Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эмбриональное развитие морского гидроидного полипа Obelia loveni и разработка метода биотестирования

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Эмбриональное развитие морского гидроидного полипа Obelia loveni и разработка метода биотестирования"

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОЮ КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах руноппои

ДЕМЕНТЬЕВ Александр Электронович

УЛа 591.3 : 593.714.1 :574.276

ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ МОРСКОГО ГВДРОИЩЮГО'ПОЛИПА ОВЕН/1 ЮГСД/Ч И РАЗРАБОТКА МЕТОДА БКОТШТИРОЗШЯ

03.00.08 - зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД 1991

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ДЕМЕНТЬЕВ Александр Электронович

УДК 591.3 : 593.714.1 :574.276

ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ МОРСКОГО ПадРОИДНОГО'ПОЛИПА овей А ШЕН\ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА БИОТЕСТИРОВАНШ

ОЗ.ОО.ОВ - зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой отепени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД 1991

Работа вшолнена в Биологическом научно-исследовательском институте Ленинградского государственного университета и в лаборатории против с о бра с тающих покрытий ЛШО "ПИГИЗНТ"

Научнпе руководители - кандидат биологических тук, в.н.с, Ю.С.Гдничев; доктор биологических наук, профессор Л.Н.Серавин.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук Я.И.Ста^ богатов; доктор биологических наук, профессор Г.Б.Зевина.

Ведущее учреждение - Институт химической физики АН СССР,

Защита состоится "5"пдя^с-Щ»^ 1991 г. на заседании Специализированного совета К.063.57.14 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в Ленинградском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственном университете по адресу: 139034, Ленинград, Университетская набережная, 7/9, биолого-почвенный факультет, ауд.133. & 1 $ 3 °

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. А.М.Горького Ленинградского государственного университета.

Автореферат разослан "/Г" 1991г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРНОТИКА РАБОТЫ

Актуяльность иссл едованпя. Экономические потери от биологического обрастания находящихся в воде антропогенных объектов составляют миллиарды долларов в год (НаДагНа , 1984). Для разработки и отбора перспективных средств защиты от обрастания необходимо проводить теоретические и общебиологические исследования организмов-обрастатолей. .

Особое значение имеет исследование эмбрионального развития обрастателей - периода формирования органов прикрепления и локо-моции, появления различных таксисов, оседания, прикрепления и метаморфоза. Использование определенных стадий онтогенеза лабораторных культур морских обрастателей в качестве тест-объекта для проверки и поиска экологически безопасных и эффективных средств защиты от морского обрастания позволяет.получать корректные результаты (Долгопольская, 1959).

Одними из доминирующих в сообществах морского обрастания организмов являются гидроиды рода оъеИа , встречающиеся во всех климатических зонах (Степаньянц, 1980). Имеющиеся в литературе данные по эмбриогенезу обелий фрагментарны я только некоторые работы■выполнены на современном уровне (Полтева, Айзенштадт, 1980, Айзенттадт, Полтева, 1981, 1982, 1986). Изучение эмбрионального развития гидроидных полипов помимо прикладного значения представляет такке самостоятельный научный интерес. Исследование кнвдарий, стоящих у основания эволюционного древа, имеет важное значение для понимания таких теоретических вопросов, как формирование многоклеточности, образование зародышевых листков, процессы дифференциации и интеграции на клеточном, тканевом и орга-низменном уровнях.

Все вышеперечисленное определяет целесообразность комплексного исследования эмбрионального развития, чувствительности и реакции на биоциды гидроидов рода оЪеНа.

Цель и задачи исследования. Данная работа преследовала дь.з цела: во-первых, изучение эмбрионального развития морского гидроидного полипа ОЪеНа 1спгеп1 и, во-вторых, разработку лабораторного катода биотестлровзняя компонентов противообрастагаих покрытий с использованием обелли в качества тест-объекта. ;!ля этого необходимо было решить сдедувдие задачи:

I. Изучить ход эмбрионального развития гцдроцдного полипа оъеНа 1отеп1 а определить стадии развития, наиболее подходящие

для биотестирования.

2. Провести сравнительно-эмбриологический анализ разных популяций вида.

3. Определить абиотические факторы, влияющие на ход эмбриогенеза 0.1оуеп1.

4. Разработать метод культивирования гидровдов в лабораторных условиях на искусственной морской воде.

5. Разработать методику биотестирования с использованием в качестве тест-объекта гидроидного полрщ оъеНа 1оуеп1.

6. Исследовать на организыенном уровне действие компонентов противообрастаадих покрытий для прогнозирования последствий от их применения.

Научная новизна» Впервые исследован эмбриогенез гидроидного полипа оьеПа 1оуеп1 Белого и Черного морей от момента закладки половых клеток до образования молодой колонии. Выявлены новые для рода оъеИа типы дробления и гаструляции. У беломорской популяции вида открыт новый тип развития, названный "псевдоспираль-кым по сокращенному плану". На основании известных литературных и полученных в настоящей работе данных предложена общая концепция развития Нуйгогоа. При сравнительно-эмбриологическом анализе разных популяций вида выявлена закономерная сеязь мезду вариабельностью развития и экологической пластичностью, объясняющая факт широкого географического распространения обеяий. При исследовании биоцвдного действия компонентов противообрастагацих покрытий установлен ряд своеобразных зависимостей процента гибели от концентрации химических агентов. Открыт новый тип реакции личиночных стадий оъеНа Хоуеп! на действие некоторых биоцвдов, названный "монофункциональной инверсией".

Теоретическое и практическое значение "Работы. Полученные результаты, касающиеся эмбрионального развития оъеНа 1оу°п1 позволяют лучше понять становление в процессе эволюции типов дробления и влияние на онтогенез факторов внешней среды. Разработанный метод культивирования гидровдов пригоден для проведения в лабораторных условиях исследований по сравнительной эмбриологии, атологии, токсикологии. Метод экспресс-биотестирования, основанный на использовании стадий онтогенеза лабораторной культуры ОЪеНа 1оуб«1 , является новым в прогнозировании действия защитных оредств. На оонове этого метода разработана и внедрена в ЛНПО

"ПИГМЕНТ" "Экспресс-методика определения эффективности противо-обрзстающих покрытий и юс компонентов", предназначенная для выявления экологически опасных биоцидов и подбора равноценных sai по эффективности, но менее вредных заместителей. По результатам биотестирозания 57 химических соединений построены шкалы их токсичности. Работы проводились в соответствии с координационным планом НИР 2.33.9 по проблеме "Биоповрендения" (1986 - 1990).

Апробация работы. Оскозные результаты работы были доложены и представлены на: Всесоюзной конференции "Морская коррозия и обрастание" (Батуми, 1984), Всесоюзной конференции "Защита от обрастания с помощью биоцидов" (Свердловск, 1985), Всесоюзной научно-технической конференции "Биокоррозия, обрастание и борьба с ними" (Калининград, 1986), Ш Всесоюзной конференции по биопов-ревдениям (Донецк, 1987), конференции "Фундаментальные исследования современных губок и кишечнополостных" (Беломорская биостанция МГУ, 1989), на заседаниях кафедры и лаборатории зоологии беспозвоночных ЛШ (Ленинград, 1988 - 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации изложена на 149 страницах машинописи, включая 6 таблиц и 31 рисунок. Список литературы включает 183 названия, из них 107 на иностранных языках. Электронограммы и микрофотография вынесены в приложение. Éce главы, за исключением глайы "Материал и методы" заканчиваются обсуждением полученных результатов. Обзор литературных данных проводится в хода изложения.

Глава I. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Работа выполнена в лаборатории зоология беспозвоночных Биологического института ЛГУ, на Морской биологической станции ЛГУ, (губа Чупа Кандалакшского залива Белого моря), в аквариальном комплексе ЛНПО "ПИГМЕНТ", в лаборатории отдела обрастания Института Биологии ¡Шшых Морей в 1980 - 1989 г.г.

Объектом исследования были морские колониальные гидроидные полипы obelia lovent (allman,1871-) (hydrozoa,hydroidea,lep4;ollda, thecaphora,camparmlnriidae ).

Наблюдения за жизненным циклом колоний вели в природных условиях и в лаборатории при длительной культивации. Колонии

содержали в аквариумах емкостью от ID до 300 л в проточной естественной, периодически сменяемой или искусственной морской воде по рецептуре Jurtant Ocean в модификации О.И.Шубравого (Шубравый, 1983). Кормление осуществляли либо зоопланктоном, либо наупяиусами Arteria salina.

Исследование эмбрионального развития. Прижизненное исследование вели на нативных колониях, участках побегов с гонангиями, отпрепарированных гонан-гиях, изолированных медузовдах и отдельных зародышах. Применяли различные методы световой микроскопии, витальное окрашивание колоний нейтральным красным при концентрации и толуидиновым синим (10 ). Для гистологических исследований материал фиксировали смесями Буэна, Ценкера или Карнуа. Наиболее четкие картины были получены при окраске парафиновых и целлоидин-парафиновых срезов железным гематоксилином по Гейденгайну или смесью Маллори. Для электронной микроскопии отпрепарированные медузоиды с эмбрионами фиксировали в 2,Ъ% растворе глютаралъдегвда на 0,1 молярном какодилатном буфере (рН 7,0) с добавлением 1% сахарозы для создания раствора, изотонического морской воде (755 Моем) с последующей фиксацией 2% раствором ОпО^ на том же буфере. В процесое обезвоживания проводили контрастирование в блоках уранилацетатом в 70% опирте с последующей заливкой в аравдит. Ультратонкие срезы изучали в электронных микроскопах НИ-Ш и ЭВМ-IOQ Д. Полутонкие срезу окрашивали по Хампри-Диттману ( Hamprey, Pittman, 1974).

Методика биотестирования. Для решения задач биотестирования была разработана и утверздена в ЛНПО "ПИГМЕНТ" "Экспресс-методика определения эффективности противооб-растащих покрытий и их компонентов". Ооновным тест-объектом в ней является otelia loveni . При работе по этой методике мы получали маточные растворы выщелачивания вещества в морской воде, готовили из них на основе дробного (обычно десятикратного) разведе-ря опытные раотворы и анализировали последние на биоцидность. концентрации измеряли до и после опыта. Длительность опытов составляла от 6 до 24 часов. рН растворов поддерживали на уровне нормальных значений морокой воды. Проводили стандартное тестирование реалы разведений о определением средней летальной концентрации ^ьСзд). Обработка результатов проводилась методом X2. В завершение строили графики зависимости смертности от концентрации,

определяя тем самым эффективность исследуемого биоцида.

Мы провели проверку средней чувствительности различных эмбриональных стадий. Для изучения влияния биоцидов на эмбриогенез были выбраны гонангий с вышедшими медузоидами, отдельный медузо-вд и постэмбриональные стадии, а для промышленных испытаний -участок колонии с двумя-тремя гидрантами и гонангием с вышедшим медузоидом, а также постэмбриональные стадии.

Глава 2. ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ГИДРОИДНОГО ПОЛИПА 03SLIA (GOIIOTHYR3A) ЬОУЗгИ.

2.1. Обзор литературы

Проведенный нами обзор имевдихся в литературе данных по эмбриологии гидроидов рода obelia показал, что у обелий, обитающих на территории СССР, досконально и на современном уровне исследованы оогенез и дифЬеренцировка глеток в раннем онтогенезе (Полтава, Айзештадт, 1980, Айзенштздт, Полтава, 1982). Совершенно не изучены, однако, такие стадии развития, как дробление, гаструяя-ция, становление плана строения в онтогенезе. Подробное описание эмбрионального развития дано лишь Вульфертом для Conothyrea íoveni из Балтийского и Северного морей (7uifert, 1902 ). Помимо классического радиального дробления с образованием целоблаоту-лы и смешанной деляминацией, им отмечены такие анархический, син-цитиальный и нерегулярный тшш дробления.

2.2. Эмбриональное развитие Obelia íoveni Белого моря

Предшественники половых клеток появляются в энтодерме во время выхода колонии из анабиоза или после метаморфоза. Все развитие гамет происходит в гонангии я заканчивается только после его полного созревания. После выхода медузовда из полости гонан-гия ооциты освобождаются от тесного контакта с тканями медузоида и претерпевают мейоз. Во время второго редукционного деления происходит оплодотворение яйцеклетки, имеющей размеры 200 - 220 мкм. Через 30 - 180 минут начинается дробление.

Проведенные исследования показали, что дробление является самой изменчивой стадией развития обелий. Мы обнаружили, что наиболее характерным для 0. Ioveni из Белого моря является псевдо-спиральннй тип дробления.

Дробление полное, равномерное. Борозды первых двух далекий врезающиеся, последующие - опоясывающие. Начиная со второго деления, блзстомеры смещаются друг относительно друга и своего первоначального положения. Формируется две плоскости деления, наклоненные под углом 60° друг к другу. Первые 4 деления происходят синхронно и попеременно в обеих плоскостях. Веретена деления во всех бластомерах расположены параллельно. После второго деления образуется фигура, напоминающая косой крест, после третьего - двойной крест. После четвертого деления два бластомера оказываются внутри эмбриона, давая в дальнейшем эндобласт. Начиная с пятого деления, синхронность делений нарушается, а направление меняется на радиальное. Шестнадцатиклеточный зародыш имеет размеры 0,3 х 0,2 мм, а его клетки равны 0,068 мм.

Кроме этого типа дробления нами наблюдались и другие варианты, присущие представителям всего Ш1асса Нуйгоиоп.

Стадию 128 бластомеров мы определяем как зрелую морулу, поскольку к этому моменту полностью утрачивается синхронность дробления, скорость деления поверхностных клеток превышает таковую

Этапы дробления (А-Г); морула (Д); справа от рисунка указано направление следующего деления.

центральных. Именно эта стадия является первой единообразной по строению во всех наблюдаемых вариантах развития. Размеры ыо-рулы 220 х 2ЯП мкм, поверхность неровная, покрыта микровиллями. Цитоплазма меток крупнозернистая с большим количеством келточ-ных включений.

При следующем делении наблздается морульная деляминация и начинаются процессы внутренней дифференциация. Появляется тонкая прослойка мезоглеи толщиной 1-1,5 мкм. Зародыш становится двуслойным. Эктодерма представлена многорядным эпителием, клетки ко-' торого высокие (8,5 - 10,2 мкм), аелток присутствует только в проксимальной частя. Клетки эндобласта размером 6,8 - 13,6.мкм. образуют рыхлую массу. При дальнейшей дифференцировке образуются "ресничные" эпителиально-мышечные клетка. 3 основании эктодермы и в эвдобласте появляются 1 -клетки.

Параллельно с началом дифференциации паренхимы, выражающемся в активном книдогенезе, личинка приобретает подвижность. В эктодерме можно различить два типа железистых клеток, морулярные, стрекательные, два типа ресничных, интерстициальные, нервные и чувствительные клетки. Это соответствует данным работ ЩГ.Йолте-вой и Т.Е.Айзештадт (1983). Энтодерма образует два структурных объединения. На переднем конце находятся крупные, сильно вакуо-лизированные клетки, расположенные з один слой, в заднем конце -сохраняется слабо дифференцированная паренхима.

Сформировать зрелая личинка - планула имеет размеры 380 х 95 мкм, сплющена в "дорзс-вентральном направлении. Эктодер-малышй слой толще на переднем конце личинки.

Вышедшая из медуз оэда шханула обладает положительными фото-а .термотаксисами и отрицательным геотакслсом. Через 3-12 часов таксисы изменяются и начинается активный поиск субстрата оседания. Еще через 2-3 часа личинка одевается слизистым чехлом, превращаясь в плзнулу П. Наступает фаза оседания. После оседания передним концом и метаморфоза образуется первичный гидрант новой колонии.

2.3. Особенности развития оъеИа 1о'/еп1 из Черного моря

При изучении эмбрионального развития черноморской обелии оказалось, что тонкие механизмы органогенеза и диф;' ере нцир ов к и у

нее идентичны таковым обелии Белого моря. В целом, развитие здесь протекает сходно с описанным Вульфертом для балтийской обелии, но целобластула не образуется, выходящая личинка имеет менее развитую полость и часто из медузо ид а выходит не планула, а поздняя паренхимула.

2.4. Обсуждение результатов

Проделанная работа показала, что каждой из изученных популяций присущ свой доминирующий тип развития (мы используем терши "популяция" применительно к Obeiia loveni из различных исследованных зоогеографических зон). Наиболее своеобразен тип развития беломорской популяции, определенный нами как "псевдоспиральный по сокращенному плану".

Несмотря на преобладание в каждой популяции определенного типа развития, в дедом эмбриогенез обелии протекает по единой схеме, в которой одним стадиям свойственен выраженный полиморфизм, а другие строго детерминированы. К детерминированным стадиям - узловым инвариантам - относятся яйцо, морула, паренхимула, планула II. Наличие полиморфизма на остальных этапах развития не изменяет общий итог эмбриогенеза, что согласуется о гипотезой П.Г.Светлова (1972) о телеономичности развития.

Глава 3. СРАВНИТЕШЬШЙ АНАЛИЗ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ OBSLIA L0VS1JI РАЗНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

3.1. Поливариантность развития

Анализируя литературные и собственные данные относительно развития Hudrozoa , мы предположили, что поливариантность путей развития у гидроидов связана о особенностями их морфогенетическях процессов.

Вариабельности более подвержены ранние стадии эмбриогенеза. У ОЪеИа loveni мы смогли ввделить 6 вариантов дробления: анархическое, неравномерное, несинхронное, псевдоспиральное, радиальное, оинцитиальное (см. также Tardent,1973 ). Гаструляция может осуществляться пятью типами: мудьтиполярной иммиграцией, ыоруль-пой, оинцитиальной и смешанной деляминациями и эпиболией. Последние тип впервые для beptolida был нами обнаружен у беломорской обелии.

Приведенные варианты развития могут встречаться даже в пре-

делах одной колонии.

Изменчивости дробления способствует специфика клеточного деления, близкого у гидроидов к "протозойному" типу (Захваткин, 1949). Это: I) отсутствие яйцевых оболочек; 2) несовпадение темпа деления ядра с темпом цитотомии; 3) длительно существующие мостики и отсутствие плотных контактов мевду бдастомерами.

Имеющаяся вариабельность дробления является причиной изменчивости гаструляции. Так, вслед,за радиальным дроблением всегда следуют мультиполярная иммиграция или смешанная деляминация и т.д.

В результате любого из возможных у обэлии типов гаструляции образуется морула. На наш взгляд, классической гаструляции у обе-лий не существует, а имеется три взаимосвязанных, но разнесенных во времени процесса. Образование морулы - результат топодогичес-кой гаструляции. Кроме того, существует морфологическая гаструля-ция (образование различных по структуре клеточных слоев), проходящая всегда однотипно - путем вторичной (морульной) деляминации. Затем следует физиологическая гаструляция, при которой наружный слой зародыда образует типичный кинобласт, а внутренняя паренхима . дифференцируется в двух направлениях: периферическая часть ее эпителизируется, а центральная уничтожается.

При таком взгляде на процесо гаструляции вариабельность развития на стадии образования морулы объясняется топологическими причинами. Например, внутренняя полость бластулы может заселятьоя только путем мультиполярной иммиграции или смешанной деляминации, а в случае неравномерного дробления морула образуется только путем эпиболии.

3.2. Доминирование типа развития

Доминирование типа развития в каждой популяции выражается в преобладании определенных типов дробления, гаструляции, степени эмбрионизации и строении поздних стадий. Для проверки наличия связи между этим доминированием и условиями существования колоний нами были поставлены эксперименты по изменению параметров среды обитания.

Факторы изменяли в следующих пределах: соленость от 8 до 35%<,, рН от 7,3 до 9, длительность освещения от 0 до. 24 часов, температура от 0 до 25°С.

Оказалось, что непосредственно на ход эмбриогенеза влияет

только температурный фактор, который изменяет срок развития и преобладание типа дробления. Остальные факторы действуют опосредованно через изменение состояния колонии. Прежде всего поражаются узловые стадии, но начиная со стадии поздней паренхимулы, развитие протекает типично для данной популяции независимо от внешних воздействий. По-видимому, разлитая между поздними стадиями у обелии разных популяций эволюционно закреплены.

3.3. Обсуждение результатов

Выявленная вариабельность дробления у обелии подтверждает примитивную особенность эмбриогенеза гидроидов - неустановившийся, лабильный характер их дробления. Одной из наиболее ярких особенностей дробления 0.. Ьо^еп1 можно считать значительную подвижность бластомеров.

Зоогеографическая принадлежность, особей и изменение гидрологического режима могут играть значительную роль в морфогенетичес-ких перестройках развивающегося зародыша. В этой связи особенно показательно четкое расхождение балтийской и беломорской популяций по типу дробления: в обеих популяциях сохраняются все возможные формы, но в одном случае ведущим становится радиальный тип дробления (\Vuifert, 1902 ), в другом - спиральный. Эксперименты показали, что температура явилась основным фактором, эволюционно закрепившим доминирующий в каждой популяции тип развития.

Совокупность особенностей развития ОЪеИа 1оуеп1 позволяет утверждать, что между имеющейся лабильностью эмбриогенеза и экологической пластичностью вида имеется закономерная связь, объясняющая факт широкого географического распространения обелий.

На основании данных по эмбриогенезу ОЪеИа 1оуеп1 мы предлагаем единую концепцию эмбрионального развития гидроидов. В основе концепции лежат теории эквкфинальности развития (Светлов, 1972) и морфогенегачеоких полей ( смеЫ, 1925 ). Яйцо лишено специфических яйцевых оболочек. Оплодотворение происходит на анимальном полисе яйца. Дробление неустойчивое, "протозойного" типа. Результат дробления - морула. Морфологическая гаструляция протекает путем вторичной (морульной) даляминациа. В процессе первичной Днффорвнцяровки (физиологическая гаструляция) образуется паренхимула, по отроению аналогичная гипотетической фагоцителле Мечникова. При последующем морфогенеза центральная часть паренхимы унич-

тожается, а гастродерма образуется за счет ее периферической части, которая является аналогом мезодермзльного зачатка высших животных. Развитие заканчивается образованием планулы и метаморфозом.

Глава 4. КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ГВДРОВДЮГО ПОЛША 032LIA LOYEIU 3 ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Для получения лабораторных культур гидроидов с замкнутым кизнонным циклом была исследована биология развития вида в различных регионах и установлены оптимальный параметры содержания колоний: температура 14 - 16°С, соленость 23 - 27% , pH 8,2, скорость течения 5-10 см/сек, продувка воздухом с расходом около 30 л/час на 10 л воды, освещенность 500 - 1000 люкс на м2 поверхности при 10 - 12-тячасовом дне. При этих параметрах среды и кормлении двух-трехдневными науплиусами Artenin. calina 0дин раз в 2 дня в системе обеспечивается практически неограниченное время существования колоний. Однако половое размножение у обелии возможно только после крупных перестроек организма, таких как метаморфоз или анабиоз. Поэтому для получения полового поколения колонии переводят в холодовой анабиоз на срок не менее месяца.

Создаете замкнутого жизненного цикла Obelia lovoni в аква-риальной установке по схеме О.И.Шубравого с модификациями на искусственной морской воде, приготовленной по рецептуре того же автора (Иубравый, 1983) позволило проводить различного рода исследования. В частности, возможность получения одновременно большого, количества личинок одного возраста позволила разработать методику промышленного биотестирования.

Глава 5. ТОКСИКОЛОПШЗШ ИСПЫТАНИЯ

Анализ литературы, посвященной вопросам морского биотестиро-ванкя, позволил заключить, что к проведению биологических испытаний противообрастающих средств должны предъявляться вполне определенные требования. Обязательными условиями получения достоверных результатов являются учет изменений во времени состояния вещества в морской воде, особенностей будущей эксплуатации соединений, а также проведение испытаний на лабораторных культурах оседающих стадий организмов-обрастателей (Долгопольская, 1959, Сиба-Гейге, 1972).

На основе разработанной нам; лабораторной методики токсикологических испытаний, использующей в качество тест-объекта стадии онтогенеза О'оеНа 1оусп1 , мы провели испытания 57 химических соединен:;'/.. Результаты биотестированлн доказали, что при помощи этой методики можно получать качественные (по форме гистограмм) и количественные (по уровню токсичности) характеристики испытываемых веществ. Бкло также установлено, что единственной реально уязвимой для антропогенного воздействия является свободножквущая личинка.

При анализе качественных характеристик промышленных биоцидов мы установили, что биологический ответ на применение разных биоцидов -не одинаков. По степени воздействия на свободнсживущум личинку 0.1оуеп1 малых разведений насыщенных растворов век; биоциды ■1да~ко разделить на двэ группы. К первой группе относится большая часть медьсодержащих биоцидов, и некоторые мышьяк- и оловооргани-' ческие соединения. Насыщенные растворы этой группы веществ практически нетоксичны, а токсичность растворов изменяется волнообразно по мере разведения. Количество волн токсичности совпадает с количеством констант диссоциации. По-видимому, в данном случае ка организм действует не исходное соединение, а определенные стадии его взаимодействия с компонентами морской воды. Во вторую группу биоцидов входит большинство оловоорганических и некоторые мышьяк' органические соединения. Мы обнаружили высокув токсичность насыщенных растворов этой группы. Однако при разведении возрастает стимуляция оседания личинок, затем токсичность вновь возрастает, . постепенно снижаясь до нуля. Для многих биоцидов из обеих групп был обнаружен новый тип воздействия сверхмалых концентраций (<0,001 ыг/л) на личинок обелая - морфофункциональная инверсия, аакличавдаяся в задержке метаморфоза и прекращении оседания личинок. В целом, из результатов, полученных при изучении качественных характеристик биоцидов, можно заключить, что в морской токсикологии практически не существует линейной зависимости процента ле-, тального исхода от концентрации биоцида.

Количественный анализ зависимостей "концентрация - биоцидное действие" позволил расположить вое биоциды в ряд по уровни их токсичности. Такиэ последовательности получены в пределах каждой группа и для всех исследованных биопидов. При проверке группы мэдьоодеркащЕХ биотадов мы установили, что их токсичность воэрас-

тает с уменькепием растворимости, и что соединения одновалентной меди вдвое токсичное их двухвалентных аналогов. При испытании оловоорганических соединений выявлено, что наиболее токсичным, но не самым эффективным является бяс-трзбуталоловооксяд, а самым эффективным - одно хз наименее токсичных соединений группы - три-бутклоловофторид.

Совокупность получаемых по разработанной методике количественных и качественных характеристик даэт возможность оценивать перспективы применения защитных средств. Так, по результатам био-тсс: :*-ования лучшими оказались закись меди и трибутилоловофторзд, а ряд мгаьякорганкчсских соединений и мономер бис-трибутилоловоок-екда показали повиданную экологическую опасность и (или) низкую эффективность.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследовано эмбриональное развитие оърНа 1оуоп1 популяций из Белого и Черного морей от момента закладки половых клеток до образования молодых колоний.

2. Впервые для ЬорЪоНйа обнаружена гаструляция по типу эпиболиа и описан новый тип дробления и развит:« - псевдоспиральный по сокращенному плану.

3. Выдвинута общая концепция развития НуДгогоа , фундаментальными характеристиками которого являются: неустановивиееся дробление "протозойного" типа, невыработанность единого гаструля-циошюго процесса и своеобразная дифференциация энто-мезодермаль-ного зачатка.

4. Проведен сравнительный анализ эмбрионального развития оьоНа (Сопо ььугоа) 1оуеп1 трех популяций. Установлено для каждой популяции доминирование определенного типа развития»

5. Экспериментально определены абиотические факторы, влияющие на ход эмбриогенеза и выделены наиболее уязвимые стадии развития, такие так срединные стадии и узловые инварианты.

6. Разработан метод культивирования гидроидов рода ОЬеИа

на искусственной морской воде в лабораторных условиях с замкнутым жизненным циклом и создана установка о круглогодичным выращиванием колоний и получением планул.

7. Разработана и утверадена в ЛНПО "ПИГМЕНТ" "Экспросс-мето-дика определения эффективности противообрастащих покрытий и их

компонентов" с использованием в качестве тест-объэкта стадий развития Obelia loveni. Выявлены наиболее подходящие дяя промышленных испытаний стадии - свободнокивущие личинки и молодые колонии.

8. По разработанной методике проведено биотестирование 57 компонентов противообрастащих покрытий.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

I. Дементьев А.З. Воздействие оловоорганических соединений на планулы Obelia loveni // 111 Всесоюзн. кокф.: Биокоррозия, обрастание и борьба с ними: Тез. докл. Калининград, 6-9 сентября 1986.

- M.S Наука, 1987. - С.287-290.

.2. Дементьев А.Э. Вариабельность эмбрионального развития обелий и его связь о условиями обитания колоний // Фундаментальные исследования современных губок а кишечнополостных: Тез. докл. Беломорская биостанция МГУ, 4-8 сентября 1989. - Л.: Изд. Зоол. инст. АН СССР, 1989. - С.39-41.

3. Дементьев А.Э. Эмбриональное развитие Obelia (Gonothyrea) loveni (Ант.) (Особенности дробления черноморской популяции)

// Вестн. Ленингр. ун-та.. Сер.З. Биол. - 1989. - 4, JS24. - С.90-92.

4. Дементьев А.Э., Макаренкова Е.П., Пивоваров С.А., Рожков ¡О.П. Биологические методы сравнительного контроля качества противообрастащих покрытий и эффективности биоцидов // Всесоюзн. конф„: Морская коррозия и обрастание: Тез. докл. Батуми, II-I3 ноября 1984. - М.: Наука, 1984. - G.84-85.

5. Дементьев А.Э., Миничав Ю.С. Особенности дробления гидроидного полипа Obelia loveni (Hydrozoa, Leptolida)// Зоол. курн.

- 1985. - 64, № 8. - C.II33-II4Q.

6. Дементьев А.Э., Рожков Ю.П., Фрост A.M., Чикадзе С.З. Комплексная методика определения эффективности противообрастащих покрытий И Ш Воесоюзн. конф.: Биокоррозия, обрастание и борьба с ними: Тез. докл. Калининград, 6-9 сентября 1986. - М.: Наука, 1987. - С.320-323.

7. Дементьев А.Э., Чикадзе С.З. Исследование компонентов противообрастащих покрытий // Ш Всесоюзн. конф, по биоповревдениям: Тез. дом. Донецк, 19-21 октября 1987. - М.: Наука, 1967. - С.273.

8. Рожков Ю.П.', Фрост A.M., Дементьев А.Э. Методы испытаний противообрастащих покрытий // Изучение процессов морского биооб-раетпипя и разработка методов борьбы с ним. - Л.: Изд. Зоол. инот. АН СССР, 1Э87, - С.69-75.

Подписано к печати 22.04.91. Заказ 2561. Формат 60x84/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 100. Бесплотно.

Ломоносовская типография Ленуприэдата 189G10, г. Ломоносов, пр. Юного ленинца, Q.