Гормезис при действии потенциально токсичных веществ в пожизненных испытаниях

Гершкович, Дарья Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Гормезис при действии потенциально токсичных веществ в пожизненных испытаниях
ВАК РФ 03.02.10, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Гормезис при действии потенциально токсичных веществ в пожизненных испытаниях"

На правах рукописи

Гершкович Дарья Михайловна

ГОРМЕЗИС ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОТЕНЦИАЛЬНО ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЖИЗНЕННЫХ ИСПЫТАНИЯХ (НА ПРИМЕРЕ СЕШОПАРНМЛ А/•7-7А7Л' ЫЬЫЕВОКС)

03.02.10 - гидробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 2 НОЯ 2012

Москва-2012

005055326

Работа выполнена на кафедре гидробиологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Филенко Олег Федорович

Официальные оппоненты: Симаков Юрий Георгиевич

доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского, Институт биотехнологии и рыбного хозяйства, кафедра биоэкологии и ихтиологии, профессор

Григорьев Юрий Сергеевич

кандидат биологических наук, доцент ФГАОУ ВПО Сибирский федеральный университет, Институт экономики, управления и природопользования, кафедра экологии и природопользования, профессор

Ведущая организация: Институт биологии внутренних вод

им. И.Д. Папанина РАН

Защита состоится « 2012 г. в /3 час. на заседании

Диссертационного совета ^Ц 501.001.55 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119889, г. Москва, Ленинские Горы, д. 1, кор. 12, МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет, ауд. 389.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан « "7 »

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук

2012 г.

Н.В. Карташева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования

Гормезис - явление стимуляция какой-либо системы организма при слабом воздействии потенциально вредоносного фактора (Зонтман, Эрлих, 1943), имеющем силу, недостаточную для проявления негативных последствий. Эффект стимуляции может быть вызван как химическим так и физическим воздействием. Явление гормезиса известно давно, однако зачастую оно рассматривается исключительно как вредоносный эффект воздействия, в частности, малых концентраций химических загрязнителей окружающей среды (Dave, 1984, Koivisto et al., 1992, Wong, 1993). Гормезис является причиной «парадоксальных эффектов» в ихтиогоксикологии (Лукьяненко, 1987). Однако природа этого явления н возможные последствия для организма в пожизненных наблюдениях исследовались лишь эпизодически.

Вместе с тем, стимуляция жизненных функций в среде, загрязняемой потенциально токсичными соединениями, может служить причиной важных экологических последствий, и должна приниматься во внимание при установлении регламентов качества среды, а также может быть использована в качестве инструмента для управления биологическими сообществами, в том числе и в аквакультуре. Таким образом, возможность стимуляции жизненных процессов при действии потенциально токсичных веществ заслуживает более внимательного исследования, чем это сложилось в водной токсикологии на сегодняшний день.

Не вызывает сомнения стимулирующий эффект биогенных элементов и природа этого явления давно известна. Однако причина стимулирующего действия потенциально токсичных веществ однозначного объяснения не имеет. Не ясно также, всем ли химическим группам потенциальных токсикантов присуща такая способность. Важным условием проявления эффекта стимуляции являются пределы действующих концентраций. В экспериментальной практике только при оптимальном подборе таких концентраций предполагается получение наглядного стимулирующего эффекта. Все эти соображения определяют актуальность и перспективность исследования отдаленных последствий действия потенциально токсичных веществ, не только деструктивных, но и стимулирующих, на организм в пожизненных исследованиях. Цель исследования

Целью нашей работы послужило исследование закономерностей биологического действия малых концентраций потенциально токсичных веществ разной химической природы в сроки, сопоставимые с продолжительностью жизни организма, на примере Ceriodaphnia ajfinis Lilljeborg. Задачи исследования

1. Определить продолжительность жизни рачков Ceriodaphnia ajfinis в лабораторной культуре в связи с сезоном и некоторыми условиями окружающей среды;

2. Выявить концентрации потенциальных токсикантов различной химической природы, способные оказывать стимулирующий эффект на интегральные показатели жизнедеятельности рачков;

3. Установить в пожизненных испытаниях закономерности действия на рачков С. аД\тз низких концентраций потенциальных токсикантов на примере бихромата калия, хлорида калия, коллоидного серебра, этилового спирта и 10-(2',3'-диметилхинонил-6')-децилтрифенилфосфоний: бромида (БкС^) по показателям продолжительности жизни и размножения;

4. Оценить, на примере препарата 5к<31, эффект воздействия концентраций, способных вызывать стимуляцию, на выживаемость и плодовитость рачков С. аД1тз при разных режимах воздействия.

Научная новизна работы

Впервые исследовано изменение продолжительности жизни и плодовитости рачков Сепо/ЛарИта в пожизненных наблюдениях на протяжении ряда лет в

контролируемых лабораторных условиях. Показано, что изменение сроков средней и максимальной продолжительности жизни в течение года не связано с температурными колебаниями и средним барометрическим давлением в пределах экологического оптимума вида.

Впервые проведены исследования эффекта воздействия малых концентраций веществ различной химической природы на С. <зг#?ии в пожизненных испытаниях с учетом влияния на репродуктивную функцию. Выявлены стимулирующие концентрации этанола, хлорида калия, коллоидного серебра и 10-(2',3'-диметилхинонил-6')-децилтрифенилфосфопий: бромида («5к(21») для С. аЛртя. Установлена закономерность проявления эффектов стимулирующих концентраций на ракообразных при различных режимах воздействия.

Впервые показана возможность увеличения продолжительности жизни рачков при химическом воздействии без сопутствующих вредоносных эффектов. Установлено повышение среднего выхода молоди за счет повышения плодовитости рачков и за счет продления репродуктивного периода.

Впервые установлена вариабельность стимулирующей активности низких концентраций потенциально токсичных веществ на протяжении года. Практическая значимость работы

Определена продолжительность жизни ракообразных Сепос1арИта а^Гит в лабораторной культуре в различные сезоны года, что может быть применено для точного планирования экспериментов и интерпретации данных для целей биотестирования. Возможность стимулирующего действия потенциальных токсикантов различной химической природы на интегральные показатели жизнедеятельности рачков должны учитываться при экологическом нормировании и могут служить основой для разработки методики использования средств стимуляции с целью управления водными сообществами, в частности - в аквакультуре.

Основные положения, выносимые на защиту

1. У рачков СепойарЬта а/Атя из лабораторной культуры в течение года наблюдается широкая вариабельность сроков средней и максимальной продолжительности жизни, которая не связана с температурными колебаниями в течение года (21±3°С) и средним барометрическим давлением в пределах экологической валентности вида.

2. Потенциально токсичные вещества в низких концентрациях способны увеличивать продолжительность жизни рачков и повышать их плодовитость.

3. Увеличение суммарной плодовитости у рачков при действии веществ происходит как за счет стимуляции функции размножения, так и в результате сохранения репродуктивной функции при увеличении продолжительности жизни.

4. Стимулирующая активность низких концентраций потенциально токсичных веществ варьирует на протяжении года, и меняется в зависимости от сроков и продолжительности экспозиции, возраста рачков в выборке, но не зависит от средней температуры, среднего барометрического давления и амплитуды его суточных колебаний (в пределах экологического оптимума вида).

Апробация работы

Материалы диссертации были доложены на XVII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010», XVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2011», XIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2012», конференции «Современные проблемы водной токсикологии. К 100-летию со дня рождения профессора Е.А. Веселова», IV Всероссийской конференции по водной экотоксикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» и V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине».

Материалы работы послужили основой для отчета по гранту № 14135-7 Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса». Публикации

По результатам исследований было опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ. Объем и структура работы

Диссертация изложена на 121 страницах машинописного текста и состоит из введения, глав «Обзор литературы», «Объект и методы исследования», «Результаты и обсуждение», заключения, выводов, списка литературы и приложения. Список литературы содержит 195 источников, из которых 90 иностранных. Работа иллюстрирована 22 рисунками и 24 таблицами.

Личный вклад автора

Представленная работа основана на данных лабораторных исследований, проведенных автором лично. Автор принимала непосредственное участие на всех этапах работы: при проведении исследований, систематизации, статистической обработке, анализе и интерпретации полученных результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Токсический эффект на каждом уровне биологической организации является результатом взаимодействия двух процессов: пассивной составляющей развития поражения и активного ответа системы. Таким образом, в экспериментах наблюдается не прямое воздействие исследуемого токсиканта на организм, а совокупный эффект воздействия вещества и ответа системы на оказываемое воздействие (Филенко, 2001). Наблюдаемый эффект - разность между токсическим воздействием и ответом организма.

В соответствие с концепцией адаптационного синдрома (Селье, 1960) реакция стресса организма разделяется на фазы угнетения, адаптации и истощения. В течение фазы адаптации ответ организма превосходит токсическое поражение, тогда наблюдается временный эффект стимуляции биологических функций. Не исключено, что при определенных параметрах токсического воздействия, состояние адаптации может продляться до конца жизни объекта.

Таким образом, наряду с угнетающим эффектом, при слабых воздействиях может проявляться и эффект длительной стимуляции. Так у рачков Ceriodaphnia dubia наблюдается стимуляция размножения при воздействии 0,1 - 0,4 мг/л меди (Gama-Flores et al., 2007), низких концентраций углеводородов (Laughlin, Guard, 1981), а также серебра (Koltz et al., 2009). Выявлено стимулирующее действие на репродуктивные характеристики и продолжительность жизни Chironomus tentas и Hyalella azteca ряда взрывчатых веществ (Steevens et al., 2002). Состояние стимуляции при действии потенциально вредоносных факторов среды предложено называть гормезисом (Зонтман, Эрлих, 1943).

Эффект гормезиса может быть вызван как химическим воздействием, так и физическим. Примером физического фактора, оказывающего стимулирующий эффект в диапазоне малых доз, может служить радиоактивное излучение (Кузин, 1995). Также, установлен эффект увеличения продолжительности жизни нематод Caenorhabditis elegans при кратковременном нагревании до сублетальной температуры 35°С (Мнхальский, Яшин, 2002).

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В опытах нами были использованы животные из лабораторной культуры Ceriodaphnia afflnis. Все эксперименты проводились в соответствии со стандартными методиками: «Методическое руководство по биотестированию воды РД 118-02-90»,

1991; «Методические указания по установлению эколого - рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение», 1998, «Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафшш, ФР 1.1.39.2001-00-282», 2007.

В зависимости от цели исследования в опыт отбирали от 20 до 100 рачков на каждую из исследованных концентраций веществ. Чувствительность цериодафний (ЛК50 за 24 часа) к стандартному токсиканту бихромату калия на момент постановки опытов составляла от 1,2 мг/л до 2,1 мг/л в зависимости от сезона, что соответствует требованиям стандартных методик. Наблюдения продолжали до момента гибели всех особей в контрольной и опытных выборках.

Исследовали действие на рачков бихромата калия, хлорида калия, коллоидного серебра, этилового спирта и 10-(2',3'-диметилхинонил-6')-децилтрифенилфосфоний: бромида (препарат 8к<31). Полученные за период испытаний данные позволили провести анализ сезонных изменений продолжительности жизни рачков в лабораторной культуре. Всего в процессе работы было проведено 34 серии продолжительных наблюдений за контрольными выборками и за рачками, подвергающимися воздействию.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Продолжительность жизни и плодовитость Сег1ойар1гп'ш аД1пк в лабораторной культуре в зависимости от сезона и условии проведения испытании В 2007 - 2010 годах было проведено 25 серий наблюдений, целью которых было исследование полной продолжительности жизни рачков в лабораторной культуре. В разных сериях наблюдений средняя продолжительность жизни рачков С.

в лабораторной культуре варьировала от 13,0 до 46,6 суток. Максимальная продолжительность жизни изменялась в пределах от 33 до 69 суток. Наименьшие значения средней и максимальной продолжительности жизни ежегодно отмечались у рачков, рожденных в июне и ноябре. Обобщенная по всем сериям средняя продолжительность жизни на протяжении года составила 27,1±3,7, а максимальный срок жизни - 51,8±3,4 суток. Количество случаев сниженной средней продолжительности жизни (менее 22 суток) -11, повышенной продолжительности жизни (более 34 суток) - 7. Снижение продолжительности жизни отмечено в феврале-марте (3 случая), июне-июле (3 случая) и октябре-ноябре (5 случаев). Значительное увеличение средней продолжительности жизни наблюдалось в феврале-марте (3 случая) и августе (2 случая).

Изменение средней и максимальной продолжительности жизни ракообразных в течение периода наблюдения показано на рис. 1.

1.1 20.2 10.4 30.5 19.7 7.9 27.10 Даты начала наблюдений

Рис. 1. Средняя продолжительность жизни и срок максимального дожития Ceriodaphnia affinis в зависимости от даты рождения.

Средняя продолжительность жизни: о - 2007; □ - 2008; А - 2009; 0-2010.

Максимальное дожитие: 2007; ■ - 2008; Ж - 2009; 4-2010

Величины коэффициентов корреляции показателей продолжительности жизни с температурой в течение опыта по абсолютной величине не превышают 0,5. Следовательно, изменение средней температуры в опыте в пределах от 20,6 до 23,9"С, лежащие в пределах экологического оптимума вида, на продолжительность жизни рачков не влияли. Таким образом, исключая возможность влияния температурных колебаний в наблюдаемых за время испытаний пределах, можно предположить наличие сезонной изменчивости продолжительности жизни рачков С. affinis в лабораторной культуре. Периоды снижения показателей продолжительности жизни цериодафний приходятся на июнь и ноябрь. Период зимней депрессии С. affinis совпадает с периодом снижения токсикорезистентности и уровня репродукции у D. magna (Исакова, Юклеевских, 1998). Таким образом, при стандартных условиях в лабораторной культуре у кладоцер сохраняется сезонная изменчивость продолжительности жизни.

В период с 2007 по 2012 годы было проведено 9 серий наблюдений с учетом репродуктивных характеристик ракообразных в лабораторной культуре. Плодовитость в различных сериях наблюдений менялась в широких пределах от 18 до 75 рожденных особей на одну самку за весь срок наблюдений.

Средняя суммарная плодовитость на 1 самку за весь срок наблюдений прямо пропорциональна средней продолжительности жизни ракообразных. Коэффициент

корреляции между средней продолжительностью жизни и средней суммарной плодовитостью на 1 самку: за 4 помета - 0,61, за 9 пометов - 0,55, за весь срок наблюдений - 0,88. Таким образом, чем дольше живут гидробионты в наблюдаемой выборке, тем больше пометов они производят.

Эффекты воздействия потенциально токсичных веществ различной химической природы на продолжительность жизни и размножение СепойорИта а]]ий$

Для определения наличия и степени стимулирующего эффекта низких концентраций веществ различной химической природы на продолжительность жизни мы провели семь серий опытов: 3 с этиловым спиртом (органическим веществом, растворителем для многих медицинских препаратов), 2 с бихроматом калия (неорганическое вещество, стандартный токсикант сравнения), 2 с хлоридом калия (неорганическое вещество, ионы калия - естественный компонент природной воды), 1 с коллоидным серебром, 26 с 10-(2',3'-диметилхи!юнил-6')-децилтрифенилфосфоний: бромидом («8к(21»).

Этиловый СПИРТ С»Н;ОН

В таблицах 1-3 приведены изменения значений средней продолжительности жизни рачков при воздействии этилового спирта в концентрациях 0,002 и 0,02 мг/л в трех сериях экспериментов.

Таблица 1.

Влияние этилового спирта на среднюю продолжительность жизни Сег^арЬта а]]\т$

(февраль)

Концентрация Средняя продолжительность жизни % от контроля

Контроль 20,7±4,4

0,002 мг/л 25,5±5,8 123,0 2,3*

0,02 мг/л 28,7±7,6 138,0 3,2

* - здесь и далее жирным шрифтом выделены значения критерия Стыодента, превышающие Т-критическое для исследуемой выборки

Таблица 2.

Влияние этилового спирта на среднюю продолжительность жизни Сег1ос1арЬп1а _(март)___

Концентрация Средняя продолжительность жизни % от Контроля 1с!

Контроль 44,7±4,0

0,002 мг/л 48,0±3,8 108,0 1,3

0,02 мг/л 39,6±6,2 88,7 1,5

Табмща 3.

Влияние этилового спирта на среднюю продолжительность жизни СепсхЗарИта _(апрель)___

Концентрация Средняя продолжительность жизни % от контроля 1ч

Контроль 32,3±3,0

0,002 мг/л 38,8±3,6 120,2 2,8

0,02 мг/л 33,6±3,5 104,3 0,6

Три серии опытов были проведены в различные сезоны года, при соблюдении стандартных условий. Средняя продолжительность жизни неизменно увеличивалась при воздействии спирта в концентрации 0,002 мг/л, в 2 случаях из 3 увеличение достоверно (на 20 и 23% по сравнению со значением в контрольной выборке). Эффект воздействия спирта в концентрации 0,02 мг/л менее стабилен, изменяется от недостоверного снижения продолжительности жизни на 12% до достоверного ее увеличения на 38%. Таким образом, спирт в исследованных концентрациях способен вызывать достоверное увеличение средней продолжительности жизни у рачков С. сфтз. Величина эффекта, оказываемого этиловым спиртом на показатели продолжительности жизни рачков С. а/Апю, непостоянна, и может зависеть от неконтролируемых внешних факторов.

7. Т

о «

£ С. 10

3 I

г | 80

|| ЙП

Контроль

0,002 мт/л

0,02 мг/л

Контроль

0,002 мг/л

Рис. 2. Влияние низких концентраций этилового спирта на среднюю суммарную плодовитость СегШаркта а/Апк (а - за 4 помета, б - за весь срок наблюдений)

На рисунке 2 показаны диаграммы средней суммарной плодовитости на одну самку в контрольной выборке и при воздействии этилового спирта в двух исследуемых концентрациях. На всем протяжении опыта плодовитость при воздействии этанола увеличивалась, превышая плодовитость в контрольной выборке. Наибольшая стимуляция плодовитости была достигнута в период наиболее активного размножения (к моменту получения 5 пометов): на 45% при воздействии этанола в концентрации 0,002 мг/л и на 29% при воздействии большей концентрации вещества 0,02 мг/л. Итоговая суммарная плодовитость на одну самку составляла 84,6 особей в контрольной выборке, 96,3 особей (114% от контроля) - при воздействии меньшей концентрации и 89,4 особей (106% от контроля) при воздействии большей концентрации этанола. Таким образом, этиловый спирт не оказывает угнетающего воздействия на репродуктивную функцию рачков С. а^/да.?.

Бнхромат калия К?Сг>07

Эксперимент с бихроматом калия был проведен дважды, с различными концентрациями вещества. В первой серии опытов воздействие токсиканта в более высоких концентрациях достоверно снижало среднюю продолжительность жизни рачков до двух раз. Снижение средней продолжительности жизни рачков в концентрациях 0,1 мг Сг/л и 0,03 мг Сг/л достоверно, что свидетельствует о выраженном токсическом эффекте. В последующей серии опытов концентрации бихромата калия были снижены, воздействия более низких концентраций позволило выявить тенденцию к увеличению продолжительности жизни тест-объекта в опытных выборках. В концентрации 0,0001 мг Сг/л наблюдается увеличение средней продолжительности жизни (108% от контроля). Таким образом, выявляется слабая тенденция к увеличению средней продолжительности жизни под действием сверхнизких концентраций стандартного токсиканта бихромата калия.

Основываясь на результатах данной серии опытов, мы выявили достоверное снижение продолжительности жизни при действии малых концентраций бихромата калия (0,1 мг Сг/л и 0,03 мг Сг/л), которое не выявляется в острых и обычных хронических опытах на тест-объектах Сегюс1арЬта а/ртз, но становится очевидным в экспериментах, оценивающих полную продолжительность жизни. Согласно стандартным методикам, хронический эксперимент на цернодафниях длится 7 суток. Эффект снижения выживаемости в концентрациях бихромата калия 0,1 мг Сг/л и 0,03 мг Сг/л выявляется только на 15-20 сутки течения эксперимента. Ранее угнетающее действие этих концентраций выявлялось только в хронических экспериментах с учетом плодовитости.

Хлорид калия КС1

В таблицах 4 и 5 приведены изменения значений средней продолжительности жизни рачков при воздействии хлорида калия. Две серии опытов были проведены в различные сезоны года, при соблюдении стандартных условий.

Наибольшая из исследованных концентраций КС1 100 мг/л вызвала раннюю гибель рачков наблюдаемой выборки и достоверно снизила среднюю продолжительность жизни рачков до 7 суток (26,5% от контрольного значения). Достоверное повышение средней продолжительности жизни (на 38% по сравнению с величиной в контрольной выборке) было выявлено при воздействии наименьшей из исследованных концентраций 0,1 мг/л. Эффекты воздействия промежуточных концентраций были недостоверны.

При воздействии наименьшей концентрации КС1 0,1 мг/л наблюдается значительное увеличение плодовитости за счет стимуляции репродуктивной функции. Наибольшее увеличение плодовитости по сравнению с контрольной выборкой происходит в период активного размножения. К моменту получения 4 пометов плодовитость в опыте превышала контрольное значение на 60%. Итоговое повышение средней суммарной плодовитости на самку составило 17%.

Таблица 4.

Влияние хлорида калия на среднюю продолжительность жизни СегШарЪта а£/}тз _(июнь)___

Концентрация KCl Средняя продолжительность жизни % от Контроля td

Контроль 25,7±5,9

0,1 мг/л 35,3±4,9 137,5 2,9

10 мг/л 18,0±5,1 69,9 2,3

100 мг/л 6,8±0,4 - 26,5 7,3

Таблица 5.

Влияние хлорида калия на среднюю продолжительность жизни Сепос/арИма аЛПтх ___(август)___

Концентрация KCl Средняя продолжительность жизни % от Контроля td

Контроль 33,0±2,1

1 мг/л 37,1±4,3 112,4 1,9

10 мг/л 37,4±4,1 113,4 2,2

Во второй серии экспериментов воздействие хлорида калия в концентрациях 1 и 10 мг/л увеличивало среднюю суммарную плодовитость на самку, но не за счет стимуляции репродуктивной функции, а за счет продления репродуктивного периода. В период активного размножения в раннем возрасте величина плодовитости при воздействии КС1 не отличалась от величины плодовитости в контрольной выборке. Увеличение суммарной плодовитости происходило за счет размножения выживших особей в опытных выборках после вымирания контрольной.

Хлорид калия в низких концентрациях способен увеличивать среднюю продолжительность жизни рачков С. о/Тши. Концентрации КС1, увеличивающие показатели продолжительности жизни, не оказывали негативного влияния на репродуктивную функцию рачков.

Коллоидное серебро

При воздействии испытанных концентраций серебра 5*10"5 и 5*10"4 мг/л средняя продолжительность жизни рачков увеличивалась на 12 и 19%, соответственно.

Коллоидное серебро в концентрации 5*10"4 мг/л недостоверно снижало среднюю суммарную плодовитость рачков. Воздействие концентрации 5*10" мг/л на протяжении всего эксперимента не оказывало влияния на репродуктивную функцию рачков, однако сохранение способности к размножению на протяжении всей жизни привело к увеличению суммарной плодовитости в опыте после гибели контрольной выборки. Таким образом, средняя суммарная плодовитость рачков при воздействии меньшей концентрации серебра превысила контрольную на 23% за счет продолжения размножения рачков в опытной выборке после гибели контрольной.

10Ч2,,3'-д11метнлх11но1111л-б'Удецилтри(Ьен11лфос(Ьо1111Й: бромид («БкСП»)

На начальном этапе исследований действия препарата иа рачков из

лабораторной культуры СегМарИта а/ртз был сделан акцент на комплексную оценку ■ эффектов препарата на продолжительность жизни и плодовитость ракообразных. Также нами были проведепы исследования воздействия препарата ЭкСН на разные возрастные группы рачков. Достоверный эффект увеличения средней продолжительности жизни был отмечен в 14 сериях опытов при концентрациях ЭкС)1 от 3*10"6 до 3*10"3 мг/л. Увеличение продолжительности жизни было отмечено при воздействии ЗкСН в концентрации 0,03 мг/л - 1 раз; 0,003 мг/л - 3 раза; 0,0003 мг/л -13 раз; 0,00003 мг/л - 4 раза.

В табл. 6 приведены значения средней продолжительности жизни рачков С. а/Атя, подвергнутых воздействию препарата БкС^. Во всех испытанных концентрациях БкСН увеличивал среднюю продолжительность жизни рачков на 6090% по сравнению со значением средней продолжительности жизни в контрольной выборке.

Таблица б.

Средняя продолжительность жизни Сег1ос!аркп1а аДгтз при воздействии 5кС) 1

Концентрация 8к(}1 Средняя продолжительность жизни, сутки % от Контроля 1с!

Контроль 15,9±3,3

0,00003 мг/л 30,2±6,7 189,7 3,7

0,0003 мг/л 29,8±7,2 187,2 3,4

0,003 мг/л 25,6±5,7 160,8 2,9

Испытанные концентрации Бк(31 (0,00003 мг/л, 0,0003 мг/л и 0,003 мг/л) увеличивали среднюю и максимальную продолжительность жизни рачков, а также отодвигали сроки наступления гибели.

Повторение опыта спустя 4 месяца не показало увеличения средней продолжительности жизни. Возможно, это было связано с нестабильностью вещества в водном растворе. Для проверки этой гипотезы было проведено исследование воздействия двух водных растворов препарата 8к(31 - полученного перед началом опыта и хранившегося в лаборатории на протяжении 8 месяцев. Была исследована одна и та же концентрация препарата. Препарат, подвергнутый длительному храпению, вызвал недостоверное снижение средней продолжительности жизни рачков. Препарат, полученный незадолго до начала эксперимента в разных возрастных группах вызывал увеличение средней и максимальной продолжительности жизни. В дальнейших опытах использовали препарат, полученный непосредственно перед началом эксперимента.

На рис. 3 показано суммирование среднего количества молоди, рожденного одной самкой за время наблюдения в первой серии опытов.

3 50 ю с

® 40

20 10 о

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Срок, сутки

Рис. 3. Суммарная плодовитость Сотос/ар/гша аХ^тя при воздействии низких концентраций БкС^ 1 (среднее количество молоди на 1 самку) • - Контроль; 0 - 0,00003 мг/л; ■ - 0,0003 мг/л; Д - 0,003 мг/л

Низкие концентрации препарата оказывали стимулирующее воздействие на репродуктивную функцию гидробионтов на протяжении всего периода наблюдений. На ранних сроках (на протяжении жизни контрольных рачков) среднее число молоди, рожденной одной самкой, увеличивалось на 4-58%. Гибель контрольной выборки наступает на 38 сутки эксперимента, тогда как при воздействии различных концентраций Бк(31 жизнь рачков продляется до 65-72 суток. В течение последней фазы наблюдения (после полного вымирания в контрольной выборке) рачки, подверженные воздействию продолжали активно размножаться. Таким образом,

итоговое увеличение средней плодовитости на одну самку за весь период жизни по сравнению с контрольным значением составило 24% при воздействии БкСН в концентрации 0,003 мг/л, 85% при 0,0003 мг/л БкСН и 76% при 0,00003 мг/л 8к(21.

Среднее количество молоди, рожденное одной самкой за 3 и 5 пометов (в период наиболее активного размножения): за время рождения трех пометов максимальное увеличение количества молоди составило 25%, за время рождения 5 пометов - уже достигало 58%. По мере старения рачков контрольной выборки их репродуктивная функция, очевидно, угасала. При действии ЭкСН сохраняется репродуктивная способность, за счет чего суммарная плодовитость при воздействии препарата превосходит контрольную.

Помимо опытов с введением 8кС21 в течение всего периода эксперимента, мы проводили испытания с введением препарата на различных сроках жизни рачков С. а/Атя. Такие исследования должны выявлять эффекты БкС)1 на разные возрастные группы рачков.

В первой серии опытов было исследовано влияние SkQ 1 в концентрации 0,0003 мг/л с введением препарата на 1, 10, 20 и 30 сутки жизни. Введение препарата продолжалось до момента гибели рачков.

SkQl в концентрации 0,0003 мг/л оказывает наибольшее стимулирующее воздействие при введении на ранних сроках жизни, в результате чего увеличивается средняя продолжительность жизни по сравнению с контролем. Достоверная стимуляция наблюдается при введении препарата с 1 суток (средняя продолжительность жизни составила 118% от контрольной) и с 10 суток (средняя продолжительность жизни составляет 140% от контрольной). При введении препарата с 20 и 30 суток жизни достоверного эффекта на продолжительность жизни не выявляется.

Было также исследовано влияние SkQl в концентрации 0,0003 мг/л на рачков при кратковременном воздействии с введением препарата на 1, 10, 20 и 30 сутки жизни в течение десяти суток (5 смен растворов).

Препарат SkQl в концентрации 0,0003 мг/л при кратковременном введении оказывал достоверное стимулирующее действие на рачков С. ajfinis только при введении на ранних сроках жизни с 1 по 10 сутки (средняя продолжительность жизни составила 110% от контрольной). При кратковременном воздействии препарата на других сроках достоверного увеличения продолжительности жизни рачков не отмечено.

Слабый стимулирующий эффект в данной серии опытов может объясняться кратковременностью воздействия SkQl, так как внесение препарата продолжалось в течение 10 суток. Эффект (E=t*C) при постоянной концентрации может снижаться при уменьшении времени экспозиции для веществ кумулятивного действия (Филенко, Михеева, 2007). Слабый эффект SkQl может объясняться недостаточной длительностью воздействия.

Для сравнения реакции С. affinis с реакцией рачков другого вида была получена новая синхронная культура Ceriodaphnia reticulata Jurine, 1820. Отлов гидробионтов был произведен на территории Звенигородской биологической станции им. С.П. Скадовского, в Стерляжьем пруду в сентябре 2009 г. Синхронная культура была получена от одной самки, животные были адаптированы к условиям лабораторного содержания на протяжении трех поколений, согласно требованиям стандартных методик.

Две серии экспериментов с использованием двух культур ракообразных были начаты одновременно и проведены в стандартных лабораторных условиях. В таблицах 7 и 8 приведены значения средней продолжительности жизни при воздействии препарата SkQl на ракообразных. Средняя продолжительность жизни С. affinis составила 15 суток, в культуре С. reticulata - 30 суток. Препарат увеличил па 23% среднюю продолжительность жизни С. affinis и снизил среднюю продолжительность жизни на 30% в культуре С. reticulata.

Таблица 7.

Влияние SkQl на среднюю продолжительность жизни Ceriodaphnia affinis

Концентрация SkQl Средняя продолжительность жизни, сутки % от контроля td

Контроль 15,0±3,6

0,0003 мг/л 19,0±4,6 123,0 2,3

Таблица 8. Влияние SkQl на среднюю продолжительность жизни Ceriodaphnia reticulata

Концентрация SkQl Средняя продолжительность жизни, сутки % от контроля td

Контроль 30,0±5,2

0,0003 мг/л 21,0±5,2 70 2,3

Таким образом, препарат оказал стимулирующее действие на С. affinis, увеличив традиционно низкую в это время года продолжительность жизни на 23%. В культуре Ceriodaphnia reticulata, полученной непосредственно перед опытом, средняя продолжительность жизни была высокой и вдвое превосходила таковую в культуре С. affinis. Препарат оказал на С. reticulata угнетающее действие, снизив среднюю продолжительность жизни на 30%.

Помимо видовых различий чувствительности к действию препарата, различия в средней продолжительности жизни двух культур могут быть обусловлены разной длительностью содержания рачков в лабораторных условиях. Культура, длительное время содержащаяся в лаборатории, адаптируется к постоянным оптимальным условиям, но сохраняет изменчивость токсикорезистентности и продолжительности жизни в течение года. Эти параметры изменяются согласно внутренним циркарным ритмам гидробионтов, сформированным сезонными изменениями характеристик окружающей среды. Поскольку одна культура утратила связь с внешней средой, а вторая жила в природных условиях, подстраивая жизненные функции под параметры окружающей внешней среды, их ритмы могли быть не синхронизированы. Таким образом, лабораторная культура находилась в естественном минимуме продолжительности жизни (сезонной депрессии, которая приходится на октябрь-ноябрь в лабораторной культуре по данным наблюдений), а культура нового вида в ином физиологическом состоянии.

На рисунке 4 показаны изменения величины эффекта SkQl на среднюю продолжительность жизни рачков С. affinis при разной продолжительности жизни в контрольных выборках. Наибольший эффект препарата проявляется одновременно со снижением средней продолжительности жизни у рачков, не подверженных воздействию SkQl.

Дата постаповки опыта

Рис. 4. Изменение влияния препарата БкС* 1 на среднюю продолжительность жизни рачков Сепос!ар1т1а а])Ьт в 2007-2010 годах

А - средняя продолжительность жизни в контроле; ♦ - эффект 0,0003 мг/л Эк01 (в % от контроля)

Если сопоставить сезонные изменения продолжительности жизни рачков и сезонные изменения величины эффекта Эк01 (рисунок 4), можно заметить, что при естественно высоком уровне средней продолжительности жизни в контроле эффект препарата проявляется в меньшей степени, чем в периоды депрессии, когда продолжительность жизни ракообразных в культуре снижена. Однако, статистически эта зависимость не подтвердилась (г = - 0,43).

Максимальный эффект увеличения продолжительности жизни наблюдается при минимальной продолжительности жизни в контрольных испытаниях. Таким образом, можно предполагать наличие природного ограничения продолжительности жизни рачков. В периоды депрессий Эк01 выполняет функции адаптогена, увеличивая сниженную внешними и внутренними факторами продолжительность жизни до нормального уровня.

Для анализа зависимости показателей продолжительности жизни от внешних факторов мы выбрали такой нерегулируемый фактор, как атмосферное давление. Данные об изменениях атмосферного давления были взяты из базы данных метеостанции, расположенной на юго-западе Москвы. На метеостанции проводилось 8 измерений в сутки.

На основании данных метеостанции нами вычислялось среднесуточное давление и сумма перепадов давлений за сутки для каждой даты. Прямой или обратной зависимости между показателями продолжительности жизни и значениями

атмосферного давления не выявлено. Также изменения атмосферного давления не оказывают влияния на эффект воздействия препарата Зк(31. На рисунке 5 показано изменение средней и максимальной продолжительности жизни в контрольных наблюдениях, а также изменение суммы колебаний атмосферного давления за первые 14 суток опыта (в течение этого периода эксперимента наиболее активно происходит рост и размножение рачков, затем начинается гибель).

На рисунке 5 увеличение суммы перепадов атмосферного давления часто совпадает со снижение средней и максимальной продолжительности жизни, хотя статистически достоверность связи продолжительности жизни и атмосферного давления не подтверждается. Значение коэффициентов корреляции для описанных случаев г = - 0,11 и г = -0,03.

с. С

V г1" ^ й-

Дата постановки опыта

Рис. 5. Изменение показателей продолжительности жизни Сег!Ос1арЬп1а а/Атя в контрольных выборках и суммы перепадов атмосферного давления □ - средняя продолжительность жизни; о - максимальное дожитие; Д - сумма перепадов давления за 14 дней опыта Таким образом, изменение показателей продолжительности жизни в контрольных наблюдениях и эффект препарата 5к<31 не зависят от проанализированных факторов внешней среды. Температурный режим, как было отмечено выше, полностью соответствовал экологическому оптимуму вида (22±2°С), поэтому не мог в значительной степени оказывать влияния на продолжительность его жизни. Абсолютное значение атмосферного давления, а также его колебания не оказывают влияния на показатели продолжительности жизни рачков С. а^ит и величину эффекта воздействия препарата 8к(21.

Таким образом, не установлено связи эффекта SkQl с изменениями температуры воды и атмосферного давления. Также не подтвердилась статистически обратная зависимость эффекта SkQl от средней продолжительности жизни рачков в контрольной выборке.

Было проведено 5 серий опытов с комбинациями препарата SkQl и этилового спирта. Стимулирующий эффект SkQl сохранялся в присутствии низких концентраций этилового спирта. Низкие концентрации этанола оказывали стимулирующее воздействие на показатели продолжительности жизни и репродуктивную функцию ракообразных. Концентрации этанола, превышающие эколого-рыбохозяйственный норматив (0,01 мг/л) в 15 и более раз оказывали достоверный негативный эффект на контролируемые показатели, который усугублялся в присутствии SkQl. Совместное воздействие низких концентраций этанола и SkQl оказывало наибольший стимулирующий эффект.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения работы исследовано воздействие потенциальных токсикантов различной химической природы на показатели продолжительности жизни и репродуктивную функцию рачков С. affinis в различные сезоны. Стимулирующий эффект воздействия малых концентраций этилового спирта, бихромата калия, хлорида калия и коллоидного серебра повторялся не во всех сериях опытов в равной степени даже при стабильности таких показателей среды, как температура, освещение, режим кормления, источник воды. Очевидно, для объяснения этого явления следует иметь в виду, что организм, как неравновесная система, способен переходить из одного временного равновесного состояния в другое под действием незначительных внешних и внутренних факторов, в том числе и случайных. В частности, известна сезонная вариабельность чувствительности Daphnia magna к бихромату калия (Исакова, Юклеевских, 1998). Таким образом, итоговый результат химического воздействия определится тем, в каком состоянии находилась система организма в период воздействия и каким путем вещество поступает в организм (Щербань, 1977).

Представленные результаты свидетельствуют об универсальности явления гормезиса для различных классов химических соединений, что подтверждается многими исследованиями эффектов воздействий химических и физических факторов на широкий спектр живых организмов (Stebbing, 1981, Laughlin, Guard, 1981, Michalski et al., 2002, Steevens et al., 2002, Gama-Flores et al., 2007, Koltz et al., 2009). Возможность возникновения гормезиса усложняет прогноз последствий загрязнения водной среды, которое обычно происходит в относительно низких концентрациях, эффект воздействия которых не предсказуем. Экологические последствия стимулирующих концентраций потенциальных токсикантов еще предстоит исследовать.

Согласно результатам наших исследований, стимулирующий эффект низких концентраций потенциальных токсикантов проявляется не как частный показатель состояния организма, когда стимуляция одних функций происходит за счет других, а выражается в продлении жизни - самого интегрального показателя жизнедеятельности организма. Химическое воздействие на организм порождает ответные адаптивно - компенсаторные реакции, которые, развиваясь по принципу упреждения, могут не только нейтрализовать негативный эффект воздействия, но и активизировать па пользу организма ресурсы, в обычных условиях не востребованные. Гормезис - естественная фаза токсического эффекта, однако его количественное проявление зависит от взаимодействия «поражения» и компенсаторных реакций организма.

Также можно предположить, что Сегюс1арЬта имеет закрепленное в

процессе эволюции ограничение той или иной биологической функции. Когда лабораторная культура находится в оптимальных и стандартизированных условиях, она подчиняется циркарным ритмам, в течение года изменяется ее токсикорезистентность, репродуктивные характеристики и продолжительность жизни особей, достигая в определенные периоды своего максимума. Таким образом, наблюдение эффекта гормезиса может быть затруднено в «благополучные» периоды, когда функции тест-оргаиизма без стимуляции естественным образом достигают своего максимума.

Использование средств стимуляции может служить эффективным способом управления водными сообществами, в частности - в аквакультуре. Выявленные зависимости воздействия потенциально токсичных веществ необходимо учитывать при точном подборе стимулирующих концентраций и разработке режима их применения.

ВЫВОДЫ

1. У рачков СепсхЬзрИта из лабораторной культуры в течение года наблюдается широкая вариабельность сроков средней (от 13,0 до 46,6 суток) и максимальной (от 33 до 69 суток) продолжительности жизни. Эти сроки наиболее продолжительными были для рачков, рожденных в августе, а самыми короткими - в июне и ноябре. Срок максимальной продолжительности жизни оказывается более стабильным показателем, чем средняя продолжительность жизни.

2. Не установлено взаимосвязи продолжительности жизни с колебаниями температуры в течение года и средним барометрическим давлением. Вероятно, причиной наблюдающихся колебаний продолжительности жизни служат природные циркарные ритмы, сохраняющиеся у рачков в лабораторной культуре.

3. Потенциально токсичные вещества в низких концентрациях способны увеличивать продолжительность жизни рачков и повышать их плодовитость. В частности, статистически достоверный эффект стимуляции установлен при действии

хлорида калия, этанола и 10-(2',3'-диметилхшюнил-6')-

децилтрифенилфосфонишбромида.

4. Наибольший эффект стимуляции наблюдался при действии 10-(2',3'-диметилхинонил-6')-децилтрифенилфосфоний:бромида («препарат SkQl »), способного увеличивать среднюю продолжительность жизни и суммарную плодовитость рачков практически в два раза.

5. При воздействии препарата SkQl па различные возрастные группы рачков наибольший эффект стимуляции отмечен при воздействии па младшие возрастные группы (1-10 суток).

6. Стимулирующая активность SkQl варьировала не зависела от средней температуры в пределах экологического оптимума вида, среднего барометрического давления и амплитуды его суточных колебаний.

7. Увеличение суммарной плодовитости у рачков при действии веществ происходит как за счет стимуляции функции размножения, так и в результате продолжающегося размножения на протяжении увеличенной продолжительности жизни.

8. Проведенные исследования дают основания предполагать, что стимулирующее действие на основные жизненные функции организма присуще если не всем, то большинству веществ разной химической природы в малых концентрациях, оказывающихся на 3 - 5 порядков ниже, чем летальные концентрации. Эта способность должна учитываться при биотестировашш, при оценках экологических последствий загрязнения водной среды и может найти применение в аквакультуре и при отборе препаратов медицинского назначения.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору

0. Ф. Филенко за постоянное внимание к работе, Е. Ф. Исаковой за ценные советы и помощь в проведении работы, В. П. Скулачеву и сотрудникам Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского за предоставленный для исследований препарат, А. Г. Дмитриевой и Н. В. Карташевой, оказавшим неоценимую помощь в редактировании текста диссертации, а также сотрудникам кафедры гидробиологии за ценные консультации при выполнении и оформлении результатов работы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Минобрнауки РФ:

1. Филенко О.Ф., Исакова Е.Ф., Самойлова Т.А., Гершкович Д.М. Действие тиазинового красителя метилеиового синего на дафний // Токсикологический вестник. 2011. - №5. - с. 53-56.

2. Filenko O.F., Isakova E.F., Gershkovich D.M. The Lifespan of the Cladoceran Ceriodaphnia affinis Lilljeborg in a Laboratory Culture // Inland Water Biology. 2011. -Vol.4. - No. 3. - pp. 283-286.

Статьи в сборниках материалов научных конференций:

3. Гершкович Д.М. Общая продолжительность жизни рачков Ceriodaphnia affinis Lilljeborg в лабораторной культуре в связи с действием потенциально токсичных веществ // Тезисы докладов XVII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010». - М.: Макс-Пресс, 2010. - с. 96-97.

4. Гершкович Д.М. Продолжительность жизни ветвистоусых рачков Ceriodaphnia affinis Lilljeborg в лабораторной культуре // Тезисы докладов XVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2011». - М.: Макс-Пресс, 2011. - с. 102.

5. Гершкович Д.М. Стимуляция жизненных процессов у ракообразных Ceriodaphnia affinis Lilljeborg при действии потенциально токсичных веществ в низких концентрациях // Тезисы докладов XIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2012». - М.: Макс-Пресс, 2012. - с. 99-100.

6. Тригуб А.Г., Гершкович Д.М. Спиркина Н.Е. Воздействие колодного серебра на Daphnia magna Straus и Scenedesmus quadricauda Тиф. // Тезисы докладов XIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2012». - М.: Макс-Пресс, 2012. - с. 105.

7. Филенко О.Ф., Исакова Е.Ф., Гершкович Д.М. Исследование биологических эффектов пожизненного воздействия химических веществ на ракообразных Ceriodaphnia affinis Lilljeborg // Материалы конференции «Современные проблемы водной токсикологии. К 100-летию со дня рождения профессора Е.А. Веселова». -Петрозаводск: ПетрГУ, 2011. - с. 172-174.

8. Гершкович Д.М., Филенко О.Ф., Исакова Е.Ф. Потенциальные токсиканты, как средство стимуляции жизненных функций гидробиоптов // Материалы IV Всероссийской конференции по водной экотоксикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы». -Борок, 2011. - Часть 1.-е. 80-83.

9. Воробьева О.В., Исакова Е.Ф., Филенко О.Ф., Гершкович Д.М., Юсупов В.И., Воробьева H.H., Баграташвили В.Н. «Низкоинтенсивное светодиодное излучение способно вызывать изменения у потомства дафний» // Сборник материалов V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине». -Троицк, 2012.

Подписано в печать: 28.10.2012 Объем: 1,0 п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 680 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского, д. (495) 363-78-90; www.reglet.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Гершкович, Дарья Михайловна

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Сведения о биологических особенностях ветвистоусых ракообразных и об их использовании в токсикологии.

1.2. Факторы, влияющие на продолжительность жизни гидробионтов в лабораторных культурах.

1.3. О закономерностях эффектов воздействия токсичных веществ на водные организмы и сообщества.

1.4. Некоторые механизмы биологического действия антиоксидантов

Глава 2. Объект и методы исследования.

2.1. Содержание рачков Ceriodaphnia affinis Lillgeborg и проведение испытаний.

2.1.1. Ведение лабораторных культур.

2.1.2. Получение кормовых культур микроводорослей.

2.1.3. Проведение экспериментов.

2.2. Исследовавшиеся вещества.

2.2.1. Бихромат калия.

2.2.2. Хлорид калия.

2.2.3. Коллоидное серебро.

2.2.4. Этиловый спирт.

2.2.5. 10-(2' ,3 '-диметилхинонил-6 ')-децилтрифенилфосфоний: бромид.

2.3. Обработка и анализ полученных данных.

Глава 3. Результаты и обсуждение.

3.1. Продолжительность жизни и плодовитость ветвистоусых ракообразных С. affinis в лабораторной культуре в зависимости от сезона и некоторых условий проведения испытаний.

3.1.1. Продолжительность жизни С. affinis в лабораторной культуре.

3.1.2. Плодовитость С. affinis в лабораторной культуре.

3.2. Эффекты воздействия потенциально токсичных веществ различной химической природы на продолжительность жизни и размножение С. affinis

3.2.1. Эффекты воздействия этилового спирта С2Н5ОН на

С. affinis.

3.2.2. Эффекты воздействия бихромата калия К2Сг207 на

С. affinis.

3.2.3. Эффекты воздействия хлорид калия KCl на С. affinis.

3.2.4. Эффекты воздействия коллоидного серебра Ag на

С. affinis.

3.2.5. Эффекты воздействия 10-(2',3'-диметилхинонил-6')децилтрифенилфосфоний: бромида (SkQl) на ракообразных.

3.2.5.1. Воздействие SkQl на показатели продолжительности жизни рачков С. affinis.

3.2.5.2. Воздействие SkQl на репродуктивную функцию

С. affinis.

3.2.5.3. Воздействие препарата на различные возрастные группы С. affinis.

3.2.5.4. Роль способа подготовки водной среды для проявления эффекта SkQ

3.2.5.5. Влияние препарата на рачков при изменяющемся температурном режиме.

3.2.5.6. Влияние препарата на показатели продолжительности жизни рачков в зависимости от времени года.

3.2.5.7. Совместное действие SkQl и этилового спирта

3.2.5.8. Сравнение эффектов SkQl на продолжительность жизни рачков С. affinis и

С. reticulata.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Гормезис при действии потенциально токсичных веществ в пожизненных испытаниях"

С середины XIX водная токсикология развивалась как наука, изучающая закономерности влияния химических факторов естественного и антропогенного происхождения на гидробионтов (Строганов, 1941).

Наблюдение эффектов воздействия токсикантов в природе и в экспериментальных условиях закладывалось в основу прогнозирования изменений загрязняемых экосистем. Конечной целью исследований была защита здоровья человека и его интересов, связанных с использованием источников питьевой воды и промыслом водных животных. Первым инструментом в руках токсикологов стали представители ихтиофауны, в том числе промысловые рыбы. В начале XX века начали формироваться основные методы экспериментального направления водной токсикологии

Хлопин, 1902). В сороковых годах XX века Э. Науманном в качестве лабораторного тест-объекта были предложены ветвистоусые ракообразные отряд Cladocera (Naumann, 1934). До настоящего времени ракообразные семейства Daphnidae занимают ведущее положение среди используемых в водной токсикологии организмов. Использование мелких ракообразных предоставляет возможность исследовать отдаленные эффекты слабых воздействий факторов окружающей среды, которые обычно действуют на организм в реальных условиях. Такие отдаленные последствия у водных организмов выражается в гонадотропном и эмбриотропном действии токсиканта, что приводит к нарушению плодовитости, эмбриогенеза и постэмбрионального развития, возникновению уродств в потомстве, появлению "карликовых" форм (Исакова, Коломенская, 2002; Филенко,

Черномор дина, 2004; Воробьева, 2011). Наряду с этими проявлениями известно явление «гормезиса», то есть стимуляции контролируемых тестфункций организма, который рассматривается исключительно как вредоносный эффект воздействия, в частности, малых концентраций химических загрязнителей окружающей среды (Dave, 1984, Koivisto et al.,

1992, Wong, 1993). Гормезис является причиной «парадоксальных эффектов» 4 в ихтиотоксикологии (Лукьяненко, 1987). Однако природа этого явления и возможные последствия для организма в пожизненных наблюдениях исследовались лишь эпизодически.

Вместе с тем, стимуляция жизненных функций в среде, загрязняемой потенциально токсичными соединениями, может служить причиной важных экологических последствий, должна приниматься во внимание при установлении регламентов качества среды и при использовании биоцидов, служить в качестве инструмента для управления биологическими сообществами в том числе и в аквакультуре. Таким образом, возможность стимуляции жизненных процессов при действии потенциально токсичных веществ заслуживает более внимательного исследования, чем это сложилось в водной токсикологии на сегодняшний день.

Ни у кого не вызывает сомнения стимулирующий эффект биогенных элементов и природа этого явления давно известна. Однако, причина стимулирующего действия потенциально токсичных веществ однозначного объяснения не имеет. Не ясно также, всем ли химическим группам потенциальных токсикантов присуща такая способность.

Эти соображения определяют актуальность и перспективность исследования отдаленных последствий действия потенциально токсичных веществ не только деструктивных, но и стимулирующих, на организм в пожизненных исследованиях.

В связи этим целью нашей работы послужило исследование закономерностей биологического действия малых концентраций потенциально токсичных веществ разной химической природы в сроки, сопоставимые с продолжительностью жизни организма, на примере ракообразных.

Задачи работы заключались в следующем:

• Определить продолжительность жизни рачков Сепос1аркта а^гтБ в лабораторной культуре в связи с сезоном, с некоторыми условиями окружающей среды и метеоусловиями;

• Выявить концентрации потенциальных токсикантов различной химической природы, способные оказывать стимулирующий эффект на интегральные показатели жизнедеятельности рачков;

• Установить в пожизненных испытаниях закономерности действия на рачков С. affinis низких концентраций потенциальных токсикантов на примере бихромата калия, хлорида калия, коллоидного серебра, этилового спирта и 10-(2',3'-диметилхинонил-6')-децилтрифенилфосфоний: бромида (SkQl) по показателям продолжительности жизни и размножения;

• Оценить на примере препарата SkQl эффект концентраций, способных вызывать стимуляцию, на выживаемость и плодовитость рачков С. affinis при разных режимах воздействия.

Заключение Диссертация по теме "Гидробиология", Гершкович, Дарья Михайловна

Выводы

1. У рачков Сегюс^аркта а^гтя из лабораторной культуры в течение года наблюдается широкая вариабельность сроков средней (от 13,0 до 46,6 суток) и максимальной (от 33 до 69 суток) продолжительности жизни. Эти сроки наиболее продолжительными были для рачков, рожденных в августе, а самыми короткими - в июне и ноябре. Срок максимальной продолжительности жизни оказывается более стабильным показателем, чем средняя продолжительность жизни.

4. Наибольший эффект стимуляции наблюдался при действии 10-(2',3'-диметилхинонил-6')-децилтрифенилфосфоний:бромида («препарат ЭкСМ»), способного увеличивать среднюю продолжительность жизни и суммарную плодовитость рачков практически в два раза.

5. При воздействии препарата 8кС)1 на различные возрастные группы рачков наибольший эффект стимуляции отмечен при воздействии на младшие возрастные группы (1-10 суток).

6. Стимулирующая активность 8кС)1 варьировала не зависела от средней температуры в пределах экологического оптимума вида, среднего барометрического давления и амплитуды его суточных колебаний.

8. Проведенные исследования дают основания предполагать, что стимулирующее действие на основные жизненные функции организма присуще если не всем, то большинству веществ разной химической природы в малых концентрациях, оказывающихся на 3 - 5 порядков ниже, чем летальные концентрации. Эта способность должна учитываться при биотестировании, при оценках экологических последствий загрязнения водной среды и может найти применение в аквакультуре и при отборе препаратов медицинского назначения.

Заключение

При анализе данных, полученных в контрольных испытаниях за период исследований (с 2007 по 2012 годы), нами было выявлено значительное сезонное изменение средней и максимальной продолжительности жизни С. а$1т8. Были выявлены два периода ухудшения отслеживаемых параметров -периоды летней и зимней депрессии: конец июня/июль, конец октября/ноябрь/декабрь. В течение периодов депрессии средняя продолжительность жизни рачков снижается до 14-18 суток, в то время как в другие сезоны она может достигать 28-33 суток. Установленные по изменению параметров продолжительности жизни сроки депрессий практически совпадают со сроками, установленными на основании сезонного изменения плодовитости дафний (Исакова, 1980). Незначительные различия в сроках наступления периодов депрессии в разные годы могут объясняться сдвигом годичного цикла.

В процессе выполнения работы исследовано воздействие потенциальных токсикантов различной химической природы на показатели продолжительности жизни и репродуктивную функцию рачков С. в различные сезоны. Установлено, что некоторые концентрации исследованных веществ оказывают угнетающее воздействие на рачков только в экспериментах, в которых учитывается полная продолжительность жизни. То есть в течение срока, соответствующего длительности стандартного хронического опыта, эти негативные эффекты не проявляются. Таким образом, в диапазоне недействующих (для стандартных хронических и острых опытов) концентраций этилового спирта, бихромата калия, хлорида калия и коллоидного серебра были выявлены стимулирующие и угнетающие репродуктивную функцию и показатели продолжительности жизни ракообразных.

Как органические, так и неорганические вещества в различной степени увеличивали продолжительность жизни гидробионтов, сохраняя и стимулируя их способность к размножению. Стимулирующий эффект воздействия малых концентраций этилового спирта, бихромата калия, хлорида калия и коллоидного серебра наблюдался не во всех сериях опытов в равной степени даже при стабильности таких показателей среды, как температура, освещение, режим кормления, источник воды, а при некоторых повторениях не проявлялся вообще. Очевидно, для объяснения этого явления следует иметь в виду, что организм, как неравновесная система, способен переходить из одного временного равновесного состояния в другое под

74 действием незначительных внешних и внутренних факторов, в том числе и случайных. В частности, известна сезонная вариабельность чувствительности Daphnia magna к бихромату калия (Исакова, Юклеевских, 1998). Таким образом, итоговый результат химического воздействия определится тем, в каком состоянии находилась система организма в период воздействия и каким путем вещество поступает в организм (Щербань, 1977).

Представленные результаты исследований свидетельствуют об универсальности явления гормезиса для различных классов химических соединений. Даже вещества, известные своей токсичностью для гидробионтов, в некотором диапазоне малых концентраций могут стимулировать их жизненные функции. Универсальность явления гормезиса для разных классов химических веществ и групп организмов подтверждается многими исследованиями эффектов воздействий химических и физических факторов на широкий спектр живых организмов (Stebbing, 1981, Laughlin, Guard, 1981, Michalski et al., 2002, Steevens et al., 2002, Gama-Flores et al., 2007, Koltz et al., 2009). Универсальность явления гормезиса может быть отражена афоризмом Парацельса: «Все есть яд, нет ничего без яда». Одна только доза определяет, что вещество является или не является токсичным. Это объясняет, почему вещества, известные, как токсичные, часто называют потенциальными токсикантами. Возможность такого эффекта усложняет прогноз последствий загрязнения водной среды, которое обычно и происходит в относительно низких концентрациях, эффект которых не предсказуем. Экологические последствия стимулирующего эффекта потенциальных токсикантов еще предстоит исследовать.

75 организма. Внешние проявления стресса характеризуются фазностью, которая складывается из двух составляющих: стрессового воздействия и ответа организма. В раннем периоде воздействия ответ организма не инициирован, в зависимости от силы воздействия может наблюдаться подавление тех или иных функций организма. Когда воздействие вызывает ответную реакцию организма, наблюдаемые эффекты являются продуктом взаимодействия стрессового фактора и ответа организма на него. Таким образом, химическое воздействие на организм порождает ответные адаптивно - компенсаторные реакции, которые, развиваясь по принципу упреждения, могут не только нейтрализовать негативный эффект воздействия, но и активизировать на пользу организма ресурсы, в обычных условиях не востребованные. Гормезис - естественная фаза токсического эффекта, однако его количественное проявление зависит от взаимодействия «поражения» и компенсаторных реакций организма.

Также можно предположить, что наблюдаемый тест-объект имеет определенный в процессе эволюции и генетически закрепленный предел той или иной биологической функции. Когда лабораторная культура находится в оптимальных и стандартизированных условиях, она подчиняется циркарным ритмам, в течение года изменяется ее токсикорезистентность, репродуктивные характеристики и продолжительность жизни особей, достигая в определенные периоды своего максимума. Таким образом, наблюдение эффекта гормезиса может быть затруднено в «благополучные» периоды, когда функции тест-организма без стимуляции естественным образом достигают своего максимума. В естественных условиях полная продолжительность жизни для кладоцер скорее всего не имеет значения, так как под прессом хищников, либо по другим причинам рачки могут погибнуть раньше срока, наблюдаемого в лаборатории. Предельная продолжительность жизни отражает лишь общий жизненный тонус популяции.

При высоком уровне продолжительности жизни рачков стимулирующий эффект проявляется менее выраженно, чем при низком

76 уровне продолжительности жизни в лабораторных условиях. Умелое использование средств стимуляции может служить эффективным средством управления водными сообществами, в частности - в аквакультуре. Выявленную зависимость необходимо учитывать при точном подборе стимулирующих концентраций веществ и разработке режима их применения стимулирующих веществ.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Гершкович, Дарья Михайловна, Москва

1. Алымова Т. П. Влияние малых концентраций фенола на размножение Daphnia magna Straus // Лимнология Сев.- Запада СССР. Таллин, 1973. С. 10-11.

2. Анисимов В. Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. СПб.: Наука, 2003. 468 с.

3. Барабой В. А., Брехман И. И., Голоткин В. Г., Кудряшов Ю. Б. Перекисное окисление и стресс. СПб.: Наука, 1992. 142 с.

4. Барабой В. А., Олейник С. А. Стресс в развитии радиационного поражения. Роль регуляторных систем // Радиац. биология Радиоэкология. 1999. Т. 39, №4. С. 438-444.

5. Биргер Т. Н. Метаболизм водных беспозвоночных в токсической среде. Киев: Наукова думка, 1979. 189 с.

6. Биргер Т. Н., Маляревская А. Я. О некоторых биохимических механизмах резистентности водных беспозвоночных к токсическим веществам // Гидробиологический журнал. 1977. Т. 13, № 6. С. 69-74.

7. Брагинский Л. П. Интегральная токсичность водной среды и ее оценка с помощью методов биотестирования // Гидробиол. журн. 1978. №1. С. 77-83.

8. Брагинский Л. П. Методологические аспекты токсикологического биотестирования на Daphnia magna Str. и других ветвистоусых ракообразных (критический обзор) // Гидробиол. журн. 2000. Т. 36, № 5. С. 50-70.

9. Брагинский JI. П., Бескаравайная В. Д., Щербань Э. П. Реакции пресноводного фито- и зоопланктона на воздействие пестицидов // Сер. биология. Изв. АН СССР. 1979. № 4. С. 599-600.

10. Брагинский JI. П., Величко И. М., Щербань Э. П. Пресноводный планктон в токсической среде. Киев: Наукова думка, 1987. 180 с.

11. Бузинова Н. С., Исакова Е. Ф. Опыт эколого-физиологических исследований устойчивости некоторых гидробионтов к факторам среды // Вопросы сравнительной физиологии и водной токсикологии. Ярославль, 1987. С. 25-34.

12. Бурлакова Е. Б. Эффект сверхмалых доз // Вестник Российской Академии. 1994. Т. 64, № 5. С. 425-431.

13. Бычек Е. А. Летняя депрессия численности Daphnia в Куйбышевском водохранилище // Зоологический Журнал. 1995. Т. 74. № 9. С. 51-57.

14. Вайсерман А. М. Геропротекторы: специфическое действие или гормезис? // Успехи Геронтологии. 2008. Т. 21, № 4. С. 564-569.

15. Владимиров Ю. А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов биологических мембран. М.: Наука, 1972

16. Воробьева О. В. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на гидробионтов // Материалы XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» 11-15 апреля 2011 -М.: МАКС Пресс, 2011. С. 101-102.

17. Врочинский К. К., Щербаков Ю. А. Оценка действия вещества на водные организмы с учетом фазности токсичности // Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология / Под ред. Н. С. Строганова. -М.: Наука, 1983. С. 36-43.

18. Гаврилов Н. А., Гаврилова Н. С. Биология продолжительности жизни / Отв. Ред. В. П. Скулачев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1991.-280 с.

19. Галковская Г. А., Морозов А. М. Формирование температурных адаптаций у дафний. // Журнал Общей Биологии. 1981. Т. 42, № 1. С. 113-117.

20. Герасимов Ю. Л. Динамика популяций ветвистостоусых ракообразных в модельных экосистемах при воздействии токсикантов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.

21. Гиляров А. М. Популяционная экология / Учеб. пособие М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. - 191 с.

22. Голубев А. А. Количественная токсикология. Л.: Медицина, 1973.-286 с.

23. Догель В. А. Зоология беспозвоночных: Учебник для ун-тов /Под ред. проф. Полянского Ю. И. 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. С. 292-314

24. Донцов В. И. Регуляция лимфоцитами клеточного роста соматических тканей и новая иммунная теория старения // Профилактика старения. 1998. № 1. С. 74-89

25. Дятлов С. Е. Микробиотесты: новый подход в оценке токсичности водной среды // Наук. зап. Терношльського держ. педагог, ушверситету. Сер: Бюлопя. - 4 (15) Спец. вшуск: Пдроеколопя. - 2001. -С. 128-129.

26. Дятлова Е. С. Сравнительная чувствительность ветвистоусых ракообразных к бихромату калия // Экология моря. 2001. № 58. С. 79-83.

27. Жмур Н. С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. 2-е изд., испр. и доп. - М.: АКВАРОС, 2007. - 52 с.

28. Жмур Н. С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний. 2-е изд., испр. и доп. - М.: АКВАРОС, 2007. -56 с.

29. Ивлев В. С. О превращении энергии при росте беспозвоночных // Эффективность роста гидробионтов. Гомель, 1986. С. 6-19.

30. Ингольд К. Ингибирование автоокисления органических соединений в жидкой фазе: пер. с англ. // Успехи химии. 1964. Т. 33, № 9.

31. Исакова Е. Ф., Юклеевских М. Ю. Сезонные изменения резистентности лабораторной культуры D. magna Str. к бихромату калия. // Биол. внутр. вод. 1998. № 3. С. 76-82.

32. Исакова Е. Ф. Оценка возможности приспособления дафний к химическим соединениям различной природы. В сб.: «Экспериментальная водная токсикология». Рига, 1986. №11. С. 129-136.

33. Исакова Е. Ф. Сезонные изменения фактической плодовитости Daphnia magna Straus в лабораторной культуре // Гидробиологический журнал. 1980. Т. 16. № 4. С. 86-89.

34. Исакова Е. Ф., Коломенская Е. Е. Морфологические отклонения у Daphnia magna Straus в поколениях при кратковременном воздействии бихромата калия // Экологические системы и приборы. 2002. № 7. С. 31-34.

35. Исакова Е. Ф., Коломенская Е. Е. Оценка тератогенного действия бихромата калия в экспериментах с дафниями // Водные экосистемы и организмы: Тез. докл. научной конф., 23-24 июня 2000. М., 2000. Т.З. С.42.

36. Исакова Е. Ф., Строганов Н. С., Путинцев А. И, Шигин В. И. Метод токсикологического контроля сточных вод // Журн. Биологические науки М. 1979. №2. С. 90-96.

37. Карпевич А. Ф. Норма и патология при влиянии на гидробионтов неядовитых веществ и факторов среды // Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология. М.: Наука, 1983. С. 26-36.

38. Карташева Н. В., Исакова Е. Ф., Недосекин А. Г. Зоопланктон. В книге: «Практическая гидробиология». Учебник для студентов биологических специальностей Университетов. Москва. ПИМ. 2006. С. 165245.

39. Кер1вний нормативний документ (КНД) 211.1.4.054-97 Методика визначення гостро'1 токсичност1 води на ракопод1бних Daphnia magna Straus // Бютестування у природоохороннш практищ. Кшв, 1997.

40. Кер1вний нормативний документ (КНД) 211.1.4.055-97 Методика визначення гостроТ летально!' токсичност1 води на ракопод1бних Ceriodaphnia affinis Lilljeborg // Бютестування у природоохороннш практищ. Кшв, 1997.

41. Кер1вний нормативний документ (КНД) 211.1.4.056-97 Методика визначення хрошчноТ токсичност1 води на ракопод1бних Ceriodaphnia affinis Lilljeborg // Бютестування у природоохороннш практищ. Кшв, 1997.

42. Кикнадзе Г. С., Есаков Б. П., Комаров В. М. Опыт оценки степени загрязнения водной среды по изменениям периода биения сердца дафнии. Научный центр биологических исследований АН СССР в Пущине, 1983. 13 с.

43. Клебанов Г. И. Теселкин Ю. О., Бабенкова И. В., Любицкий О. Б., Владимиров Ю. А. Антиоксидантная активность сыворотки крови // Вестн. Росс. Акад. мед. наук. 1999. №2. С. 15-22.

44. Константинов А. С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа, 1986.-470 с.

45. Крючкова Н. М., Рыбак В. X. Продолжительность развития дафний при разных пищевых условиях // Вестник Белорусского Университета. 1980. Т. 2, № 1. С. 44-47.

46. Кудряшов Ю. В., Беренфельд В. С. Основы радиационной биофизики / Учебное пособие. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. 303 с.

47. Кузин А. М. Вторичные биогенные излучения лучи жизни. Пущино, 1997.-38с.

48. Кузин А. М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке. -М.: Наука, 1995.- 158 с.

49. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1973. 344 с.

50. Ларин В. Е. Сравнительное исследование токсического воздействия на модельные популяции и сообщества организмов зоопланктона. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994.

51. Лузгин В. Н. Изменение чувствительности дафний к действию солей тяжелых металлов в эмбриогенезе // Проблемы водной токсикологии. Петрозаводск, 1984. С. 38-42.

52. Лузгин В. Н. Количественная оценка обратимости остролетального действия хлористой меди на дафний // Проблемы водной токсикологии. Петрозаводск, 1988. С. 41-45.

53. Лукьяненко В. И. Общая ихтиотоксикология. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 320 с.

54. Лукьяненко В. И. Экологические аспекты ихтиотоксикологии. -М.: Агропромиздат, 1987. 239 с.

55. Мануйлова Е. Ф. Фауна СССР. Ветвистоусые рачки. Л.: Наука, 1962.

56. Медянкина М. В., Филенко О. Ф., Широков Д. А. Влияние донных осадков на токсичность тяжелых металлов для дафний. 1. Хром // Экологические приборы и системы. 2006. №12. С. 39-42.

57. Метелев В. В., Канаев А. И., Дзасохова Н. Г. Водная токсикологния. М.: Колос, 1971. - 246с.

58. Методические указания по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение / Под ред. О. Ф. Филенко, С. А. Соколовой. М.: ВНИРО, 1998. - 145 с.

59. Методическое руководство по биотестированию воды РД 118-0290. М.: Госкомприрода СССР, 1991. - 48 с.

60. Мечников И. И. Эподы оптимизма. М.: Наука, 1988. 328 с.

61. Некрасов Б. В. Основы общей химии, 1973 г. Т. 3. С. 44-52.

62. Обухова Л. К., Эмануэль Н. М. Роль свободнорадикальных реакций окисления в молекулярных механизмах старения живых организмов // Успехи химии. 1983. Т. 52. С. 353-372.

63. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. 251 с.

64. Оловоорганические соединения и жизненные процессы гидробионтов // Под. ред. Н. С. Строганова М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 88-103.

65. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М.: Мединор, 1995. с.

66. Плохинский Н. А. Биометрия. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1961. -362 с.

67. Пятаков М. JI. По поводу сезонного изменения плодовитости у ветвистоусых // Зоологический журнал. Т. 35. № 12. С. 1814-1819.

68. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. -М.: Минздрав России, 2002.

69. Северин С. Е., Скулачев В. П., Ягужинский J1. С. Возможная роль карнитина в транспорте жирных кислот через митохондриальную // Биохимия. 1970. Т. 35. № 6. С. 1250-1253.

70. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медицина, 1960.-256 с.

71. Смирнов Н. Н. Зоология беспозвоночных. Биология ветвистоусых ракообразных. М.: ВИНИТИ, 1975. Т.З - 118 с.

72. Смирнов Н. Н. Отряд ветвистоусых Cladocera II Определитель пресноводных беспозвоночных европейской части СССР. М.: Гидрометиздат, 1977. С.219-241.

73. Степанова Г. С., Зобов В. В., Петрова JI. М., Латыпова В. 3., Березинский Л. А., Романов А. Г., Степанова Н. Ю. Исследование токсичности химических загрязнителей на Daphnia magna (Straus) // Токсикологический вестник. 1999. №3. С. 22-27.

74. Строганов Н. С. Загрязнение вод и задачи водной токсикологии. В сб.: Вопросы водной токсикологии. М.: Наука, 1970. С. 11-23.

75. Строганов Н. С. Методика определения токсичности водной среды. Л., 1987.-215 с.

76. Строганов Н. С. Новые пути решения проблемы действия сточных промышленных вод на водные организмы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1941.

77. Строганов Н. С. Первичное продуцирование органического вещества // Оловоорганические соединения и жизненные процессы гидробионтов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. 68 с.

78. Строганов Н. С. Современные проблемы водной токсикологии // Вестн. МГУ, Сер. Биол. 1960. № 2. С. 3-17.

79. Строганов Н. С., Исакова Е. Ф., Колосова Л. В. Биотестирование на дафниях (Методическое руководство). М., 1983.- 71 с.

80. Строганов Н. С., Исакова Е. Ф., Колосова Л. В. Метод биотестирования качества вод с использованием дафний // Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. 1989. № 1. 78 с.

81. Строганов Н. С., Исакова Е. Ф., Максимова Н. Н. Отдаленные последствия действия полиэтиленимина на дафний // Гидробиологический журнал. 1977. Т. 13. № 13. С. 87-95.

82. Строганов Н. С., Колосова Л. В. Ведение лабораторной культуры и определение плодовитости дафний в ряде поколений // Методики биологических исследований по водной токсикологии. М.: Наука, 1971. С. 210-216.

83. Филенко О. Ф. Динамика эффекта загрязняющих веществ в экотоксикологии // Токсикологический вестник. 2001. № 2. С. 2-6.

84. Филенко О. Ф. Водная токсикология. Черноголовка: Изд-во Моск. ун-та, 1988. - 156 с.

85. Филенко О. Ф., Дмитриева А. Г., Исакова Е. Ф., Ипатова В. И., Прохоцкая В. Ю., Самойлова Т. А. Механизмы реагирования водных организмов на воздействие токсичных веществ. В сб.: «Антропогенные влияния на водные экосистемы». Москва. 2005. С. 70-94.

86. Филенко О. Ф., Михеева И. В. Основы водной токсикологии. М.: Колос, 2007. 144 с.

87. Филенко О. Ф., Исакова Е. Ф. Динамика накопления трифенилоловохлорида дафниями // Журн. Биологические науки М., 1979. №3. С. 45-49.

88. Филенко О. Ф., Исакова Е. Ф. Компенсаторные изменения в ответе дафний на летальные воздействия // Реакция гидробионтов на загрязнение. М.: Недра, 1983. С. 135-139.

89. Филенко О. Ф., Исакова Е. Ф., Лазарева В. В. Соотношение цитогенетических и общебиологических показателей у дафний в культуре // Гидробиологический журнал. 1989. Т. 25. №2. С. 39-42.

90. Филенко О. Ф., Медянкина М. В. Роль донных грунтов в модификации токсичности загрязняющих веществ (на примере бихромата калия и сульфата имазолила) // Токсикологический вестник. 2006. №4. С. 711.

91. Филенко О. Ф., Черномордина А. В. Особенности действия бихромата калия на генерации и модельные популяции низших ракообразных. В сб.: «Актуальные проблемы водной токсикологии». Борок. 2004. С. 176-195.

92. Флеров Б. А. К вопросу о приспособлении гидробионтов к токсическому фактору // Гидробиологический журнал. 1971. Т. 7.

93. Флеров Б. А. Эколого-физиологические аспекты токсикологии пресноводных животных. Л.: Наука. 1989. 144 с.

94. Хлопин Г. В. Загрязнение проточных вод хозяйственными и фабричными отбросами и меры к его устранению, 2 изд. Юрьев, 1902.

95. Хмелева Н. Н. Закономерности размножения ракообразных. -Минск: Наука и техника, 1988. 204 с.

96. Щербань Э. П. Токсичность ионов некоторых тяжелых металлов для Daphnia magna Straus в зависимости от температуры // Гидробиологический Журнал. 1977. №4. С. 86-91.

97. Эйдус J1. X. Мембранные механизмы биологического действия малых доз. М.: 2001.— 81 с.

98. Эмануэль Н. М. Антиоксиданты в пролонгировании жизни // Биология старения. Д.: Наука. 1982. С. 569-585.

99. Эмануэль Н. М., Денисов Е. Т., Майзус 3. К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М.: Наука, 1965. - 375 с.

100. Эмануэль Н. М., Лясковская Ю. Н. Торможение процессов окисления жиров, М.: Пищепромиздат, 1961. 359 с.

101. Adema D. M. M. Daphnia magna as a test animal in acute and chronic toxity tests // Hydrobiologia. 1978. Vol. 59. P. 125-134.

102. Anderson B. G. The toxicity thresholds of various substances found in industrial wastes as determined by the use of Daphnia magna II Sewage Works Journal. 1944. Vol. 16(6). P. 1156-1165.

103. Anisimov V. N., Bakeeva L. E., Egormin P. A., Filenko O. F., Isakova

104. E. F., Manskikh V. N., Mikhelson V. M., Panteleeva A. A., Pasyukova E. G.,

105. Pilipenko D. I., Piskunova T. S., Popovich I. G., Roshchina N. V., Rybina O. Yu.,

106. Saprunova V. B., Samoylova T. A., Semenchenko A. V., Skulachev M. V., Spivak

107. M., Tsybul'ko E. A., Tyndyk M. L., Vyssokikh M. Yu., Yurova M. N.,

108. Zabezhinsky M. A., Skulachev V. P. Mitochondria-Targeted Plastoquinone90

109. Derivatives as Tools to Interrupt Execution of the Aging Program. 5. SkQl Prolongs Lifespan and Prevents Development of Traits of Senescence // Biochemistry (Moscow). 2008. Vol. 73(12). P. 1655-1670.

110. Barbour M. T., Graves C. G., McCulloch W. L. Evaluation of the intrinsic rate of increase as an endpoint for Ceriodaphnia chronic tests // Aquatic Toxicology and Environmental Fate: Eleventh Volume. 1989. P. 273-288.

111. Barry M. J. Influence of chlororganic pestycide on different levels of Daphnia magna biologycal organization // Ecotoxicol. And Environ. Safety. 1996. Vol. 34(3). P. 239-251.

112. Bechmann R. K. Responses to toxic stress: life tables and reproductive parameters // PhD Thesis, University of Oslo, Norway, 1997.

113. Bechmann R. K. Use of life tables and LC50 tests to evaluate chronic and acute toxicity effects of copper on the marine copepod Tisbe furcata (Baird) // Environmental Toxicology and Chemistry. 1994. Vol. 13. P. 1509-1517.

114. Bertram P. E., Hart B. A. Longevity and reproduction of Daphnia pulex (de Geer) exposed to cadmium-contaminated food or water. // Environmental Pollution. 1979. Vol. 19. P. 295-305.

115. Biological test methods: test of reproduction and survival using the Cladoceran Ceriodaphnia dubia II Reports EPS 1/21 February 1992

116. Calabrese E. J., Baldwin, L. A. Hormesis as a biological hypothesis // Environ. Health Perspect. 1998. Vol. 106, suppl. 1. P. 357-362.

117. Calabrese E. J., Baldwin L. A. History of chemical hormesis // Human and Experimental Toxicology. 2000. Vol. 19. P. 2-31.

118. Calabrese E. J., Baldwin L. A. The dose determines the stimulation (and poison): Development of a chemical hormesis database // International Journal of Toxicology. 1997. Vol. 16. P. 545-559.

119. Cerda B., Olive J. H. Effects of diet on seven-day Ceriodaphnia dubia toxicity tests // Ohio J. Sci. 1993. Vol. 93(3). P. 44-47.

120. Chandini T. Effects of different food (Chlorella) concentrations on the chronic toxicity of cadmium to survivorship, growth and reproduction of Echinisca triserialis (Crustacea: Cladocera) II Environmental Pollution. 1998. Vol. 54. P. 139- 154.

121. Chapman P. M. New and emerging issues in ecotoxicology The shape of testing to come? // Australasian Journal of Ecotoxicology. 1998. Vol. 4. P. 1-7.

122. Chapman P. M. Whole effluent toxicity testing: usefulness, level of protection, and risk assessment // Environmental Toxicology and Chemistry. 1999. Vol. 19. P. 3-13.

123. Chapman P. M., Fairbrother A., Brown D. A critical evaluation of safety (uncertainty) factors for ecological risk assessment // Environmental Toxicology and Chemistry. 1998. Vol. 17. P. 99-108.

124. Coniglio L., Baudo R. Life-tables of Daphnia obtusa (Kurz) surviving exposure to toxic concentrations of chromium // Hydrobiologia. 1989. Vol. 188/189. P. 407-410.

125. Dannenberg R. Comparative toxicological studies employing Hydra littoralis and D. magna as test organisms // Dipl.- Arb. Hamburg Univ. 1982. P. 139.

126. Dave G. Effects of copper on growth, reproduction, survival and haemoglobin in Daphnia magna II Biochem. and Physiol. 1984. Vol. 78(2). P. 439443.

127. Di Mascio P., Murphy M. E., Sies H. Antioxidant defense systems: The role of carotenoids, tocopherols and thiols // Amer. J. Clin. Nutr. 1993. Vol. 53. P. 194-200.

128. Ebert D. A maturation size threshold and phenotypic plasticity of age and size at maturity in Daphnia magna II Oikos. 1994. Vol. 69. P. 309-317.

129. Enserink L., De La Haye M., Maas H. Reproductive strategy of Daphnia magna: implications for chronic toxicity tests // Aquatic Toxicology. 1993. Vol. 25. P. 111-124.

130. Fernandez-Casalderrey A., Ferrando M. D., Andreu-Moliner E. Effects of endosulfan on survival, growth and reproduction of Daphnia magna II Comparative Biochemistry and Physiology. 1993. Vol. 106. P. 437-441.

131. Filenko O. F., Isakova E. F., Gershkovich D. M. The lifespan of the Cladoceran Ceriodaphnia affinis Lilljeborg in a laboratory culture // Inland water biology. 2011. Vol. 4(3). P. 283-286.

132. Forbes V. E. Is hormesis an evolutionary expectation? // Functional Ecology. 2000. Vol. 14. P. 12-24.

133. Frieden E. A survey of the essential biochemical elements // Biochemistry of the essential ultratrace elements. Plenum, New York. 1984. P. 115.

134. Gama-Flores J. L., Castellanos-Paez M. E., Sarma S. S., Nandini S. Life table demography of Ceriodaphnia dubia (Cladocera) exposed to copper at different levels and periods // J. Environ. Biol. 2007. Vol. 28(3). P. 691-698.

135. Gentile J. H. Hormesis in ecology and ecological assessments // Human and Ecological Risk Assessment. 2000. Vol. 6. P. 223-226.

136. Gentile J. H., Van der Schalie W. H. Hormesis and ecological risk assessment: fact or fantasy? // Human and Ecological Risk Assessment. 2000. Vol. 6. P. 227-236.

137. Halliwell B. Antioxidant defense mechanisms: from the beginning to the end // Free Radical Research. 1999. Vol. 31. P. 261-72.

138. Halliwell B., Gutteridge J. M. C. Free Radicals in Biology and Medicine. Oxford: Clarendon Press, 1999. 320 p.

139. Hammers-Wirtz M., Ratte H. T. Offspring fitness in daphnia: is the daphnia reproduction test appropriate for extrapolating effects on the population level // Environmental Toxicology and Chemistry. 2000. Vol. 19(7). P. 1856-1866.

140. Hill C. H., Starcher B., Matrone G. Mercury and silver interrelationships with copper // J. Nutr. 1964. Vol. 83. P. 107-110.

141. Hoffman R. M., Gaweral H.S. Antyoxidants and the prevention of coronary heart disease // Arch. Intern. Med. 1995. Vol.155. P. 241-246.

142. Keating K. I. A system of defined media for daphnid (Cladocera) culture//Water Res. 1985. Vol. 19. P. 73-78.

143. Keating K. I., Caffrey P. B. A selenium deficiency induced by zinc deprivation // Proc. Natl. Acad. Sci. 1989. Vol. 86. P. 6436-6440.

144. Keating K. I., Caffrey P. B. Results of zinc deprivation in daphnid culture // J. Environ. Toxicol. Chem. 1997. Vol. 16(3). P. 572-575.

145. Keating K. I., Dagbusan B. C. Effect of selenium deficiency on cuticle integrity in the Cladocera (Crustacea) // Proc. Natl. Acad. Sci. 1984. Vol. 81. P. 3433-3437.

146. Kersting K. Some features of feeding, respiration and energy conversion of Daphnia magna II Hydrobiologia. 1978. Vol. 59. P. 113-120.

147. Kliittgen B., Ratte H. T. Effects of different food doses on cadmium toxicity to Daphnia magna II Environmental Toxicology and Chemistry. 1994. Vol. 13. P. 1619-1627.

148. Koivisto S., Ketola M., Walls M. Comparison of five cladoceran species in short- and long-term copper exposure // Hydrobiologia. 1992. Vol. 248. P. 125-136.

149. Kolts J. M., Boese C. J., Meyer J. S. Effects of dietborne copper and silver on reproduction by Ceriodaphnia dubia II Environmental toxicology and chemistry. 2009. Vol. 28(1). P. 71-85.

150. Lansdown A. B. G., Sampson B., Laupattarakasem P., Vuttivirojana A. Silver aids healing in the sterile skin wounds: experimental studies in the laboratory rat // Br. J. Dermatol. 1997. Vol. 137. P. 728-735.

151. Laughlin R. B. Jr, Guard H. E. Hormesis: a response to low environmental concentrations of petroleum hydrocarbons // Science. 1981. Vol. 211. P. 705-707.

152. Luckey T. D. Hormesis with ionizing radiation. Boca Raton, Florida: CRC Press, 1980. 222 p.

153. MacArthur J. W., Baillie W. H. T. Sex differences in mortality in abraxastype species // Quart. Rev. Biol. 1932. Vol. 7. P. 301-310.

154. Marshall J. S. Population dynamics of Daphnia galeata mendotae as modified by chronic cadmium stress // Journal of the Fisheries Research Board Canada. 1978. Vol. 35. P. 461-469.

155. Marshall J. S. The effects of continuous gamma radiation on the intrinsic rate of natural increase on Daphnia pulex II Ecology. 1962. Vol. 43. P. 598-607.

156. McMahon J. W., Riglor F. H. Feeding rate of Daphnia magna Str. in different foods labelled with radioactive phosphorus // Limnol. and Oceanogr. 1965. Vol. 10(1). P. 105-113.

157. McNaught D. C. Zooplankters as indicators of ecosystem health: past findings and future directions // Journal of Aquatic Ecosystem Stress and Recovery (Formerly Journal of Aquatic Ecosystem Health). 1992. Vol. 1(4). P. 271-281.

158. Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms // U.S. EPA .2002. P.l-275.

159. Michalski A. I., Johnson T. E., Cypser J. R., Yashin A. I. Heating stress patterns in Caenorhabditis elegans longevity and survivorship // Biogerontology. 2002. Vol. 2. P. 35-44.

160. Michalski A.I., Yashin A.I. Detection of hormesis effect in longevity: simulation approach for heterogeneous population // Math. Biosci. 2002. Vol. 175. P. 57-66.

161. Murphy M. P., Smith R. A. J. Targeting antioxidants to mitochondria by conjugation to lipophilic cations // Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 2007. Vol. 47. P. 629-656.

162. Mucoz-Mejha G., Marthnez-Jerynimo F. Impact of algae and their concentrations on the reproduction and longevity of cladocerans // Ann. Limnol. -Int. J. Lim. 2007. Vol. 43(3). P. 167-177.

163. Naumann, E. Über die Anwendung von Daphnia magna Straus als Versuchstier zur experimentellen Klarlegung der Lebensverhältnisse im Wasser // Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie. 1934. Vol. 31(1). P. 421-431.

164. Packer L., Cadenas E. Handbook of synthetic antioxidants. New York: Marcel Dekker, 1996. 602 p.

165. Papas A. M. Lipid-soluble antioxidants: biochemistry and clinical application. Basel: Birkhauser Verlag, 1992. P. 123-149.

166. Parent S., Cheetham R. D. Effects of acid precipiation on Daphnia magna II Bull. Environ. Contam. and Toxicol. 1980. Vol. 25(2). P. 298-304.

167. Parsons P. A. Hormesis: an adaptive fitness response and an evolutionary expectation in stressed free-living populations, with particular reference to ionizing radiation // Journal of Applied Toxicology. 2000. Vol. 20. P. 103-112.

168. Parsons P. A. Radiation hormesis: an evolutionary expectation and the evidence // Applied Radiation Isotopes. 1990. Vol. 41. P. 857-860.

169. Rhodes C. J. Toxicology of the human environment — the critical role of free radicals. London: Taylor and Francis, 2000. 496 p.

170. Roex Erwin W. M., Van Gestel Cornelis A. M. Rations between acute aquatic toxicity and effects on population growth rates in relation to toxicant mode of action // Environmental Toxicology and Chemistry. 2000. Vol. 19(3). P. 658693.

171. Scandalios J. G. Oxidative stress and the molecular biology of antioxidant defenses. Plainview: Cold Spring Harbor Laboratory, 1997

172. Schober U., Lampert W. Effects of sublethal concentrations of the herbicide atrazine on growth and reproduction of Daphnia pulex II Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 1977. Vol. 17. P. 269-277.

173. Schwartz S. S., Ballinger R. I. Variations in life history characteristics of Daphnia pulex feed different algal species // Oecologia. 1980. Vol. 44(2). P. 181-184.

174. Smith I. C., Carson B. L. Physiological effects of silver and its compounds // Trace metals in the environment: silver. Vol. 2. Ann Arbor: Ann Arbor Science, 1977. P. 353-363.

175. Southam C. M., Ehrlich J. Effects of extracts of western red-cedar heartwood on certain wood-decaying fungi in culture // Phytopathology. 1943. Vol. 33. P. 517-524.

176. Stebbing A. R. D. A theory for growth hormesis // Mutation Research. 1998. Vol. 403. P. 249-258.

177. Stebbing, A. R. D. Hormesis the stimulation of growth by low levels of inhibitors // Science of the Total Environment. 1982. Vol. 22. P. 213-234.

178. Stebbing A. R. D. Hormesis stimulation of colony growth in Companularia flexuosa {Hydrozoa) by copper, cadmium and other toxicants // Aquat. Toxicol. 1981. Vol. 1(3). P. 227-238.

179. Stocks J., Gutteridje J. H., Sharp R., Dormandy T. Assay using brain homogenate for measuring the antioxidant activity of biological fluids // Clin. Sci. Mol. Med. 1974. Vol. 47(3). P. 215-222.

180. Tsui M. T. K., Wen-Xiong W. Acute toxicity of mercury to Daphnia magna under different conditions // Environ. Sci. Technol. 2006. Vol. 40(12). P. 4025-4030.

181. Van Ewijk P. H., Hoekstra J. A. Calculation of the EC50 and its confidence interval when subtoxic stimulus is present // Ecotoxicology and Environmental Safety. 1993. Vol. 25. P. 25-32.

182. Van Leeuwen C. J., Rijkeboer M., Niebeek G. Population dynamics of Daphnia magna as modified by chronic bromide stress // Hydrobiologia. 1986. Vol. 133. P. 277-285.

183. Wainer D. D. M. Radical-trapping antioxidants in vitro and in vivo // Bioeletrochem. Bioenerg. 1987. Vol. 18(1-3). P. 219-229.

184. Walton W. E., Compton S. M., Allan J. D., Daniels J. D. The effect of acid stress on survivorship and reproduction of Daphnia pulex (Crustacea: Cladocera) II Canadian Journal of Zoology. 1982. Vol. 60. P. 573-579.

185. Wang W. Chromate ions as a reference toxicant for aquatic phytotoxicity tests // Envir. Toxicol, and Chem. 1987. Vol. 6(12). P. 953-960.

186. Williams R. J. P. Natural selection of the chemical elements // Proc. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1981. Vol. 213(1193). P. 361-397.

187. Winner R. W., Farrell M. P. Acute and chronic toxicity of copper to four species of daphnia // Journal of the Fisheries Research Board Canada. 1976. Vol. 33. P. 1685-1691.

188. Winner R. W., Keeling T., Yeager R., Farrell M. P. Effect of food type on the acute and chronic toxicity of copper to Daphnia magna II Freshwater Biology. 1977. Vol. 7. P. 343-349.

189. Wong C. K. Effects of chromium, copper, nickel, and zinc on longevity and reproduction of the cladoceran Moina macrocopa II Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 1993. Vol. 50. P. 633-639.

Информация о работе

Гершкович, Дарья Михайловна
кандидата биологических наук
Москва, 2012
ВАК 03.02.10

Диссертация

Гормезис при действии потенциально токсичных веществ в пожизненных испытаниях - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы