введении дополнительных функциональных групп. Так максимальное
снижение митотического индекса по сравнению с контролем было
зафиксировано для 2-метил-5-хлор-6-нитробензимидазола в концентрации 100 мг/л (MI=2,17) и для 2-метил-5-нитробензимидазола в
концентрации 100 мг/л (MI=2,43).
Вскрыть причины изменения MI можно, анализируя значения
фазных индексов, которые позволяют судить об относительной продолжительности каждой фазы митоза. В результате было отмечено,
что для незамещенного и монозамещенных бензимидазолов митозугнетающее действие в минимальной исследованной концентрации (0,1
мг/л) не сопряжено с изменением временной протяженности фаз митоза в меристематической ткани корешков лука (рис. 2). И, следовательно, митозугнетающее действие связано с общим снижением клеток вступающих в митотический цикл.
В то время как для бензимидазолов, содержащих нитрогруппу в
качестве заместителя, установлено сходное изменение продолжительности фаз митоза с преимущественным увеличением количества
клеток на стадии профазы, что может быть связано с нарушением
надмолекулярной структуры хромосом (рис. 2, 3).
60
50
40
контроль
0,1
1
10
100
30
20
10
0
ПИ,%
МИ,%
А-ТИ,%
Рис. 2 Влияние 2-метил-5-нитробензимидазола
на соотношение фазных индексов
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
60
50
40
контроль
0,1
30
1
10
20
100
10
0
ПИ,%
МИ,%
А-ТИ,%
Рис. 3 Влияние 2-метил-5-хлор-6-нитробензимидазола
на соотношение фазных индексов
По результатам работы были сделаны выводы:
1. Исследованы закономерности реакции электрофильного замещения – нитрования, в 5(6)-хлорбензимидазоле. Показано, что процесс не является региоспецифичным и протекает с образованием двух
изомеров, что объясняется существованием исходного субстрата в
растворе в виде двух таутомерных форм.
3. Установлено, что незамещенный бензимидазол не оказывает на
меристематическую ткань проростков корешков Allium cepa митотоксического эффекта.
4. Выявлено, что введение заместителей в бензимидазольную
систему придает веществу выраженное митозугнетающее действие.
5. Показано, что увеличение количества функциональных групп в
бензимидазольном цикле усиливает митозугнетающее действие соединений.
Работа выполнена под руководством
к.х.н., с.н.с. Р.С. Бегунова
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ
2,4-ДИНИТРОХЛОРБЕНЗОЛА СОЛЯМИ МЕТАЛЛОВ
ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ
Яковлева Ю.С., Рызванович Г.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Реакции восстановления играют большую роль в органической
химии, поскольку позволяют получать разнообразные химические
продукты. Особый интерес при этом представляют процессы, связанные с восстановлением нитросоединений, содержащих несколько реакционных центров электронакцепторной природы. В данном случае
возможно протекание нескольких альтернативных реакций, приводящих к образованию различных конечных продуктов. Так при восстановлении полинитроаренов можно получать как нитроанилины –
продукты моновосстановления, используемые при получении красителей, лекарственных препаратов, так и полиаминопроизводные,
применяемые в качестве мономеров для синтеза полимерных материалов.
Разнообразие получаемых на основе ароматических полинитросоединений продуктов делает их привлекательным сырьем для химической промышленности. Однако для широкого их использования в
производстве необходимо создание новых высокоэффективных технологий. Создание, которых не возможно без решения комплекса задач как практических, так и теоретических. Практический аспект связан с решением различных технологических задач: выделение
целевых продуктов, утилизации отходов, оптимизации условий проведения химического процесса, сокращение количества стадий процесса, минимизации затрат.
Теоретические включают изучение закономерностей реакции
восстановления полинитробензолов, установление возможности протеканий альтернативных процессов, создание методик идентификаций продуктов.
Поэтому целью данной работы является изучение закономерностей процесса моновосстановления несимметричных динитробензолов солями металлов переменной степени окисления (SnCl2, FeCl2,
VCl3, TiCl3).
Применение солей металлов переменной степени окисления
(хлорид олова (II), хлорид титана (III), хлорид железа (II), хлорид ва168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
надия (III)) в качестве восстанавливающих агентов дает возможность
осуществлять реакцию моновосстановления в гомогенных условиях,
что значительно снижает время процесса и увеличивает селективность реакции. Немаловажным также с точки зрения ресурсосбережения и экологической безопасности является возможность вторичного
использования восстанавливающих агентов, посредством их регенерации под действием электрического тока
Исследования проводили при температуре 50 °С в кислой водноэтанольной среде при 50%-ной конверсии на одну нитрогруппу. В качестве модельного соединения использовался 2,4-динитрохлорбензол.
Схематично основной процесс можно представить следующим
образом:
Cl
H2N
2 о-изомер
NO2
Cl
NO2
O 2N
Cl
1
NH2
O 2N
3 п-изомер
Схема 1
Как видно из схемы (схема 1) в ходе реакции возможно образование двух изомерных нитроанилинов. Для оценки ориентации моновосстановления, использовали такой параметр как соотношение образующихся изомерных нитроанилинов (2, 3). Применение этого
показателя возможно лишь при количественных выходах целевых соединений и в отсутствии продукта дивосстановления, наличие которого не позволяет достоверно интерпретировать данные о ходе моновосстановления 2,4-динитрохлорбензола, т.е. установить из какого
изомерного нитроанилина получается 4.
Для объяснения селективности моновосстановления первоначально была исследована модель, согласно с которой ключевой стадией процесса является протонирование анион-радикальной частицы,
образующейся при восстановлении (схема 2).
169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
NO2H
Cl
_.
NO2
Cl
NO2
Cl
O2N
O2N
O2N
Cl
NO2
HO2N
Схема 2
Однако, исходя из квантово-химических расчетов указанной модели, должно реализовываться восстановление пара-нитрогруппы,
что не всегда согласуется с экспериментальными данными (табл.1).
Таблица 1
Восстановление 2,4-динитрохлорбензола MeCln
(C=0,1 моль/л, t=50 0C, конверсия 50 %, водно-этанольная среда)
№
MeCln
Σ выход, %
1
2
3
SnCl2
TiCl3
FeCl2
97,7
99,8
96,5
Соотношение пара/орто -изомеров
0,28-0,31:1
2,73-3,08:1
0,19-0,23:1
4
VCl3
95,8
1,27-1,62:1
Из таблицы видно, что применение в качестве восстанавливающих агентов хлоридов титана (III) и ванадия (III) приводит преимущественно к образованию пара-изомера 3. Тогда как хлориды олова
(II) железа (II) способствуют в основном восстановлению ортонитрогруппы.
Полученные данные можно объяснить исходя из предположения
о внешнесферном характере процесса переноса электрона при использовании в качестве доноров электрона хлоридов титана (III) и ванадия (III) и внутрисферном в случае применения хлоридов олова (II)
железа (II).
В результате в первом случае соотношение образующихся изомеров определяется электронными характеристиками неискаженной
взаимодействием с восстанавливающим агентом структуры анионрадикала 1-Х-2,4-динитробензола. В свою очередь орто170
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ориентирующий эффект SnCl2 и FeCl2 объясняется существенным
взаимодействием иона металла с хлором динитросоединения, в результате которого происходит искажение электронной структуры
анион-радикала субстрата, что и приводит к изменению ориентации
моновосстановления. (схема 3).
Cl
M
.
..
.
Cl
Cl
NO2
O2N
2+
где М= Sn , Fe
,
2+
Схема 3
Таким образом, влияние хлоридов металлов – восстанавливающих агентов, на направление процесса моновосстановления можно
свести к способности реагировать либо по внешнесферному, либо по
внутрисферному механизму.
Работа выполнена под руководством
к.х.н., с.н.с. Р.С. Бегунова
171
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раздел 8. Экология
и экологический мониторинг
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА
(НА ПРИМЕРЕ ЦИНКА, МЕДИ, СВИНЦА И КАДМИЯ)
ДЕТЕЙ 1-6 ЛЕТ П. ТРОИЦКО-ПЕЧОРСК РЕСПУБЛИКИ КОМИ
Бакаева Е.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
В настоящее время в мире наблюдается ухудшение экологической обстановки. Следствием всего этого является ухудшение здоровья людей. Вместе с тем в России сохранились еще уникальные уголки природы с низкой антропогенной нагрузкой на окружающую
среду. Одним из таких мест является Троицко-Печорский район Республики Коми. Несмотря на кажущееся «благополучие», здоровье детей в Троицко-Печорском районе оставляет желать лучшего. Показатель заболеваемости детского населения выше среднего по
республике на 18 %. В структуре заболеваний наблюдается рост по
болезням кроветворных тканей, нервной системы, кожи и подкожной
клетчатки, системы кровообращения, органов дыхания и пищеварения [2]. Причин, вызывающих перечисленные заболевания, может
быть много, в результате чего возникает вопрос: не является ли нарушение микроэлементного статуса причиной ряда заболеваний среди
населения Троицко-Печорского района.
Цель данного исследования состоит в следующем – изучить особенности микроэлементного статуса (на примере цинка, меди, свинца,
кадмия) у детей от 1 до 6 лет п. Троицко-Печорск Республики Коми в
связи с экологической ситуацией изучаемого района.
В качестве биосубстратов для исследований были использованы
волосы. Элементный состав волос во многом отражает состояние обмена веществ в организме [5, 6, 8, 9]. Содержание микроэлементов в
волосах позволяет получить представление о поступлении их в организм в течение длительного времени. Сбор волос прост, безболезнен
172
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и пригоден для массовых исследований. Обследование является неинвазивным. В качестве метода определения была выбрана инверсионная вольтамперометрия. Данный метод анализа позволяет обнаружить концентрации переходных металлов от 0,001 мг/кг в пробе. Для
оценки результатов использовались данные о границах центильных
интервалов [7]. Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программ Microsoft Excel 2003 и Statistica 6.0.
Всего было обследовано 40 человек, взято 78 проб волос. Половозрастной состав обследованной группы детей представлен в табл. 1.
Таблица 1
Половозрастной состав обследованной группы детей
Возраст
1-3 года
4-6 лет
Пол
мальчики
8
8
девочки
14
10
Всего обследованных
22
18
В результате исследований содержания тяжелых металлов в биосубстратах детей (табл. 2) установлено, что содержание цинка в волосах детей обеих возрастных групп (62,59±3,82 мг/кг у детей в возрасте
1-3 лет и 82,72±5,79 мг/кг у детей 4-6 лет) находится в пределах абсолютной нормы (51-143 и 71-153 мг/кг соответственно).
Таблица 2
Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в волосах детей
п. Троицко-Печорск (мг/кг)
Возраст
1-3
АН*
БДГ*
4-6
АН*
БДГ*
1-3
Содержание в
волосах обследованных де4-6
тей
Zn
51-143
30-203
71-153
44-196
62,59±3,82
Cu
7,80-11,40
6,51-14,40
7,68-11,30
6,42-14,18
27,70±2,17
Pb
0,68-3,05
0,21-4,91
0,56-2,8
0,15-5,00
17,69±1,55
Cd
0,07-0,38
0,01-0,67
0,05-0,31
0,00-0,48
0,48±0,02
82,72±5,79
21,01±1,82
9,27±1,43
2,04±0,40
Примечание: * по Скальному А.В. [7]
Концентрация меди в биосубстратах детей составляет: 27,70±2,17
мг/кг у детей в возрасте от 1 до 3 лет при абсолютной норме 7,80-11,40
173
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мг/кг и 21,01±1,82 мг/кг у детей 4-6 лет при норме 7,68-11,30 мг/кг. Содержание меди в волосах детей значительно превышает норму. Это
может быть обусловлено особенностями питания детей. При обработке
анкет, которые заполняли родители обследованных детей, выяснилось,
что к наиболее часто употребляемым детьми продуктам относятся шоколад, яблоки, огурцы, злаки. Данные продукты богаты медью.
В волосах детей 1-3 лет концентрация свинца составила 17,69±1,55
мг/кг (абсолютная норма 0,68-3,05 мг/кг, биологически допустимая граница 0,21-4,91 мг/кг), детей 4-6 лет 9,27±1,43 мг/кг (абсолютная норма
0,56-2,8 мг/кг, биологически допустимая граница 0,15-5,00).
Концентрация кадмия в волосах детей 1-3 лет (0,48±0,02 мг/кг) и у
детей 4-6 лет (2,04±0,40) выше АН (0,07-0,38 мг/кг и 0,05-0,31 мг/кг).
Большое содержание кадмия может быть связано с близким расположением детских комбинатов от предприятий, работающих на угольном
и мазутном топливе. При его сжигании выделяется кадмий [3].
Как видно, отмечается кратное превышение концентрации изучаемых элементов в волосах по сравнению с нормой. Это может быть
связано также с тем, что для изучаемого региона отсутствуют нормы
содержания микроэлементов в волосах, а используемые в работе центильные шкалы разработаны для населения г Москва.
В целом дефицит цинка отмечен у 48,8% детей 1-3 лет и 57% детей 4-6 лет, нормальное содержание – у 41,3% детей 1-3 лет и 32,3%
детей 4-6 лет. Избыток свинца наблюдается у 43,6% в возрасте 1-3
лет, у 47,1% детей от 4 до 6 лет. Избыток меди в волосах обнаружен у
66,1% детей 1-3 лет и 61,3% детей 4-6 лет.
Накоплению меди, свинца, кадмия в организме может способствовать пониженное содержание в организме цинка, т.к. цинк является
функциональным антагонистом перечисленных микроэлементов [6].
В ходе исследования был изучен уровень содержания микроэлементов в зависимости от пола (табл. 3). Выявлено, что содержание
цинка в волосах мальчиков достоверно выше (р < 0,0001), чем девочек (85,55±5,67 и 62,10±4,02 мг/кг/). Также установлено, что содержание свинца в волосах мальчиков (17,33±2,11 мг/кг) достоверно (р <
0,05) выше, чем девочек (11,78±1,16 мг/кг). Уровень кадмия в волосах
девочек (2,91±0,61 мг/кг) достоверно выше, чем в волосах мальчиков
(0,90±0,25 мг/кг).
Таблица 3
Содержание микроэлементов в волосах детей
в зависимости от пола (мг/кг)
174
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пол ребенка
Мальчики
Девочки
Zn
85,55±5,67*
62,10±4,02*
Cu
23,39±2,18
25,61±1,97
Pb
17,33±2,11***
11,78±1,16***
Cd
0,90±0,25**
2,91±0,61**
Примечание: * достоверные различия р < 0,0001; ** р< 0,01; *** р < 0,05
При выполнении работы была изучена концентрация микроэлементов в зависимости от цвета волос (табл. 4).
Таблица 4
Содержание микроэлементов в волосах детей
в зависимости от цвета волос (мг/кг)
Цвет волос
светлые
русые
темные
Zn
48,05±2,86*
89,73±6,47*
69,85±4,71*
Cu
28,55±2,98*
20,93±1,98*
26,48±2,79
Pb
12,90±1,66*
19,32±2,09*
7,33±1,25*
Cd
0,66±0,06
0,90±0,25
4,60±0,50*
Примечание: * достоверные различия р < 0,05
Полученные данные говорят о связи концентрации тяжелых металлов с пигментацией волос.
Дисбаланс химических элементов может быть фактором, обуславливающим нарушение функционирования иммунной системы [1,
4]. В процессе исследования был сравнен уровень содержания микроэлементов в волосах часто (ЧБД) и редко (РБД) болеющих детей
(табл. 5). Содержание меди и свинца у ЧБД (41,28±3,32 мг/кг и
20,40±1,99 мг/кг соответственно) достоверно (р<0,0001) выше, чем у
РБД (17,28±1,05 мг/кг 10,93±1,26 мг/кг соответственно). При избытке
меди в организме развивается избыточная реакция перекисного окисления. Это приводит к нарушению целостности клеточных мембран.
Одним из последствий таких нарушений является снижение иммунитета [9, 10]. Этим можно объяснить повышенное содержание меди у
ЧБД, тогда как у РБД концентрация меди близка к норме. При увеличении количества свинца в организме характерно снижение устойчивости к инфекциям, особенно у детей [6].
Таблица 5
Содержание микроэлементов в волосах ЧБД и РБД (мг/кг)
Микроэлементы
Содержание в волосах
ЧБД
РБД
175
р
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Zn
Cu
Pb
Cd
73,45±5,03
41,28±3,32*
20,40±1,99*
0
70,72±4,39
17,28±1,05*
10,93±1,26*
1,84±0,36
>0,05
<0,0001
<0,0001
>0,05
Примечание: * достоверные различия
Все элементы в организме человека находятся в тесном взаимодействии, и это во многом определяет конечный результат их влияния на
организм человека [1, 4, 6]. В процессе исследования было обнаружено
наличие разнонаправленных корреляций между уровнями накопления
химических элементов в волосах обследованных детей (табл. 6). При
этом обращает внимание наличие достоверных обратных связей между
элементами – антагонистами. Так, в литературе [1, 6] имеются данные о
том, что антагонистом меди является кадмий, свинец. Наличие же
сильной положительной корреляции между уровнем меди и свинца в
волосах обследованных детей можно объяснить характером самой выборки: данные ограничены по объему, интересующие закономерности
искажены различными случайными факторами.
Таблица 6
Значение коэффициента корреляции между уровнями накопления
химических элементов в волосах обследованных детей
Zn
Cu
Pb
Cd
Zn
1
Cu
-0,14
1
Pb
0,19
0,90**
1
Cd
-0,10
-0,52*
-0,61*
1
Примечание: * достоверная связь значительной силы (р < 0,05); ** сильная достоверная связь (р < 0,05)
Был проведен анализ содержания микроэлементов в биосубстратах детей, принимавших и не принимавших витаминно-минеральные
комплексы (ВМК) (табл. 7). Получены достоверные различия в меньшем содержании в волосах принимавших ВМК меди (17,47±1,44
мг/кг) и свинца (10,45±1,37 мг/кг) по сравнению с не принимавшими
(медь – 28,35±2,36 мг/кг и свинец – 17,61±1,81 мг/кг). В волосах детей, принимавших ВМК, содержится меньше свинца, т.к. организм
получает дополнительное количество функциональных антагонистов
свинца – меди, цинка. Уровень меди в обеих группах детей выше АН,
но все же приближается к БДУ у принимавших ВМК. Это можно объяснить тем, что в организме не принимавших витамины детей наблю176
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дается больший дисбаланс микроэлементов. По другим микроэлементам достоверных отличий не обнаружено.
Таблица 7
Содержание микроэлементов в волосах детей, принимавших
и не принимавших витаминно-минеральные комплексы (мг/кг)
Микроэлементы
Zn
Cu
Pb
Cd
Содержание в волосах
принимавших
не принимавших
витамины
витамины
70,92±6,05
70,41±4,12
17,47±1,44*
28,35±2,36*
10,45±1,37*
17,61±1,81*
1,86±0,35
2,26±0,78
р
>0,05
<0,001
<0,01
>0,05
Примечание: * достоверные различия
Также в процессе работы были изучены возможные источники
поступления микроэлементов в организм детей п. Троицко-Печорск.
Питьевая вода является самым стабильным источником поступления микроэлементов, сохраняющим местную специфику региона.
Было изучено содержание тяжелых металлов в питьевой воде (табл.
8). Содержание данных микроэлементов в питьевой воде не превышает ПДК. Был проведен корреляционный анализ по содержанию микроэлементов в волосах детей и в питьевой воде. Выявлена достоверная сильная корреляция между содержанием меди в воде и ее
уровнем в волосах (r=0,7220, p<0,05).
Было изучено содержание микроэлементов в почве. Содержание
меди в почве составляет 0,51±0,06 мг/кг.
Снежный покров – природная среда, депонирующая загрязнения
атмосферного воздуха. Поэтому в ходе исследования было изучено
содержание МЭ в снеге (табл. 8).
Для коррекции дисбаланса микроэлементов необходимо: соблюдать принципы рационального питания (для коррекции дефицита
цинка следует увеличить его поступление с пищей, богатой белком
животного происхождения, и веществами, способствующими его усвоению), уменьшить потребление консервированных продуктов, использовать антагонизм и синергизм микроэлементов, рационально
принимать витаминно-минеральные комплексы.
Таблица 8
177
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Среднегодовое содержание тяжелых металлов
в питьевой воде и снеге (мг/л)
ПДК для воды
Содержание в питьевой воде
исследуемого района
Содержание в снеге исследуемого района
Zn
5
0,05±0,01
Cu
1
0,01±0,001
Pb
0,03
-
Cd
0,001
-
0,17± 0,02
0,03± 0,01
-
-
Таким образом, проведение эколого-гигиенического и биогеохимического мониторинга выбранной территории путем исследования
биосубстратов, служащих объективным показателем состояния организма, и объектов окружающей среды, являющихся источниками
микроэлементов (вода, почва, снег), очень актуально с целью выявления экологозависимых заболеваний.
Литература
1. Авцын А. П. и др. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология/ А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. – М.: Медицина, 1991. – 496 с.
2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды
Республики Коми в 2007 году»/ Министерство природных ресурсов и охраны
окружающей среды Республики Коми, ГУ «ТФИ РК». – Сыктывкар, 2008. 152с.
3. Каплин В.Г. Основы экотоксикологии/ В.Г. Каплин. – М.: КолосС,
2007. – 232с.
4. Кудрин А.В., Громова О.А. Микроэлементы в иммунологии и онкологии/
А.В. Кудрин, О.А. Громова. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2007. – 544с.
5. Скальный. А.В. Микроэлементозы человека: гигиеническая диагностика
и коррекция// Микроэлементы в медицине. – 2000. – № 1. – с. 2-8.
6. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине/ А.В. Кудрин,
И.А. Рудаков. – М.: Издательский дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004. – 272 с.
7. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал // Вестник
Санкт – Петербургской медицинской академии им. Мечникова И.И. – 2002. – №
1 – 2 – с. 62 – 65.
8. Табаку А., Чуллай А. Содержание микроэлементов в волосах дошкольников// Микроэлементы в медицине. – 2001. – Т.2. – В.1. – с. 58-60.
9. Шиляев Р. Р., Громова О. А. и др. Микроэлементы: основы знаний: учебно-методическое пособие/ Р. Р. Шиляев, О. А. Громова. М., 2004. – 74 с.
10. Юдина Т.В., Ракитский В.Н., Егорова М.В., Скальный А.В. Микроэлементный и антиоксидантный статус человека: развитие современных методических проблем донозологической диагностики// Микроэлементы в медицине. –
2003. – Т.4. – В.1. – с. 7-11.
178
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Еремейшвили А.В.
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБРАЗЦОВ
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ
ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (ОАО “АВТОДИЗЕЛЬ”)
Баева А. В., Мягкова О.С.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Развитие человечества не стоит на месте, увеличивается число
жителей на планете, а вместе с тем растет промышленная мощь предприятий; и проблема отходов становится все более актуальной. Тысячи предприятий машиностроения и металлургии, осуществляющих
обработку металлов, ежемесячно потребляют миллионы тонн СОЖ.
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].
В процессе эксплуатации жидкости загрязняются механическими
примесями, техническими маслами и другими отходами обработки,
подвергаются биопоражению, а значит, теряют свой технологический
потенциал. Это приводит к необходимости частой, порой до двух раз в
месяц, замены загрязненных жидкостей свежеприготовленными. Срок
службы отечественных СОЖ – 30-45 дней, а зарубежных до года.
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, противозадирных 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, от179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ходы 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].
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,
переработка и утилизация); освоение методики биотестирования на
двух тест-объектах: Ceriodaphnia affinis и Scenedesmus quadricauda и
расчетного метода определение класса опасности образцов, освоение
метода Виноградского-Брида.
Объектами исследования являются образцы СОЖ на разных этапах ее эксплуатации, культура простейших Ceriodaphnia affinis и водорослей Scenedesmus quadricauda.
Нами проводилось биотестирование свежей СОЖ (еще не использованной); СОЖ после 7 дней использования; отработанной
СОЖ (30-45 дней эксплуатации), а также двух образцов обезвреженных СОЖ (путем разложения и электрохимическим методом), в водной фазе. Биотестирование проводилось с использованием тестобъекта – Ceriodaphnia affinis по стандартным методикам. Биотестирование образца отработанной СОЖ проводилось на двух тестобъектах: Ceriodaphnia affinis и Scenedesmus quadricauda. Количественный учет микроорганизмов по методу Виноградского-Брида проводился на образце отработанной СОЖ. Образцы СОЖ были взяты с
предприятия ОАО “Автодизель”.
Экспериментальная часть
180
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Биотестирование на Ceriodaphnia affinis: 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. В них помещается по одной цериодафнии. Для каждой
серии разбавлений исследуемого вещества используются 10 химических пробирок. 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.
Биотестирование на Scenedesmus quadricauda: определение токсичности каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в 2 параллельных сериях. В качестве контроля используется
среда Прата. Для каждой серии разбавления используются 2 плоскодонные колбы. Перед началом эксперимента проводят стерилизацию
проб и среды автоклавированием. Подсчет численности клеток производят в камере Горяева. Продолжительность острого опыта – 72 часа; хронического – 15 суток, где подсчет численности клеток проводится каждые трое суток. Количество клеток водорослей в см3
раствора рассчитывают по формуле:
Х=n*104 кл/см3,
где Х – количество клеток в см3; n – число клеток в 25 больших квадратах; 104 – переводной коэффициент перевода мм3 в см3.
Метод Виноградского-Брида: окрашенный препарат изучаемого
объекта рассматривают под микроскопом, оснащенным окулярной
сеткой. Клетки микроорганизмов подсчитывают в 50 – 100 полях зрения. Данные заносят в таблицу. Количество клеток в 1 мл исследуемого субстрата вычисляют по формуле:
N = (a S / s V) n
где N – количество клеток в 1мл исследуемого субстрата; a – среднее
количество клеток в квадрате окулярной сетки (поле зрения); s –
площадь квадрата окулярной сетки (поля зрения), мм2; V – объем нанесенной на стекло суспензии, мл; S – площадь приготовленного мазка, мм2; n – коэффициент разведения исследуемого субстрата[5].
181
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обсуждение результатов
Графический метод с использлванием пробит-анализа:
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%).
Таблица 1
Значения пробитов ингибирования тест-параметров
Гибель,
%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3,72
4,16
4,48
4,75
5,00
5,25
5,52
5,84
6,28
2,67
3,77
4,19
4,50
4,77
5,03
5,28
5,54
5,88
6,34
2,95
3,82
4,23
4,53
4,80
5,05
5,31
5,59
5,92
6,41
3,12
3,83
4,26
4,56
4,82
5,08
5,33
5,61
5,95
6,48
3,25
3,92
4,29
4,59
4,85
5,10
5,36
5,64
5,99
6,55
3,35
3,96
4,33
4,61
4,87
5,13
5,39
5,67
6,04
6,64
3,45
4,01
4,36
4,64
4,90
5,15
5,40
5,71
6,08
6,75
3,52
4,05
4,39
4,67
4,92
5,18
5,44
5,74
6,13
6,88
3,59
4,08
4,42
4,69
4,95
5,20
5,47
5,77
6,18
7,05
3,66
4,12
4,45
4,72
4,97
5,23
5,50
5,81
6,23
7,33
По оси абсцисс откладываем значения логарифмов процентных
концентраций исследуемых вытяжек. По оси ординат – пробиты от
значений процента ингибирования тест-параметра – смертности.
Пробитное значение «3,72» соответствует 10%-му ингибированию
тест-параметра. На графике обозначают точки, соответствующие пробитным значениям и логарифмам концентрации. Строится прямая –
линия тренда – линия усредненных значений, по ней рассчитывается
уравнение и определяется БКР10 (безвредная кратность разведения) –
для этого нужно опустить перпендикуляр от оси «значение пробитов»=3, 72 на линию, а от нее на ось «LgС». По полученному значению LgC определяется безвредная кратность разведения. Такой же
результат получается при подсчете БКР математическим способом по
уравнению прямой.
182
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В качестве примера рассмотрим график определения летальной
концентрации разведения образца СОЖ спустя 7 дней использования:
Рис 6. Определение летальной концентрации
разведения образца СОЖ спустя 7 дней
использования
7
значение пробита
6
5
y = 0,636x + 5,126
4
2
R = 0,866
3
-3
-2
-1
0
LgC
1
2
3
LgC=-0,2
ЛК50=0,63%
ЛКР50=100%/С%=100%/0,63%=158, 7
БК10=0,004%
БКР10=25 000, 2 класс опасности.
Далее по данным БКР10 (табл. 2) определяем класс опасности образца СОЖ в зависимости от кратности разведения.
Таблица 2
Класс опасности токсичной смеси
I
Кратность разведения жидкого опасного отхода, при
которой вредное воздействие на гидробионтов отсутствует
>10000
183
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
II
III
IV
V
от 10000 до 1001
от 1000 до 101
<100
1
При биотестировании с использованием в качестве тест-объекта
Ceriodaphnia affinis безредным считается разведение, при котором отклонение от контроля составляет не более 10 %(БКР10), а Scenedesmus
quadricauda не более 20%(БКР20).
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) с коэффициентом его степени опасности (Wi), численно равному количеству
компонента, ниже значения которого он не оказывает негативных
воздействий на человека и окружающую среду. Размерность (Сi) и
(Wi) – мг/кг, т.е. Кi = Сi / Wi .
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.
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
184
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
K (Al2O3) = 44*103 мг/кг / 240 мг/кг = 183,3
∑ 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 методу Виноградского–Брида определили микробное число
для отработанной СОЖ (30-45 дней эксплуатации). Количество клеток в 1 мл исследуемого образца: N = (546 · 1 см² / 0, 15 · 0, 05625
см²) / 100 = (6, 4 ± 0, 01) 10³.
По результатам биотестирования и расчетного метода получили
следующие результаты:
СОЖ (30-45 дней) на Сeriodaphnia – I класс опасности;
СОЖ (30-45 дней) на Scenedesmus– II класс опасности;
СОЖ (7 дней) – II класс опасности;
СОЖ (свежая) – III класс опасности;
СОЖ, обезвреженная путем разложения (водная фаза) – IV класс
опасности;
СОЖ, обезвреженная электрохимическим путем (водная фаза) –
III класс опасности;
осадок станции разложения СОЖ – III класс опасности.
На основании полученных данных можно проследить, как меняется токсичность СОЖ по мере ее использования в производстве. Поскольку СОЖ практически не разлагаются естественным путем, 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 смазочно-охлаждающих технологических
средств (СОТС) можно затем вновь использовать для приготовления
водного или масляного смазочного материала. Выделенное из смеси
185
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отработанных СОТС масло используется, в основном, в качестве топлива [4].
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.
5. Токсикологические методы контроля. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости цериодафний. ПНД Ф
14.1:2:3:4.6-2000, М., 2000.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., проф. Казина В. Н.
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ (ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ) ГОРОДА КОТЛАСА
Балдакова А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
В настоящее время загрязнение ОС достигло своего пика, при
этом качество среды изменяется прямопропорционально увеличению
доли промышленных предприятий, в результате чего ухудшается здоровье населения, особенно детского, ведь дети, в своем роде, – «индикаторы» состояния ОС[1].
В последнее время, среди детского населения, все больше детей
подвержено аллергическим реакциям, возникающим в результате нарушения элементного баланса организма. Такие нарушения возможны не только при неправильном питании и неудовлетворительной
экологической обстановке, но и при бесконтрольном поступлении витаминов в организм. Т.к. избыточное количество какого-либо биологически необходимого элемента может спровоцировать накопление
токсикантов [2, 3].
186
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Целью моей работы является изучение особенностей содержания
ТМ (на примере Zn, Cu, Pb, Cd) у детей раннего возраста в условиях
города Котласа.
Были поставлены следующие задачи:
1. Выявить различия между содержанием ТМ в волосах и ногтях
детей, а так же определить и сравнить уровень содержания ТМ (Zn,
Cu, Pb, Cd) в волосах детей г. Котласа за период с 2007 г. по 2008 г.
2. Отметить особенности содержания ТМ у детей с аллергической реакцией и у детей, принимающих витамины.
3. Определить суммарный коэффициент загрязнения снега и почвы Котласского района.
Исследование проводилось в Архангельской области, районе города Котласа Вычегодском, пробы были взяты в детском саде №28
«Золотой ключик».
В качестве объекта исследования выбраны дети, постоянно проживающие на территории города Котласа. Материалом исследования
были выбраны волосы и ногти. Нами проведено 256 измерений по волосам и 248 – по ногтям. Учитывая разнообразные источники поступления выбранных элементов в организм детей, так же были исследованы объекты окружающей среды. Было проведено 16 измерений
снега и 32 – почвы. Статистическая обработка данных проводилась с
помощью пакета Statistica версии 5.
В качестве метода исследования выбрана инверсионная вольтамперометрия.
Особенностью расположения г. Котласа является его низинное
положение, что неблагоприятно сказывается на здоровье его жителей,
т.к. все атмосферные выбросы, а так же сточные воды мигрируют и
скапливаются в понижении рельефа. Основными загрязнителями являются: Котласский завод силикатного кирпича, Птицефабрика, ОАО
«Котласский ЦБК», СЖД.
В результате работы выявили, что концентрация ТМ: Zn, Cu, Pb,
Cd в ногтях достоверно выше, чем в волосах. Превышение составляет: для цинка – в 2 раза, свинца – в 8 раз, кадмия – в 16 раз, меди – в 4
раза. Причина такого соотношения на данный момент изучается.
Причем, концентрация этих же этементов в ногтях выше на порядки,
по сравнению с волосами. Значения концентраций отображены в таблице 1.
Таблица 1
Значения концентраций элементов в волосах и ногтях детей
187
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МЕ
Zn
Cu
Pb
Cd
Конц.в волосах,
мкг/г
113
19,9
4,2
0,2
Норма, мкг/г
Конц. в ногтях, мкг/г
143
11
3
1,38
244
88
32,3
3,25
Таким образом, в пределах нормы остаются цинк и кадмий, медь
превышает нормативы в 2 раза, а свинец – в 1,5 раза. Превышение
концентраций можно объяснить близостью железной дороги и ЦБК,
на что указывает избыток меди и свинца в почве и избыточное содержания меди в снеге по сравнению с фоном (таблица 2). При этом
суммарный коэффициент загрязнения почвы составил 6,6, а суммарный коэффициент загрязнения снега, как индикатора воздуха, составил 14,9. Учитывая суммарный коэффициент загрязнения почвы, мы
можем оценить степень химического загрязнения, по Скальному, как
допустимую.
Таблица 2
Значения концентраций элементов в почве и снеге
почва
Игровая зона
Песочница
Фон
снег
Концентрация
Фон
Zn, мкг/г
Cu, мкг/г
Pb, мкг/г
Cd, мкг/г
-
0,1076
0,0935
0,0156
0,3643
0,3966
0,2598
-
0,00565
0,0029
0,00825
0,0009
-
0,00075
0,0001
Превышение концентраций меди и свинца в волосах детей также
можно объяснить бесконтрольным приемом витаминно-минеральных
комплексов. В результате работы выявили, что концентрация свинца
у детей, принимающих витамины достоверно выше в 1,7 раза концентрации свинца у детей, не принимающих витамины. Такое соотношение можно объяснить содержанием в поливитаминах кальция, избыток которого приводит к пониженному содержанию цинка, что в свою
очередь способствует избыточному накоплению свинца.
Данные изменения в содержании меди и свинца в организме детей могут, как непосредственно, так и опосредованно, влиять на развитие аллергических процессов. Выявлено, что у детей, имеющих в
анамнезе аллергические реакции или заболевания, содержание цинка
достоверно ниже в 1,2 раза, а содержание кадмия достоверно выше в
188
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1,5 раза, по сравнению с детьми, не имеющими аллергии. Это можно
объяснить тем, что цинк участвует в обеспечении стабилизации мембран тучных клеток. К подобным изменениям содержания цинка в организме может привести избыточное содержание меди и свинца,
вступающих с ним в антагонистические отношения, что и наблюдалось в нашем исследовании. Кроме этого, медь и свинец способствуют лучшему усвоению кадмия, который в свою очередь вступает в
конкурентное взаимоотношение с цинком за акцепторы на общем
белке – переносчике (металлотионеине), что усугубляет цинк – дефицитное состояние, а, следовательно, опосредованно увеличение кадмия может влиять на развитие аллергических процессов в организме.
Отмечена положительная динамика снижения концентраций ТМ
в волосах детей за 2007 – 2008 г.г., наблюдаем уменьшение содержания цинка в 1,02 раза, меди – в 2 раза, свинца – в 1,2 раза, кадмия – в
1,5 раза. Что можно объяснить тем, что на ЦБК в конце 2007 года были переоборудованы очистные сооружения.
Таким образом, содержание таких элементов, как медь и свинец в
волосах детей достоверно превышает физиологическую норму: медь –
в 2 раза, свинец в 1,5 раза. Содержание цинка и кадмия в волосах детей находится в норме. При этом концентрация Zn, Cu, Pb и Cd в ногтях достоверно выше, чем в волосах. Кроме этого, наблюдается положительная динамика снижения концентрации ТМ в волосах детей
за период с 2007 по 2008 годы. Дети, содержание цинка у которых
достоверно ниже в 1,2 раза и содержание кадмия достоверно выше в
1,5 раза, подвержены аллергическим реакциям. У детей, принимающих витамины, содержание свинца достоверно выше и превышает
физиологическую норму.
Литература
1. Боев В. М. Среда обитания и экологически обусловленный дисбаланс
микроэлементов у населения урбанизированных и сельских территорий // Гигиена и санитария. – 2002. – № 5. – с. 3-7.
2. Скальный А. В. Биоэлементы в медицине. – СПб., 2000. – 423с.
3. Скальный А. В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал // Вестник
Санкт-Петербургской ГМА им. И. И. Мечника. – 2002г., № 1-2, с. 62-65.
Работа выполнена под руководством
к. б. н, доц. Е.В.Шитовой., к. б. н, доц. Еремейшвили А.В.
189
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА НЕФТЕШЛАМОВ
ОАО “СЛАВНЕФТЬ-ЯНОС”
И ИХ ТОСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Большакова А.Д.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Одним из основных источников загрязнения окружающей среды
в результате техногенной деятельности человека являются предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.
В результате аварийных ситуаций в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов, а также в результате производственной деятельности предприятий нефтепереработки, в нашей стране накопилось огромное количество нефтешламов, которые усугубляют
экологическую ситуацию. Особое внимание надо акцентировать на
том, что нефтешламовые амбары находятся в местах, недоступных
полю зрения большинства населения страны, и поэтому не столь заметны, как, например, выбросы заводских газов в атмосферу, но, несмотря на это они причиняют большой вред природе.
Актуальность проблемы утилизации нефтяных шламов обуславливается двумя основными задачами: во-первых, это охрана окружающей среды, а во-вторых, использование содержащегося в их составе вторичного сырья (углеводородов, редких металлов и других
полезных компонентов).
Нефтяные шламы, накапливаемые в амбарах, представляют собой сложную многофазную гетерогенную среду из смеси окисленных
углеводородов (смол, асфальтенов, парафина), песка, растительного
слоя земли, воды, солей, различных химических реагентов, использованных в процессах добычи, сбора и подготовки товарной нефти. Накопление и хранение нефтесодержащих шламов в амбарах происходит в течение многих лет. Они занимают существенные площади
земли, создают серьезную угрозу окружающей среде, т.к. проникают
в почву, попадают в источники воды, испаряются в атмосферу и являются причиной потери значительного количества углеводородного
сырья [1].
Основной задачей данной работы является определение класса
опасности образцов донного осадка нефтешлама из прудовнакопителей ОАО «Славнефть–ЯНОС» и нефтешлама с установки
“Альфа-Лаваль” расчетным методом, а также проведение биотестиро190
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вания данных образцов на культурах Ceriodaphnia affinis и Scenedesmus obliquus.
Было произведено термическое разложение донного осадка прудов шламонакопителей и нефтешлама установки “Альфа-Лаваль” при
температуре более 650°C, полученная зола проанализирована методом оже-электронной спектроскопии, определен ее качественный и
количественный состав. Далее были рассчитаны показатели степени
опасности (К) для каждого компонента отхода и их сумма. Показатели степени опасности отдельных компонентов отхода рассчитывают
по формулам: Kn=Cn/Wn ;
K=K1+K2+…Kn.
Показатели степени опасности донного осадка прудов шламонакопителей и нефтешлама установки “Альфа-Лаваль” составили соответственно К=189,0 и К=370,7. Исходя из значений показателей степени опасности отходов, по справочной таблице определяем класс
опасности: 102<К<=103, следовательно, отходы относятся к III-ему
классу опасности.
Токсичность нефтешламов была определена также методом биотестирования. В качестве тест-объекта использовались Ceriodaphnia
affinis. Метод основан на определении смертности цериодафний под
воздействием токсических веществ, по сравнению с контрольным
объектом (без токсичных веществ). Водные вытяжки из отходов готовятся из соотношения твердая фаза:жидкость = 1:1. Исследуемый раствор разбавляют в 10, 10, 100 и в 10000 раз. Определение токсичности
каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в
10 параллельных сериях. В качестве контроля используется 10 параллельных серий культивационной воды. 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. Опыт повторяют
три раза. Острое токсическое действие исследуемой водной вытяжки
из отходов на цериодафний определяется по их смертности (летальности) за определённый период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50 % и более цериодафний за 48 часов в исследуемой водной вытяжке при условии, что в контроле гибель не
превышает 10 %. Полученные данные обрабатывают графическим
методом для определения средней летальной кратности разбавления
водной вытяжки отхода, вызывающей гибель 50 % дафний за 48часовую экспозицию для дафний (ЛКР50) и безвредную кратность
191
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разбавления водных вытяжек, вызывающая гибель не более 10 %
тест-объектов за 48-часовую экспозицию (БКР10). Результаты биотестирования водной вытяжки донного осадка нефтешлама представлены на рис. 1.
6
Значение пробита
5
4
3
y = 0,248x + 4,442
2
R = 0,6436
2
1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
lg C
Рис.1. Зависимость гибели дафний от концентрации водной вытяжки
донного осадка нефтешлама
На основании полученных данных определены:
- Пробитное значение 5,0 соответствует Lg C= 1,9;
- С=79,4% -концентрация, вызывающая 50% гибель тест-обьекта;
- ЛКР50 =100% / С = 100% / 7,94% = 1,25.
Гибель половины тест-обьектов наступает при разведении в
1,25 раз;
БКР10 =100% / С = 100% / 0,03%=3335,3.
Класс опасности устанавливался по кратности разведения водной
вытяжки (БКР10), при которой не было выявлено воздействие на гидробионтов в соответствие со следующими диапазонами кратности
разведения. Таким образом, класс опасности донного осадка нефтешлама – II (табл. 1).
Таблица 1
Определение класса опасности
Класс опасности отхода
I
II
Кратность разведения водной вытяжки из опасного отхода,
при которой вредное воздействие на гидробионтов отсутствует
> 10 000
от 10 000 до 1001
192
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
III
IV
V
от 1000 до 101
< 100
1
Аналогичные исследования были проведены для нефтешлама с
установки “Альфа- Лаваль”.
- Пробитное значение 5,0 соответствует Lg C= 1,95;
- С=89,1% -концентрация, вызывающая 50% гибель тест-обьекта;
- ЛКР50 =100% / С = 100% /89 % = 1,12.
Гибель половины тест-обьектов наступает при разведении в
1,12 раз;
БКР10 =100% / С = 100% / 1,9%=52,63. Класс опасности – IV.
Токсичность водной вытяжки донного осадка нефтешлама определялась также биотестированием на тест-объекте Scenedesmus obliquus. Методика основана на регистрации снижения численности клеток водорослей
под воздействием токсических веществ,
присутствующих в тестируемой водной вытяжке отходов (опыт) по
сравнению с контрольной культурой в пробах.
Критерием острой токсичности является снижение численности
клеток водорослей на 50 % и более по сравнению с контролем в течение 96-часовой экспозиции.Измерение численности клеток водорослей проводилось через 3 и 7 суток.
В экспериментах по определению острого токсического действия
устанавливают:
1. Ингибирующую концентрацию или ингибирующую кратность
разбавления водных вытяжек, вызывающую снижение численности
клеток водорослей на 50 % и более по сравнению с контролем за 96
часов экспозиции;
2. безвредную (не вызывающую эффекта острой токсичности)
концентрацию и безвредную кратность разбавления водных вытяжек,
вызывающую снижение численности клеток водорослей не более чем
на 20 % (рис. 2) и более по сравнению с контролем за 96 часов экспозиции [2].
193
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
Значение пробита
6
5
4
y = 0,546x + 4,788
R2 = 0,9209
3
2
1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
lg C
Рис.2. Зависимость гибели Scenedesmus obliquus от концентрации
водной вытяжки донного осадка нефтешлама
Были получены следующие результаты:
- Пробитное значение 5,0 соответствует Lg C= 0,3;
- С=1,99% -концентрация, вызывающая 50% ингибирование тестобьекта;
- ЛКР50 =100% / С = 100% / 1,99% = 50,25.
Гибель половины тест-обьектов наступает при разведении в
50,25 раз;
БКР10 =100% / С = 100% / 0,079%=1265. Класс опасности – II.
Заключение
По результатам биотестирования для донного осадка прудов
шламонакопителей определен II класс опасности (на культурах Ceriodaphnia affinis и Scenedesmus obliquus), для нефтешлама “АльфаЛаваль” биотестироваанием определен IV класс опасности и III класс
с помощью расчетного метода.
Литература
1. 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.
2. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв,
осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний./ Федеральный реестр РФ 1.39.2001.00282, М., 2001 г.
3.Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и
194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
численности клеток водорослей / Федеральный реестр РФ 1.39.2007.03223, М.,
2007 г.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., проф. Казина В.Н.
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ ОТ 1 ГОДА ДО 3 ЛЕТ,
НА ПРИМЕРЕ ПОСЕЛКА БУРМАКИНО
Бутылина Е.М.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
В последнее десятилетие состояние здоровья населения нашей
страны характеризуется негативными тенденциями. Особенно тревожной является эта тенденция среди детского населения и подростков. Микроэлементы играют большую роль в жизненных процессах
здорового организма, но при этом сохраняют свое важное место и в
больном организме. Органотропное влияние микроэлементов имеет
сложную природу и реализуется на уровне глубинных метаболических процессов, затрагивая биологические структуры и содержащиеся
в них ферменты многих клеток и тканей, а также оказывая системное
влияние на весь организм. Одни из них, например, свинец и кадмий
относятся к интоксикантам, другие цинк и медь к биоэлементам, поступление которых в организм в определенных дозах физиологически
необходимо[2, 3, 4, 5]. Среди условий, способствующих формированию неполноценного здоровья детского населения, особая роль отводится экологическому неблагополучию, условиям жизни, неполноценному питанию, бесконтрольному приему витаминных комплексов,
а так же пассивному курению[2, 4].
В настоящее время установлено, что отклонения в поступлении в
организм микроэлементов и макроэлементов, нарушение их соотношений в рационе непосредственно сказывается на деятельности организма,
они могут снижать или повышать его сопротивляемость [1, 4, 5].
Целью наших исследований оценить содержание тяжелых металлов в биосубстратах (волосах и ногтях) детей от 1 до 3 лет поселка Бурмакино. Отбор проб проводился на базе детского сада № 5 «Звездочка»
поселка Бурмакино Некрасовского района Ярославской области.
По изучению экологической обстановки района можно сказать,
что Некрасовский район считается относительно благоприятным т.к.
195
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
на территории района нет примышленных предприятий, но с трех
сторон поселок окружен сельскохозяйственными комплексами. Сельхозпредприятия выращивают овощные и зерновые культуры, занимаются разведением крупного рогатого скота. Перед посадкой на поля культур вносят органические и минеральные удобрения, которые
впоследствии с атмосферными осадками попадают в реки и водоемы,
еще следует сказать об отходах с животноводческих ферм.
В качестве объекта исследования были выбраны дети в возрасте
от года до трех лет, материалом изучения были выбраны волосы и
ногти. В ходе работы нами было исследовано 249 измерений проб волос и 233 измерения проб ногтей, а также были изучены объекты окружающей среды (воздух и снег) в результате чего было проведено 16
измерений воздуха и 16 измерений почвы. Данные обрабатывались по
методике инверсионной вольтамперометрии.
Оценка содержания тяжелых металлов в биосубстратах осуществляется в соответствии с центильными шкалами содержания элементов в волосах детей от 1 до 3 лет, предложенной А.В.Скальным[3, 4].
В ходе проведенной работы установили, что изучаемые тяжелые металлы Zn, Pb и Cd в волосах находятся в пределах физиологической нормы, а Cu превышает нормативный показатель на 1,14
мкг/г. Также провели аналогичную работу с ногтями и увидели, что
показатели по этим же элементам достоверно выше, чем в волосах.
Содержание Zn в ногтях в 0,7 раза выше, чем в волосах, в Cu в 2
раза, Pb в 4 раза а ,Cd в 3 раз.
Поскольку этот район мы исследуем не первый год, то решили
сравнить, есть ли разница в содержании тяжелых металлов за период
с 2007 по 2008 годы, но в результате полученных данных, увидели
что какая – либо динамика отсутствует.
В результате исследований выявлено, что превышения ПДК по
цинку, меди, свинцу и кадмию в питьевой воде не превышает нормативные показатели.
Поскольку медь превысила нормативные показатели, мы проверили вклад снега и почвы. Содержание меди в пробе, гораздо выше
фонового показателя, в семь раз, а так же в пробе был обнаружен
свинец, но он оказался в концентрации ниже, чем в фоновом образце.
В качестве фонового образца была взята почва д. Отрадное. Цинк и
кадмий в пробе отсутствовали. Суммарный показатель загрязнения по
почве составил 10,4 и оценился как допустимый уровень загрязнения.
Содержание меди в атмосферном воздухе превышает нормативный показатель в 56 раз. Свинец оказался в пределах нормы, цинка и
196
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кадмия выявлено не было. Суммарный показатель загрязнения по
снегу составил 56,4.
Вся выборка была разделена на детей, принимающих (1 – я группа) и не принимающих витаминные комплексы (2 – я группа). В ходе
исследований было выявлено, что у детей первой группы отмечается
увеличение концентрации меди (13,7±1,04мкг/г) и уменьшение концентрации цинка (100,5±0,97мкг/г) в волосах, что по нашему мнению
может быть связано с бесконтрольным приемом препаратов.
Известно, что пассивное курение наиболее часто встречающийся
фактор, влияющий на состояние здоровья детей. Поэтому мы разделили всех обследуемых детей на две группы: первая – дети, родители
которых курят, и вторая – дети, в окружении которых нет курящих
родственников. Сравнив полученные результаты микроэлементов в
этих группах, мы выяснили, что содержание свинца в волосах детей
первой группы выше (2,5±0,2мкг/г), чем во второй (0,69±0,7мкг/).
Также было выявлено повышенное содержание меди в исследуемых
группах (12,4±0,86мкг/г и 17,1±1,06мкг/г- соответственно).
Содержание Zn, Pb и Cd в волосах и ногтях находится в пределах
физиологической нормы, а Cu превышает нормативные показатели,
что соответствует общим российским тенденциям [2, 5], на что в нашем примере могли повлиять как пассивное курение детей, так и бесконтрольный прием витаминных комплексов.
Литература
1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А. Микроэлементозы человека:
этиология, классификация, органопатология. – М., 1991. – 496 с.
2. Боев В.М. Среда обитания и экологически обусловленный дисбаланс
микроэлементов у населения урбанизированных и сельских территорий//Гигиена
и санитария. – 2002.-№5 – с.3 – 7.
3. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал//Вестник
Санкт-Петербургской ГМА им. И.И.Мечникова.-2002.№1.-2.-с.62-65.
4. Скальный А.В., Яцык Г.В., Одинаева Н.Д. Микроэлементозы у детей:
распространенность и пути коррекции. – Москва, 2002. – 86с.
5. Шитова Е.В., Еремейшвили А.В. К вопросу о методе контроля содержания микроэлементов в волосах детей от 1 до 3 лет. //Химия и химическая технология. – 2003.- том 46 вып. 6- с. 165-167.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Е.В.Шитовой, к.б.н., доц. Еремейшвили А.В.
197
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЕ ЦИНКА, МЕДИ, КАДМИЯ
И СВИНЦА В ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЕ (НА ПРИМЕРЕ Г. УГЛИЧА
И ФРУНЗЕНСКОГО РАЙОНА Г. ЯРОСЛАВЛЯ)
Степанова М.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Как известно из литературы [3], в целом в РФ только 1% исходной воды поверхностных источников по своему качеству соответствует тем нормативам, которые гарантируют получение питьевой воды, отвечающей гигиеническим требованиям при существующем
уровне технологии водопроведения. Химический состав природных
вод первоначально формируется из вод атмосферных осадков. Водяные пары поглощают многие вещества, выброшенные в атмосферу
заводами и фабриками, автомашинами и самолетами. По этой причине смог и дожди, выпавшие в Ярославской области, как и в других,
содержат различные соли, кислоты, и прочие вещества, далеко не
безвредные для растений, животных и человека [2]. Хозяйственная
деятельность населения (сброс в реки, озера огромного количества
сточных вод) один из важных факторов, который нарушает химический состав вод, определяемый природными процессами. Приоритетными загрязняющими веществами водных объектов Ярославской области являются нефтепродукты и медь [2]. Среднегодовые
концентрации меди в воде водоемов и водотоков изменялась в последние годы в пределах от 2 до 7 ПДК (Угличское водохранилище
среднее содержание около 4 ПДК, ниже Ярославля – 6 ПДК). В последнее время существует тенденция к увеличению содержания меди
в водоемах Ярославской области. Концентрации цинка в воде тоже
превышают ПДК и колеблются в пределах 0,8 – 2,3 ПДК. Содержание
солей тяжелых металлов, превышающих нормативы ПДК, в воде поверхностных водоисточников не выявлено.
Для исследования питьевой воды на количественное содержание
в ней таких микроэлементов, как цинк, свинец, медь и кадмий были
выбраны следующие районы г. Углича: район №1, располагающийся
в северо-западной части города, район №2, располагающийся в центральной его части. №3 – в южной части, №4 – в северо-западной и
Ярославля: район №5 и №6 – во Фрунзенском районе, располагающемся в западной части города. Все исследуемые районы городов ис198
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пользуют центральную систему водоснабжения, кроме воды из колодца г. Ярославля - №7.
В качестве метода определения выбрана инверсионная вольтамперометрия. Указанный метод анализа позволяет обнаружить концентрации переходных металлов от 0,001 мг/кг в пробе, что достаточно
для определения выбранных микроэлементов в воде на уровне ПДК и
ниже. Пробы питьевой воды отбирались ежемесячно в соответствии с
правилами предусмотренными ГОСТом [1]. Подготовка и обработка
проб воды осуществлялась в соответствии с МУК 4.1.742 – 99 раздел
4 «Методы контроля. Химические факторы. Инверсионное вольтамперометрическое измерение концентрации ионов цинка, кадмия,
свинца и меди в воде. Статистическая обработка данных проводилась
с помощью программы STATICA версия 6.0.
Всего было исследовано 288 пробы питьевой воды и выполнено
1152 количественных инверсионных вольтамперометрических измерений.
В ходе выполнения работы в период с 2003 по 2008 годы проводилось исследование питьевой воды. Изучив содержание выбранных
для исследования микроэлементов в питьевой воде можно отметить,
что концентрации всех элементов значительно ниже предельно допустимых. Из таблицы 1 видно, что лидирующее место по содержанию цинка и кадмия занимает район №1 (0,0474±0,01 мг/л и
0,0002±0,00001мг/л соответственно), а свинца и меди – №2
(0,0024±0,0001мг/л и 0,0433±0,02мг/л соответственно). Самые низкие
концентрации всех микроэлементов были отмечены в колодезной воде №7 (цинк: 0,0035±0,002 мг/л, свинец: 0,0004±0,0001 мг/л, меди:
0,0023±0,0004 мг/л и кадмия не обнаружено). Существенных различий в содержании кадмия в пробах питьевой воды выявлено не было,
в трех местах взятия проб он не выявлен (№4,6 и 7).
В настоящем исследовании предпринята попытка изучить помесячную динамику микроэлементарного элементного статуса питьевой
воды в изучаемых городах. В результате выполненных исследований
установлено, что в течение года в водопроводной воде наблюдаются
существенные колебания обмена элементов. Можно заключить (см.
рис. 1-3), что в пробах воды колебания содержания абсолютного
большинства исследуемых химических элементов в течение года составляют более 20% (медь, свинец и цинк). Ниже рассмотрены особенности концентрации микроэлементов в зависимости от времени
года (помесячная динамика).
Таблица 1
199
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание цинка, свинца, меди и кадмия
в питьевой воде городов Ярославля и Углича
Исследуемые
города
ПДК
Район
№1
№2
Углич
№3
№4
Среднее
№5
№6
Ярославль
№7
Среднее
Микроэлементы, мг/л
Свинец
Медь
0,03
1,0
0,0017±
0,0078±
0,0004
0,0009
0,0024±
0,0433±
0,0001
0,0151
0,0012±
0,0298±
0,0001
0,0093
0,0017±
0,0171±
0,0003
0,0030
0,0018±
0,0212±
0,0002
0,0039
0,0008±
0,0062±
0,0002
0,0016
0,0014±
0,0086±
0,0003
0,0030
0,0004±
0,0023±
0,0001
0,0004
0,0009±
0,0056±
0,0001
0,0013
Цинк
5,0
0,0474±
0,0147
0,0053±
0,0031
0,0142±
0,0046
0,0153±
0,0065
0,0244±
0,0092
0,0092±
0,0024
0,0076±
0,0013
0,0035±
0,0015
0,0066±
0,0011
Кадмий
0,001
0,0002±
0,0001
0,0001±
0,0000
0,0001±
0,0000
0
0,0002±
0,0001
0,0001±
0,0000
0
0
0,0001±
0,0000
В питьевой воде отклонения показателей уровня цинка (рис. 1) в
весеннее - летний период значительно выше средних за год. Самые
низкие концентрации этого микроэлемента нами были выявлены в
осеннее - зимний период времени. Содержание свинца в водопроводной воде, если судить по полученным данным анализа проб воды, довольно стабильны, хотя и имеется выраженная тенденция к снижению
концентрации свинца в воде в зимнее - весенние месяцы и повышению в мае–июле, а также в ноябре и начиная с начала осени (рис. 2).
В отношении меди установлено, что есть два пика ее наиболее высокого содержания в питьевой воде - это конец зимы – начало весны и
конец лета – начало осени (рис. 3). Самые низкие концентрации меди
наблюдаются в конце весны – начале лета.
200
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0,14
Концентрация (мг/л)
0,12
0,1
0,08
Ярославль
Углич
0,06
0,04
0,02
0
ноябрь
октябрь
сентябрь
август
июль
июнь
май
апрель
март
февраль
январь
декабрь
Рис. 1. Сезонная динамика цинка в водопроводной воде
0,0035
Концентрация (мг/л)
0,003
0,0025
0,002
Ярославль
Углич
0,0015
0,001
0,0005
0
ноябрь
октябрь
сентябрь
август
июль
июнь
май
апрель
март
февраль
январь
декабрь
Рис. 2. Сезонная динамика свинца в водопроводной воде
201
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0,045
0,04
Концентрация (мг/л)
0,035
0,03
0,025
Ярославль
Углич
0,02
0,015
0,01
0,005
0
ноябрь
октябрь
сентябрь
август
июль
июнь
май
апрель
март
февраль
январь
декабрь
Рис. 3. Сезонная динамика меди в водопроводной воде
В ходе выполнения диссертационной работы в период с 2003 по
2007 годы была отмечена незначительная тенденция к снижению в
г. Угличе концентраций в водопроводной воде свинца (2003 г. –
0,002±0,005 мг/л; 2007 – 0,0018±0,0002 мг/л) и меди (0,0229±0,009
мг/л против 0,0212±0,0039 мг/л) (рис. 4) и увеличению концентрации
цинка (0,00216±0,0007 мг/л против 0,0244±0,0092 мг/л), а в г. Ярославле: к снижению цинка (0,0094±0,0008 мг/л против 0,0066±0,0011
мг/л) и свинца (0,0010±0,0002 мг/л против 0,0009±0,0001 мг/л) и увеличению – меди (0,0033±0,0003 мг/л против 0,0056±0,0013 мг/л). В
отношении содержания кадмия в воде в 2007 году, по сравнению с
2003 г. отмечено его наличие в обоих исследуемых городах в некоторых пробах в незначительном количестве (0,0001 мг/л).
При сравнении полученных результатов исследования питьевой
воды, было отмечено, что в г. Угличе в среднем содержание всех изучаемых биоэлементов за весь период исследования значительно выше
средних концентраций этих металлов в воде Фрунзенского района г.
Ярославля.
Таким образом, в целом по нашим данным можно отметить тенденцию к увеличению содержания кадмия и снижению свинца, что
касается биогенных микроэлементов (цинка и меди), то они подвержены электрохимическому влиянию и если в г. Угличе отмечена тенденция к повышению содержания цинка и снижению меди, то в
202
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г. Ярославле – наоборот. Это может быть связано с различными источниками водозабора и различной техногенной нагрузкой этих городов.
0,035
0,03
Концентрация (мг/л)
0,025
0,02
2003
2007
0,015
0,01
0,005
цинк
свинец
Ярославль
Углич
Ярославль
Углич
Ярославль
Углич
0
медь
Рис. 4. Содержание цинка, свинца и меди в водопроводной воде
г. Углича Ярославля в 2003 и 2007 годах.
* Данные по содержанию микроэлементов во Фрунзенском районе
г. Ярославля за 2003 г. взяты из диссертации [4]
Литература
1. ГОСТ Р 51593 – 2001 «Вода питьевая. Отбор проб».
2. Доклад о состоянии окружающей среды Яр. Обл. в 2002 // Ярославль
2003.
3. Онищенко Г.Г. // Гигиена и санитария. 2002. №3. С. 52-59.
4. Шитова Е.В. Содержание тяжелых металлов в биосубстратах детей в условиях промышленного города. Дис. … к.б.н. – М.: РГБ, 2005. – 120с.
Работа выполнена под руководством
доц. Еремейшвили А.В.
203
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПЕРВИЧНАЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
Заварзина Д.И.
Ярославский государственный университет
им. П.Г Демидова
Главная задача, стоящая перед человечеством в начале третьего
тысячелетия - это охрана окружающей среды. Так, статья 9 Конституции РФ гласит: «Земля и другие природные ресурсы используются и
охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории» [1]. Поэтому отходы, образующиеся в результате жизни и деятельности человека, и их утилизация справедливо считаются одной из важнейших
проблем, стоящих перед человечеством. Проблема негативного влияния на окружающую природную среду отходов производства и потребления, их образования, хранение, переработка остаются для Ярославской области актуальными.
Актуальность проблемы утилизации нефтяных отходов, в том
числе и отработанных масел, обуславливается двумя основными задачами: во-первых, это охрана окружающей среды, а во-вторых использование содержащегося в их составе вторичного сырья (углеводородов, редких металлов и других полезных компонентов).
Отработанные нефтяные масла являются одним из существенных источников загрязнения окружающей среды. Их слив в почву и водоемы
превышает по объему аварийные сбросы и потери нефти при ее добыче, транспортировке и переработке. В связи с этим большое значение имеет полное или частичное восстановление качества отработанных масел с целью их повторного использования.
В процессе использования по назначению масла подвергаются
старению и теряют свои эксплуатационные свойства: изменяется вязкость, увеличивается кислотное число, зольность и коксуемость, повышается содержание воды и механических примесей. Важным для
выбора технологии переработки является состав и структура углеводородов отработанного масла. Состав углеводородной части отработанного масла близок к составу свежего, однако в отработанных маслах (с присадками и без присадок) содержится до 15-20%
механических загрязнений, присадок продуктов их деструкции и
взаимодействия с загрязнителями, топлив, кислот, а также продукции
204
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
деструкции, конденсации, полимеризации и окисления нафтеновых и
ароматических соединений входящих в состав исходного материала.
Целью работы явилась определение степени токсичности и класс
опасности для образцов отработанных масел. В качестве материала
исследования в работе использовалось отработанное минеральное моторное масло ZIC [A+10w-40], отработанное полусинтетическое моторное масло ZIC [A+10w-40].
В данной работе использована методика биотестирования. В качестве тест-объекта выбрана культура 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 превышает 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).
Вторая методика, которая была использована в данной работе определение токсичности отходов с помощью одноклеточных водорослей порядка Хлорококковые (Сhlorococcales). Метод основан на
изменении численности клеток, находящихся в разных разведениях
токсиканта. Снятие показаний производили с момента введения
токсикантов в среду и далее через сутки (численность, выживаемость) и через 7 дней. Для определения живых и мертвых клеток зеленых водорослей Scenedesmus quadricauda в качестве красителя использовали метиленовую синь. Краситель окрашивает мертвые
205
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
клетки в синий цвет, при этом наблюдается равномерное окрашивание протоплазмы и оболочек. Просматривая препарат при микроскопировании, определяли количество окрашенных (мертвых) и неокрашенных (живых) клеток.
Результаты биотестирования на примере водной вытяжки отработанного минерального моторного масла ZIC [A+10w-40] на тестобъекте Ceriodaphnia affinis представлены на рис. 1.
8
Значение пробита
7
6
5
y = 1,079x + 5,358
4
R = 0,9729
2
3
2
1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
lg C
Рис 1. Зависимость гибели дафний от концентрации водной вытяжки
отработанного минерального моторного масла ZIC [A+10w-40]
На основании полученных данных для отработанного минерального моторного масла ZIC [A+10w-40] определены:
Пробитное значение 5,0 соответствует LgC= -0,2;
ЛК 50 =0,63% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта;
ЛКР 50 =100% / ЛК50 = 100% / 0,63% = 158.
Пробитное значение 3,72 соответствует LgC= -1,5;
БК10=0,03% -концентрация, вызывающая гибель не более 10 %
тест-объекта;
БКР10 =100% / БК10 = 100% / 0,03% = 3333.
Гибель не более 10% тест-обьектов происходит при разведении в
3333 раз.
Класс опасности – II, т.е. высокоопасный.
Класс опасности устанавливался по кратности разведения водной
вытяжки (БКР10), при которой не было выявлено воздействие на гидробионтов (табл. 1).
Таблица 1
206
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
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 отработанного
полусинтетического моторного масла на тест-объекте Ceriodaphnia
affinis:
Пробитное значение 5,0 соответствует LgC= 0,5;
ЛК 50 =3,1% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта;
ЛКР50 =100% / ЛК50 = 100% / 3,1% = 32,2. Таким образом, гибель
половины тест-обьектов происходит при разведении в 32,2 раз.
Пробитное значение 3,72 соответствует LgC= -0,2;
БК10 =0,63% -концентрация, вызывающая гибель не более 10 %ную тест-объекта;
БКР10 =100% / БК10 = 100% / 0,63% = 158.
Гибель не более 10 % тест-объектов происходит при разведении в
158 раз.
Класс опасности - III.
Вторым тест-объектом для определения токсичности отработанного полусинтетического моторного масла служили дноклеточные
водоросли Scenedesmus quadricauda. Результаты эксперимента:
Пробитное значение 5,0 соответствует LgC= 1,2;
ЛК 50 =15,8% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта ;
ЛКР 50 =100% / ЛК50 = 100% / 15,8% = 6. Таким образом, гибель
половины тест-обьектов происходит при разведении в 6 раз.
Пробитное значение 4,16 соответствует LgC= -0,3;
БК20=0,50% -концентрация, вызывающая гибель не более 20 %ную тест-объекта ;
БКР20 =100% / БК20= 100% / 0,50% = 200. Гибель не более 20 %
тест-объектов происходит при разведении в 200 раз. Класс опасности – III.
Заключение
207
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оценка токсичности и определение класса опасности производится с целью установления совокупности свойств отработанных масел, определяющих вероятность вредного действия на организм человека в реальных условиях производств и применения. Класс
опасности отработанных масел определен графическим методом. В
результате образец отработанного минерального моторного масла
был отнесен ко II классу опасности (высоко опасное), а образец отработанного полусинтетического моторного масла к III классу опасности (отходы умеренно опасные), средняя мера вредного воздействия
на ОПС и здоровье человека.
Литература
1. Экология и промышленность. – 2001. – №8. – с. 43-48.
2. Нефтепереработка и нефтехимия. – 2005. – №9. с.27-28.
3. Утилизация отходов машиностроительных и нефтеперерабатывающих
предприятий / Н.С. Яманина, Е.А. Фролова, О.П. Филиппова, В.М. Макаров //
Экология и промышленность России. – 2001. – № 10.
4. Химия и технология топлив и масел. – 1991. – №10. – с. 39-38.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., профессора Казин В.Н.
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
НА ИЗМЕНЕНИЕ ГЕМОРЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
И ОЦЕНКА СВОЙСТВ ЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Калагаева К.В
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
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].
208
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
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 ряда гемореологических показателей (гемоглобина, гематокрита, индекса агрегации эритроцитов,
показателя общего белка плазмы) под влиянием магнитного поля и
оценка свойств защитных материалов.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
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 примененных в работе гемореологических методов исследования при изучении воздействия электромагнитного поля.
4. Оценка свойств используемых в работе защитных материалов.
Характеристика защитного материала
Используемый в исследовании железосодержащий защитный материал является продуктом переработки гальваношламов – образованных при очистке сточных вод гальванических производств [4].
Данный защитный материал был разработан и изготовлен сотрудниками кафедры охраны труда и природы Ярославского государственного технического университета.
Таблица 1
Состав защитного материала
209
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Компоненты
Содержание, %
Fe2O3
82,1
Ni2O3
0,2
Cr2O3
4,0
ZnO
7,1
CaO
2,1
Si2O
2,1
CuO
0,4
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 постоянное магнитное поле с напряженностью 100 mT.
Для определения гемореологических параметров использовали
микрометоды. Оценка показателей гематокрита определена путем
центрифугирования крови в микрокапиллярах 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 в присутствии защитного материала
Гематокрит – это отношение суммарного объема эритроцитов к
объему плазмы крови, в котором они содержатся.
В результате воздействия магнитного поля установлено снижение показателя гематокрита на 8%
210
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
37
37
36,5
36
36
35,5
35
34,5
34
34
Гематокрит(%)
33,5
33
32,5
Исходное
состояние
После
воздействия
магнитного
поля
После
воздействия
магнитного
поля через
защитный
материал
Диаграмма 1. Средние значения показателя гематокрита до и после
воздействия магнитного поля, при использовании защитного материала
Изменения индекса агрегации эритроцитов под влиянием
магнитного поля в присутствии защитного материала
Индекс агрегации эритроцитов – это показатель, определяющий
морфо-функциональные свойства и характеризующий продвижение
крови по кровяному руслу. Под влиянием магнитного поля индекс агрегации эритроцитов увеличился на 8 %.
0,63
0,625
0,62
0,61
0,6
0,589
0,59
0,58
0,577
ИАЭ(отн.ед.)
0,57
0,56
0,55
Исходное
состояние
После
воздействия
магнитного
поля
После
воздействия
магнитного
поля через
защитный
материал
Диаграмма 2. Средние значения показателя индекса агрегации эритроцитов
до и после воздействия магнитного поля
при использовании защитного материала
211
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изменение показателя общего белка под действием
магнитного поля в присутствии защитного материала
Показатель общего белка – отражает содержание белков в сыворотке. Под действием магнитного поля показатель общего белка
уменьшился на 25 %
7
6
6,109
5
5,396
4,537
4
Общий белок(г/л)
3
2
1
0
Исходное
состояние
После
воздействия
магнитного
поля
После
воздействия
магнитного
поля через
защитный
материал
Диаграмма 3. Средние значения показателя общего белка до и после
воздействия магнитного поля, при использовании защитного материала
Изменения показателя гемоглобина под влиянием
магнитного поля в присутствии защитного материала
Гемоглобин – железосодержащий белок эритроцитов, способный
обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. Под действием магнитного поля показатель гемоглобина белка
снизился на 25%(диагр. 4).
1,166
1,2
1
0,84
0,8
0,98
0,6
0,4
0,2
Гемоглобин(г/л)
0
И сходное
состояние
После
После
в оздейств ия в оздейств ия
магнитного поля
магнитного поля
через защитный
материал
Диаграмма 4. Средние значения показателя гемоглобина до и после
воздействия магнитного поля, при использовании защитного материала
Заключение
212
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Под действием магнитного поля показатель гемагобина снижался
на 25%, вероятно это явление носило негативный характер, так как
гемоглобин является основным переносчиком кислорода в крови, а
снижение его концентрации, возможно, неблагоприятно влияет на передачу кислорода в ткани и органы.
Показатель гематокрита снижается на 8%. Так как снижение гематокрита ведёт к снижению концентрации гемоглобина в крови, при
одновременном уменьшении числа эритроцитов, изменению их качественного состава, т.е. является результатом развития анемии. Любая
анемия приводит к снижению дыхательной функции крови и развитию кислородного голодания тканей.
Уменьшение показателя белка на 25%, вероятно приводит к нарушению обмена веществами и распределения воды между кровью и
межклеточной жидкостью.
Индекс агрегации эритроцитов увеличился на 8 %, это вероятно
носило негативный характер, приводящий к затруднению продвижения крови по кровяному руслу.
Вместе с тем значимых изменений индекса деформируемости
эритроцитов не наблюдалось.
Во всех случаях в присутствии защитного материала рассматриваемые показатели изменяются незначительно, т.е. защитный материал экранирует воздействие магнитного поля.
Выводы
1. Изучено влияние магнитного поля на гемореологические показатели (гематокрит, индекс агрегации эритроцитов, общий белок, гемоглобин). Во всех случаях влияние носило негативный характер.
2. Гемореологические показатели крови, под влиянием магнитного поля в присутствии защитного материала, изменяются не значительно.
3. Данный материал обладает эффективными защитными свойствами и может быть предложен для широкого применения.
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.
213
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Соколов Э.М., Макаров В.М., Володин Н.И. Комплексная утилизация
гальваношламов машиностроительных предприятий /Монография М: Машиностроение, 2005. – 288 с.
Работа выполнена под руководством
д.х.н., проф. В.Н. Казина; к.т.н., доц. В.В. Макарьина
ВЛИЯНИЕ ПХБ, ПОСТУПАЮЩИХ С ПИЩЕЙ И ГРУНТОМ,
НА ГИДРОЛИЗ УГЛЕВОДОВ В КИШЕЧНИКЕ МОЛОДИ ПЛОТВЫ
Кириллов В.С.
Ярославский государственный университет
им. П. Г. Демидова
Полихлорированные бифенилы (ПХБ), относящиеся к классу ароматических соединений, являются одной из самых распространенных
групп стойких органических загрязнителей. Существует более 209 индивидуальных соединений ПХБ, имеющих общую формулу, но различающихся числом атомов хлора в молекуле.
Установлено, что ПХБ даже в крайне малых дозах оказывают токсическое, мутагенное и канцерогенное действие. Они изменяют пищевое поведение рыб, снижают выживаемость молоди, вызывают замедление и остановку полового развития, нарушения гормонального
баланса, обмена витаминов и минеральных элементов, изменение запасов гликогена в печени, а также различные морфологические патологии. В то же время, влияние ПХБ на процессы гидролиза углеводов в
кишечнике пресноводных рыб практически не изучено.
Цель работы
Определение влияния ПХБ, поступающих с пищей и грунтом, на
гидролиз углеводов в кишечнике молоди плотвы.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1) Определить уровень ОАА и активности сахаразы в кишечнике
сеголетков плотвы при поступлении ПХБ с пищей и с грунтом.
2) Определить кинетические характеристики гидролиза крахмала
в кишечнике сеголетков плотвы при поступлении ПХБ с пищей и с
грунтом.
3) Определить уровень ОАА и активности сахаразы в кишечнике
двухлеток плотвы при поступлении ПХБ с пищей.
4) Определить кинетические характеристики гидролиза крахмала
и сахарозы в кишечнике двухлеток плотвы при поступлении ПХБ с
пищей.
214
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результаты
Данные по уровню ОАА и активности сахаразы в кишечнике сеголетков плотвы представлены на рис. 1.
А
60
Б
2,5
2
*
40
1,5
1
20
0,5
0
0
контроль
опыт
контроль
опыт
Рис.1 Уровень ОАА (А) и активности сахаразы (Б) в кишечнике сеголетков
плотвы контрольной (белые столбики)
и опытной (заштрихованные столбики) групп.
* − различия показателей статистически достоверны
по сравнению с контролем, р < 0,05
Уровень ОАА у сеголетков достоверно не изменялся за время
эксперимента. В то же время активность сахаразы у опытных рыб
снизилась на 13% по сравнению с контролем.
Данные по кинетике гидролиза крахмала под действием карбогидраз, функционирующих в кишечнике сеголетков плотвы, представлены на рис. 2.
Зависимость скорости гидролиза крахмала от концентрации субстрата подчиняется кинетике Михаэлиса-Ментон. Кинетические характеристики гидролиза крахмала у сеголеток опытной группы достоверно не изменялись по сравнению с контрольными: значения KM
составили 25 и 27 г/л у тех и других соответственно.
Данные по уровню ОАА и активности сахаразы в кишечнике
двухлеток плотвы представлены на рис. 3.
У двухлеток, получавших ПХБ исключительно с кормом в течение 52 суток, уровень ОАА достоверно снизился на 35% по сравнению с контрольными рыбами. Активность сахаразы также достоверно
снизилась на 13% в опыте по сравнению с контролем.
215
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Данные по кинетике гидролиза крахмала под действием карбогидраз, функционирующих в кишечнике двухлеток плотвы, представлены на рис. 4.
Значения KM у опытных рыб на 37% ниже по сравнению с контрольными. Значения Vmax также снизились на 30% и составили в
контроле
42,6±2,51 мкмоль/(г·мин),
в
опыте
31,1±1,65 мкмоль/(г·мин).
Данные по кинетике гидролиза сахарозы под действием карбогидраз, функционирующих в кишечнике двухлеток плотвы, представлены на рис. 5
Значения KM гидролиза сахарозы достоверно снижаются на 15%
(р<0.001) у опытных рыб по сравнению с контрольными. Vmax у
опытных рыб также снижается на 14%.
216
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V , м км о л ь /(г • м и н )
80
А
60
1
40
2
20
0
0
20
40
60
80
S , г/л
1 /V
Б
0 ,0 4
y = 0 ,0 5 3 1 x + 0 ,0 2 1 9
r = 0 ,5 3 8 7
0 ,0 2
y = 0 ,0 7 8 4 x + 0 ,0 2 5 3
r = 0 ,7 1 2 6
1
2
1 /S
0
-0 ,6
-0 ,4
-0 ,2
0
0 ,2
0 ,4
Рис.2 Кинетика гидролиза крахмала под действием карбогидраз,
функционирующих в кишечнике сеголетков плотвы. А − зависимость
скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата,
по оси абсцисс − концентрации субстрата, г/л; по оси ординат − скорость
реакции, мкмоль/г·мин. Б − график Лайнуивера-Берга: по оси абсцисс − величина,
обратная концентрации субстрата, по оси ординат − величина, обратная максимальной скорости реакции. 1 − содержание ПХБ в пище < 0,005 мкг/г сырой
массы, в грунте 0,025 мкг/г сухой массы (контроль), 2 − содержание ПХБ
в пище 0,051 мкг/г сырой массы, в грунте 0,426 мкг/г сухой массы (опыт)
217
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
Б
2,5
А
35
2
30
**
**
25
1,5
20
1
15
10
0,5
5
0
контроль
0
опы т
контроль
опы т
Рис.3 Уровень ОАА (А) и активности сахаразы (Б)
в кишечнике двухлеток плотвы контрольной (белые столбики)
и опытной (заштрихованные столбики) групп. ** − различия показателей
статистически достоверны по сравнению с контролем, р < 0,01
Сравнение результатов экспериментов, выполненных на сеголетках и двухлетках плотвы в близких экспериментальных условиях,
свидетельствует о том, что присутствие загрязненного грунта не усиливает негативного эффекта ПХБ, поступающих с кормом.
Несмотря на то, что у сеголетков и пища, и грунт были загрязнены ПХБ, а в опытах с двухлетками грунт в аквариумах отсутствовал и
ПХБ поступали лишь с кормом, уровень ОАА у первых достоверно не
изменялся, в то время как у вторых снижался на 35% от контроля.
Кроме того, у двухлеток отмечено снижение значений Km гидролиза
крахмала и сахарозы, свидетельствующее об увеличении ферментсубстратного сродства и адаптивных изменениях данного показателя.
Выводы
1) Уровень ОАА у сеголетков, получавших ПХБ с пищей и грунтом в течение 40 сут., достоверно не изменялся, активность сахаразы
достоверно снизилась на 13 % от контроля.
2) Кинетические характеристики гидролиза крахмала у сеголетков, получавших ПХБ с пищей и грунтом в течение 40 сут., достоверно не изменились.
3) Уровень ОАА и активности сахаразы у двухлетков, получавших ПХБ с пищей в течение 52 сут., достоверно снизился на 35% и
13% от контроля, соответственно.
218
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V, мкмоль/(г • мин)
А
60
1
40
2
20
0
0
20
40
1/V
Б
60
0,06
0,04
y = 0,1159x + 0,0326
r = 0,6915
80
S, г/л
y = 0,146x + 0,023
r =0,8222
0,02
2
1
1/S
0
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
Рис. 4. Кинетика гидролиза крахмала под действием карбогидраз,
функционирующих в кишечнике двухлеток плотвы.
А − зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата, по оси абсцисс − концентрации субстрата, г/л;
по оси ординат − скорость реакции, мкмоль/г·мин. Б − график ЛайнуивераБерга: по оси абсцисс − величина, обратная концентрации субстрата,
по оси ординат − величина, обратная максимальной скорости реакции.
1 − содержание ПХБ в пище < 0,005 мкг/г сырой массы (контроль),
2 − содержание ПХБ в пище 0,051 мкг/г сырой массы (опыт)
219
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V , м км оль/(г • м и н)
А
1
2
2
1
0
0
50
100
150
200
S , м м оль
1/V
Б
0,9
y = 4,8596x + 0,4715
2
R = 0,9736
2
0,6
y = 4,7847x + 0,4158
2
R = 0,9797
0,3
1
0
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
1/S
Рис. 5 Кинетика гидролиза сахарозы под действием карбогидраз,
функционирующих в кишечнике двухлеток плотвы.
А − зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации
субстрата, по оси абсцисс − концентрации субстрата, г/л;
по оси ординат − скорость реакции, мкмоль/г·мин. Б − график ЛайнуивераБерга: по оси абсцисс − величина, обратная концентрации субстрата,
по оси ординат − величина, обратная максимальной скорости реакции.
1 − содержание ПХБ в пище < 0,005 сырой массы (контроль),
2 − содержание ПХБ в пище 0,051 мкг/г сырой массы (опыт)
220
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4) У двухлетков, получавших ПХБ с кормом в течение 52 сут.,
отмечено достоверное снижение KM гидролиза крахмала и сахарозы
на 36% и 15%, соответственно, что свидетельствует о повышении
фермент-субстратного сродства и адаптивных изменениях этого показателя.
5) Сравнение результатов экспериментов свидетельствует о том,
что карбогидразы кишечника двухлетков плотвы, получавших ПХБ исключительно с кормом, более чувствительны к действию токсиканта,
чем ферменты сеголетков, получавших ПХБ с кормом и грунтом.
Литература
1. Герман А.В., Законов В.В. Аккумуляция полихлорированных бифенилов
в Шекснинском плёсе Рыбинского водохранилища // Водные ресурсы. − 2003. –
Т. 3, №5. – С. 571-575.
2. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Протокол № 2.
Полихлорированные бифенилы и трифенилы. Совместное издание Программы
ООН по окружающей среде и Всемирной организации здравоохранения, Женева, 1980.
3. Голованова И.Л., Таликина М.Г. Влияние низких концентраций хлорофоса в период раннего индивидуального развития на пищеварительные карбогидразы сеголетков плотвы Rutilus rutilus // Вопросы ихтиол. − 2006. − Т. 46, №
3. − С. 412-416.
Работа выполнена под руководством
д.б.н., г.н.с. Головановой И.Л.
на базе Лаборатории экологии рыб
Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН
МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ
ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ (НА ПРИМЕРЕ РАЙОНА РЕЗИНОТЕХНИКА)
Матвеева М.И.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Ухудшение экологической обстановки в настоящее время наблюдается достаточно ярко. Особенно заметно влияние неблагоприятных
факторов на физическое развитие и здоровье детей и подростков. Загрязнение окружающей среды непосредственно влияет на иммунный
статус и увеличивает риск развития соматической патологии [2].
221
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Несмотря на то, что сегодня известно около 750 токсичных веществ, обладающих потенциальной нейротоксической способностью, к
числу приоритетных относится лишь 5 из группы тяжелых металлов
(свинец, мышьяк, ртуть, марганец, кадмий).
Приоритетность данной проблемы, т.е. определение содержания
вышеуказанных элементов в биосубстратах очевидна. В связи с этим,
целью исследования является изучение особенностей микроэлементного статуса в зависимости от неблагоприятных факторов внешней среды
(на примере цинка, меди, свинца, кадмия) у детей от 1 до 3х лет. Объектами исследования явились случайные выборки детей в возрасте от 1
до 3х лет. Детский сад был выбран случайным методом, в пределах зон
г. Ярославля, загрязненных тяжелыми металлами.
В качестве метода определения была выбрана инверсионная
вольтамперометрия. Данный метод позволяет обнаружить концентрации переходных металлов от , 001 мг/кг в пробе. В качестве биосубстратов для исследований были выбраны волосы, поскольку их просто
и безболезненно получить в качестве пробы. В отличие от других биологических образцов (кровь, моча), содержание микроэлементов в волосах позволяет получить представление о поступлении их в организм
в течение длительного времени. Волосы характеризуются определенной динамикой роста и содержат «запись» не только того, что происходило с обменом веществ в ближайшее время, но и информацию его
состоянии в более отдаленные периоды [1].
В результате исследования выявлено (табл.1), что в волосах детей
концентрация цинка - 114,4671 ± 3,14973 мг/кг находится в пределах
нормы (50 – 150 мг/кг), медь превышает допустимый уровень содержания данного металла (8,00-12,00 мг/кг) в волосах и составляет
12,26729 ± 1,04066 мг/кг. Свинец также превышает допустимые нормативы (0,70-3,00 мг/кг) и равен 3,535074 ± 0,42196 мг/кг. Кадмий в
исследуемых биосубстратах не был обнаружен.
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов
в волосах детей от 1 до 3 лет (мг/кг)
Zn
норма
50 - 150
Средняя концентрация элемента.
114,5 ± 3,1
Cu
норма
8,00-12,00
Pb
норма
0,70-3,00
Cd
норма
0,07-0,38
12,3 ± 1,1
3,5 ± 0,4
0
222
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Согласно литературным данным, цинк и медь взаимно влияют
друг на друга. В пробе эти металлы способны перетягивать друг друга, то же наблюдается и в организме. Например, при малых концентрациях цинка в организме меди откладывается больше. В нашем
случае эта закономерность не работает, и при нормальном содержании цинка медь откладывается в количествах, превышающих допустимый уровень содержания в организме детей.
С целью выявления половых отличий в содержании МЭ мы разделили детей по половому признаку. Результаты исследований занесены в таблицу 2.
Таблица 2
Содержание микроэлементов в биосубстратах детей,
разделенных по половому признаку
Zn
норма
Мальчики
50 - 150
Девочки
Содержание
в гр.
124,85 ±
11,82
76,80 ±
12,8
Cu
норма
8,0012,00
Содержание в гр.
11,50 ±
1,23
15,33 ±
1,35
Pb
норма
0,70-3,00
Содержание в гр.
4,24 ±
0,45
0,87 ±
0,13
В результате наших исследований (табл.2) можно отметить, что в
волосах детей, проживающих в районе Резинотехника, концентрация
цинка находится в пределах нормы (50-150 мг/кг): по средним арифметическим данным как у мальчиков 124,85 ± 11,82 мг/кг, так и у девочек 76,80 ± 12,8 мг/кг. Медь значительно превышает нормативную
концентрацию (8,00-12,00 мг/кг) у девочек - 15,33 ±1,35 мкг/кг, а у
мальчиков содержание меди находится на верхней границе нормы
11,50 ± 1,23 мг/кг. Вероятно, это связано с антагонистическими отношениями между цинком и медью, выражающееся в конкуренции за
белки-переносчики [3]. Свинец превышает нормативную концентрацию (0,70-3,00 мг/кг) у мальчиков 4,24 ± 0,45 мкг/кг, а у девочек остается в норме 0,87 ± 0,13 мг/кг.
Это превышение может быть связано с поступлением свинца в
организм человека с продуктами питания, с питьевой водой. А также
источником поступления свинца в организм человека могут быть атмосферные выбросы автотранспорта и промышленных предприятий
(использование свинца в переработке черных металлов). Не исключено попадание свинца через детские игрушки [2].
223
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Было выявлено, что у 50% детей, проживающих в исследуемом
районе цинк содержится в соответствии с нормативами, у 27,5% в
норме находится медь, свинец содержится в пределах нормы у 43,6%
. Соответственно, у 32% содержание цинка превышает нормативные
концентрации, у 47,5% - повышено содержание меди и у 46% - свинца
(рис.1).
100%
90%
80%
70%
60%
Избыток
Норма
50%
Недостаток
40%
30%
20%
10%
0%
Zn
Cu
Pb
Рис. 1 Процентное соотношение отклонений от нормы
в организме исследуемых детей
Был проведен анализ на содержание тяжелых металлов в водопроводной воде (табл.3).
Таблица 3
Содержание микроэлементов в водопроводной воде (мг/л).
Исследуемый
район
ПДК
Цинк
0,0539±0,003
Медь
0,006±0,0009
Свинец
0,0012±0,005
Кадмий
0,00038
5
1
0,03
0,001
Все микроэлементы находятся в воде в очень малых количествах
и не превышают предельно допустимых концентраций этих элементов в воде. Кадмий не обнаружен.
Таким образом, в результате нашего исследования было установлено содержание Zn, Cu, Pb и Cd в волосах детей в возрасте от 1 до 3
лет проживающих в районе Резинотехника города Ярославля. Выяв224
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лено, что содержание исследуемых элементов в водопроводной воде
соответствует нормативным показателям и не является основной причиной повышенного содержания Cu и Pb в биосубстратах детей.
Литература
1. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М., 2004.
2. Мелюк С.А., Лукьяненко В.И. Современное экологическое состояние
Ярославской области и здоровье населения. // Материалы второй областной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии Ярославской
области» 2002. – С. 29-36.
3. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал. // Вестник
Санкт-Петербургской ГМА им. И.И. Мечникова, 2002. № 1-2. – С. 62-65.
4. Демидов В.А., Скальный А.В. Элементный состав волос как отражение
сезонных колебаний. // Гигиена и санитария, 2007. № 6. – С. 37-40.
5. Нормативы основных антропометрических и функциональных показателей детей и подростков г. Ярославля. // Методические рекомендации для врачей
– педиатров. Ярославль, 2006. – С. 96.
6. Munir H. Shah., Shaheen N., Khalique A. and Jaffar M. Comparative metal
distribution in hair and source identification by multivariate analysis. // Environmental
Monitoring and Assessment 2006. № 114. – С. 505-519.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Еремейшвили А.В.
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ПРОДУКТОВ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛОГО ГУДРОНА
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. К каким и относится Ярославская
область. Наша область давно столкнулась с проблемой загрязнения ок225
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ружающей 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 отходов являются нефтешламы.
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,
расположенных в непосредственной близости от Волги и создающих
опасность загрязнения водного бассейна. Нефтешламы могут быть
переработанны в различные продукты, имеющие высокий потребительский спрос. Например, кислые гудроны могут быть переработаны в дорожные и строительные битумы, кокс, активированный уголь
и другие продукты. Они 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 отходов.
К первостепенным задачам данного исследования следует отнести: определение класса опасности прудового кислого гудрона (ПКГ),
структурированного при 650оС, расчетным методом; токсикологическая оценка и определение класса опасности водных вытяжек ПКГ,
битума, асфальтобетона, а также ПКГ, структурированного при 20оС,
на культуре Ceriodaphnia affinis.
Во-первых, был определен элементный и количественный состав
прудового кислого гудрона структурированного при 650оС методом
Оже-электронной спектроскопии. По результатам проведенного анализа были получены данные, представленные в табл. 1.
Таблица 1
Элементный и количественный состав ПКГ
структурированного при 650оС
Компонент
Концентрация %
C
22
Fe2O3
20
ZnO
2
Al2O3
8
SO2
1
SiO2
11
На основании этих данных для ПКГ был определен класс опасности расчетным методом. Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом осуществляется на основании показателя (К), харак226
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
теризующего степень опасности отхода при воздействии на окружающую природную среду, рассчитанного по сумме показателей
опасности компонентов, составляющих токсическую смесь (К):
К=К1+К2+…+КI.
Показатель степени опасности компонента отхода (Ki) рассчитывается как соотношение концентраций компонента токсичной смеси
(Ci) к коэффициенту его степени опасности (Wi), численно равному
количеству компонента, ниже значения которого он не оказывает негативных воздействий на человека и окружающую среду. Размерность (Ci) и (Wi)-мг/кг, т.е
Ki=Ci/ Wi.
По проведенным расчетам прудовой кислый гудрон, структурированный при 650оС, относится к 3 классу опасности.
Получение битума возможно с использованием ПКГ. Процесс
переработки в ПКГ 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 песка,
битума и минерального порошка (гальваношлама). Оптимальный состав асфальтобетонной смеси: песок - 72мас.%, гальваношлам 22мас.%, битум - 6мас. %.
Токсичность прудового кислого гудрона, битума и асфальтобетона, а также ПКГ, структурированного при 20оС, была определена методом биотестирования. В данном методе в качестве таст-объекта использовались Ceriodaphnia affinis. Острое токсическое действие
исследуемого раствора на цериодефнии определяется по их смертности за определенны период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50% и более цериодафний за 48 ч в исследуемом
растворе при условии, что в контроле гибель не превышает 10%. Для
повышения достоверности полученных значений процедуру биотестирования проводят в трех повторностях. Исследуемый раствор раз227
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бавляют 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, проводящей
к смерти 50% особей за 48-часовую экспозицию для дафний (ЛКР) и
безвредную кратность разбавления водных вытяжек, вызывающая гибель не более 10 тест-объекта за 48 часов (БКР).
Результаты биотестирования представлены на примере вытяжки
прудового кислого гудрона (рис. 1).
Значение пробита
9
8
7
6
5
4
y = 1,144x + 5,496
2
R = 0,944
3
2
1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
lg C
Рис 1. Зависимость гибели дафний от концентрации водной вытяжки ПКГ
На основании полученных данных 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.
Таким образом, гибель половины тест-обьектов происходит при
разведении в 256,4 раз, БКР10=2500. Летальность не превышала 10%
при разведении в 2500 раз, то есть достигался безопасный уровень
разбавления.
Класс опасности устанавливался по кратности разведения водной
вытяжки (БКР10), при которой не было выявлено воздействия на гидробионтов в соответствие со следующими диапазонами кратности
228
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разведения (табл.2). Таким образом, класс опасности прудового кислого гудрона – II.
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 битума, асфальтобетона и ПКГ структурированного при 20оС.
Для битума:
Пробитное значение 5,0 соответствует LgC=1.9;
С=79.4% -концентрация, вызывающая 50 %-ную гибель тестобъекта;
ЛКР50 =100% / С = 100% / 79.4% = 1.26.
Гибель половины тест-обьектов происходит при разведении в
1.26 раз, БКР10=6.33.
Летальность не превышала 10% при разведении в 6,33 раз, то
есть достигался безопасный уровень разбавления. Класс опасности –
IV.
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=5.58.Летальность не превышала 10% при разведении
в 5,58 раз, то есть достигался безопасный уровень разбавления. Класс
опасности – IV.
Для прудового кислого гудрона, структурированного при 20оС:
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=3225,8.
229
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Летальность не превышала 10% при разведении в 3225,8 раз, то
есть достигался безопасный уровень разбавления. Класс опасности – II
Заключение
По результатам биотестирования получены следующие результаты:
- прудовой кислый гудрон – II класс опасности, битум - IV класс
опасности, асфальтобетон-IV класс опасности, ПКГ структурированный при 20оС – II класс опасности;
- расчетным методом для ПКГ, структурированный при 650оС,
определен III класс опасности.
Таким образом, в результате проведенных исследований показано
снижение токсичности материалов, полученных а 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.
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. Казина В.Н.
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РТУТЬОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ,
ПОСТУПАЮЩИХ С КОРМОМ, НА НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ОЛИГОХЕТ TUBIFEX TUBIFEX
Базанова К.В.
Ярославский государственный университет
им. П.Г.Демидова.
230
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
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
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.
Целью работы являлось изучение влияния ртутьорганических соединений, поступающих с кормом, на некоторые биохимические показатели экстрактов тел олигохет Tubifex tubifex и сравнительный
анализ полученных результатов с данными, полученными ранее.
Материалом для проведения исследования служила лабораторная
культура олигохет Tubifex tubifex. В течение месяца червей кормили
несколько раз в неделю, давая по два грамма фарша из мышечной ткани рыб с высокой концентрацией металла 0,13 мг/кг сырого веса и с
низкой – 0,045 мг/кг. Олигохеты питались бактериями, развивающимися на фарше в цепи: мышечная ткань рыб → бактерии → олигохеты.
Экстракты из тел животных получали в процессе гомогенизации
образцов и последующим их центрифугированием.
При определении общего количества белка с помощью рефрактометра нами было установлено, что общее количество белка для
олигохет, не содержащих ртуть, составило 5,25 %, для питающихся
фаршем с низкой концентрацией ртути 3,80 %, а с высокой 4,44 %.
Эти данные представлены на рис. 1.
231
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1. Изменение общего количества белка в экстрактах тел олигохет
T.tubifex (в %) под влиянием ртутьорганических соединений.
По оси абсцисс – 1- T.tubifex «чистая» культура; 2- T.tubifex с низкой концентрацией метилртути; 3- T.tubifex с высокой концентрацией ртути
Далее был проведен сравнительный анализ показателей общего
количества белка между «чистыми» культурами Tubifex tubifex и
Enchytraeus albidus и этими же олигохетами, поступление ртути в которых осуществлялось в течение 1 месяца, а также сравнение биохимических показателей червей с высоким и низким содержанием метилртути. (рис. 2).
Рис. 2. Изменение общего количества белка в экстрактах тел олигохет Tubifex
tubifex и Enchytraeus albidus (в %) под влиянием ртутьорганических соединений.
По оси абцисс – 1- «чистые» культуры; 2- культуры с низкой концентрацией
ртути; 3- культуры с высоким содержанием ртути.
Проведя сравнительный анализ общего содержания белка в экстрактах тел олигохет, выяснилось, что содержание белка как в «чистых» культурах, так и в культурах содержащих ртутьорганические соединения была выше у Tubifex tubifex по сравнению с Enchytraeus
albidus. Также была выявлена следующая закономерность: общее содержание белка для Tubifex tubifex уменьшается с 5,25% до 3,80 за один
месяц кумуляции ртути. Сравнивая полученные результаты с результатами, полученными по Enchytraeus albidus, наблюдаем аналогичное
снижение общего количества белка с 3,04% до 0,077 что, в свою очередь, связано с истощением адаптационных возможностей организма.
По сравнению с червями, содержащими меньшее количество ртути, общее содержание белка у червей с большим содержанием ртутьорганических соединений как у Tubifex tubifex так и у Enchytraeus albidus заметно больше, что можно объяснить как одну из
неспецифических реакций на хроническое отравление, направленное
232
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
на выживание организма и популяции. Она обычно предшествует
стадии угнетения и может быть расценена как начальная фаза токсического процесса.
При разделении белков методом электрофореза в ПААГе в экстрактах тел олигохет Tubifex tubifex было обнаружено по 12 фракций
белков для культур с различным содержанием ртути. (Табл.1). При исследовании белковых спектров Tubifex tubifex с низким содержанием
ртути наблюдали индукцию cинтеза белковых фракций с ОЭП 0,37 и
0,62, не отмеченых у чистой культуры, а также происходит исчезновение белков фракции с ОЭП 0,26 и 0,84. У червей, содержащих большее
количество ртутьорганических соединений, наблюдалось появление
одной фракции с ОЭП 0,36 и исчезновение фракции с ОЭП 0,48 по
сравнению с чистой культурой. Подобную тенденцию наблюдали ранее
при исследовании влияния солей ртути на Enchytraeus albidus , а также
при влиянии солей кадмия и железа на гидробионтов. Известно, что в
ответ на токсическое воздействие ионов ртути увеличивается синтез
металлотионеинов – низкомолекулярных беков, в состав которых входит цистеин. Как известно метилртуть имеет высокое сродство к сульфгидрильным группам, высокое содержание которых в цистеине обеспечивает связывание ионов ртути в прочные комплексные соединения.
Учитывая низкую молекулярную массу индуцированного белка, можно
предполагать, что он является металлотионеином, выработавшемся в
ответ на токсическое действие метилртути. А исчезновение отдельных
фракций белка можно считать избирательной денатурацией при действии 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.
Таблица 1
ОЭП фракций белка в культурах тел Tubifex tubifex
Фракция
1
2
3
Отсутствие
ртути
0,17 ± 0,01
0,19 ± 0,01
0,22 ± 0,01
ОЭП
Низкое содержание
ртути
0,17 ± 0,01
0,19 ± 0,01
0,22 ± 0,01
233
Высокое содержание
ртути
0,16 ± 0,01
0,18 ± 0,01
0,22 ± 0,01
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0,26 ± 0,01
0,33 ± 0,01
0,42 ± 0,01
0,48 ± 0,01
0,52 ± 0,01
0,59 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,73 ± 0,01
0,84 ± 0,01
0,32 ± 0,01
0,37 ± 0,01
0,41 ± 0,01
0,47 ± 0,01
0,51 ± 0,01
0,59 ± 0,01
0.62 ± 0,01
0,68 ± 0,01
0,72 ± 0,01
-
0,27 ± 0,01
0,32 ± 0,01
0,36 ± 0,01
0,42 ± 0,01
0,51 ± 0,01
0,6 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,73 ± 0,01
0,83 ± 0,01
Фракционирование кислой фосфатазы производили методом
электрофореза в ПААГе. Изменение спектра кислой фосфатазы, вызванного действием ртутьорганических соединений, оценивали по
двум критериям: ОЭП и интенсивности окраски зон кислой фосфатазы, которая определялась визуально. В результате были получены
следующие данные (Табл. 2)
С помощью метода энзимэлектрофореза в «чистой» культуре Tubifex tubifex было обнаружено шесть фракций кислой фосфатазы: три
интенсивно окрашенные (ОЭП: 0,18; 0,34 и 0,37) и три слабо окрашенные (ОЭП: 0,20; 0,22 и 0,31). В вариантах с высокой концентрацией ртути в экстрактах тел олигохет Tubifex tubifex в спектре кислой
фосфатазы наблюдаются пять фракций фермента: три интенсивно окрашенные (ОЭП: 0,18; 0,33; 0,36) и две слабо (ОЭП: 0,25; 0,27). В вариантах с низким содержанием металла – обнаружено девять фракций: четыре интенсивно окрашенные (ОЭП: 0,18; 0,34; 0,36; 0,49) и
пять слабо (ОЭП: 0,16; 0,25; 0,42; 0,53; 0,60).
Обобщая результаты наших экспериментов и данные, имеющиеся
в литературе, следует отметить, что у всех изученных гидробионтов
адаптивный ответ комплекса кислой фосфатазы на интоксикацию
ртутью представляет собой кривую, первая фаза которой характеризуется как затаивание, при этом, по данным литературы, физиологические показатели жизнедеятельности организма приобретают меньшие значения в сравнении с нормой.
Таблица 2
ОЭП фракций кислой фосфатазы Tubifex tubifex
Фракция
1
2
Отсутствие
ртути
0,18 ± 0,01
ОЭП
Низкое содержание
ртути
0,16 ± 0,01
0,18 ± 0,01
234
Высокое содержание
ртути
0,18 ± 0,01
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0,20 ± 0,01
0,22 ± 0,01
0,31 ± 0,01
0,34 ± 0,01
0,37 ± 0,01
-
0,25 ± 0,01
0,33 ± 0,01
0,36 ± 0,01
0,42 ± 0,01
0,49 ± 0,01
0,53 ± 0,01
0,60 ± 0,01
0,25 ± 0,01
0,27 ± 0,01
0,34 ± 0,01
0,36 ± 0,01
-
В случае с высокой концентрацией ртути, организм существует
при сниженном обмене и ферментативная активность кислой фосфатазы, по нашим данным, снижается относительно «чистого» варианта.
Черви с низкой концентрацией ртути, вероятно, находятся уже на
следующей фазе – фазе стимуляции физиологических процессов.
Здесь происходит репарация повреждений, включающая ускоренный
и, возможно, избирательный синтез белков, синтез нуклеиновых кислот, ускоренный рост численности клеточных популяций. Суммарная активность комплекса кислой фосфатазы на этой фазе увеличивается, и именно в эту фазу происходит индукция активности
«адаптационных» форм кислой фосфатазы. Скорее всего, после нескольких месяцев кумуляции ртути наступила бы заключительная фаза угнетения, которая характеризуется инактивацией кислой фосфатазы и, по данным литературы, снижением активности большинства
других ферментов. В результате дальнейшее нарастание деструктивных процессов будет идти без ограничений, что приведет к гибели
экспериментального животного. Ферменты амилазного комплекса ускоряют гидролиз полисахаридов (крахмала, гликогена) с образованием разнообразных промежуточных и конечных продуктов.
Фракционирование амилазы производили методом энзимэлектрофореза в ПААГе. Изменение спектра амилазы, вызванного действием ртутьорганических соединений, оценивали по ОЭП. В результате были получены следующие результаты (Табл.3)
Таблица 3
ОЭП фракций амилазы
Фракции
1
2
Отсутствие
ртути
0,12 ± 0,01
0,15 ± 0,01
ОЭП
Низкое содержание
ртути
-
235
Высокое содержание
ртути
0,15 ± 0,01
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
4
0,17 ± 0,01
-
0,17 ± 0,01
-
0,17 ± 0,01
0,3 ± 0,01
В «чистой» культуре Tubifex tubifex обнаружено три фракции
амилазы (ОЭП: 0,12; 0,15; 0,17) средней интенсивности. В вариантах
с высоким содержанием ртути обнаружено также три фракции: одна
интенсивно окрашенная (ОЭП 0,3) и две средне выраженные зоны
(ОЭП: 0,15; 0,17). В образце с низкой концентрацией метилртути обнаружена одна фракция (ОЭП 0,17) средней интенсивности. Отмеченные изменения в спектре амилазы между вариантами с различной
концентрацией ртутьорганических соединений можно объяснить следующим образом. Увеличение числа фракций связано с появлением
более низкомолекулярных форм амилазы. Уменьшение интенсивности окраски фракций свидетельствует о снижении активности фермента. Подобную тенденцию наблюдали ранее при исследовании
влияния солей ртути на Enchytraeus albidus.
В результате проделанной работы были сделаны следующие выводы:
1. При хроническом воздействии ртутьорганических соединений
в течение 1 месяца происходит снижение общего количества белка
тел олигохет, что согласуется с литературными данными.
2. Накопление ртутьсодержащих соединений вызывает изменение спектров белка. Появление новых фракций белков можно объяснить синтезом металлотионеинов, образованных в ответ на токсическое действие метилртути. А исчезновение отдельных фракций белка
можно считать избирательной денатурацией некоторых фракций белков при действии ртути.
3. Накопление ртутьсодержащих соединений вызывает изменение спектров кислой фосфатазы, что можно частично объяснить изменением конформации фермента под действием ртутьорганических
соединений.
4. При воздействии ртутьорганических соединений наблюдаются
изменения в спектре амилазы. Увеличение числа фракций связано с
появлением более низкомолекулярных форм амилазы. Уменьшение
интенсивности окраски фракций свидетельствует о снижении активности фермента.
Литература
1. Цветков И.Л. Кислая фосфатаза гидробионтов как маркерный фермент
токсического воздействия на организм / автореферат. Москва, 1998.-15с.
236
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Аксенова И.А. Изучение влияния ртутьорганических соединений природного происхождения, поступающих с кормом, на процессы регенерации и
пищевое поведение планарий; восстаеовительные процессы и некоторые биохимические показатели олигохет: дипломная работа. Ярославль, 2005.-117с.
3. Казин В.Н., Урванцева Г.А. Физико-химические методы исследования в
экологии и биологии: Учебное пособие. Ярославль, 2002.-172с.
4. Базанова К.В. Изучние влияния ртутьорганических соединений, поступающих с кормом на некоторые биохимические показатели горшечного червя
Enchytraeus albidus: курсовая работа. Ярославль, 2008.-58с.
Работа выполнена под руководством
канд. хим. наук, доц. Урванцевой Г.А.
КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ НАНОЧАСТИЦ –
НОСИТЕЛЕЙ ВНЕШНЕГО ДОМЕНА М2
БЕЛКА ВИРУСА ГРИППА ПТИЦ
Блохина Е.А.
Ярославский государственный университет
им. П.Г. Демидова
Ежегодно в мире гриппом заболевает примерно 1 млрд. человек,
включая 3 – 5 миллионов заболеваний тяжелой формой. Именно вирус гриппа является причиной наибольшего количества смертей во
всем мире от заболеваний вирусной природы [1]. Существующие на
сегодняшний день вакцинные препараты против вируса гриппа создаются на основе поверхностных белков нейраминидазы и гемагглютинина, которые обладают высокой изменчивостью, что является
причиной создания все новых вакцин.
Для создания универсальной вакцины против всех штаммов вируса гриппа было предложено использовать поверхностный белок М2
(membrane protein 2). Он является консервативным, и оставался практически неизменным во всех штаммах человеческого вируса гриппа.
Но на поверхности вирусной частицы представлено малое количество
М2 белка (14 – 68) и он экранируется нейраминидазами и гемагглютининами, вследствие чего белок является низкоиммуногенным [4, 6].
Было предложено использовать специальный носитель, который
мог бы представлять на своей поверхности в достаточно большом количестве этот белок и усиливал бы его иммуногенные свойства. Этим
условиям удовлетворяет core-антиген вируса гепатита В (НВсAg),
способный к самосборке в вирусоподобные структуры. У этого носи237
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
теля есть два удобных участка включения нужных эпитопов. Это Nконец и, так называемая, иммунодоминантная петля (в районе 75-85
а.к.). Способность субъединиц HBcAg к ассоциированию сильно зависит от включаемых в состав иммунодоминантной петли пептидов.
Изменение размера и определенных свойств включаемых эпитопов
может нарушить способность субъединиц core-антигена к самосборке
[2, 5, 7].
Литературные данные свидетельствуют, что включение довольно
крупного белка GFP – green fluorescent protein (238 а.к.) не нарушают
сборку частиц [5]. В наших работах в качестве включаемого эпитопа
использовался внешний домен М2 белка размером 23 а.к.
Таким образом, целью наших исследований являлось изучение
влияния встраиваемых М2е эпитопов в молекулу НВс на сборку вирусоподобных наночастиц.
Для реализации цели были осуществлены следующие этапы исследования: получение штаммов-продуцентов ряда химерных белков
НВс с внешним доменом М2 белка вируса гриппа птиц с шестью гистидинами на С-конце, нужные для очистки экспрессируемых рекомбинантных белков на Ni-сорбенте; экспериментальный подбор условий очистки продуцированных белков; изучение способности сборки
данных белков в наночастицы.
В нашей работе мы использовали бактериальные штаммы
Escherichia coli: DLT1270, JM109. Селективным маркером служила
устойчивость к некоторым антибиотикам: ампициллину, канамицину,
хлорамфениколу.
Для получения иммуногенных вирусоподобных частиц были использованы сконструированные химерные гены, кодирующие рекомбинантные белки на основе укороченного варианта HBcAg и М2е
белка двух штаммов вируса гриппа птиц: A/Chicken/Kurgan/05/2005
(H5N1) и A/Duck/Potsdam1402-6/1986 (H5N2).
Рекомбинантные белки с одной вставкой M2e-белка на N-конце
(М2eрНВс и М2ekНВс) включали последовательно следующие элементы: N-концевой метионин, последовательность аминокислот, соответствующая М2e домену, HBcAg и цистеин на С-конце. M2ek белок соответствует штамму H5N1, М2ep – штамму H5N2.
Рекомбинантный белок M2epHBc/M2ek последовательно включал:
метионин, аминокислоты, соответствующие М2е домену штамма вируса гриппа (H5N2), последовательность HBcAg с встроенной в район
иммунодоминантной петли (75 – 85 а.к.) последовательностью М2е,
соответствующего штамму вируса гриппа H5N1, и цистеин на С-конце.
238
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
M2epHBc/M2ek/ss включал такие же элементы, что и предыдущий химерный белок, но с заменой цистеина на серин для создания
более гибкой конструкции.
В музее лаборатории систем молекулярного клонирования Центра «Биоинженерия» РАН имелись конструкции, обеспечивающие
эффективный синтез данных рекомбинантных белков в клетках E.coli,
однако, очистка их затруднена. Поэтому, промежуточной задачей нашего исследования было получение конструкций плазмид с последовательностями кодирующими химерные белки с шестью гистидинами
на С конце. Шесть гистидинов (гистидиновый тракт) нужны для очистки белков методом аффинной хроматографией на Ni-сефарозе.
В качестве основы для создания конструкций использовали
коммерческий вектор pQE60 (Qiagen) с последовательностью, кодирующей укороченный белок HBc154 с шестью гистидинами на конце. Препараты плазмидных ДНК pQE60 HBc154 his и pQE60 с последовательностями, кодирующими рекомбинантные белки без
гистидинов на С-конце, обрабатывали эндонуклеазами рестрикции
HindII и EcoRI. После электрофореза продуктов рестрикции из геля
были выделены необходимые фрагменты линеаризованной ДНК,
соответствующие по размеру вектору с гистидинами и вставкам
химерных белков.
Затем вектор лигировали с соответствующими вставками. В результате такой рекомбинации нами были получены плазмиды с вставками химерных белков с шестью гистидинами на С-конце.
Полученные вектора ввели в клетки E.coli штаммов DLT1270 и
Jm-109 с помощью трансформации.
Наличие вставки смотрели по результатам электрофореза продуктов рестрикции плазмидной ДНК эндонуклеазами HindII и EcoRI,
выделенной из клонов трансформированных клеток. Таким образом,
были отобраны клоны, с вставками ожидаемого размера.
Отобранные клоны проверяли по способности экспрессии белка
при индукции IPTG (изопропил-1-тио-β-галактозид). По результатам
электрофореза в ПААГе препаратов индуцированных клеток мы отобрали клоны, обеспечивающие наиболее эффективный синтез гибридных белков.
После индукции клетки отобранных клонов с продуцированными
белками разрушали, обработав лизоцимом (1мкг/мл) и ультразвуком в
фосфатно-солевом буфере (ФСБ). Путем центрифугирования лизатов
разделяли нерастворимую фракцию и супернатант. Полученные препараты анализировали в электрофорезе для выявления распределения
239
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продуцированного рекомбинантного белка между растворимой и нерастворимой фракциями.
Таким образом, большая часть белков с вставкой М2е домена на
N-конце, как и НBc с гистидиновым трактом, присутствовали в растворимой фракции, а оба варианта НВс с двумя вставками на N-конце
и в области иммунодоминантной петли находились в нерастворимой
фракции.
Экспериментально были подобраны условия очистки гибридных
белков. Сорбцию на Ni-сорбент химерных белков с одной вставкой
М2-белка на N-конце проводили в ФСБ с 8М мочевиной (pH 8.0), а
белков с двумя вставками М2е домена – в карбонатном буфере с 8М
мочевиной (рН 9.5). Отмыв сначала сорбент в буфере с мочевиной,
перевели его в фосфатный буфер без мочевины. Элюирование проводили в ФСБ с 1М имидазолом. При таком способе очистки мы перевели белки из буфера с денатурирующими условиями в буфер с нативными, рассчитывая получить при этом сборку частиц в
очищенных препаратах. Результаты очистки подтвердили в электрофорезе в ПААГ.
Таким образом, нами были получены очищенные препараты рекомбинантных белков с шестью гистидинами на С-конце. На фотографях электрофореза очищенных препаратов белков видны имелись
две полосы, которые соответствуют мономерной и димерной форме.
Чтобы оценить способность рекомбинантных белков к самосборке, мы проводили нативный электрофорез в 1%-ном агарозном геле в
буфере ТАЕ с 5%-ным глицерином. После чего делали капиллярный
перенос на мембрану. Получили неспецифическую картину распределения белков в нативных условиях, обработав ее амидо черным, и
специфическую, проведя иммуноблоттинг с моноклональными антителами на HBc-антиген. В качестве контроля использовали очищенные препараты и лизаты НВс.
По результатам неспецифического определения сборки белковых
структур можно сказать, что частицы, образованные HBc более однородны по размеру и дают компактную полосу при разделении в агарозном геле. Рекомбинантные белки образуют диффузные полосы,
что свидетельствует о неоднородности образующихся частиц.
При проведении иммуноблоттинга в контрольных препаратах
HBс происходила самосборка коровых частиц вируса гепатита В. Вирусоподобные частицы рекомбинантных белков HBc с вставками М2
белка на N-конце присутствуют как в лизатах, так и в элюатах. Но в
элюатах образуются частицы более крупных размеров. В вариантах с
240
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
двумя вставками внеклеточного домена М2 белка на N-конце и в область иммунодоминантной петли сборка частиц значительно хуже,
после очистки препаратов сборки частиц практически не наблюдается, хотя в лизатах видны слабые полосы. Вероятно, данные условия
очистки рекомбинантных белков не обеспечивают правильной сборки
данных наночастиц.
Данные электронной микроскопии подтверждают результаты, полученные с помощью иммуноблоттинга. По сравнению с препаратом
очищенного НВс, в препаратах рекомбинантных белков с вставкой
внешнего домена на N-конце количество выявляемых частиц было
меньше при одинаковой концентрации белка и наблюдалось значительное количество дефектных частиц. Сборки вирусоподобных наночастиц
в препаратах с двумя вставками М2е-белка обнаружено не было.
Заключение
В ходе исследований были получены штаммы-продуценты рекомбинантных белков M2epHBc, М2ekHBc, M2epHBc/M2ek,
M2epHBc/M2ek/ss с шестью гистидинами на С-конце. Экспериментально подобраны условия очистки продуцированных белков. Для
выделения НВс и химерных белков с одной вставкой внешнего домена М2 белка вируса гриппа птиц на N-конце подходит фосфатный
буфер с 8М мочевиной (pH 8.0), а для выделения белков с вставками
на N-конце и в область иммунодоминантной петли – карбонатный
буфер с 8М мочевиной (pH 9.5). Показана сборка рекомбинантных
белков с одной вставкой на N-конце внешнего домена М2 белка вируса гриппа птиц в вирусоподобные наноструктуры.
Литература
1. Грипп птиц: происхождение инфекционных биокатастроф./ Под ред. Покровского В.И. – С.-П., Росток, 2005. C.19 – 21.
2. G.P. Borisova, I. Berzins, P.M. Pushko, P. Pumpen, E.J. Gren, V.V. Tsibinogin, V. Loseva, V. Ose , R. Ulrich, H. Siakkou, H.A. Rosenthal. Recombinant core
particles of hepatitis B virus exposing foreignantigenic determinants on their surface.
FEBS LETTERS Volume 259, number 1, December 1989.
3. Eric Ka-Wai Hui, Yong Shyang Yi and Szecheng J. Lo. Hepatitis B viral core
proteins with an N-terminal extension can assemble into core-like particles but cannot
be enveloped. Journal of General Virology (1999), 80, 2647-2659.
4. Edwin D. Kilbourne. What are the prospects for a universal influenza vaccine?// Nature medicine – №10. – october 1999. 1119 - 1120.
5. Peter A. Kratz, Bettina Bottcher, and Michael Nassal. Native display of complete foreign protein domains on the surface of hepatitis B virus capsids. Biochemistry
Vol. 96, pp. 1915–1920, March 1999.
241
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Sabine Neirynck, Tom Deroo, Xavier Saelens, Peter Vanlandschoot, Willy
Min Jou & Walter Fiers. A universal influenza A vaccine based on the extracellular
domain of the M2 protein // Nature medicine – №10. – october 1999. 1157 – 1163.
7. Maren Vogel, Jolanta Vorreiter, and Michael Nassal. Quaternary Structure Is
Critical for Protein Display on Capsid-Like Particles (CLPs): Efficient Generation of
Hepatitis B Virus CLPs Presenting Monomeric but not Dimeric and Tetrameric Fluorescent Proteins. PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics 58:478–488
(2005).
Работа выполнена на базе лаборатории
систем молекулярного клонирования
в центре «Биоинженерия» РАН (г. Москва)
под руководством к.б.н. Куприянова В.В.
ХОЛИНЭСТЕРАЗО-ПОЗИТИВНЫЕ НЕЙРОНЫ
ИНТРАМУРАЛЬНЫХ ГАНГЛИЕВ ЖЕЛУДКА
В НОРМЕ И ПРИ ВАГОТОМИИ
Тихомирова Е.К.
Ярославский государственный университет
им. П.Г.Демидова
Блуждающие нервы, могут быть названы главным передатчиком
регуляторных воздействий центральной нервной системы на органы
пищеварительного тракта. Благодаря морфологическим и физиологическим работам, связываемая с этим нервом эфферентная иннервация,
была значительно расширена. Прежде всего, было обращено внимание на то, что более половины (до 80%) волокон в стволах блуждающего нерва являются не эфферентными, а афферентными. Это поставило под сомнение представление о чревных нервах как главном
афферентном пути от органов брюшной полости и закрепило приоритет за вагусной иннервацией органов пищеварения [1, 2, 4].
Клинические данные показывают, что в человеческом организме, перенесшем радикальную операцию на желудке, имеет место динамика функций органов пищеварительной системы, как отрицательная (вплоть до гибели организма), так и положительная [6].
Происходит регенерация блуждающих нервов после их пересечения и функциональное выключение, производимое во время хирургических операций.
Деструктивные изменения, происходящие в периферических и
интрамуральных нервных центрах, после перерезки основных нервных стволов, позволили определить каудальный узел блуждающего
242
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нерва и грудные спинномозговые ганглии как основные источники
чувствительной иннервации желудка. Симпатическая эфферентная
иннервация осуществляется первертебральными и паравертебральными ганглиями [2, 3, 5].
Целью нашего исследования было: изучение морфологических и
гистохимических изменений нейронов интрамуральных ганглиев желудка крыс после односторонней ваготомии.
Эксперименты проводились на белых лабораторных крысах. Животное наркотизировали, для чего ему вводили внутрибрюшинно раствор нембутала из расчета 40 мг/кг массы. Крысу, находящуюся под
общим наркозом, фиксировали на операционном столике брюхом
вверх. Затем вскрывали брюшную полость, рассекая переднюю стенку по средней линии на уровне эпигастрия. Следующим этапом обнажали желудок и брюшной отдел пищевода. Ваготомию производили
при помощи коагулятора, которым пережигали левый блуждающий
нерв на передней стенке брюшного отдела пищевода. После этого
мышцы и кожу сшивали послойно.
Забор материала проводили на 3-и, 14-е, 30-е и 60-е сутки после
ваготоми. Животное умерщвляли путем декапитации. Широко вскрывали брюшную полость, находили желудок и из его передней стенки
вырезали часть ткани площадью 5 мм2. После чего помещали его в
растворе глутара на 24 часа для фиксации.
Препараты готовили в криостате при температуре -20 С0. Часть
передней стенки желудка примораживали слизистой оболочкой вверх
с использованием геля «Neg-50» и проводили порезку. Срезы толщиной 40 мкм в строгой последовательности переносили кисточкой на
предметные стекла. С каждого фрагмента желудка получали 5060 срезов, т.о., захватывая подслизистое и межмышечное нервные
сплетения.
Приготовленные срезы фиксировали в нейтральном формалине в
течение 60 минут. После чего препараты промывали в двух порциях
дистиллированной воды и инкубировали в проявляющим растворе
40 минут в термостате при температуре +37 С0.
Нейтральный формалин: 200 мл формалина + 1800 мл дистиллированной воды + 40 г уксуснокислого натрия.
Проявленные срезы высушивали в течение суток при комнатной
температуре, после чего заключали в глицерин-желатиновую смесь.
Все срезы изучали при помощи светового микроскопа МБИ 15У4.2 под увеличением ×400. Изображение переводили в цифровой
формат, используя фотокамеру Olympus C 4000, соединенную с мик243
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
роскопом через видеоадаптер Olympus С 3040 - ADUS. Активность
холинэстеразы в нейронах интрамуральных ганглиев оценивали по
оптической плотности фермента, которая варьировала от желтого до
темно-коричневого цвета. Плотность окраски ХЭ-позитивных нейронов анализировали с помощью программы ImageJ на компьютере
АМД Athlon 64 X2 4000+ sAM2 BOX. Кроме того, оценивали морфометрические параметры клеток (площадь, периметр, максимальный
диаметр). Статистическая обработка – Microsoft Excel. Рассчитывались следующие параметры – площадь (мкм2 ), периметр (мкм), максимальный диаметр (мкм), округлость (%), активность (%).
Анализ полученных результатов показывает наличие ярко выраженных изменений изучаемых параметров ХЭ-позитивных нейронов.
Для морфометрических параметров нейроцитов, в целом, отмечается стойкая тенденция к их увеличению. Так довольно схоже ведут
себя все показатели ХЭ-позитивных нейонов. Их значения начинают
уменьшаться в первые же сутки после ваготомии. На 14-е сутки эксперимента отмечается значительное нарастание показателей, которые,
правда, несколько увеличиваются к 30-ым суткам, но уменьшаются на
60-е сутки эксперимента. На 30-е сутки отмечаются максимальные
значения площади и периметра ХЭ-позитивных нейронов, которые
достигают 409,9±33,2 мкм2 и 74,25±2,59 мкм соостветственно.
а
б
Рис.1 ХЭ-позитивные нейроны интрамуральных ганглиев
в межмышечном (а) и подслизистом (б) сплетении в норме
Показатели максимального диаметра нейронов интрамуралных
ганглиев желудка в различные сроки эксперимента отличаются нестабильностью и скачкообразностью. Вслед за незначительным сни244
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жением размеров на 3-и сутки следует их увеличение на 14-е. В более
поздние сроки отмечается еще одна волна: на 30-е сутки диаметр нейронов снижается до значений характерных для нормы
(28,19±1,06 мкм), а затем снова несколько увеличивается. В целом,
наибольшие размеры для ХЭ-позитивных клеток выявлены на 14-е
сутки после ваготомии – 68,4±1,97мкм.
Изменение линейных и площадных размеров является прямым
следствием вагусной денервации желудка. Исчезновение связей с периферическими вегетативными центрами приводит к деструктивным
изменениям в интрамуральных ганглиях. Результатом их является гибель нервных клеток, и среднее их количество, таким образом, в ганглии падает. Уцелевшие клетки увеличиваются, что, по всей вероятности, связано с их активным включением в процесс восполнения
исчезнувшей иннервации и необходимостью регуляции функции органа.
Показатель округлости клеток выражается долями или процентами от идеальной окружности, форма которой принимается за 100 %.
Как показывают данные эксперимента, начальная округлость ХЭпозитивных клеток составляет 80,94%. Минимальное значение, которое было получено на 3-е сутки составляет 80,5%. После ваготомии
этот показатель скачкообразно изменяется. Сначала более стремительно возрастает и достигает 83,32% на 14-е сутки, а затем максимума на 30-е сутки - 83,57% . В последний контрольный срок (60 суток)
он равен 83,22% .
Анализируя активность фермента холинэстеразы, мы оценивали
интенсивность его окраски, которая изменялась от слабо-желтой до
темно-коричневой. Начальное значение активности составляет
62,16% и резко уменьшается на 3-и сутки после денервации – 54,32
%. В более поздние сроки происходит стабилизация активности ХЭ
на уровне, несколько превышающем исходное значение.
Первоначальное значительное снижение активности ХЭ связано с
резким нарушением вагусной регуляции интрамурального нервного
аппарата желудка. Дальнейшее восстановление показателей активности можно расценивать, как еще один пример компенсаторных процессов, происходящих в нервных клетках.
Среднее количество клеток в одном интрамуральном ганглии желудка крысы в норме составляет до 5 – и нейронов. Их количество закономерно увеличивается и уменьшается, на 30-е сутки достигает
минимального значения до 2 - х нейронов, а на 60 немного увеличивается и составляет 3 нейрона.
245
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для изучаемых параметров была проведена статистическая обработка и рассчитано среднее значение, стандартная ошибка, стандартное отклонение и дисперсия
Таким образом, морфометрические параметры ХЭ-позитивных
нейронов после ваготомии увеличиваются и к концу эксперимента
достигают максимальных значений. Прирост показателей составляет
120.87% по площади, 43.67% по периметру и 45.53% по максимальному диаметру. Наиболее выраженное снижение активности фермента до 87.39% от исходного уровня происходит в первые сроки после
ваготомии. Уже на 14 сутки эксперимента она восстанавливается.
Компенсаторные и адаптационные свойства ХЭ-позитивных нейронов носят прогрессивный характер, что приводит к срыву иннервации
в более поздние сроки.
Литература
1. Амвросьев А.П. Анатомия афферентных систем пищеварительного тракта. - Минск: Наука и техника, 1972. – 311 с.
2. Дуринян Р.А. Центральная структура афферентных систем. - Л: Медицина, 1965. – 187 с.
3. Колосов Н.Г. Собственные чувствительные нейроны в ганглиях автономной нервной системы. - Л.: Изд-во Наука, 1974. - 68 с.
4. Милохин А.А. Интерорецепторы пищеварительного тракта некоторых
низших позвоночных. – М. – Л.: Изд-во АН СССР, 1963. – 100 с.
5. Милохин А.А. Чувствительная иннервация вегетативных нейронов. Новое в представлении о структурной организации вегетативного ганглия. - Л.:
Наука, 1967. - 68 с.
6. Печатникова Е.А. О регенерации блуждающих нервов у человека. - М.:
Медицина, 1974. – 86 с.
Работа выполнена под руководством
к.б.н., доц. Шитовой Е.В.
246
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
РАЗДЕЛ 1. БОТАНИКА
3
ВЛИЯНИЕ ЭПИНА НА НЕКОТОРЫЕ
МОРФОЛОГОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РЯДА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
3
Мальцева О. А. .................................................................................... 3
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКОСИМБИОНТА В ПОДЗЕМНЫХ
ОРГАНАХ ПАЛЬЧАТОКОРЕННИКА ПЯТНИСТОГО,
НАХОДЯЩЕГОСЯ В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ
8
Маслов М.Н......................................................................................... 8
ИЗУЧЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ОЗЕР-СТАРИЦ
В НИЖНЕМ ТЕЧЕНИИ р. КОТОРОСЛЬ
Мошкин Н.А. ..................................................................................... 13
РОСТОСТИМУЛИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКТА ИЗ
СТЕБЛЕКОРНЕВОГО ТУБЕРОИДА ОРХИДНЫХ
Пыненкова О.М. ............................................................................... 19
РАЗДЕЛ 2. ГЕНЕТИКА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ23
МИТОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КЛЕТОК МЕРИСТЕМЫ
АСТРАГАЛА ДЛИННОЦВЕТКОВОГО
Скворцова И.А. ................................................................................. 23
ВЛИЯНИЕ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ НА ВЫБОР ПРОФЕССИИ
Басова Л. А. ...................................................................................... 27
ГЕНЫ ЗНАЮТ ВСЁ
Карепова Е. ....................................................................................... 30
МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ВОДЫ РЕКИ КОТОРОСЛЬ
В АКВАТОРИИ ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ
Кондакова Д.С. ................................................................................. 35
МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ г. ЯРОСЛАВЛЯ
Кондакова Е.С. ................................................................................. 41
247
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНОТОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВ
Г. ЯРОСЛАВЛЯ С ПОМОЩЬЮ РАСТИТЕЛЬНЫХ
ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ
Лукичёва Е.С..................................................................................... 45
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА
МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ ОЗ. НЕРО
Ермолаева М.А ................................................................................. 51
ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЯДЕР НЕЙРОНОВ ПРЕДОПТИЧЕСКОЙ
ОБЛАСТИ АРКУАТНОГО И СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКОГО
ЦЕНТРОВ ГИПОТАЛАМУСА ПРИ СТРЕССЕ И ВВЕДЕНИИ
АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛА ............................................................. 57
Козак М.В. ........................................................................................ 57
РАЗЛИЧИЕ МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ
ЧАСТЕЙ МОБИЛЬНОГО ТЕЛЕФОНА
Романовский А.В. Горшихина Ю.С................................................. 65
ВЛИЯНИЕ ИСКУССТВЕННОГО НАПРАВЛЕННОГО ОТБОРА
ПО ПРИЗНАКУ МАРКИРОВКИ
НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ДЕКОРАТИВНЫХ КРЫС
Савченко К. ....................................................................................... 69
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ВОДЫ Р. КОТОРОСЛЬ В ТЕСТЕ ЧАСТОТЫ ХРОМОСОМНЫХ
АБЕРРАЦИЙ В МЕРИСТЕМЕ ALLIUM CEPA
Шешина К.А. .................................................................................... 74
ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЯВЛЕНИЯ
ГЕТЕРОЗИСА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ
ГИБРИДОВ CUCURBITA MAXIMA
Хуссейн А.М.М., Насунова Е.С. ....................................................... 81
РАЗДЕЛ 3. ЗООЛОГИЯ
ПАРАЗИТОФАУНА НЕПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ
МАЛЫХ РЕК БАССЕЙНА ВЕРХНЕЙ ВОЛГИ
Гурьева Н.А. ...................................................................................... 87
ВЕРХНИЕ ЛЕТАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ У МОЛОДИ РЫБ
РАЗНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СПЕЦИФИКИ
Капшай Д.С. ..................................................................................... 91
248
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЭКОЛОГИЯ ЛОСЯ (ALCES ALCES). ОСНОВНЫЕ
ДРЕВЕСНО-ВЕТОЧНЫЕ КОРМА АНАЛИЗ
ДИНАМИКИ ЧИСЛЕННОСТИ В ЛЮБИМСКОМ РАЙОНЕ
ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ
Киселев Н.В....................................................................................... 97
РАЗДЕЛ 4. МИКРОБИОЛОГИЯ
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ КОТОРОСЛЬ
В ЧЕРТЕ Г. ЯРОСЛАВЛЯ
Мартынова М.В. ............................................................................ 109
ТРАНСФОРМАЦИЯ 4-НИТРОТОЛУОЛА БАКТЕРИЯМИ
BACILLUS PUMILIS И BACILLUS FUSIFORMIS
Рябцова Н.С. ................................................................................... 115
ИЗУЧЕНИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ
ХЕМООРГАНОГЕТЕРОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ
F-64, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ОГЛЕЕННОГО ГОРИЗОНТА
АГРОДЕРНОВОЙ ОПОДЗОЛЕННОЙ ГЛЕЕВАТОЙ ПОЧВЫ
Соловьева Н.В................................................................................. 119
НЕКОТОРЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
САПРОТРОФНОГО АЭРОБНОГО МИКРОБНОГО
СООБЩЕСТВА ПОЧВ С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ
ГИДРОМОРФИЗМА И ХАРАКТЕРОМ
АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
Позднякова О.Ю. ........................................................................... 124
ДЕГИДРОГЕНАЗНАЯ И КАТАЛАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ
С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ГИДРОМОРФИЗМА
И ХАРАКТЕРОМ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
Романычева А.А, Санникова Т.Н. ................................................. 129
СЕЗОННАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИНАМИКА
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
ВОДЫ РЕКИ ВОЛГИ В ЧЕРТЕ Г. ТУТАЕВА
Хомутова Ю.Д. .............................................................................. 135
РАЗДЕЛ 5. МОРФОЛОГИЯ
ЭМБРИОГЕНЕЗ СКЕЛЕТА ЛЯГУШКИ
Афанасьева Н.А., Жомова Е.А., Егорова М. ................................ 142
249
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К ВОПРОСУ О ВЛИЯНИИ ВОЗРАСТА НА ЦИРКАДНЫЙ
ИНДЕКС ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ
Крюков Е.И. .................................................................................... 145
НАДФ-ДИАФОРАЗО-ПОЗИТИВНЫЕ
НЕЙРОНЫ ИНТРАМУРАЛЬНЫХ ГАНГЛИЕВ ЖЕЛУДКА
В НОРМЕ И ПРИ ВАГОТОМИИ
Тихомирова И.В. ............................................................................. 148
РАЗДЕЛ 6. ФИЗИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА ......152
ОЦЕНКА АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
У ДЕТЕЙ 10-11 ЛЕТ
Ершова Т.В., Подшивалова А.В. .................................................... 152
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ ПИЩЕВОЙ
РЕАКЦИИ И РАЦИОНЫ ГОДОВИКОВ КАРПА
НА ФОНЕ РАЗНЫХ ДИЕТ
Шилова А.А. .................................................................................... 155
РАЗДЕЛ 7. ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛОВ
И ОЦЕНКА ИХ ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Иванова Е.С., Яковлева Ю.С., Рызванович Г.А. .......................... 163
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ
2,4-ДИНИТРОХЛОРБЕНЗОЛА СОЛЯМИ МЕТАЛЛОВ
ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ
Яковлева Ю.С., Рызванович Г.А. .................................................. 168
РАЗДЕЛ 8. ЭКОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО
СТАТУСА (НА ПРИМЕРЕ ЦИНКА, МЕДИ, СВИНЦА
И КАДМИЯ) ДЕТЕЙ 1-6 ЛЕТ П. ТРОИЦКО-ПЕЧОРСК
РЕСПУБЛИКИ КОМИ
Бакаева Е.А. .................................................................................... 172
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБРАЗЦОВ
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
(ОАО “АВТОДИЗЕЛЬ”)
Баева А. В., Мягкова О.С. .............................................................. 179
250
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ (ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ)
ГОРОДА КОТЛАСА
Балдакова А. ................................................................................... 186
ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА НЕФТЕШЛАМОВ
ОАО “СЛАВНЕФТЬ-ЯНОС”
И ИХ ТОСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Большакова А.Д. ............................................................................. 190
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В БИОСУБСТРАТАХ ДЕТЕЙ ОТ 1 ГОДА ДО 3 ЛЕТ,
НА ПРИМЕРЕ ПОСЕЛКА БУРМАКИНО
Бутылина Е.М. ............................................................................... 195
ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЕ ЦИНКА, МЕДИ, КАДМИЯ
И СВИНЦА В ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЕ (НА ПРИМЕРЕ
Г. УГЛИЧА И ФРУНЗЕНСКОГО РАЙОНА Г. ЯРОСЛАВЛЯ)
Степанова М.В............................................................................... 198
ПЕРВИЧНАЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ
Заварзина Д.И. ................................................................................ 204
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ
ГЕМОРЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ОЦЕНКА
СВОЙСТВ ЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Калагаева К.В ................................................................................. 208
ВЛИЯНИЕ ПХБ, ПОСТУПАЮЩИХ С ПИЩЕЙ И ГРУНТОМ,
НА ГИДРОЛИЗ УГЛЕВОДОВ В КИШЕЧНИКЕ
МОЛОДИ ПЛОТВЫ
Кириллов В.С. ................................................................................. 214
МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС В БИОСУБСТРАТАХ
ДЕТЕЙ ОТ 1 ДО 3 ЛЕТ (НА ПРИМЕРЕ
РАЙОНА РЕЗИНОТЕХНИКА)
Матвеева М.И. ............................................................................... 221
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКТОВ
УТИЛИЗАЦИИ КИСЛОГО ГУДРОНА
Смирнова Е.В.................................................................................. 225
251
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РТУТЬОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ,
ПОСТУПАЮЩИХ С КОРМОМ, НА НЕКОТОРЫЕ
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОЛИГОХЕТ TUBIFEX
TUBIFEX
Базанова К.В. .................................................................................. 230
КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ НАНОЧАСТИЦ –
НОСИТЕЛЕЙ ВНЕШНЕГО ДОМЕНА М2 БЕЛКА ВИРУСА
ГРИППА ПТИЦ
Блохина Е.А. .................................................................................... 237
ХОЛИНЭСТЕРАЗО-ПОЗИТИВНЫЕ НЕЙРОНЫ
ИНТРАМУРАЛЬНЫХ ГАНГЛИЕВ ЖЕЛУДКА
В НОРМЕ И ПРИ ВАГОТОМИИ
Тихомирова Е.К. ............................................................................. 242
252
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 02.12.09. Формат 60×84 1/16.
Бум. офсетная. Гарнитура "Times New Roman".
Усл. печ. л. 14,87. Уч.-изд. л. 13,64.
Тираж 80 экз. Заказ
.
Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе
Ярославского государственного университета
им. П. Г. Демидова.
150000, Ярославль, ул. Советская, 14.
Отпечатано на ризографе.
ООО «Ремдер» ЛР ИД № 06151 от 26.10.2001.
150049, Ярославль, пр. Октября, 94, оф. 37
тел. (4852) 73-35-03, 58-03-48, факс 58-03-49.
253
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
254
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
331
Размер файла
2 769 Кб
Теги
современные, экологии, биологии, проблемы, 1509, химия
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа