Вплив купрум сульфату водного середовища на частоту серцебиття перлівницевих (Mollusca, Bivalvia, Unionidae)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив купрум сульфату водного середовища на частоту серцебиття перлівницевих (Mollusca, Bivalvia, Unionidae)

Агнеса Стадниченко,

Дмитро Вискушенко

Розглянуто вплив різних концентрацій (0,1, 1, 10 мг/дм3) купрум сульфату водного середовища на частоту серцебиття трьох видів перлівницевих. З'ясовано, що за 0,1 мг/дм3токсиканту у всіх досліджених молюсків ритм серцевих скорочень прискорюється. Зі збільшенням концентрації купрум сульфату у воді до 1, а потім до 10 мг/дм3 у цих тварин розвивається прогресуюча брадикардія. купрум молюск серцевий

Ключові слова: перлівницеві, купрум сульфат, частота серцебиття.

Исследуется влияние различных концентраций (0,1, 1, 10 мг/дм3) купрум сульфата водной среды на физиологический статус наиболее широко распространенных и многочисленных в Украине перловицевых - Unioconus, U. rostratus, Colletopterumpiscinale.В качестве тест-функции использован показатель частоты сердцебиения, устанавливаемый визуально у фистульных животных. При 0,1 мг/дм3 токсиканта в среде у перловиц развивается компенсаторная тахикардия, что соответствует фазе стимуляции процесса отравления. С возрастанием концентрации купрум сульфата в среде до 1 мг/дм3 у моллюсков развивается брадикардия, резко прогрессирующая при возрастании концентрации токсиканта до 10 мг/дм3. При 1 мг/дм3 купрум сульфата в среде физиологический статус перловицевых соответствует депрессивной фазе процесса отравления, а при 10 мг/дм3 этого поллютанта у них быстро следуют одна за другой завершающие его фазы - сублетальная и летальная.

Эти моллюски могут быть использованы в качестве индикаторных видов в системе экологического мониторинга.

Ключевые слова: перловицевые, купрум сульфат, ритм сердцебиения.

The article focuses on the influence of the different concentrations (0,1, 1, 10 mg/dm3) cuprum sulfate of water environment on physiological state of Unio conus,U. rostratus, Colletopterum piscinale - the most widespred and numerous species from unionides in Ukraine. The heart beat frequency obtain visually from the fistulary animals have been used as the test-function. In solution which contain 0,1 mg/dm3 cuprum sulfate heart beat frequency sharply raisees in all reserched species. It is one from the protective compensatory adaptation correspond to the phase stimulation of poisoning process. With cuprum sulfate concentrations increase to 1 mg/dm3 bradycardia becomes evident in these animals. It sharply progresses if cuprum sulfate concentration increase to 10 mg/dm3. With 1 mg/dm3 cuprum sulfate physiological state of unionides corresnond to depressive phase of poisoning process. With 10 mg/dm3 this matter in environment result in the rapid go after of two last phases of poisoning process - sublethal and lethal.

These unionides maybe use in the ecological monitoring system as species-indicators.

Key words: unionides, cuprum sulphate, heart rhythm.

Постановка наукової проблеми та її значення. Сьогодні полютанти, які містять іони важких металів, є одними з найпоширеніших забруднювачів як природного, так і штучного водного середо-вища. Це високотоксичні елементи [1], котрі дуже довго зберігаються в довкіллі. Вони наявні в стічних водах рудничного й шахтного виробництв, а також металообробних, машинобудівельних, хімічних, гальванічних підприємств. Нерідко іони міді є компонентами й сільськогосподарських забруднень.

Гранично допустима їх концентрація у водоймах санітарно-гігієнічного призначення - 0,1 мг/дм3, а у водоймах рибогосподарського призначення - 0,01 мг/дм3. Варто зазначити, одначе, що значення другого з них установлено щодо риб, а через це нешкідливі для останніх концентрації токсикантів можуть виявитися згубними для інших гідробіонтів. До того ж у місцях випускання ски-дів у гідромережу концентрація забруднювальних речовин нерідко перевищує значення рибогосподарських ГДК на кілька порядків. Тому актуальним вважаємо дослідження впливу на водні організми і вищих за ГДК концентрацій забруднювальних речовин на різні їх тест-функції. Адже без цього неможливо встановити екологічно нейтральні значення різних речовин - забруднювачів водотоків і водойм. Лише за такого підходу можливе достовірне визначення значень екологічних ГДК, застосування яких дасть змогу всім компонентам гідробіоценозів забезпечити умови екологічного комфорту [2].

Формулювання мети й завдання статті. Мета дослідження - з'ясування особливостей впливу різних концентрацій купрум сульфату водного середовища на частоту серцебиття перлівницевих.

Аналіз досліджень проблеми. На сьогодні з цього питання є лише єдине дослідження, датоване останньою чвертю ХХ ст. [3]. Його проведено на трьох видах перлівниць (Uniopictorumponderosus, U. rostratusgentilis, U. conusborysthenicus)й одному виді жабурниці (Anodontacygnea)із застосуванням у токсикологічному експерименті розчинів купрум сульфату (0,1, 1, 10 мг/дм3). З'ясовано, що за 0,1 мг/дм3 токсиканту у водному середовищі у всіх піддослідних тварин виникає тахікардія. Збільшення ж його концентрації на 1-2 порядки спровоковує в них розвиток прогресуючої брадикардії, котра в найважчих випадках призводить до летальних наслідків.

За чверть століття, що минуло з моменту отримання наведених вище відомостей, численних негативних змін зазнала гідромережа Житомирщини через потужне зростання впливу на неї антро-погенного тиску. Високопродуктивні колись річкові малакоценози перетворилися на низькопродуктивні внаслідок перебігу в їхніх біотопах регресивних сукцесій. Цим дослідженням його автори прагнули з' ясувати, наскільки це відбилося на токсикорезистентності перлівницевих.

Матеріал і методи досліджень. Використано 1327 екз. перлівницевих UnioconusborysthenicusКоЬеЬ, 1879, U. rostratusrostratus (Lamarck, 1819), Colletopterumpiscinalefalcatum (Drouet, 1881), зібраних у липні - вересні 2011 р. в р. Тетерів на відтинку її поміж селами Перлявка й Денеші (Житомирська обл.). До лабораторії молюсків транспортували обгорнутими вологою мішковиною, складеною в 5-6 шарів. Аклімацію тварин (15 діб) проводили в акваріумах ємністю 200 л (щільність посадки молюсків - 4 екз./л), заповнених дехлорованою відстоюванням (доба) водопровідною водою (її температура - 21-23оС, рН - 7,5-8, уміст кисню - 8,3-8,9 мг/л).

По завершенню аклімації в стулках черепашок попередньо промаркірованих тварин, користуючись ножівкою, випилювали безпосередньо над їхнім серцем «віконце» (1,5*1,5 см). Фістульних особин протягом 30 хв утримували в заповнених водою кюветах задля стабілізації в них частоти серцебиття. Значення останньої встановлювали візуально за допомогою секундоміра. Підрахунок ударів серця за 1 хв у кожної особини здійснювали тричі. Для аналізу отриманих таким чином кількісних показників використовували їхні середні значення. Цей дослід слугував контролем для токсикологічного дослідження.

Як токсикант використано п'ятиводний купрум сульфат (CuSO4x5H2O). В орієнтовному токсикологічному досліді, поставленому за В. А. Алексєєвим [4], установлено значення двох токсикологічних показників (LC0і LC100), а в їх межах підібрано концентрації, котрі застосовувалися переважно протягом токсикологічного досліду (0,1, 1, 10 мг/дм3). Піддослідних фістульних тварин 30 хв витримували в кюветах із розчинами купрум сульфату відповідної концентрації, після чого знімали результати (таким самим способом, як і в контрольному досліді).

У разі необхідності (за неможливості візуального визначення) стать досліджуваних особин установлювали за допомогою мікроскопіювання (МБР, зб.7*8) тимчасових гістологічних препаратів, виготовлених із тканин їхніх гонад.

Кількісні результати дослідів опрацьовано методами базової варіаційної статистики [5, 6].

Виклад основного матеріалу й обгрунтування отриманих результатів дослідження. З'ясовано, що в нормі частота серцевих скорочень у молюсків усіх досліджених видів майже однакова (табл. 1). Статистично вірогідна різниця за цим показником між самцями й самками відсутня. Проте все ж таки в самців постежено тенденцію до деякого прискорення серцебиття, що може свідчити про дещо більшу їхню чутливість до цього токсиканта, порівняно із самками.

У середовищі з 0,1 мг/дм3 купрум сульфату відзначено статистично вірогідне прискорення серцебиття (табл. 1): у самок - в 1,2-1,3 раза й в 1, 1 раза - у самців (Р >94,5 %). Це, напевне, пов'язано з тим, що за цієї концентрації токсиканта проявляється його в'яжуча дія, через що вповільнюється робота війок миготливого епітелію, що вкриває філаменти зябер молюсків. Це простежено в інших двостулкових молюсків [7]. На думку В. В. Хлєбовича [8], токсиканти, які вражають зябровий епітелій молюсків, являють собою важливий чинник, що призводить до розвитку в них гіпоксії. Це ж, зі свого боку, активізує в них відповідні захисно-пристосувальні механізми. Доведено [9, 10], що за отруєння молюсків токсикантами і розвитку в них унаслідок цього гіпоксії одним із проявів захисно- пристосувального процесу є піднесення рівня загального обміну речовин.

Таблиця 1. Вплив різних концентрацій купрум сульфату водного

Яскраве свідчення цього - зростання частоти їхнього серцебиття. Інтенсифікація роботи серця молюсків свідчить про те, що за концентрації 0,1 мг/дм3 купрум сульфату у водному середовищі в підданих його дії тварин розвивається патологічний процес - отруєння їхнього організму, а саме його друга фаза п/ - фаза стимуляції. На цій фазі відбувається мобілізація захисно-пристосувальних властивостей організму перлівницевих, скерована на компенсацію отриманих ним ушкоджень. Тобто зростання частоти серцебиття за таких обставин - це компенсаційна тахікардія.

За перебування молюсків у середовищі зі вмістом у ньому купрум сульфату в кількості 1 мг/дм3 у всіх піддослідних тварин відбувається істотне зменшення частоти серцебиття (Р>99,9%). У них відзначено поглиблення морфофункціональних зрушень зябрового епітелію через посилення його слизовидільної функції й утворення альбумінатів (припікаюча дія токсиканта). За таких обставин функціональні можливості зябер перлівницевих набагато погіршуються, а захисно-пристосувальний механізм у формі інтенсифікації загального обміну речовин виявляється неспроможним подолати шкодочинність токсиканта. Виходячи з характеру та ступеня прояву згаданих вище зрушень, зареєстро-ваних у перлівницевих за дії на них купрум сульфату водного середовища в концентрації 1 мг/дм3, доходимо висновку, що загальний їх стан відповідає депресивній фазі патологічного процесу. Утім, одначе, не виключено, що саме на фазі депресії в них «вмикається» інший захисно-пристосувальний механізм, а саме перехід цих тварин від аеробного дихання до дихання анаеробного. Відомо [10], що останнє є одним із найважливіших біохімічних пристосувань гідробіонтів до перебування в токсич-ному середовищі, яке дає їм змогу протягом якогось часу зберігати життєздатність, хоча й на дещо нижчому рівні, ніж за здійснення дихання аеробного.

За збільшення концентрації купрум сульфату в токсичному середовищі з 1 до 10 мг/дм3 відбувається прогресуюче зниження частоти серцебиття у всіх використаних у дослідженні перлівницевих (в 1,3-1,4 раза у U. rostratusі у U. conusі в 1,7 раза - у C. р^гішіе) (Р>99,9 % ). Це зумовлено глибокими руйнівними наслідками дії токсиканта на миготливий і слизовий епітелії їхнього зябрового апарату. При цьому різко посилюються як в'яжуча, так і припікаюча дії купрум сульфату на епітелій філаментів. На ньому з'являються численні виразки, що часто супроводжуються більш або менш потужними кровотечами. Усі ці порушення є необоротними. А стан піддослідних особин за концентрації 10 мг/дм3 токсиканта в середовищі відповідає сублетальній і летальній фазам процесу отруєння, які стрімко розвиваються одна за одною.

Висновки та перспективи подальших досліджень. За концентрації 0,1 мг/дм3 купрум сульфату у водному середовищі у U. rostratus, U. conusі C. р^сіпаїе розвивається компенсаторна тахікардія.

Стан піддослідних тварин відповідає другій фазі патологічного процесу, викликаного отруєнням організму цим токсикантом, - фазі стимуляції.

Збільшення його концентрації в середовищі до 1 і 10 мг/дм3 супроводжується прогресуючою брадикардією. Стан молюсків за 1 мг/дм3 токсиканта у водному середовищі відповідає депресивній фазі процесу отруєння, а за 10 мг/дм3 стрімко проявляються одна за одною дві останні його фази - сублетальна й летальна.

Ці молюски можуть бути використані як індикаторні види в системі екологічного моніторингу.

Не з'ясованим залишилося значення концентрації купрум сульфату, яка відповідає першій фазі процесу отруєння, - фазі байдужості. Це може стати предметом подальших токсикологічних досліджень.

Джерела та література

1. Метелев В. В. Водная токсикология / В. В. Метелев, А. И. Канаев, Н. Г. Дзасохова. - М. : Колос, 1971. - 247 с.

2. Строганов Н. С. Биологический аспект нормы и патологии в водной токсикологии / Н. С. Строганов // Теорет. пробл. водн. токсикологии. Норма и патология. - М. : Наука, 1983. - С. 3-21.

3. Стадниченко А. П. Влияние ионов тяжелых металов на ритм сердечних сокращений у перловицевых / А. П. Стадниченко, Н. Н. Сластенко, О. В. Бондаренко и др. - 1990. - 24 с. - Деп. в УкрИНТЭИ 11.03.1990. - № 420.

4. Алексеев В. А. Основные принципы сравнительно токсикологического эксперимента / В. А. Алексеев // Гидробиол. журн. - 1981. - Т. 17, № 3. - С. 92-100.

5. Деркач М. П. Елементи статистичної обробки результатів біологічного експерименту / М. П. Деркач. - Львів : Вид-во ЛДУ, 1963. - 67 с.

6. Лакин Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. - М. : Высш. шк., 1973. - 343 с.

7. Стадниченко А. П. Морфофізіологічні порушення шкірних покривів перлівницевих (Mollusca, Bivalvia, Unionidae) за дії на них купрум сульфата / А. П. Стадниченко, В. К. Гирин // Перспективні напрямки укр. науки. - Запоріжжя : ПГА, 2012. - С. 23-26.

8. Хлебович В. В. Акклимация животных / В. В Хлебович. - Л. : Наука, 1981.

9. Биргер Т. И. Метаболизм водных беспозвоночных в токсической среде / Т. И. Биргер. - Киев : Наук. думка, 1979. - 190 с.

10. Маляревская А. Я. Биохимические механизмы адаптации гидробионтов к токсическим веществам / А. Я. Маляревская // Гидробиол. журн. - 1985. - Т. 21, № 3. - С. 70-82.

11. Строганов Н. С. Действие сточных промышленных вод на водные организмы (новые пути решения проблемы) / Н. С. Строганов, А. П. Пожитков - М. : Изд-во МГУ, 1941. - 88 с.

Размещено на Allbest.ru