Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Действие слабых низкочастотных электромагнитных полей на морфо-биологические показатели гидробионтов

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Действие слабых низкочастотных электромагнитных полей на морфо-биологические показатели гидробионтов"

На правах рукописи

КРЫЛОВ Вячеслав Владимирович

действие слабых низкочастотных электромагнитных

полей на морфо-биологические показатели гидробионтов (на примере DAPHNIA MAGNA straus и RUTILOS RUTILUS l.)

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

борок - 2008

003450262

Работа выполнена в Институте биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН

Научный руководитель:

кандидат биологических наук Изюмов Юрий Глебович Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Крылов Александр Витальевич доктор биологических наук, профессор Мышкин Иван Юрьевич

Ведущая организация.

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Защита состоится 10 ноября 2008 г. в 14— часов на заседании диссертационного совета ДМ 002.036.01 при Институте биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН по адресу: 152742 Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок, тел/факс 8(48547)24042.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН.

Автореферат разослан «3» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Корнева Л.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Магнитное поле - важный экологический фактор, в присутствии которого протекала эволюция органического мира (Bion, 1998). Однако, за последний век, в связи с появлением антропогенных источников электромагнитных полей (ЭМП), на естественный фон накладываются поля искусственного происхождения. Остро встает вопрос о детальном исследовании воздействия ЭМП на живые организмы.

Актуальность работ в этой области подчеркивается медицинскими исследованиями, раскрывающими связь между онкологическими заболеваниями и хроническим воздействием ЭМП (Savitz et al., 1990; Gurney et al., 1996; Preston-Martin et al., 1996), сообщается об особой категории людей, испытывающих повышенную чувствительность к полям (Havas, 2006; Johansson, 2006). Кроме того, ещё в 1995 году Всемирной Организацией Здравоохранения был введен термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды". Эта организация включает проблему электромагнитного загрязнения в перечень приоритетных для человечества.

Уже сейчас некоторые водные экосистемы подвержены действию антропогенных ЭМП. Прогноз на будущее характеризуется увеличением электромагнитного загрязнения. Однако, на сегодняшний момент среди всего обилия информации о действии ЭМП на биологические объекты, крайне мало сведений о влиянии этого фактора на гидробионтов. (Грефнер и др., 1998; Дувинг и др., 2000; Skauli et al., 2000). w

Цель исследования: Оценить особенности действия слабых низкочастотных ЭМП на морфо-биологические показатели гидробионтов на примере Daphnia magna Straus и Rutilus rutilus L.

Задачи исследования:

1. Установить характеристики эффективного слабого низкочастотного ЭМП.

2. Проследить зависимость характера и величины биологического эффекта от того этапа в онтогенезе D. magna и R. rutilus во время которого проходила экспозиция в ЭМП.

3. Оценить последствия действия ЭМП на D. magna и R. rutilus во время ранних этапов развития. Выяснить, возможность продленного биологического эффекта после действия ЭМП.

4. Оценить действие ЭМП на R. rutilus по принципу резонансных магнитобиологических моделей, сравнить его с действием раствора ионов тяжелых металлов. Оценить совмесшое действие двух факторов.

5. Выяснить возможность приспособительных реакций у D. magna в ответ на длительное непрерывное действие ЭМП.

V

\

Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования реакции ракообразных (D. magna) и рыб (R. rutilus) на воздействие слабых низкочастотных ЭМП во время различных промежутков онтогенеза. Апробирована новая чувствительная методика оценки действия различных факторов на развивающиеся in vitro партеногенетические яйца D. magna. Впервые прослежена и доказана возможность адаптивных преобразований у биологических систем в ответ на длительное непрерывное действие ЭМП в течение нескольких поколений.

Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы в сравнительно-биологических исследованиях. При экологической оценке последствий действия электромагнитных полей на ранние этапы развития гидробионтов и водные экосистемы в целом. Апробированная чувствительная и быстрая методика оценки действия слабых факторов по реакции развивающихся in vitro партеногенетических яиц D. magna может найти применение у широкого круга специалистов. Полученные данные могут быть также включены в учебные курсы по различным специальностям.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на отчетных лабораторных сессиях. Результаты исследований были представлены: на ХП международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов -2005» (Москва, 2005); на всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы уникальных природных и антропогенных ландшафтов» (Ярославль, 2006); на 2-ой научной конференции стран СНГ «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 3 в рецензируемых журналах, входящих в Перечень ВАК, 2 работы опубликованы в англоязычных версиях рецензируемых журналов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, благодарностей, списка литературы. Работа изложена на 103 страницах, содержит 25 таблиц и 13 рисунков. Список литературы включает 186 работ, из них 119 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе описывается природа ЭМП, рассматриваются современные модели действия ЭМП на живые системы. Анализируются имеющиеся в литературе данные о влиянии ЭМП на различные биологические объекты. Описываются особенности проведения магнитобиологических экспериментов и трудности связанные с изучением биологических эффектов действия ЭМП.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследования. В качестве объектов исследования были выбраны Daphnia magna Straus (Crustacea, Cladocera) и плотва Rutilus rutilus L. (Cyprinidae, Cyprinifonnes).

Генерация электромагнитного поля. В опытах использовали синусоидальные ЭМП. Сигналы создавались в генераторах Г6-27 и ГЗ-102 и поступали на кольца Гельмгольца диаметром 30 см, в рабочем объеме которых проводились эксперименты. Кольца располагались в горизонтальной плоскости, эксперименты проводились на фоне геомагнитного поля. Пиковая величина сигнала во всех опытах, за исключением эксперимента, описанного в главе 6, соответствовала 75 цТ.

Условия проведения экспериментов и учитываемые показатели. Условия культивирования D. magna соответствовали условиям, описанным в стандартных методиках биотесгирования (Методика..., 1999; Methods..., 1975).

В экспериментах с D. magna проводился учет смертности и плодовитости рачков. Учитывалась доля нежизнеспособного потомства. Определялось время наступления отдельных стадий в онтогенезе. В капле воды измерялись морфометрические показатели. По общепринятой формуле рассчитывалась масса рачков (Балушкина, Винберг, 1979).

В экспериментах с R rutilus объектом экспозиции в рабочем объеме- колец Гельмгольца была икра. Половые продукты получали от самок и самцов, пойманных неводом на нерестилище во время нереста. Осеменение проводилось сухим способом, после чего икра рассеивалась в кристаллизаторы с водой или с испытываемым раствором, который меняли дважды в сутки. При смене воды подсчитывалось количество живых икринок. После рассасывания желточного мешка личинок помещали в пруды на стационаре «Сунога». Здесь контрольные и экспериментальные особи развивались в течение 4 месяцев. У сеголетков определялась масса тела и измерялась длина. Подсчитывалось общее число позвонков (Vert), число позвонков в грудном (Va), переходном (Vi) и хвостовом (Vc) отделах. Признаки осевого скелета рассматривались как независимо, так и в виде целостных морф (Va-Vi-Vc). Исследовалась изменчивость формулы глоточных зубов (D. ph.). Определялось число отверстий в каналах сейсмосенсорной системы в парных костях черепа - dentale, frontale и praeoperculum. Учитывалось наличие сращений позвонков в скелете.

Использованные статистические показатели. Достоверность различий средних значений оценивалась с помощью t-критерия Стьюдента, малых долей - с помощью критерия ф (Плохинский, 1970), дисперсий - с помощью F-критерия Фишера. Разница в динамике отхода икры плотвы оценивалась с помощью критерия знаков.

Разнообразие морфологических признаков оценивалось с помощью показателей Шеннона (Н) и Животовского (ц) (Животовский, 1991). Достоверность отличий характера распределений частот оценивалась с помощью критерия Колмогорова-Смирнова (X). Показателем стабильности развития у плотвы служила дисперсия флуктуирующей асимметрии, ^ (Захаров, 1987). Также рассчитывалась обобщенная дисперсия, которая

отражает изменчивость совокупности нескольких признаков с различной степенью зависимости (Животовский, 1991).

Подробности проведения отдельных экспериментов. Подробности проведения отдельных экспериментов приведены в соответствующих главах.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭМП Эксперименты проводились с D. magna. Были протестированы ЭМП с частотой 17 Гц, 50 Гц, 500 Гц, 5 кГц, 50 кГц и 200 кГц. Опыты продолжались 7 суток. Оценивалась смертность и сроки наступления половой зрелости у рачков. Сравнивалась доля самок с эмбрионами в контрольных и экспериментальных повторностях.

Суммарный биологический эффект оказался максимальным для ЭМП с частотой 500 Гц. Выживаемость дафний здесь была ниже, а созревание самок проходило медленнее, чем в контроле. Поле с такими характеристиками использовалось в дальнейших экспериментах.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ПРОДЛЕННЫХ ЭФФЕКТОВ ДЕЙСТВИЯ ЭМП Эксперименты проводились с D. magna. Использовалось ЭМП с найденными в предварительных экспериментах эффективными параметрами. На начальном этапе эксперимента в контроле и в ЭМП развивались рачки с 24-х часового возраста. Перед выметом потомства оба варианта случайным образом были разделены на 2 группы. Одну группу шггакгаых дафний помещали в рабочий объем колец Гельмгольца, другую же оставляли в контроле. Аналогично разделили и дафний, экспонировавшихся в ЭМП. Таким образом, перед началом продукции потомства рассматривалось уже 4 варианта, которые были названы КК (контроль-контроль), КП (контроль-поле), ПК (поле-контроль), ПП (поле-поле). Первая буква в сокращении показывает, в каких условиях происходило развитие и созревание дафний, вторая - соответствует условиям, в которых происходили выметы потомства (рис. 1).

На первой стадии опыта, перед разделением вариантов "ЭМП" и "контроль" на четыре экспериментальные линии смертность дафний была ниже 10%. Созревание самок в поле проходило медленнее, чем в контроле. Особи с эмбрионами появились там на 2 сут. позже, их количество было ниже по сравнению с контролем. После разделения созревших дафний на четыре линии первое потомство в вариантах КК и КП появилось практически

одновременно и раньше по сравнению с линиями, изначально развивавшимися в поле (табл. 1). Это свидетельствует о том, что ЭМП не влияло на запущенные в контрольной среде механизмы партеногенеза у дафний.

Контроль КК

Развитие и созревание дафний до партеногенеза

Репродуктивный период

Контрольная среда

Среда рабочего объема колец Гельмгольца (ЭМП)

Рис. 1. Структура эксперимента.

В вариантах КК и ПК наблюдалось большее количество производимой молоди по сравнению с линиями, находившимися во время репродуктивного периода под воздействием ЭМП. Достоверных отличий от контроля в периодичности между выводками обнаружено не было. Т. е. продленного негативного действия ЭМП применительно к количеству производимого потомства у D. magna не выявлено. Вариант ПК, в котором это действие предположительно могло проявиться, напротив, дал достоверное максимальное число новорожденных. Уменьшение количественных показателей производимого

Таблица 1. Продукционные показатели дафний в исследуемых вариантах

Варианты День появления первого потомства, в среднем Количество молоди на одну взрослую особь за 21 сут, шт. Период между выводками, сут

КК 13.80±0.51 96.07+10.60 2.99+0.08

КП 13.73±0.57 67.73±4.53* 2.96+0.03

ПК 15.07+0.07* 129.8619.71* 2.8010.06

ПП 14.40+0.16 62.6413.55* 3.0110.09

Примечание. Здесь и далее показатели приводятся как среднее значение ± ошибка

среднего, «*» - достоверные отличия от контроля.

потомства при действии ЭМП, могло быть вызвано ингибированием процессов, связанных с партеногенезом. При прекращении действия поля перед началом выметов потомства, как в случае с линией ПК, могло произойти резкое компенсаторное усиление этих процессов.

Размеры потомства, производимого в тех вариантах, где ювенильный период жизни производителей проходил при действии на них ЭМП, были меньше по сравнению с размерами новорожденных из тех вариантов, где созревание самок проходило в контрольной среде (табл. 2). Кроме того, в вариантах ПК и ПП заметно увеличивалась доля нежизнеспособного потомства. По-видимому, до производства потомства закладывалась программа репродуктивной реализации, которая определяла качество производимых особей в нескольких выводках, зачатки которых находились в зародышевом слое яичника. Можно заключить, что экспозиция дафний в ЭМП в дорепродуктивный период не влияла на количество производимого потомства, но сказалась на биологическом качестве новорожденных, что можно рассматривать как продленное действие поля.

Таблица 2. Показатели производимого потомства в исследуемых вариантах

Вариант Размеры новорожденных в пяти выводках, мм Доля мертворожденных, % Уровень значимости различий

КК КП ПК ПП

КК 0.94±0.01 0.05 - >0.05 <0.05 >0.05

КП 0.95+0.01 0.07 >0.05 - <0.05 >0.05

ПК 0.92±0.01 0.51 <0.05 <0.05 - >0.05

ПП 0.93+0.01 0.26 <0.05 <0.05 <0.05 -

Примечание. Над диагональю прочерков - уровень значимости различий для доли мертворожденных, ниже диагонали - для размеров новорожденных из пяти первых выводков.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭМП НА РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОБИОНТОВ

5.1 Эксперименты с D. magna. Эксперименты проводились на развивающихся in vitro партеногенетических яйцах. Применялась новая чувствительная токсикологическая методика, не используемая, пока, на территории РФ (Sobral et al., 2001). В опытах оценивался ряд низких частот ЭМП-45,110, 175,240,305,370,435 и 500 Гц.

Момент перехода яиц самки-производителя из яичников в выводковую камеру рассматривался как «нулевое» время в развитии эмбрионов (t°). Яйца от одной самки, извлеченные из выводковой камеры, случайным образом разделялись на контрольный и

опытный варианты. Экспозиция яиц в ЭМП продолжалась со стадии поздней бластулы до начала ювенильного периода (рис 2д). Во время экспозиции оценивалось время (Т1) вылупления эмбрионов из первой (внешней) яйцевой оболочки (рис 26) и время (Т2) вылупления эмбрионов из второй (внутренней) яйцевой оболочки (рис 2г). После экспозиции, ювенильные особи развивались индивидуально до вымета первого потомства.

Оценивая показатели, на которые ЭМП имело значимое влияние, в исследуемом диапазоне можно выделить два блока частот. Первый блок - 45, 110, 175 Гц характеризовался тем, что при действии ЭМП с такими параметрами на дафний во время раннего онтогенеза наблюдалось ускоренное вылупление из второй яйцевой оболочки, уменьшение числа производимого потомства в первом выводке и увеличение доли нежизнеспособного потомства в первом выводке (табл. 3). Второй блок - 435 и 500 Гц. Действие ЭМП с такими частотами во время ранних этапов развития рачков приводило к ускорению вылупления из второй яйцевой оболочки и уменьшению числа производимого потомства в первом выводке. Действие ЭМП с частотами 240, 305 и 370 Гц практически не приводило к значимым отличиям от контроля по исследуемым показателям.

Я в " v'. щ

Г ■ !

Рис. 2. Стадии раннего развития D. magna: а - яйцо; б - вылупление из первой яйцевой оболочки; в - развитие до вылупления из второй яйцевой оболочки; г - вылупление из второй яйцевой оболочки; д - отделение хвостовой иглы от карапакса; е - ювенильная особь.

Таблица 3- Созревание партеногенетических яиц, морфологические и продукционные показатели развившихся из них самок

Частота ЭМП, Гц Т 1, часы Т 2, часы Время созревания, сут. Ь взрослых рачков, мм ТАГ взрослых рачков, мг Численность1-го выводка Доля мертворожденных в 1-м выводке ■Численность 2-го выводка

45 24 06 ± 0 15 40 81 + 0.15 , 8.47 ±0 03 3 27 ±0.02 2 68±0 05 12.72±072, 0.23, 31.90±1.19

24.30 ±0.21 43.95 ±0.46 8.56±0.04 3.28±0 03 2.70 ±0 06 16.21±0 69 0 02 32.62±0.93

110 25 31 ±0.44 43 70±0.30!е 7.83 ±0.08 3.24 ±0.03 2.61+0.06 12.71+ 0.74 , 0.20, 30.10±0.81

26 16±0.33 45 92 ±0.71 7.98±0.07 3.29 ±0 03 2.72 ±0 08 16.00 ±0.97 0.08 30.75+1.01

175 25 31 ±0 37 42 78 ±019, 8 44 ± 0 08 3 07 ±0.03, 2 21 ±0.07, 10 89±0.83, 0 14, 22 28±1.44,

25 60 ± 0 39 43 83±0 17 8 25±0 07 3 23 ± 0 04 2 57 ± 0 09 16.12 + 0 63 004 28 00 ±1 68

240 2347±025 42.55 ±0 25 8.31±0.06 3 01±0 03 2.10 ±0 06 14 89 ±0.66, 0 00 21.68 ±1 31

24 17 ±0.24 42.74 ±0.19 8.23 ±0.08 3 06 ±0.03 2.18 ±0 06 11.47 ±1.07 0.00 2!.53±1.52

305 25 09 ± 0 28 41 98 ±0.38 8 33±0 05 2 93 + 0 05 1.91 + 0 0Э 12.56±0 84 0 02 25 12 ±145

24 86 ±0.36 42.36 ±0.26 8.42 ±0.07 3.02 ±0 04 2.09 ±0 07 12 23±0 71 0.07 24.32 ±0.79

370 24 62 + 0.31 43.12 ±0.43 8 16 + 0.09 2 86 ± 0 03 1.77±0 06 12.03 ±0 46 0 00 20.03±1.01

24.28±0 25 43.67 ±0.20 8.27±0.04 2.83±0 02 171±0 05 12.77 ±0 98 0 00 21 16*1,14

435 23 82 ±0.26 4175*0.10, 7.84±0 05 2.84 ±0.04 173 ±0.06 10.03±0 58 , 0.16 16.98±0.89

24 33 ±0.28 42.41 ±0.11 7.92±0.06 2 88 ±0.03 1.82±0.05 12.27 ±0.42 0.12 18.59±1.18

500 23.22 ±0 25 40.03 ±0.15 ж 7 981 0.07 ж 2 78±0.03 Ш±0.06 8П±0.39, 0.01 Ш1±0 68

23 61±0 22 41 56 ±0 19 7.78 ±0 03 2 80 ±0.02 1.69 ±0.03 9.40 ±0 27 0.01 12.87±0.60

Примечание. В числителе - значение показателя в эксперименте, в знаменателе - контрольное значение.

Можно заключить, что в отношении суммарного эффекта действие на развивающиеся партеногенетические яйца D. magna ЭМП частотного блока 435 и 500 Гц отличалось, хоть и в малой степени, от действия ЭМП с частотами 45, 110 или 175 Гц. Однако, мы наблюдали негативные эффекты сходные в своем проявлении при действии различных по своим характеристикам ЭМП. Такие результаты не всегда говорят об идентичных механизмах первичного действия фактора на живую систему.

Действие слабых низкочастотных ЭМП на развивающиеся партеногенетические яйца D. magna было относительно незначительным. Ускорение развития во время эмбриогенеза не приводило к разнице в сроках созревания самок, за исключением экспериментов с ЭМП с частотой 500 Гц. Уменьшение количества производимого потомства наблюдалось только в 1-м выводке, и в большинстве экспериментов количество яиц, соответствующих второму выводку, не отличалось от контроля. Развивающийся организм отвечал на слабое воздействие во время эмбриогенеза модификацией некоторых процессов, что нам и удалось зафиксировать, но впоследствии возвращался к нормальному физиологическому состоянию.

В исследованном спектре можно выделить ЭМП с частотой 175 Гц, оказавшее наибольший суммарный эффект на развивающиеся партеногенетические яйца D. magna.

5.2 Эксперименты с R. rutilus. Эксперименты были проведены в ЭМП с определенными ранее эффективными параметрами в 2004 и 2005 гг.

В 2004 г. экспозиция икры в поле продолжалась от оплодотворения до вылупления предличинок. В 2005 г. действие на объект ЭМП приходилось на время, соответствующее определенному промежутку раннего онтогенеза (1-й вариант - от оплодотворения до гаструляции; 2-й вариант - от гаструляции до вылупления предличинок; 3-й вариант - от вылупления предличинок до образования плавательного пузыря).

При инкубации разница в выживаемости икры между контролем и опытом в обоих экспериментах была незначима. Вылупление предличинок проходило синхронно с контролем. Смертность предличинок во всех вариантах была минимальной. При осушении прудов число выловленных рыб практически совпадало с числом посаженных личинок. Перечисленные факты позволяют сравнивать данные, полученные в ходе двух экспериментов.

Анализ полученных результатов показал, что действие ЭМП на икру плотвы от оплодотворения до гаструляции приводило впоследствии к уменьшению длины и массы у сеголетков (табл. 4).

В обоих экспериментах при действии ЭМП наблюдалось достоверное изменение среднего числа позвонков в хвостовом отделе позвоночника у сеголетков, вследствие чего

менялось общее число позвонков. В эксперименте 2005 г. влияние ЭМП на изменение общего количества позвонков проявилось только во втором варианте. Действие поля на осевой скелет было наиболее эффективным в период с гаструляции до вылупления предличинок, во время формирования эмбриона.

Таблица 4. Длина, масса и число позвонков у сеголетков плотвы в контрольных и

опытных вариантах

Вариант Длина, мм Масса, г Число позвонков

Va Vi Vc Vert

Эксперимент 2004 г.

Контроль 71.13±0.57 4.98±0.13 16.16±0.06 2.91±0.05 15.05±0.05 41.12±0.07

ЭМП 59.29±0.54* 2.75±0.10* 16.12±0.07 2.98±0.05 15.25±0.08* 41.35±0.10*

Эксперимент 2005 г.

Контроль 76.55±0.37 8.04±0.24 16.96±0.07 2.62±0.07 15.17±0.05 41.75±0.07

Вариант 1 66.40±0.29* 5.05±0.14* 16.73±0.09 2.86±0.06* 15.12±0.07 41.72±0.10

Вариант 2 75.45±0.45 8.44±0.21 16.69±0.13 2.80±0.07 14.90±0.09* 41.41±0.13*

Вариант 3 75.58±0.32 7.63±0.19 16.84±0.07 2.51±0.05 15.20±0.07 41.5б±0.07

Обнаруженные эффекты были разнонаправленными. Однако, важно отметить факт изменения общего числа позвонков при действии ЭМП вследствие изменения их числа именно в хвостовом отделе позвоночника. Вероятно, морфология одних элементов скелета в большей степени генетически детерминирована и остается относительно неизменной при воздействии определенных факторов среды, другие же элементы, в нашем случае хвостовой отдел позвоночника, более подвержены влиянию. Можно предположить, что действие ЭМП на мишень, связанную, по-видимому, с хвостовым центром окостенения в наших экспериментах носило сигнальный характер. Экспозиция в ЭМП могла оказывать ненаправленное влияние на смещение равновесия, а система переходила в отличное от нормы состояние за счет внутренних ресурсов.

Показатели разнообразия рассматриваемых признаков в эксперименте 2004 г. были выше контрольных (табл. 5). В эксперименте 2005 г. морфологическое разнообразие глоточных зубов в вариантах 1 и 2 заметно превышало разнообразие этого признака в контроле и варианте 3. Разнообразие морф в различных отделах позвоночника при действии ЭМП во время раннего развития было связано с общей тенденцией, заметной при сравнении показателей разнообразия для целостных морф позвоночника и общего числа

позвонков: разнообразие полученных морфотипов в целом было тем выше, чем раньше в онтогенезе проходила экспозиция плотвы в ЭМП.

Таблица 5. Оценка разнообразия признаков сеголетков плотвы по индексу Животовского (ц ± стандартная ошибка)

Вариант Va-Vi-Vc Va Vi Vc Vert DPh

Эксперимент 2004 г.

Контроль 9.2Ш.74 2.55±0.21 2.32±0.14 2.39±0.13 2.98±0.19 1.81±0.16

ЭМП 15.06±1.06* 3.34±0.26* 2.40±0.13 3.39±0.26* 4.21±0.31* 1.96±0.16

Эксперимент 2005 г.

Контроль 15.35±0.95 3.35±0.15 3.13±0.17 2.75±0.19 3.25±0.16 1.58±0.08

Вариант 1 23.78±1.19* 4.54±0.25* 3.08±0.17 3.76±0.28* 5.14±0.30* 2.33±0.19*

Вариант 2 18.49±1.03* 4.67±0.32* 2.60±0.13* 3.19±0.21 4.82±0.31* 2.84±0.22*

Вариант 3 16.91±0.99 3.45±0.23 2.37±0.19* 3.60±0.22* 3.65±0.22 1.73±0.07

Внутрипопуляционное морфологическое разнообразие отражает адаптивную пластичность. С точки зрения микроэволюционных процессов повышенное разнообразие может быть результатом изменения привычных параметров среды. Для адаптации к этим изменениям повышается ресурс изменчивости, чтобы затем, из более широкого круга вариантов оставить наиболее приемлемые (Шмальгаузен, 1982). Общий эффект увеличения внутрипопуляционного разнообразия при действии слабых факторов во время эмбриогенеза можно рассматривать как эпигенетический механизм, регулирующий проявление вариантов изменчивости во время изменения параметров среды.

Число отверстий в каналах сейсмосенсорной системы в нижнечелюстных костях у сеголетков плотвы, раннее развитие которых прошло в ЭМП, было достоверно выше, чем у контрольных особей (табл. 6). Вероятно, действие ЭМП во время раннего онтогенеза ускоряло развитие органов сейсмосенсорной системы в нижнечелюстных костях.

Стабильность развития сеголетков оценивалась величиной дисперсии флуктуирующей асимметрии и числом сращений позвонков в осевом скелете. В отношении дисперсии асимметрии четких тенденций замечено не было. Число аномалий в развитии осевого скелета в эксперименте 2004 г. значительно превышало контрольные значения (табл. 7). Доля рыб со сращениями в опьгге также была достоверно выше, чем в контроле. В эксперименте 2005 г. довольно большое число сращений наблюдалось у рыб из контрольного варианта. Следует сказать, что в 2005 г. эксперимент проходил на фоне

Таблица 6. Число отверстий в каналах сейсмосенсорной системы в костях черепа у сеголетков плотвы в контрольных и опытных вариантах

Вариант frontale dentale praeoperculum

Эксперимент 2004 г.

Контроль 5.40±0.04 2.73±0.07 8.13±0.07

ЭМП 5.57±0.05* 3.46±0.06* 7.73±0.07*

Эксперимент 2005 г.

Контроль 5.35±0.05 3.16±0.06 8.14±0.06

Вариант 1 5.46±0.04 3.66±0.05* 8.18±0.06

Вариант 2 5.33±0.06 3.61±0.06* 8.24±0.07

Вариант 3 5.50±0.04* 3.80±0.05* 8.27±0.06

высокой температуры О 21°С). В этом случае температура была доминирующим фактором, отвечающим за проявление скелетных аномалий. Достоверное увеличение числа сращений позвонков по отношению к контролю наблюдалось в грудном отделе позвоночника у рыб из варианта 2.

Таблица 7. Сращения позвонков в позвоночнике у сеголетков плотвы и связи между числом позвонков и показателями стабильности развития

Доля рыб Число Число сращений на одну особь в выборке Корреляции между показателями стабильности и числом позвонков

Вариант со сращениями позвонков в сращениях 2 (Г* ~ число аномалий Число сращений - число позвонков 2 <Tä ~ ЧИСЛО позвонков

Эксперимент 2004 г.

Контроль 0.08 2.29±0.36 0.09±0.04 -0.14 -0.21 0.12

ЭМП 0.22* 2.44±0.09 0.43±0.10* -0.12 0.58* -0.18

Эксперимент 2005 г.

Контроль 0.56 2.34±0.07 0.97±0.11 -0.11 0.39* 0.09

Вариант 1 0.52 2.35±0.09 1.01±0.12 0.06 0.35* 0.01

Вариант 2 0.64 2.34±0.07 1.34±0.17 0.04 0.36* 0.19

Вариант 3 0.41* 2.51±0.11 0.69±0.10 -0.12 0.35* -0.17

Заметна достоверная положительная связь между числом сращений в позвоночнике и числом позвонков. Отсутствие такой корреляции в контрольном варианте в эксперименте 2004 г. объясняется небольшой долей сеголетков со сращениями позвонков в выборке. Можно заключить, что проявление аномалий в позвоночнике увеличивалось с ростом числа позвонков. Замедление раннего развития сопровождалось ошибками формирования позвоночника. Отсутствие корреляций между числом сращений в позвоночнике и значениями дисперсии флуктуирующей асимметрии говорит о том, что дестабилизация развития билатеральных структур и образование аномалий осевого скелета в наших экспериментах были не связанными процессами, которые проходили различными путями. ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ Си2+ И ЭМП С ЦИКЛОТРОННОЙ ЧАСТОТОЙ ДЛЯ ИОНОВ Сч2+ НА R. RUTILUS ВО ВРЕМЯ РАННЕГО ОНТОГЕНЕЗА

В некоторых магнитобиологических моделях большое внимание уделяется влиянию на заряженные частицы ЭМП с характеристиками, формально соответствующими условиям циклотронного резонанса (Liboff, 1985; Lednev, 1991, Jenrow et al., 1996). Предполагается, что ионы, участвующие в биохимических реакциях могут быть мишенями действия ЭМП. Большой интерес представляет воздействие на биологические системы в условиях электромагнитного загрязнения ионов меди, которые необходимы организмам для осуществления ряда биохимических процессов. В то же время этот элемент является тяжелым металлом и в значительных концентрациях рассматривается как токсикант:

В эксперименте оценивалось действие на икру плотвы раствора ионов, меди в природной воде с концентрацией 0.01 мг/л, ЭПМ с циклотронной частотой для ионов меди - 72.5 Гц при величине индукции 150 цТ, а также совместное действие этих факторов. Работа проводилась в 2007 году. Действие опытных факторов на развивающуюся икру продолжалось от оплодотворения до гаструляции.

Критерий знаков показал (р<0.01), что при инкубации наиболее высокая смертность икры наблюдалась при совместном действии ЭМП и раствора ионов Cui+ (рис. 3). Экспозиция в ЭМП или растворе ионов Си2+ по отдельности также приводила к снижению выживаемости икры относительно контроля. Наблюдаемые эффекты при этом имели сходный характер.

У сеголетков плотвы, на которых в раннем онтогенезе действовали сочетанием факторов, наблюдалось достоверное уменьшение длины и массы относительно контроля (табл. 8). Действие ЭМП или раствора ионов Си2+ по отдельности, напротив, приводило к достоверному увеличению размерно-весовых показателей.

часы после оплодотворения

Рис. 3. Динамика выживаемости икры в эксперименте: 1 - контроль; 2 - экспозиция икры в ЭМП с циклотронной частотой для ионов Си2+; 3 - экспозиция икры в растворе ионов Си2+ в концентрации 0.01 мг/л; 4 - экспозиция икры в условиях совместного действия ЭМП и раствора ионов Си2+.

Снижение общего числа позвонков у сеголетков вследствие снижения этого показателя в грудном отделе позвоночника наблюдалось после совместного действия на икру ЭМП и раствора ионов Си2+. Полученные эффекты отличались от эффектов, наблюдавшихся при действии на икру ЭМП (500 Гц, 75 цТ) в предыдущих экспериментах. Вероятной причиной этому могли быть различия в механизмах или мишенях действия полей.

Таблица 8. Длина, масса и число позвонков у сеголетков плотвы в контроле и в опытных вариантах

Вариант Длина, мм Масса, г Число позвонков

Уа VI Ус УеП

Контроль 69.92±0.48 6.12±0.14 16.66±0.08 3.07±0.06 15.26±0.07 41.98±0.10

ЭМП 75.05±0.44* 7.95±0.14* 16.53±0.07 3.09±0.06 15.36±0.06 41.98±0.09

Си2+ 78.72±0.46* 9.19±0.17* 16.43±0.06* 3.11±0.05 15.21±0.06 41.74±0.08

ЭМП + Си2+ 59.90±0.33* 3.63±0.07* 16.40±0.05* 3.03±0.05 15.18±0.05 41.61±0.06*

Значения показателей разнообразия рассматриваемых признаков при действии исследуемых факторов были близки к контрольным значениям. В отношении дисперсии асимметрии четких тенденций замечено не было.

Число отверстий в каналах сейсмосенсорной системы в нижнечелюстных костях у сеголетков, раннее развитие которых прошло под влиянием ЭМП или раствора ионов Си2+, было выше, чем у контрольных особей (табл. 10). При действии этих факторов совместно число отверстий в нижнечелюстных костях, напротив, было ниже контрольных значений.

Выживаемость икры, размерно-весовые показатели сеголетков и количество отверстий сейсмосенсорной системы в нижнечелюстных костях свидетельствуют о том, что совместное действие ионов Си2+, растворенных в воде в концентрации 0.01 мг/л, и ЭМП, с циклотронной частотой для ионов Си2+, оказывало иной эффект, нежели действие этих факторов по отдельности. В этом случае можно говорить о комбинированном действии факторов. Воздействие же на развивающуюся икру ЭМП или раствора ионов Си2+ по отдельности оказывало практически одинаковое влияние. Наблюдалась схожесть в действии ЭМП и ионов Си2+, привнесенных в среду. Подобные эффекты описаны в литературе для других ионов (McLeod et al., 1987; Smith et al., 1987). Вероятно, в случае действия ЭМП с циклотронной частотой для ионов Си2+ модифицировались ионы, уже содержащиеся в организме. Эта модификация могла сказаться на Си2+-зависимых процессах и привести к эффектам, подобным тем, что возникают при увеличении концентрации меди.

Таблица 10. Число отверстий в каналах сейсмосенсорной системы в костях черепа у сеголетков плотвы

Вариант frontale dentale praeoperculum

Контроль 5.27±0.05 2.87±0.07 8.14±0.07

ЭМП 5.17±0.05 3.43±0.05* 8.04±0.06

Си2+ 5.15±0.04 3.12±0.05* 8.05±0.06

ЭМП + Си2+ 5.27±0.04 2.40±0.07* 7.86±0.07*

Действие на плотву во время раннего онтогенеза только ЭМП привело к увеличению доли рыб со сращениями позвонков и среднего числа сращений в выборке и по сравнению с контролем (табл. 11). Действие раствора ионов Си2+ и совместное действие ЭМП и раствора ионов Си2+ во время раннего развития привело снижению доли рыб со сращениями и среднего числа сращений в выборке. Возможно, наличие ионов Си2+ в концентрации 0.01 мг/л выполняло некую протекторную функцию в процессе развития

аномалий в позвоночнике в данном эксперименте, либо же такие результаты явились следствием других неконтролируемых процессов.

Как и в предыдущем эксперименте, во всех вариантах была обнаружена достоверная положительная связь между числом сращений в позвоночнике и числом позвонков, и отсутствие связи между числом сращений и дисперсией флуктуирующей асимметрии.

Таблица 11. Сращения позвонков в позвоночнике у сеголетков плотвы и связи между числом позвонков и показателями стабильности развития

Вариант Доля рыб со сращениями Число позвонков в сращениях Число сращений на одну особь в выборке Корреляции между показателями стабильности и числом позвонков

2 число аномалий Число сращений - число позвонков 2 a j ~ число позвонков

Контроль 0.45 2.51±0.09 0.83±0.12 0.03 0.37* -0.05

ЭМП 0.61* 2.53±0.06 1.18±0.12* -0.14 0.36* -0.17

Си2+ 0.27* 2.41±0.09 0.46±0.09* 0.14 0.55* 0.05

ЭМП + Си2+ 0.18* 2.17±0.19 0.25±0.06* -0.11 0.35* 0.03

ГЛАВА 7. ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭМП НА

D. MAGNA

В экспериментах использовалось ЭМП с частотой 240 Гц, которое не оказало значительного эффекта при действии на развивающиеся эмбрионы D. magna. Исследования проводились по следующей схеме. Потомство от одного рачка помещалось в две одинаковые емкости. Одна емкость перемещалась в рабочий объем колец Гельмгольца, другая оставалась в контрольных условиях. Линии в обеих емкостях развивались 10-12 суток до вымета второго выводка. После этого из обеих линий одновременно и случайно изымалось по 10 одноразмерных новорожденных особей. Представители следующего поколения помещались в такие же емкости и в те же условия, что производители. Таким образом была произведена смена 8-и поколений. Каждый раз, после смены поколений в эксперименте, анализировались предшествующие генерации.

Динамика изменения общей численности и биомассы в исследуемых линиях на протяжении эксперимента была схожа. Рассматривая динамику изменения общей численности и биомассы в экспериментальной линии относительно контроля, следует сказать, что на протяжении пяти первых поколений общая численность была заметно ниже (рис. 4). В 6-8 поколениях начинались флуктуации этого показателя с приближением к

контрольным значениям. Биомасса напротив колебалась в 1-3 поколениях, а с 4-го по 8-е поколение стабилизировалась ниже контрольных значений.

Рис. 4. Динамика изменения общей численности (1) и биомассы (2) дафний в ЭМП относительно контрольных значений.

Рассматривалось изменение значений морфологических признаков и их дисперсий для рачков из экспериментальной линии относительно контроля в ряду поколений (рис. 6). У производителей в линии подверженной действию ЭМП значения рассматриваемых признаков на уровне 6-8 поколения приближались к контрольным. Динамика изменений дисперсий признаков в поколениях для этой группы была непоказательна вследствие малых объемов выборок.

Изменения значений морфологических признаков у рачков из 1-го выводка в экспериментальной линии характеризовались заметными флуктуациями на уровне 1-5 поколений и выравнивались к 6-8 поколению. Размерные показатели здесь к 8-у поколению были стабильно ниже контрольных значений.

Следует сказать, что производители за время пребывания в поле успевали достичь максимальных размеров в данных условиях. Первый выводок на момент фиксации активно развивался и набирал биомассу. Тенденция к снижению размерных характеристик к 6-8 поколениям здесь может говорить о снижении под действием ЭМП скорости развития рачков или о более поздних сроках выметов потомства в экспериментальной линии. По этой же причине, по-видимому, происходило и снижение общей биомассы (см. рис. 5).

а €

в г

Рис. 6. Динамика изменения средних значений признаков (а) и их дисперсий (б) у производителей в поколениях и динамика изменения средних значений признаков (в) и их дисперсий (г) у рачков из 1-го выводка в поколениях относительно контроля; 1 - Ц 2 -1,2, 3 - Ь. Достоверность отличий показателя Ь от контроля обозначена «*» выше или ниже линий.

Дисперсии признаков у рачков из 1-го выводка в линии, находившейся под влиянием ЭМП, со 2-го по 6-е поколение были выше контрольных значений. На уровне 7, 8 поколений разброс признаков здесь был приближен к контролю. Значения обобщенной дисперсии и индекса Животовского для этой группы вели себя тем же образом.

Описанные выше изменения вписываются в общие представления об адаптивных процессах в биологических системах (Лекявичюс, 1986). Можно предположить, что экспериментальная линия дафний под влиянием ЭМП проходила этап неких приспособительных преобразований. Эти преобразования характеризовались увеличением разнородности по сравнению с контролем на начальном этапе. Затем, вероятно, уже качественно преобразованная линия, на уровне 6-8 поколений характеризовалась сходными с контролем значениями дисперсий признаков и ц. При этом размерные показатели рачков, а, следовательно, и общая биомасса были стабильно ниже контрольных при несущественной разнице в численности. Происходило своеобразное смещение оптимумов экспериментальной линии в сторону замедления скорости развития. Поскольку все рачки были потомками одной особи и размножались исключительно партеногенезом, речь идет о нсгснстичсской адаптации; имеются в виду перестройки в пределах тех возможностей, которые дозволены генотипом.

Таблица 12. Размеры новорожденных потомков в пяти первых выводках и доля нежизнеспособного потомства в вариантах на момент окончания эксперимента

Размеры рачков в Размеры рачков в Мертворожденные Мертворожденные

Вариант эксперименталь- контрольной в эксперименталь- в контрольной

ной линии, мм линии, мм ной линии, % линии, %

КК 0.90±0.01 0.86±0.01 1.64 0.78

КП 0.92±0.01 0.83±0.01* 1.17 1.65

ПК 0.88±0.01* 0.84±0.01* 2.09 0.38

ПП 0.93±0.01* 0.83±0.01* 0.58* 2.31*

Для того чтобы оценить адаптивную ценность изменений, с рачками из контроля и из линии, развивавшейся в ЭМП в течение 8-и поколений, были проведены отдельные опыты по принципу, описанному в главе 4 (см. рис 1). Чувствительными оказались лишь некоторые признаки. Так, размеры новорожденных особей в пяти первых выводках были достоверно меньше при действии ЭМП на производителей из контрольной линии, как до репродуктивного периода, так и во время него (табл. 12). В эксперименте с линией, которая на протяжении 8-и поколений находилась под действием ЭМП, размеры новорожденных у

самок, пребывавших в поле во время репродуктивного периода были значительно выше, чем у производителей, перемещенных в контрольную среду.

Действие ЭМП на производителей из контрольной линии во время репродуктивного периода приводило к увеличению числа мертворожденных потомков. В линии, которая на протяжении 8-и поколений находилась под действием ЭМП, число мертворожденных особей напротив увеличивалось в тех вариантах, где производители во время репродуктивного периода находились в контрольной среде.

Таким образом, более качественное потомство рождалось у дафний тогда, когда его производство проходило в той среде, где рачки жили на протяжении нескольких последних поколений. Можно предположить, что длительное непрерывное действие ЭМП на D. magna приводило к некоторым изменениям, по всей видимости, приспособительного характера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследованные ЭМП являются слабым экологический фактором. Эффекты их действия наиболее выражены при экспозиции объектов в поле на ранних стадиях развития, могут проявляться уже после экспозиции и носить отдаленный характер. Однако даже такой слабый фактор может влиять на популяционные процессы и иметь эволюционное значение.

ВЫВОДЫ

1. Слабые низкочастотные ЭМП с величиной индукции 75 цТ и 150 цТ способны вызывать биологические эффекты у гидробионтов. Величина и направление этих эффектов зависят от частоты ЭМП и стадии онтогенеза организма, подвергнутого действию поля.

2. Действие ЭМП на D. magna во время ювенильного периода онтогенеза вызывает сбой в закладывающейся программе репродукции. Это выражается в увеличении доли нежизнеспособного потомства и снижении размеров новорожденных особей в четырех первых выводках, то есть имеет место продленное действие поля.

3. При действии различных ЭМП на яйца D. magna in vitro ускоряются темпы эмбрионального развития и ухудшаются продукционные показатели рачков в первом выводке.

4. Характер и величина биологических эффектов при действии ЭМП на R. rutilus во время раннего онтогенеза тем выше, чем раньше проходит экспозиция объекта в ЭМП

5. Действие на R. rutilus различных по своей природе факторов, ЭМП с циклотронной частотой для ионов меди и раствора ионов меди в концентрации 0.01 мг/л, может приводить к сходным эффектам. Комбинированное действие этих факторов может приводить к более выраженным эффектам.

6. Дестабилизация развития билатеральных структур и нарушения в развитии осевого скелета у плотвы при действии описанных факторов во время раннего онтогенеза представляют собой не связанные процессы. Проявление аномалий в позвоночнике увеличивается с ростом числа позвонков.

7. При непрерывном действии ЭМП на D. magna на протяжении 8 поколений могут проходить изменения приспособительного характера, состоящие в сокращении колебаний разнообразия морфологических признаков в ряду поколений. Адаптивная ценность изменений в модифицированной линии D. magna проявляется в том, что самки производят более качественное потомство в условиях действия поля по сравнению с контрольной линией.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Крылов В.В. Действие переменного электромагнитного поля сверхнизкой частоты на плотву Rutilus rutiltis L // Сборник тезисов докладов XII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2005». М.: Изд-во «МАКС Пресс». 2005. С. 114.

2. Крылов В.В., Чеботарева. Ю.В. Инкубация икры плотвы Rutilus rutilus (L) в переменном электромагнитном поле частотой 500 Гц вызывает аномалии осевого скелета у сеголеток // Экология пресноводных экосистем и состояние здоровья населения. Оренбург: Печ. дом «Димур». 2006. С. 80-86.

3. Крылов В.В. Влияние переменного электромагнитного поля низкой частоты на продукционные показатели Dapnia magna, Straus // материалы Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы уникальных природных и антропогенных ландшафтов». Ярославль: ЯрГУ. 2006. С. 160-166.

4. Крылов В.В. Непосредственный и продленный эффекты действия переменного электромагнитного поля низкой частоты на продукционные показатели Daphnia magna // Гидробиологический журнал. 2007. том. 43. № 4. С. 76-87 (Krylov V. V. Direct and Prolonged Effects of the Action of Low Frequency Alternating Electromagnetic Fields on Reproduction Parameters of Daphnia magna // Hydrobiological Journal. 2007. V. 43. Iss. 6. P. 71-82).

5. Крылов В.В. Влияние переменного электромагнитного поля на Dapnia magna, Straus // материалы 2-ой научной конференции с участием стран СНГ «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов». Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2007. С. 77-78.

6. Крылов В.В., Непомнящих В.А., Извеков ЕЖ, Изюмов Ю.Г., Чеботарева Ю.В. Асимметрия реакции избегания у плотвы Rutilus rutilus (Cyprinidae): корреляция с морфологической асимметрией // Зоологический журнал. 2008. т. 87. № 5. С. 573-577.

7. Крылов В. В. Действие переменного электромагнитного поля сверхнизкой и низкой частоты на выживаемость, развитие и продукционные показатели Daphnia magna Straus (Crustacea, Cladocera) // Биология внутренних вод. 2008. № 2. С. 33-39 (Krylov V. V. Impact of alternating electromagnetic field of ultralow and low frequencies upon survival, development, and production parameters in Daphnia magna Straus (Crustacea, Cladocera) //

Inland Water Biology. 2008. V. 1. Iss. 2. P. 134-140).

у

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Крылов, Вячеслав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Природа электромагнитного поля.

1.2 Особенности биологических эффектов действия слабых низкочастотных ЭМП.

1.3 Механизмы действия поля.

1.3.1 Теория биогенного магнетита.

1.3.2 Сигнальный характер действия1 слабых ЭМП.

1.3.3 Действие низкочастотных электрических полей.

1.3.4 Изменение свойств воды при действии ЭМП.

1.3.5 Влияние ЭМП на реакции с участием свободных радикалов.

1.3.6 Резонансные модели.

1.3.6.1 Циклотронный резонанс (модель Либова).

1.3.6.2 Магнитный параметрический резонанс в биосистемах (теория Леднева).

1.3.7 Интерференция в МП (модели Бинги).

1.3.7.1 Интерференция квантовых состояний иона в белковой полости.

1.3.7.2 Молекулярный гироскоп.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Действие слабых низкочастотных электромагнитных полей на морфо-биологические показатели гидробионтов"

4 Магнитное поле (МП) является важным экологическим фактором, в присутствии которого протекала эволюция органического мира (Bion, 1998). На протяжении своей истории биосфера, в большей или меньшей степени, испытывала на себе действие МП естественного происхождения. Большое количество работ указывает на корреляции биологических процессов с вариациям геомагнитного поля Земли (Чижевский 1976; Кашулин, Першаков 1995, Morariu et al:, 2002).

Однако, за последний век, в связи с появлением в ходе научно-технической революции антропогенных источников электромагнитных полей (ЭМП), на естественный магнитный фон накладываются мощные поля искусственного происхождения. Более того, имеются свидетельства о том, что естественные МП подвергаются заметной антропогенной модификации (Fraser-Smith, 1981; Гульельми, Зотов, 1986). В этой связи остро встает вопрос о детальном исследовании воздействия электромагнитных полей на живые организмы.

Еще несколько десятилетий назад многие ученые скептически относились к возможности влияния слабых ЭМП на биологические объекты. Это отношение в значительной степени было обусловлено термодинамическими представлениями, согласно которым эффекты воздействия слабых ЭМП на живые системы по своей величине намного меньше эффектов, обусловленных тепловой энергией этих систем - так называемая «проблема кТ» (Binhi, Rubin, 2007). Однако в последнее время накоплено большое количество фактов влияния ничтожно слабых воздействий на биологические объекты. Сегодня ЭМП рассматривают как реально существующий экологический фактор. Влияние внешних искусственных и естественных магнитных полей па живые системы изучает отдельное направление биофизики - магнитобиология.

Растущий интерес к проблемам магнитобиологии, прежде всего, обусловлен их актуальностью. В последнее время в медицинской литературе встречаются описания особой категории людей, испытывающих повышенную чувствительность к ЭМП (Havas, 2006). В Швеции официально введено понятие электрогиперчувствительности «electrohypersensitivity (EHS)», которое можно охарактеризовать как ухудшение самочувствия вблизи источников ЭМП (Johansson, 2006). Большую озабоченность вызывают эпидемиологические работы, раскрывающие связь между онкологическими заболеваниями и хроническим воздействием ЭМП бытового происхождения (Savitz et al., 1990; Gurney et al., 1996; Preston-Martin et al., 1996). Активно исследуется влияние ЭМП на культуры раковых клеток (Juutilainen et al., 2000; Pang et al., 2002; Radeva et al, 2004; Girgert et al., 2008).

В 1995 году Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) был официально введен термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды". Эта организация включает проблему электромагнитного загрязнения в перечень приоритетных для человечества. В числе немногих всемирных проектов ВОЗ реализует Международный электромагнитный проект (WHO International EMF Project), что подчеркивает актуальность и значение, придаваемое международной общественностью этой теме. В свою очередь практически все технически и культурно развитые страны реализуют свои национальные программы исследования биологического действия ЭМП и обеспечения безопасности человека и экосистем в условиях нового глобального фактора загрязнения окружающей среды (Гордеев и др., 2002).

Некоторые водные экосистемы уже сегодня подвержены действию антропогенных ЭМП. Прогноз на будущее характеризуется увеличением электромагнитного загрязнения. Однако, среди всего обилия информации о действии слабых низкочастотных ЭМП на биологические объекты, крайне мало сведений о влиянии этого фактора на гидробионтов (Грефнер и др., 1998; Дувинг и др., 2000; Skauli et al., 2000).

Вследствие этого мы поставили цель - оценить особенности действия слабых низкочастотных ЭМП на морфо-биологические показатели гидробионтов на примере Daphnia magna Straus и Rutilus rutilus L.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Установить характеристики эффективного слабого низкочастотного ЭМП.

2. Проследить зависимость характера и величины биологического эффекта от того этапа в онтогенезе D. magna и R. rutilus во время которого проходила экспозиция в ЭМП.

3. Оценить последствия действия ЭМП на D. magna и R. rutilus во время ранних этапов развития. Выяснить, возможность продленного биологического эффекта после действия ЭМП.

4. Оценить действие ЭМП на R. rutilus по принципу резонансных магнитобиологических моделей, сравнить его с действием раствора ионов тяжелых металлов. Оценить совместное действие двух факторов.

5. Выяснить возможность приспособительных реакций у D. magna в ответ на длительное непрерывное действие ЭМП.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Крылов, Вячеслав Владимирович

выводы

1. Слабые низкочастотные ЭМП с величиной индукции 75 jxT и 150 |яТ способны вызывать биологические эффекты у гидробионтов. Величина и направление этих эффектов зависят от частоты ЭМП и стадии онтогенеза организма, подвергнутого действию поля.

2. Действие ЭМП на D. magna во время ювенильного периода онтогенеза вызывает сбой в закладывающейся программе репродукции. Это выражается в увеличении доли нежизнеспособного потомства и снижении размеров новорожденных особей в четырех первых выводках, т.е. имеет место продленное действие поля.

3. При действии различных ЭМП на яйца D. magna in vitro ускоряются темпы эмбрионального развития и ухудшаются продукционные показатели рачков в первом выводке.

4. ^ Характер и величина биологических эффектов при действии ЭМП на R. rutilus во время раннего онтогенеза тем выше, чем раньше проходит экспозиция объекта в ЭМП

5. Действие на R. rutilus различных по своей природе факторов, ЭМП с циклотронной частотой для ионов меди и раствора ионов меди в концентрации 0.01 мг/л, может приводить к сходным эффектам. Комбинированное действие этих факторов может приводить к более выраженным эффектам.

6. Дестабилизация развития билатеральных структур и нарушения в развитии осевого скелета у плотвы при действии описанных факторов во время раннего онтогенеза представляют собой не связанные процессы. Проявление аномалий в позвоночнике увеличивается с ростом числа позвонков.

7. При непрерывном действии ЭМП на D. magna на протяжении 8 поколений могут проходить изменения приспособительного характера, состоящие в сокращении колебаний разнообразия морфологических признаков в ряду поколений. Адаптивная ценность изменений в модифицированной линии D. magna проявляется в том, что самки производят более качественное потомство в условиях действия поля по сравнению с контрольной линией.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает огромную признательность и благодарит за помощь в создании этой работы сотрудников лаборатории Популяционной биологии и генетики ИБВВ РАН (Изюмова Ю.Г., Чеботарёву Ю.В., Таликину М.Г., Папченкову Г.А. Субботкина М.Ф., Комову Н.И., Овчарову Л.С., Кожару А.В., Павлову В.В. и др.). Эта работа не была бы написана без помощи и поддержки А.В. Гульельми, В.В. Леднева, К.Б. Асланиди, Н.А. Беловой и Е.А. Осиповой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приступая к этой работе, мы поставили перед собой ряд задач:

- Установить характеристики эффективного слабого низкочастотного ЭМП.

- Проследить зависимость характера и величины биологического эффекта от того этапа в онтогенезе D. magna и R. rutilus во время которого проходила экспозиция в ЭМП.

- Оценить последствия действия ЭМП на D. magna и R. rutilus во время ранних этапов развития. Выяснить, возможность продленного биологического эффекта после действия ЭМП.

- Оценить действие ЭМП на R. rutilus по принципу резонансных магнитобиологических моделей, сравнить его с действием раствора ионов тяжелых металлов. Оценить совместное действие двух факторов.

- Выяснить возможность приспособительных реакций у D. magna в ответ на длительное непрерывное действие ЭМП.

В проведенных экспериментах были установлены характеристики эффективных слабых низкочастотных ЭМП, влияющих на гидробионтов. Определено, что характер биологического эффекта при действии ЭМП на водные организмы зависит от того этапа в онтЬгенезе гидробионтов, во время которого проходила экспозиция объекта в поле. Установлено, что наиболее уязвимыми к действию ЭМП являются развивающиеся организмы на ранних этапах онтогенеза. Показано, что некоторые биологические эффекты могут сохраняться и после воздействия поля, т. е. имеют продленный характер. Установлено, что эффекты действия ЭМП с циклотронной частотой для Си2+ на ранние этапы развития плотвы в некоторых случаях подобны эффектам действия раствора ионов Си2+. Показаны особенности комбинированного действия этих факторов. Установлено, что у гидробионтов могут проходить приспособительные реакции в ответ на действие ЭМП.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Крылов, Вячеслав Владимирович, Борок

1. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. Ижевск: АНО «ИКИ», 2004. 212 с.

2. Анищенко B.C., Нейман А.Б., Мосс Ф., Шиманский-Гайер Л. Стохастический резонанс как индуцированный шумом эффект увеличения степени порядка // УФН. 1999. Т. 169. С. 7-38.

3. Аристархов В.М., Пирузян Л.А., Цыбышев В.П. Физико-химические основы первичных механизмов биологического действия магнитного поля // Реакции биологических систем на магнитные поля. М.: Наука, 1978. С. 6-25.

4. Балушкина Е.В., Винберг Г.Г. Зависимость между массой и длиной тела у планктонных животных // Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуцирования озер. Л.: ЗИН АН СССР, 1979. С. 58-72.

5. Белова Н.А. «Модуляция функционально-метаболических свойств биосистем с помощью слабых магнитных полей». Дис. . канд. биол. наук. Пущино.: ИТЭБ РАН, 2001. 91 с.

6. Берестецкий В., Лифшиц Е., Питаевский Л. Квантовая электродинамика. Теоретическая физика. Том 4. М.: Наука, 1980. 704 с.

7. Бинги В.Н. Магнитобиология: эксперименты и модели. М.: Изд-во МИЛТА, 2002. 592 с.

8. Бинги В.Н. Механизм магниточувствительного связывания ионов некоторыми белками // Биофизика. 1997. Т. 42. С. 338-342.

9. Бинги В. Н., Савин А. В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // УФН. 2003. Т. 173. С. 265-300.

10. Васнецов В.В. Этапы развития костистых рыб // Очерки по общим вопросам ихтиологии. М.: Наука, 1953. С. 207-217.

11. Владимиров В.И. Критические периоды развития у рыб// Вопросы ихтиологии. 1975. Т. 15. С. 955-975.

12. Внешняя среда и развивающийся организм. Ред. Мицкевич М.С. М.: Наука, 1977. 384с.

13. Гольдштейн Л.Д., Зерпов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М.: Изд-во «Советское радио», 1971. 664 с.ч

14. Гордеев С.Г., Пятницкий В.И., Коновалова Т.М. Экологические исследования — изучение «электромагнитного загрязнения» городских территорий // Геофиз. вестник. 2002. № 12. С. 8-11.

15. Грефнер И.М., Яковлева T.JI., Борейша И.К Влияние электромагнитного излучения на развитие головастиков травяной лягушки (Rana temporaria L.) // Экология. 1998. № 2. С. 154-155.

16. Гульельми А.В., Зотов ОД. О геомагнитном эффекте "мировых дней" // Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т. 26. С. 870-872.

17. Животовский JI.A. 1991. Популяционная биометрия. М.: Наука. 271 с.

18. Жукова Н.А. Цикломорфоз у дафний // Уч. зап. Ленингр. пед. ин-та. 1953. Т. 7. С. 85148.

19. Захаров В.М. 1987. Асимметрия животных. М.: Наука. 216 с.

20. Зельдович Я.Б., Бучаченко А.Л., Франкевич Е.Л. Магнитно-спиновые эффекты в химии и молекулярной физике // УФН. 1988. Т. 155. С. 3-45.

21. Зенин С.В. «Структурированное состояние воды как основа управления поведением и безопасностью живых систем». Автореф. докт. дисс. Москва: Институт биохимической физики РАН 1999, 38 с.

22. Зотин А.И., Зотин А.А. Направление, скорость и механизмы прогрессивной эволюции. М.: Наука, 1999. 432 с.

23. Изюмов Ю.Г. Экологические морфы плотвы Rutilus rutilus L. в Рыбинском водохранилище // Биология внутренних вод Информ. бюл. 1981. № 50. с. 65-68.

24. Изюмов Ю.Г, Касьянов А.Н. О наследственной обусловленности числа позвонков уплотвы Rutilus rutilus // Вопросы ихтиологии. 1995. Т. 35. С. 594-597.

25. Ланге Н.О., Дмитриева Е.Н. Методика эколого-морфологических исследований развития молоди рыб// Исследования размножения и развития рыб. М.: Наука, 1981.С.67-88.

26. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. Теоретическая физика в 10 томах. Том 2. М.: Наука, 1988.512 с.

27. Лапирова Т.Е. Влияние ионов солей тяжелых металлов (Hg, Си, Cd) и карбофоса на иммунофизиологическое состояние молоди осетровых и карповых рыб. Дис. . канд. биол. наук: Борок, 2004. 192 с.

28. Ледпев В.В. Биоэффекты слабых комбинированных, постоянных и переменных магнитных полей // Биофизика. 1996. Т. 41. С. 224-232.

29. Лекявичюс Э. Элементы общей теории адаптации. Вильнюс: Изд-во «Мокслас», 1986. 273 с.

30. Лениндэюер А. Основы биохимии. М.: Мир, 1985. 367 с.

31. Макеев В.М. Стохастический резонанс и его возможная роль в живой природе // Биофизика. 1993. Т. 38. С. 194-201.

32. Макрушин А.В. Изучение адаптаций, связанных с размножением у Cladocera // Гидробиол. журн. 1968. Т. 4. С. 72-76.

33. Макрушин А. В. Некоторые особенности воспроизводительной системы Cladocera // Зоол. журн. 1976. Т. 55. С. 1143-1148.

34. Макрушин А.В. Эволюция воспроизводительной системы ветвистоусых ракообразных // Современные проблемы изучения ветвистоусых ракообразных. Спб.: Гидрометеоиздат, 1992. С. 46-64.

35. Мануйлова Е.Ф. Ветвистоусые рачки фауны СССР. М.: Наука, 1964. 326 с.

36. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости дафний. М.: Акварос, 1999. 50 с.

37. Неймарк Ю.И., Ланда П.С. Стохастические и хаотические колебания. М.: Наука, 1987.424 с.

38. Новиков В.В., Кувичкин В.В., Фесенко Е.Е. Влияние слабых комбинированных постоянного и переменного низкочастотных полей на ионные токи в водных растворах аминокислот // Биофизика. 1999. Т. 44. С. 224-230.

39. Новиков Г.Г. Рост и энергетика развития костистых рыб в раннем онтогенезе. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 295 с.

40. Объекты биологии развития. Ред. Астауров Б.Л. М.: Наука, 1975. 579 с.

41. Павлов Д.А. Морфологическая изменчивость в раннем онтогенезе костистых рыб. М.: ГЕОС, 2007. 264 с.

42. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: ВНИРО, 1999. 304 с.

43. Плеханов Г. Ф. Основные закономерности низкочастотной электромагнитобиологии. Томск: Изд'-во ТГУ, 1990. 188 с.ч Плохинский НА. Биометрия. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 367 с.

44. Плюснина Т.Ю., Ризниченко Г.Ю., Аксенов С.И., Черняков Г.М. Влияние слабого электрического воздействия на триггерную систему трансмембранного ионного переноса //Биофизика. 1994. Т. 39. С. 345-350.

45. Пономарев О.А., Фесенко Е.Е. Свойства жидкой воды в электрических и магнитных полях // Биофизика. 2000. Т. 45. С. 389 398.

46. Пригоэюин И. От существующего к возникающему. М.: Наука, 1985. 327 с.

47. Пятаков М.Л. По поводу сезонного изменения плодовитости у ветвиситоусых // Зоол. журн. 1956. Т 34. С. 1439-1440.

48. Салихов КМ. 10 лекций по спиновой химии. Казань: Изд-во «Унипресс», 2000. 150 с.

49. Свирежев Ю.М. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. М.: Наука, 1987. 366 с.

50. Северцов А. С. Внутривидовое разнообразие как причина эволюционной стабильности//Журн. общ. биол. 1990. Т. 51. С. 579-589.

51. Семенченко В.П. Закономерности функционирования ветвистоусых ракообразных при различных температурных и трофических условиях (анализ на уровне особи и популяции). Автореф. дис. . докт. биол. наук: Минск, 1992. 45 с.

52. Татарко К. И. Аномалии карпа и роль температурного фактора в их развитии // Биологический режим водоемов охладителей ТЭЦ и влияние температуры нагидробионтов (труды всесоюзного гидробиологического общества). М.: Наука, 1977. С. 157-196.

53. Татарко К.И. Влияние температуры на эмбриональное развитие прудового карпа // Гидробиол. Журн. 1965. Т. 1. С. 62-66.

54. Хлебович В.В. Акклимация животных организмов. JL: Наука, 1981. 135 с.

55. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976. 366 с.

56. Шапошников Г.Х. Морфологическая дивергенция и конвергенция в эксперименте с тлями (Homoptera, Aphidinea) // Энтомол. обозр. 1965. Т. 44. С. 3-25.

57. Шишкин М.А. Закономерности эволюции онтогенеза // Современная палеонтология. М.: Недра, 1988. С. 169-209.

58. Шмалъгаузен И.И. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М.:%Наука, 1982. 228 с.

59. Шувалова JI.A., Островская М.В., Сосунов Е.А., Леднев В.В. Влияние слабого магнитного поля в режиме параметрического резонанса на скорость кальмодулин-зависимого фосфорилирования миозина в растворе //ДАН. 1991. Т. 317. С. 227т230.

60. Astumian R.D., Weaver J.C., Adair R.K. Rectification and signal averaging of weak electric fields by biological cells // P. Natl. Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 3740-3743.

61. Ayrapetyan S.N., Grigorian К. V., Avanesyan A.S., Stamboltsian К. V. Magnetic fields alter electrical properties of solutions and their physiological effects // Bioelectromagnetics. 1994. V. 15. P.133-142.

62. Baciu.C., Salus H.P., Berg H. Electromagnetic permeabilization of yeast cell membranes yielding enhanced photodynamic action: a synergism // Electromagnetic Biol. Med. 2001. V. 20. P. 363-369.

63. Balon E.K. Epigenesis of an epigeneticist: the development of some alternative concepts on the early ontogeny and evolution of fishes // Guelph. Ichthyol. Rev. 1990. V. LP. 1-42.

64. Balon E.K. Epigenetic processes, when nalura поп facit saltum becomes a myth, and alternative ontogenies a mechanism of evolution // Environ. Biol. Fish. 2002. V. 65. P. 1-35.

65. Bawin S.M., Kazmarek L.K., Adey W.R. Effects of modulated VHF fields on the central nervous system // Ann. NY Acad. Sci. 1975. V. 247. P. 74-81.

66. Beason R.C. Use of an inclination compass during migratory operation by the bobolink СDolichonyx oryzivorus) II Ethology. 1989. V. 81. P. 291-299.

67. Beason R.C., Brennan W.J. Natural and induced magnetization in the bobolink (Icteridae: Dolichonyx oryzivorus) II J. Exp. Biol. 1986. V. 125. P. 49-56.

68. Benzi R., Sutera A., Vulpiani A. The mechanism of stochastic resonance // J. Phys. A. 1981. V. 14. P. L453-L457.

69. Bezrukov S.M., Vodyanoy I. Stochastic resonance in non-dynamical systems without response thresholds //Nature. 1997. V. 385. P. 319-321.

70. Binhi V.N.; Rubin A.B. Magnetobiology: The kT Paradox and Possible Solutions // Electromagnetic Biol. Med. 2007. V. 26. P. 45-62.

71. Bion I.J. Electromagnetic Origin of Life // Electromagnetic Biol. Med. 1998. V. 17. P. 401-413.

72. Blackman C.F., Benane S.G., House D.E. Evidence for direct effect of magnetic fields on neurite outgrowth // FASEB J. 1993. V. 7. P. 801-806.

73. Blackman C.F., Benane S.G., Rabinowitz J.R., House D.E., Joines W.T. A role for the magnetic field in the radiation-induced efflux of calcium ions from brain tissue in vitro // Bioelectromagnetics. 1985. V. 6. P. 327-337.

74. Blakemore R.P. Magnetotactic bacteria// Science. 1975. V. 190. P. 377-379.

75. Blanchard J.P., Blackman C.F. Clarification and application of an ion parametric resonance model for magnetic field interactions with biological systems // Bioelectromagnetics. 1994. V. 15. P. 217-238.

76. Burns C.W. Effects of crowding and different food levels on growth and reproductive investment of Daphnia// Oecologia. 1995. V. 101. P. 234-244.

77. Cameron I.L., Hardman W.E., Winters W.D., Zimmerman S., Zimmerman A.M. Environmental magnetic fields: influences on early embryogenesis I I J. Cell Biochem. 1993. V. 51. P. 417-425.

78. Colic M., Morse D. Mechanism of the long-term effects of electromagnetic radiation on solutions and suspended colloids // Langmuir. 1998. V. 14. P. 783-787.

79. Costato M„ Milani M., Spinoglio L. Quantum mechanics: a break-thought into biological system dynamics // Bioelectroch. Bioener. 1996. V. 41. P. 27-30.

80. Cremer-Bartels G., Krause K., Mitoskas G., Brodersen D. Magnetic field of the Earth as additional zeitgeber for endogenous rhythms // Naturwissenschaften. 1984. V. 71. P. 567-574.

81. Deans J.K., Powell A.D., Jefferys J.G.R. Sensitivity of coherent oscillations in rat hippocampus to AC electric fields // J. Physiol. 2007. V. 583. P. 555-565.

82. Fahy W.E. Influence of temperature change on number of vertebrae and caudal fin rays in Fundulus majalis (Walbaum) // J. Cons. Int. Explor. Mer. 1972. V. 34. P. 217-231.

83. Falugi С., Grattarola M., Prestipino G. Effects of low-intensity pulsed electromagnetic fields on the early development of sea urchins // Biophys. J. 1987. V. 51. P. 999-1003.

84. Fesenko E.E., Gluvstein A.Ya. Changes in the state of water, induced by radiofrequency electromagnetic fields // FEBS Lett. 1995. V. 367. P. 53-55.

85. Frankel R.B., Blakemore R.P., Wolfe R.S. Magnetite in freshwater magnetotactic bacteria // Science. 1979. V. 203. P. 1355-1357.

86. Fraser-Smith A.C. Effects of man on geomagnetic activity and pulsations // Adv. Space Res. 1981. V. 1. P. 455-466.

87. Galvanovskis J., Sandblom J. Periodic forcing of intracellular calcium oscillators. Theoretical studies of the effects of low frequency fields on the magnitude of oscillations // Bioelectroch. Bioener. 1998. V. 46. P. 161-174.

88. Garcia-Sancho J., Montero M., Alvarez J., Fonteriz R.I., Sanchez A. Effects of extremely-low-frequency electromagnetic fields on ion transport in several mammalian cells // Bioelectromagnetics. 1994. V. 15. P. 579-588.

89. Girgert R., Griindker C., Emons G., HanfV. Electromagnetic fields alter the expression of estrogen receptor cofactors in breast cancer cells // Bioelectromagnetics. 2008. V. 29. P. 169176.

90. Gould J.L., Kirschvink J.L., Deffeyes K.S. Bees have magnetic remanence // Science. 1978. V. 201. P. 1026-1028.

91. Graham J., Fletcher D., Tigue J., McDonald M. Growth and developmental stability of Drosophila melanogaster in low frequency magnetic fields // Bioelectromagnetics. 2000. V. 21. P. 465-472.

92. Green J. Seasonal variation in egg production by Cladocera // J. Animal Ecol. 1966. V. 35. P. 77-104.

93. Gregory J.K., Clary D.C., Liu K., Brown M.G., Saykally R.J. The Water Dipole Moment in Water Clusters // Science. 1997. V. 275. P. 814-817.

94. Grundler W., Kaiser F, Keilmann F„ Walleczek J. Mechanisms of electromagnetic interaction with cellular systems //Naturwissenschaften. 1992. V. 79. P. 551-559.

95. Handy R.D. Chronic effects of copper exposure versus endocrine toxicity: two sides of the same toxicological process? // Сотр. Biochem. Physiol. Part A Mol. Integr. Physiol. 2003. V. 135. P. 25-38.

96. Havas M. Electromagnetic hypersensitivity: biological effects of dirty electricity with emphasis on diabetes and multiple sclerosis // Electromagnetic Biol. Med. 2006. V. 25. P. 259268.

97. Hoffmann G.A., Dev S.B., Dimmer S. Electroporation therapy: a new approach for the treatment of head and neck cancer II IEEE Eng. Med. Biol. 1996. V. 15. P. 124-132.

98. Jenrow K.A., Smith C.H., Liboff A.R. Weak extremely low frequency magnetic fields and regeneration in the planarian Dugesia tigrina II Bioelectromagnetics. 1995. V. 16. P. 106-112.

99. Jenrow K.A., Smith C.H., Liboff A.R. Weak extremely-low-frequency magnetic field induced regeneration anomalies in the planarian Dugesia tigrina II Bioelectromagnetics. 1996. V. 17. P. 467-474.

100. Jenrow K.A., Zhang X, Renehan W.E., Liboff A.R. Weak ELF magnetic field effects on hippocampal rhythmic slow activity // Exp. Neurol. 1998. V. 153. P. 328-234.

101. Johansson O. Electrohypersensitivity: state-of-the-art of a functional impairment // Electromagnetic Biol. Med. 2006. V. 25. P. 245-258.

102. Juutilainen J., Lang S., Rytomaa T. Possible cocarcinogenic effects of ELF electromagnetic fields may require repeated long-term interaction with carcinogenetic factors // Bioelectromagnetics. 2000. V. 21. P. 122-128.

103. Juutilainen J.P. Effects of low frequency magnetic fields on chick embryos, dependence on incubation temperature and storage of the eggs // Z. Naturforsch. 1986. V. 41C. P. 1111-1115.

104. Kaiser F. External signals and internal oscillation dynamics: biophysical aspects and modeling approaches for interactions of weak electromagnetic fields at the cellular level // Bioelectroch. Bioener. 1996. V. 41. P. 3-18.

105. Khangarot B.S., Das S. Toxicity of mercury on in vitro development of parthenogenetic eggs of a freshwater cladoceran Daphnia carinata // J. Hazard Mater. 2008. (in print).

106. Kirschvink J.L., Kobayashi-Kirschvink A., Diaz-Ricci J.C., Kirschvink S.J. Magnetite in human tissues: A mechanism for the biological effects of weak ELF magnetic fields // Bioelectromagnetics. 1992. V. 12S. P. S101-S114.

107. Kobayashi A. K., Kirschvink J. L., Nesson M.H. Ferromagnetism and EMFs //Nature. 1995. V. 374. P. 123.

108. Shams-Lahijani M., Ebrahimi-Nojooshi S., Siadat S. F. Light and Electron Microscope Studies of Effects of 50 Hz Electromagnetic Fields on Preincubated Chick Embryo // Electromagnetic Biol. Med. 2007. V. 26. P. 83-98.

109. Markin V.S., Liu D., Gisma J., Strobel R., Rosenberg M.D., Tsong T.Y. Ion channel enzyme in an oscillating electric field // J. Membr. Biol. 1992a. V. 126. P. 137-145.

110. Markin V.S., Liu D., Rosenberg M.D., Tsong T.Y. Resonance transduction of low level periodic signals by an enzyme: an oscillatory activation barrier model // Biophys. J. 1992b. V. 61. P. 1045-1049.

111. Markov M.S., Wang S., Pilla A.A. Effects of weak low frequency sinusoidal and DC magnetic fields on myosin phosphorylation in cell-free preparation // Bioelectroch. Bioener. 1993. V. 30. P. 119-125.

112. Markx G.H., Davey C.L. The dielectric properties of biological cells at radiofrequencies: Applications in biotechnology // Enzyme Microb. Tech. 1999. V. 25. P. 161-171.

113. McLeod B.R., Libojf A.R., Smith S.D. Electromagnetic gating in ion channels // J. Theor. Biol. 1992. V. 158. P. 15-32.

114. McLeod B.R., Smith S.D., Cooksey K.E., Liboff A.R. Ion cyclotron resonance frequencies enhance Ca2+-dependent motility in diatoms // J. Bioelect. 1987. V. 6. P. 1-12.

115. Methods for acute toxicity tests with fish, macroinvertebrates and amphibians. U.S. Environmental protection agency. Oregon. 1975. 63 p.

116. Miller D.A. Useful perspective on the relation between biological and physical descriptions of phenomena//J. Theor. Biol. 1991. V. 152, P. 341-355.

117. Могariu V. V., Tomoaia G., Morariu L.C. Geomagnetic activity and life. Emergency visits in an orthopedic clinic // Electromagnetic Biol. Med. 2002. V. 21. P. 55-67.

118. Nakagava M. A study on extremely low frequency electric and magnetic fields and cancer: Discussion of EMF safety limits // J. Occupat. Health. 1997. V. 39. P. 18-28.

119. Oliveira M., Serafim A., Bebianno M.J., Pacheco M„ Santos M.A. European eel {Anguilla anguilla L.) metallothionein, endocrine, metabolic and genotoxic responses to copper exposure // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2008. V. 70. P. 20-26.

120. Oner M., Atli G„ Canli M. Changes in serum biochemical parameters of freshwater fish Oreochromis niloticus following prolonged metal (Ag, Cd, Cr, Cu, Zn) exposures // Environ. Toxicol. Chem. 2008. V. 27. P. 360-366.

121. Orska J. The influence of temperature on the development of meristic characters of the skeleton in Salmonidae. Part I: Temperature-controlled variations of the number of vertebrae in Salmo irideus Gibb // Zool. Poloniae. 1962. V. 12. P. 309-339.

122. Pang L; Traitcheva N.; Gothe G.; Camacho Gomez J.A.; Berg H. ELF-electromagnetic fields inhibit the proliferation of human cancer cells and induce apoptosis // Electromagnetic Biol. Med. 2002. V. 21. P. 243-248.

123. Peters P.H., De Bernardi R. Daphnia // Memorie Dell'istituto Italliano Di Idrobiologia. -1987. V. 45. 502 p.

124. Pilla A.A., Nasser P.R., Kaufman J.J. Gap junction impedance, tissue dielectrics and thermal noise limits for electromagnetic field bioeffects // Bioelectroch. Bioener. 1994. V. 35. P. 63-69.

125. Polk C. Physical mechanisms by which low-frequency magnetic fields can affect the distribution of counterions on cylindrical biological cell surfaces // J. Biol. Phys. 1986. V. 14. P. 3-8.

126. Prat о F.S., Carson J.J.L., Ossenkopp K.P., Kavaliers M. Possible mechanism by which extremely low frequency magnetic fields affect opioid function // FASEB J. 1995. V. 9. P. 807814.

127. Prato F.S., Kavaliers M., Thomas A.W. Extremely low frequency magnetic fields can either increase or decrease analgaesia in the land snail depending on field and light conditions // Bioelectromagnetics. 2000. V. 21. P. 287-301.

128. Preston-Martin S., Navidi W„ Thomas D., Lee P.J., Bowman J., Pogoda J. Los Angeles study of residential magnetic field and childhood brain tumors // Am. J. Epidemiol. 1996. V. 143. P. 105-119.

129. Radeva M.; Berg A.; Berg H. Induction of apoptosis and necrosis in cancer cells by electric fields, electromagnetic fields, and photodynamically active quinoids // Electromagnetic Biol. Med. 2004. V. 23. P. 185-200.

130. Ravera S., Falugi C., Calzia D., Pepe I.M., Panfoli I., Morelli A. First cell cycles of sea urchin Paracentrotus lividus are dramatically impaired by exposure to extremely low-frequency electromagnetic field // Biol. Reprod. 2006. V. 75. P. 948-953.

131. Reese J.A., Fraizer M.E., Morris J.E., Buschbom R.L., Miller D.L. Evaluation of changes in diatom mobility after exposure to 16 Hz electromagnetic fields // Bioelectromagnetics. 1991. V. 12. P. 21-25.

132. Ross S.M. Combined DC and ELF magnetic fields can alter cell proliferation // Bioelectromagnetics. 1990. V. 11. P. 27-36.•у I

133. Ruzic R., Jerman I. Influence of Ca in biological effects of direct and indirect ELF magnetic field stimulation// Electromagnetic Biol. Med. 1998. V. 17. P. 205-216.

134. Sandweiss J. On the cyclotron resonance model of ion transport // Bioelectromagnetics. 1990. V. 11. P. 203-205.

135. Savitz D.A., John E.M., Kleckner R.C. Magnetic field exposure from electric appliances and childhood cancer//Am. J. Epidemiol. 1990. V. 131. P. 763-773.

136. Semm P., Beason R.C. Responses to small magnetic variations by the trigeminal system of the bobolink // Brain Res. Bulletin. 1990. V. 25. P. 735-740.

137. Singh M., Garbyal R.S., Singh K. P., Singh U. P. Effect of 50-Hz-powerline-exposed water on hematological parameters in rats // Electromagnetic Biol. Med. 2003. V. 22. P. 75-83.

138. Singh M., Singh U. P., Singh K. P. Magnetically restructured water induces changes in rat brain//Electromagnetic Biol. Med. 2002. V. 21. P. 249-254.

139. Singh M., Singh U. P., Singh K. P., Mishra A. Effect of 50-Hz power line exposed magnetized water on rat kidney // Electromagnetic Biol. Med. 2004. V. 23. P. 241-249.

140. Skauli K.S., Reitan J.В., Walther B.T. Hatching in zebrafish (Danio rerio) embryos exposed to a 50 Hz magnetic field // Bioelectromagnetics. 2000. V. 21. P. 407-410.

141. Smith J.D., Cappa C.D., Wilson K.R., Messer B.M., Cohen R.C., Saykally R.G. Energetics of hydrogen bond network rearrangements in liquid water // Science. 2004. V. 306. P. 851-853.

142. Smith S.D., McLeod B.R., Liboff A.R. Testing the ion cyclotron resonance theory of electromagnetic field interaction with odd and even harmonic tuning for cations // Bioelectroch. Bioener. 1995. V. 38. P. 161-167.

143. Smith S.D., McLeod B.R., Liboff A.R., Cooksey K. Calcium cyclotron resonance and diatom mobility // Bioelectromagnetics. 1987. V. 8. P. 215-227.

144. Sobral O., Chastinet C., Nogueira A., Soares A., Goncalves F., Ribeiro R. In vitro development of parthenogenetic eggs: a fast ecotoxicity test with Daphnia magna? // Ecotox. Environ. Saf. 2001. V.50. P. 174-179.

145. Taning A. V. Experimental study of meristic characters in fishes // Cambridge Philos. Soc. Biol. Rev. 1952. V. 27. P. 169-193.

146. Tatsuo A., Hotaka S., Yoshiyuki N. Tadayoshi S., Yoshio N. Embryonic development assay with Daphnia magna: application to toxicity of aniline derivatives // Chemosphere V. 45. 2001. P. 487-495.

147. Tsong T.Y. Molecular recognition and processing of periodic signals in cells: study of activation of membrane ATPases by alternating electric fields // Biochim. Biophys. Acta. 1992. V. 1113. P. 53-70.

148. Vajrala V., Claycomb J.R., Sanabria H., Miller J.H.Jr. Effects of Oscillatory Electric Fields on Internal Membranes: An Analytical Model // Biophys. J. 2008. V. 94. P. 2043-2052.

149. Volobuev A.N., Zhukov B.N., Bakhito A.U., Ovchinnikov E.L., Trufanov L.A. Effect of a constant magnetic field and laser radiation on neurophysiological processes // Biofizika. 1993. V. 38. P. 372-377.

150. Waddington C.H. Canalization of development and the inheritance of acquired characters // Nature. 1942. V. 150. P. 563-565.

151. Walcott C.L., Gould G„ Kirschvink J.L. Pigeons have magnets // Science. 1979. V. 205. P. 1027-1029.

152. Weaver J.C., Astumian R.D. The response of living cells to very weak electric fields: the thermal noise limit // Science. 1990. V. 247. P. 459-462.

153. Wiesenfeld K, Moss F. Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs //Nature. 1995. V. 373. P. 33-36.

154. Wiltschko W., Wiltschko R. Magnetic orientation and magnetoreception in birds and other animals // J. Сотр. Physiol. A. 2005. V. 191. P. 675-693.

155. Xie T.D., Marszalek P., Chen Y, Tsong T.Y. Recognition and processing of randomly fluctuating electric signals by Na, K-ATPase // Biophys. J. 1994. V. 67. P. 1247-1251.

156. Zaffagnini F. Prime indagini sul controllo della muta e della riproduzione in Daphnia magna (Crustacea, Cladocera) //Arhivio Zool. 1964. V. 49. P. 157-179.