Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфологические, биохимические и химические характеристики мидии Mytilus galloprovincialis Lam., культивируемой в Чёрном море

ВАК РФ 03.02.10, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Морфологические, биохимические и химические характеристики мидии Mytilus galloprovincialis Lam., культивируемой в Чёрном море"

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ им. А.О. КОВАЛЕВСКОГО

ЧЕЛЯДИНА НАТАЛЬЯ СТАНИСЛАВОВНА

УДК 594.124:577.1(262,5)

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ, БИОХИМИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИДИИ МПИиБ САЬЬОРКОУтаАШЪАМ., КУЛЬТИВИРУЕМОЙ В ЧЁРНОМ МОРЕ

03.02.10 - гидробиология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

11 ДЕК 2014

Севастополь - 2014

005556671

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Институте биологии южных морей им. А.О. Ковалевского, г. Севастополь

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,

Иванов Валерий Николаевич, Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

ведущий научный сотрудник Шурова Нина Митрофановна, Институт морской биологии НАН Украины

кандидат биологических наук Трусевнч Валерий Владимирович, Карадагский природный заповедник, старший научный сотрудник

Защита состоится «¿£» арлгМ;У^ 2014 г в {О часов на заседании специализированного ученого совета Д 50.214.01 при Институте биологии южных морей им. А. О. Ковалевского по адресу: 99011, Россия, г. Севастополь, пр. Нахимова, 2 .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биологии южных морей им. А. О. Ковалевского по адресу: 299011, Россия, г. Севастополь, пр. Нахимова, 2.

Автореферат разослан _

Учёный секретарь

специализированного учёного совета Д 50.214.01 кандидат биологических наук ^гс'/*/ ^ н.В Поспелова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Мидия Mytilus galloprovincialis Lam. образует в Чёрном море большие скопления и её относят к средообразующим видам. Др 80-х годов XX ст. мидия входила в число промысловых объектов на Чёрном море, а её запасы исчислялись миллионами тонн (Марикультуре в ИнБЮМ НАНУ 25 лет, 2008). Однако в настоящее время её численность в акватории моря значительно снизилась (Серобаба, 2002; Марикультуре в ИнБЮМ НАНУ 25 лет, 2008). Несмотря на то, что существуют различные точки зрения о влиянии мидийных ферм на состояние окружающей среды, мировой опыт культивирования видов рода Mytilus свидетельствует об экономической целесообразности их выращивания. Совершенствование биотехнологии выращивания мидии включает и селекционную работу, для которой важны знания об индивидуальной изменчивости её морфологических, биохимических и химических характеристик. Морфологические параметры моллюсков являются маркерными признаками, по которым можно судить об экологических условиях среды. Биохимические и химические параметры тесно связаны с морфологическими признаками, в частности, содержание нуклеиновых кислот (НК) отражает темпы соматического и генеративного роста моллюсков, а ионы тяжёлых металлов (Cu, Pb, Zn, Cd) включаются во многие биохимические процессы клетки и могут вызывать аномалии в развитии мидий. Данные об индивидуальной изменчивости М. galloprovincialis позволят выделить как генетически детерминированные морфологические признаки, отражающие хозяйственную ценность мидий, так и признаки, которые могут быть индикатором качества среды. Приведенные в литературе результаты морфологических и биохимических исследований мидий (Алпеева, 2003; Булатов, 1984; Варигин, 2006; Дехта, 2002; Жуковская, 2002; Золотницкий, 2004; Золотарёв, 2006; Иванов, 2006; Казанкова, 2006; Карасёва, 2003; Кудинский, 1990; Пиркова, 1994; Христофорова, 1994; Золотарёв, Шурова, 2008; Щербань, 2008; Шурова, 2009) имеют, в основном, усреднённый характер, к тому же отсутствуют данные об их индивидуальной вариабельности.

В связи с этим актуальной задачей является оценка индивидуальной изменчивости некоторых морфологических (окраска раковины, весовые и размерные характеристики), биохимических (содержание нуклеиновых кислот) и химических (содержание тяжёлых металлов в органах моллюска) характеристик культивируемых моллюсков. Исследования такого направления могут быть полезны для оценки полиморфизма мидий и качества продукции фермы.

Связь работы с научными направлениями, планами, темами. Работа выполнена в отделе марикультуры и прикладной океанологии, впоследствии преобразованном в отдел аквакультуры и морской

фармакологии ИнБЮМ в рамках плановых исследований по госбюджетным темам НАН Украины: «Разработка научных основ биотехнологий воспроизводства и использования морских ресурсов» (№ гос. per. 0101U001448, 2001 - 2005), «Изучение функционирования морских биотехнологических комплексов и их взаимодействие с окружающей средой» (№ гос. per. 0106U001586, 2006 - 2010), «Экологические взаимодействия в биотехнологических комплексах (№ гос. per. 0111U001546, 2011). Автор участвовал в перечисленных темах в качестве исполнителя.

Цель и задачи исследования. Цель работы - оценить индивидуальную изменчивость основных морфологических, биохимических и химических характеристик мидии Mytilus galloprovincialis Lam., культивируемой в Чёрном море.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- проанализировать фенотипическую структуру и соотношение, полов поселений культивируемых мидий;

- выявить особенности индивидуальной изменчивости морфометрических показателей раковин мидий и роста моллюсков;

- исследовать содержание тяжёлых металлов (Си, Pb, Zn, Cd) разной биологической значимости в гонадах мидий;

- исследовать содержание меди в мягких тканях и раковинах мидий в зависимости от их окраски, пола и стадии зрелости гонад;

- определить содержание нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) в генеративной ткани в зависимости от пола и стадии зрелости гонад у мидий с разной окраской раковин;

- определить размеры яйцеклеток у мидии с разной окраской раковин;

- на основе статистического анализа выявить основные морфометрические, биохимические и химические характеристики мидий, которые могут быть использованы в селекционной работе.

Объект исследования. Двустворчатый моллюск Mytilus galloprovincialis, культивируемый на фермах крымского побережья Чёрного моря.

Предмет исследования. Индивидуальная изменчивость некоторых морфологических, химических показателей (Си в мягких тканях и раковинах моллюсков, а также концентрация Си, Zn, Pb, Cd в гонадах) и биохимических характеристик (содержание нуклеиновых кислот) М. galloprovincialis.

Методы исследования. В работе использованы стандартные гидробиологические методы сбора и учёта моллюсков; анатомо-морфологические методы исследования половой структуры поселений мидий и стадии зрелости гонад; метод Спирина, модифицированный Дивавиным (1975) для определения нуклеиновых кислот; метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии с электротермической атомизацией (ААС ЭТА); спектрофотометрический на Specol-Ю для определения

содержания тяжёлых металлов. Для статистического анализа и построения графиков использовали пакеты компьютерных программ Excel, STATISICA, статистические методы (корреляционный, дисперсионный анализы).

Научная новизна полученных результатов. Впервые дана оценка индивидуальной изменчивости соматического роста и морфометрических характеристик культивируемых мидий. Получены данные по индивидуальному содержанию тяжёлых металлов в гонадах и мягких тканях, а также ДНК и РНК в гонадах разноразмерных мидий с коллекторов в зависимости от окраски их раковины, от пола и стадии зрелости гонад. Выявлены наиболее вариабельные (нестабильные) параметры у мидий при их культивировании в Чёрном море (толщина раковины, концентрация некоторых тяжёлых металлов (Си, Pb, Zn, Cd) в мягких тканях, гонадах, содержание ДНК и РНК в генеративной ткани), а также наиболее стабильные (размеры яйцеклеток мидий и содержание меди в створке), которые необходимо учитывать при выборе акватории для создания морских ферм.

Практическое значение полученных результатов. Данные по индивидуальной изменчивости некоторых морфометрических, биохимических и химических признаков коллекторных мидий можно использовать при оценке популяционной изменчивости (полиморфизма) этого моллюска. Сведения о фенотипической и половой структуре, сроках созревания гонад мидий разного размера необходимы для организации и рационального ведения процесса культивирования моллюсков. Предложено использовать показатель индивидуальной вариабельности толщины раковины мидий, как индикатор качества среды. Кроме того, при выращивании мидий рекомендовано учитывать фенотип мидий, поскольку моллюски с чёрной окраской раковины обладают более высоким темпом роста, а особи с коричневой окраской отличаются крупными яйцеклетками, что обеспечивает ферму жизнестойким потомством.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является самостоятельным научным исследованием. Пробы мидий, отобранные сотрудниками ИнБЮМ вед. инж. М. М. Шевченко и н. с. С. В Щуровым (2003 - 2011 гг.) в районах функционирования морских ферм, автор обрабатывал самостоятельно. Анализ содержания металлов в пробах выполнен совместно с Ю. П. Копытовым и Н. И. Бобко (ИнБЮМ). Постановка цели и задач исследования, а также интерпретация полученных результатов выполнены при участии научного руководителя.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на IV Гидроэкологическом съезде «Структурно-функциональное биоразнообразие и индикаторы состояния морских и пресноводных экосистем» (Карадаг, 2005), V Научной конференции «Ломоносовские чтения» (Севастополь 2006), Международной конференции памяти д. б. н. проф. Б. А. Флерова «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, Россия, 2005), III Международной конференции молодых учёных «Бюлопя:

вщ молекули до бюсфери» (Харьков, 2008), «Устойчивое развитие Азово-Черноморского региона» (Керчь 2009), Материалы международной научной конференции, посвященной 80-летию института рыбного хозяйства НААН Украины «Водные биоресурсы и аквакультура: современное состояние и перспективы научного обеспечения» (Киев, 2010), IV Всеукраинской научно-практической конференции молодых учёных по проблемам Чёрного и Азовского морей «Понт Эвксинский - 2005» (Севастополь, 2005); научных семинарах отдела марикультуры и прикладной океанологии ИнБЮМ НАН Украины (2004 - 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ (7 - без соавторов), из них 6 - статьи в специализированных научных изданиях, рекомендованных ВАК, 2- статьи в других изданиях, 1- глава в монографии, 9 -материалы и тезисы докладов на национальных и международных конференциях, 2 публикации - на электронных ресурсах. В работах, опубликованных в соавторстве, вклад соискателя состоял в постановке задач и обсуждении методических проблем исследований, анализе обработанного материала и обобщении полученных результатов. В диссертации использованы данные, полученные автором. Права соавторов публикаций не нарушены.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста; состоит из введения, четырёх разделов, заключительной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Текст диссертации содержит 32 таблицы и 19 рисунков. Список использованной литературы включает 226 наименования, в том числе на латинице - 58.

Благодарности. Автор с особой теплотой и признательностью

вспоминает научного руководителя

В. Н. Иванова

которому принадлежит

идея написания этой работы. Особая благодарность к.б.н. JI. Л. Смирновой за неизменный интерес и постоянную помощь в работе. Автор выражает глубокую благодарность зав. отделом аквакультуры и морской фармакологии ИнБЮМ д.б.н. Рябушко В. И. и всем сотрудникам отдела за всестороннюю помощь и критические замечания при написании данной работы. Соискатель считает приятным долгом поблагодарить за ценные советы и рекомендации акад., д.б.н., проф. В.Н. Егорова, д.б.н., проф. A.B. Гаевскую, к.б.н. И.К. Евстегнееву, д.б.н. Л.И. Рябушко, к.б.н. Н.Ю. Мирзоеву. Автор выражает благодарность Ю.П. Копытову и Н. И. Бобко за помощь в определении тяжёлых металлов и методические советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В разделе «Изучение основных морфологических, биохимических и химических характеристик моллюсков (литературный обзор)» дан анализ литературных источников, который показал, что к настоящему времени накоплен большой и разнообразный материал по морфометрической, фенотипической и половой структуре поселений мидий, особенностям их роста и физиологических процессах, а также по содержанию в них тяжёлых металлов (Булатов, 1984; Кудинский, 1990; Пиркова, 1994; Христофорова, 1994; Дехта, 2002; Жуковская, 2002; Алпеева, 2003; Карасёва, 2003; Варигин, 2006; Золотарёв, 2006; Иванов, 2006; Казанкова, 2006; Шурова, Золотарёв, 2008; Шурова, 2009 и другие). Во многих работах приводятся усреднённые результаты без оценки индивидуальной изменчивости, необходимой для сравнительного анализа различных характеристик мидий, важных при исследовании общих закономерностей функционирования популяций моллюсков, а также для их культивирования. Кроме того, как правило, изучается популяционная изменчивость моллюсков в естественных поселениях, сведения же об индивидуальной изменчивости культивируемых моллюсков фактически отсутствуют. Данные о вариабельности содержания тяжёлых металлов и НК в мидиях (особенно культивируемых) в зависимости от их пола, фена и стадии зрелости гонад представлены в литературе фрагментарно или вообще отсутствуют.

Таким образом, для дальнейшего изучения биологии мидии МуШш ¿а11орго\ппс1аШ в Чёрном море, а также для проведения успешной селекционной работы с этим моллюском исследование индивидуальной вариабельности его морфологических, биохимических и химических характеристик является актуальным.

Материал и методы исследования. Экспериментальную часть работы проводили посезонно в течение 2003 - 2011 гг. Материал собирали с верёвочных коллекторов (на глубине 3 - 4 м) экспериментальных мидийных ферм, расположенных на внешнем рейде Севастополя, в бухтах Мартынова и Ласпи, созданных при участии сотрудников ИнБЮМ. Для исследования использовали мидию с длиной раковины 30,20±0,02 и 50,30±0,04 мм. Подобный выбор позволил ограничить вариабельность моллюсков по длине раковины. Собрано и обработано 7670 экз. мидий. Длину (Ь), высоту (Н) и ширину (О) раковины измеряли при помощи штангенциркуля с точностью до 0,1 мм. •[ Описание и адентификацию морфометрических параметров проводили согласно терминологии В. А. Дехты (2001). Форму раковины определяли по индексам соотношений: Н/Ь (вытянутость), О/Ь (выпуклость). Толщину раковины мидии на единицу её поверхности рассчитывали по формуле (Яп, 2003). У моллюсков определяли окраску раковины, пол, стадию зрелости гонад, весовые характеристики (общий вес, массу сырых мягких тканей и гонад, массу раковины). Окраску раковины

моллюска определяли по методике, предложенной Драголи (1966). Яйцеклетки получали методом температурной стимуляции нереста половозрелых мидий (Реппес, 1981). Размеры яйцеклеток определяли с помощью микроскопа МИКМЕД - 5 при увеличении х 200. Для определения пола и стадии зрелости гонад использовали методику визуального изучения мазков гонад под бинокуляром МБИ-6 (Пиркова, 1994). Для определения индивидуального роста моллюска использовали методику маркировки (Золоторёв, 1976). Для количественного определения НК в гонадах мидий использовали методику Спирина, модифицированную Дивавиным (1975). Количественное определение меди, цинка, свинца и кадмия в раковинах, мягких тканях и гонадах проводили методом атомно-абсорбционной спектроскопии (Поспелова, 2008), а также дополнительно спектрофотометрическим методом на Specol-10 определяли содержание меди в мягких тканях и раковинах мидий. Для математической обработки данных использовали пакеты компьютерных программ Excel 2003 и Statistica 6.0. Результаты в таблицах и графиках представлены как х±Ах. Постановку факторных экспериментов и обработку их результатов выполняли по схемам дисперсионного анализа (Шеффе, 1963). Для изучения индивидуальной изменчивости размеров яйцеклеток использовали метод однофакторного и двухфакторного дисперсионного анализа (ДА).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

Фенотипическая и половая структура поселений и стадии зрелости гонад коллекторной Mytilus galloprovincialis. Анализ фенотипической структуры поселений мидий М. galloprovincialis в Чёрном море — важный аспект мониторинга состояния популяции моллюска в изменяющихся условиях среды (Шурова, 2009). Мы исследовали процентное соотношение мидий с разной окраской раковины у разноразмерных коллекторных мидий, взятых из разных мест обитания. При определении частоты встречаемости цветовых морф мидий из бухты Ласпи, Мартынова и внешний рейд Севастополя в обеих размерных группах отмечен больший процент моллюсков с чёрной окраской раковины. Эта закономерность сохранялась во всех исследованных размерных группах мидий из различных ферм независимо от сезона и года (рис. 1).

По мере роста моллюсков на коллекторах доля особей с чёрной окраской раковины возрастала во всех изучаемых районах. Преобладание особей с чёрной окраской раковины, независимо от размерной группы, в большей степени характерно для Мартыновой бухты, что, по-видимому, связано с особенностями гидролого-гидрохимических условий акватории расположения данной фермы в полузамкнутой, экологически напряжённой Севастопольской бухте (Куфтаркова, 2011).

А в

Рис. 1 Соотношение окраски раковины у мидии из Мартыновой бухты, осень 2007 (А - 30 мм, В - 50 мм)

Определённый интерес представляет собой анализ соотношения полов в изучаемых нами выборках, который показал, что количество самцов преобладало над количеством самок независимо от размера моллюсков и места обитания, при этом доля гермафродитов достигала 1-3 % (рис. 2). При культивировании моллюсков сведения о закономерностях реализации пола в определённых условиях могут быть основой активного управления формированием поселений (Кудинский, 1990).

87%

□ Самцы ■ Самки □ Герм

Рис. 2 Соотношение полов у мидий из Мартыновой бухты, осень 2007 (А мм, В - 50 мм)

-30

Максимальный сдвиг половой структуры выражен у мидий с длиной раковины 30 мм, что особенно проявляется у мидий из Мартыновой бухты, в которой преобладание самцов над самками составило 7:1. Сдвиг половой структуры может быть связан с неблагоприятными факторами водной среды (повышением трофности вод, ограниченным водообменном и накоплением органического вещества в водной толще и донных-отложениях) (Кудинский, 1990). Такая мускулинизация популяции моллюсков, происходящая под воздействием загрязняющих веществ, становится причиной репрессии (или депрессии) части половых генов (Пиркова, 1994).

Следует отметить, что в марихозяйствах полицикличного типа при выращивании мидий важным условием является наличие надёжного

источника спата, которым является природная популяция мидий. Для этого необходимо детальное изучение закономерностей полового созревания мидий, стадий развития гонад, знаний сроков вымета половых продуктов. Нами оценена вариабельность распределения стадий зрелости у самцов и самок коллекторных разноразмерных мидий, взятых из различных мест (рис. 3).

□ 1ст Ш 2 ст □ 3 ст н 4 ст ■ 5 ст

Рис. 3 Стадии зрелости гонад мидий из б. Ласпи, осень 2007 г. (А-самцы 30 мм, В-самки 30 мм, С-самцы 50 мм, Б-самки 50 мм)

Отмечена асинхронность созревания гонад обоих полов. Самцы обеих размерных групп, взятые из разных мест обитания, имели большую вариабельность по стадиям зрелости, чем самки. Гонады самцов находились на более зрелой стадии репродуктивного цикла, чем гонады самок. Более раннее созревание гонад наблюдалось у мидий с размером раковины 30 мм по сравнению с мидиями 50 мм размера, которое не зависело от места обитания мидий (рис. 3). Известно, что параметр синхронности полового цикла мидий, как и количество половых стадий, одновременно отмечаемых в пробе, является чувствительным инструментом экологического мониторинга, позволяющим выявить влияние окружающей среды на физиологию мидий (Холодковская, 1996).

Индивидуальная изменчивость коллекторной М. galloprovincialis в зависимости от фена, пола и стадии зрелости гонад. Морфометрические характеристики и рост мидий. В 2009 г. в Мартыновой бухте проведена оценка данных по индивидуальной вариабельности роста коллекторных

разноразмерных черноморских мидий с чёрной и коричневой окраской раковины (рис 4).

А

СУ = 47 %

у = 3.15х + 25.40 I*2 = 0.982

30 60 ч

25 о 50

20 а 5 40-

15 с ЯП-

10 г _1 20

5 10-

0 0-

В

СУ = 60 %

у = 2.47х + 26.42 К2 = 0.985

10.04. 20.05. 02.07. 11.08.

1004 20.05.

С

10.04. 20.05. 2.07. 11.08.

Дата

30

25°. я

- 20 5: Р

15« О

ю8

5

5 ®

0

10.04 2.07. Дата

СУ= 71 %

К! - 0.978

Рис. 4 Рост мидий с различной окраской раковины в бухте Мартынова в зависимости от температуры воды (А - 30 мм, чёрная окраска, п = 100; В - 30 мм, коричневая окраска, п = 100; С - 50 мм, чёрная окраска, п = 100; О - 50 мм, коричневая окраска, п = 105).

Отмечена высокая индивидуальная вариабельность скорости роста мидий, как с чёрной, так и с коричневой окраской раковины. Мидии с чёрной окраской раковины, особенно длиной 30 мм, превосходят по темпам роста мидий с коричневой окраской раковины.. В течение всего периода исследования прирост мидий изучаемых размерных групп и фенотипов был низким и неравномерным, что, возможно, было связано с недостатком доступного для моллюсков корма (Сеничева, 2010).

При изучении роста моллюсков более информативным показателем влияния условий обитания на морфологические особенности животного является оценка индивидуальной вариабельности морфометрических

параметров М. galloprovincialis. Для оценки роли экологических факторов среды в индивидуальной изменчивости морфометрических характеристик (L, Н, D, толщины раковины, H/L, D/L) использовали разноразмерных мидий с чёрной и коричневой окраской раковины из разных районов обитания. Анализ усредненных данных не выявил различий по морфометрическим показателям (L, Н, D, толщина) и их соотношениям (H/L, D/L) (рис. 5). Однако оценка индивидуальной вариабельности (CV, %) позволила выделить морфометрические характеристики, отражающие различные условия обитания (рис. 5).

А В

45.

40 :

35 J

30 I I Я

$ 25 J Ifg-

>" 20 \ ^ ф,

I I

Внешний б. Мартынова рейд

Рис. 5 Изменчивость коэффициента вариации толщины раковины мидий с чёрной и коричневой окраской (А - 30 мм, В -50 мм)

Толщина створки моллюска оказалась наиболее вариабельным параметром во всех размерных группах независимо от окраски раковины. Коэффициент вариации толщины створки изменялся в зависимости от места обитания и был максимальным (30,3-37,1 %) у мидий из б. Мартынова. Наибольшая вариабельность этого показателя отмечена в группе мидий с размером раковин 30 мм чёрного фенотипа. Известно (Дехта, 2000), что изменение формы раковин имеет адаптивное значение и в значительной мере обусловлено действием загрязняющих веществ, поэтому морфометрические параметры мидий являются удобными маркерными признаками, учитывая которые можно судить о состоянии окружающей водной среды в условиях техногенного пресса. Так как толщина створки мидий является наиболее изменчивым морфометрическим параметром, а при неблагоприятных условиях среды происходит утолщение створки, этот показатель можно использовать как биоиндикатор качества среды.

Содержание нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) в гонадах. При описании процессов роста отдельных организмов и популяций в целом используют такие биохимические показатели, как суммарное содержание РНК и ДНК (Абрамова, 1987; Щербань, 1987; Buckley, 1980). Анализ данных по суммарному содержанию НК показал, что гонады моллюсков характеризовались разным уровнем активности синтеза в зависимости от

□ Коричне 45 ,

_ ,40 \ ■ Черные з5 I

I Ikmn

б. Ласпи Внешний б. Мартынова б. Ласпи

рейд

готовности к размножению. Содержание НК в гонадах мидий возрастало при переходе с 3-й к 4-ой стадии зрелости гонад, что свидетельствовало об увеличении уровня белкового синтеза в генеративной ткани (рис. 6). Отмечены высокие коэффициенты вариации, как по содержанию ДНК, так и РНК, что, по-видимому, обусловлено различным уровнем подготовки к нересту каждого из моллюсков, когда уровень белкового синтеза становится зависимым от физиологического состояния организма (Щербань, 2013). Содержание ДНК является более вариабельным параметром по сравнению с РНК и зависит от стадии зрелости мидий, особенно в гонадах самцов (рис. 6). Высокий коэффициент вариации содержания ДНК можно объяснить высокой пролиферативной активностью клеток в тканях на 3 - 4-й стадиях зрелости гонад. У самцов, по сравнению с самками, коэффициент вариации был выше и в большинстве случаев достигал 42 %. Содержание ДНК, а, следовательно, и CV зависит от количества клеток в тканях. Более высокий CV в гонадах самцов, по-видимому, связан с большим количеством сперматозоидов по сравнению с количеством яйцеклеток. Отсутствие достоверных отличий в содержании НК в генеративной ткани в зависимости от окраски раковины позволило проводить дальнейшие исследования без учёта фенотипа моллюсков.

РНК

CV = 30 % ДНК CV = 42 %

5

4,5 . ^ 1-2 -,

И И " н ■ _

ШМ

3 СТ 4 СТ , „ , „ '

3от- 4ст' 4 от. Зет. 4 от.

Внешний рейд 6. Мартынова

Внешний рейд 6. Мартынова

Рис. 6 Изменение концентрации НК в гонадах (3, 4 стадии зрелости) мидий товарного размера (лето-осень 2007., п = 460)

Прирост мидий можно оценивать по уровню накопления белковых ресурсов, напрямую зависящих от биосинтетических процессов, для оценки которых используют различные расчётные индексы, в т. ч. и соотношение РНК/ДНК (Андреенко, 2009; Bowen, 2005 Zouros, 1994). Известно, что индекс РНК/ДНК, помимо анаболической активности, отражает кратковременные изменения в доступности пищи, а голод, как основной фактор, влияющий на рост и метаболизм, может приводить к снижению величины РНК/ДНК у двустворчатых моллюсков (Щербань, 2013; Mathers, 1992 ). Более высокий индекс РНК/ДНК в гонадах мидий в районе внешнего рейда Севастополя позволяет предположить, что кормовые условия этой

акватория более благоприятны для выращивания мидий, по сравнению с

б. Мартынова (рис. 7).

РНК/ДНК

Внешний рей|д

б. Мартынова

Рис. 7 Сравнение индекса РНК/ДНК у мидий из разных районов

раковины отмечена низкая яйцеклеток (рис.8).

Диаметр яйцеклеток. Размеры яйцеклеток мидий являются важной

характеристикой их

успешного эмбриогенеза и выживаемости (Пиркова, 1994).

Размеры яйцеклеток мидий с коричневой окраской раковины превосходят

размеры яйцеклеток мидий с чёрной окраской. У мидий, как с чёрной, так и с коричневой окраской

индивидуальная вариабельность размеров

СУ= 8,3 %

О Коричневые ■ Чёрные

Осень-зима (=13,5° С Весна I = 17,2 °С

Рис. 8 Размеры яйцеклеток мидий с разной окраской раковины в зависимости от сезона года (п = 140)

По результатам дисперсионного анализа (ДА) мидии обеих цветовых морф, нерестящиеся весной, производят более крупные яйцеклетки, чем в

осенне-зимний сезон (рис. 8).

Значительная роль в вариабельности размеров яйцеклеток принадлежит факторам, не исследуемым нами в рамках данного эксперимента. Предположительно, по данным А. В. Пирковой (1994), в их число входит наследственность. Следующим по значимости фактором, определяющим размеры яйцеклеток, является сезон. Вклад окраски раковины в индивидуальную изменчивость также существенен и составляет 17 % (рис. 9).

□ окраска раковины

■ сезон (№0, кормовая база)

56%

ел межфакто рное

взаимодей ствие

□ другие

Концентрация некоторых тяжёлых металлов в раковине, мягких тканях и гонадах мидий. Учитывая, что М. galloprovincialis являются гидробионтами-фильтраторами, было интересно исследовать содержание тяжёлых металлов в раковине, мягких тканях, генеративной ткани. Выбор перечисленных тканей связан с тем, что каждая из них характеризуется различными депонирующими возможностями.

Содержание Си в раковине. Индивидуальное содержание Си в раковинах самок и самцов мелких мидий различно и изменяется в диапазоне от 4 до 8 мкг-г"1 и от 4 до 12 мкг-г"1 золы, соответственно. Рассчитанные коэффициенты вариации показывают, что содержание Си в раковинах моллюсков товарного размера менее вариабельно, чем у мелких особей (рис. 10).

В

к л 5 5

з О

14 12 10 8 6 4 2 0

А*

СУ=29 %

0 2 4 6 8 10

раковины, г

2 э О

СМ = 31 %

0 2 4 6 8 10

М раковины,г

(IV =19 %

з и

С 12

СМ = 20 %

УУ раковины, г

\Л/ ра ко вины, г

Рис. 10 Концентрация Си в раковинах коллекторных М., galloprovincialis (А - 30 мм самки, В - 30 мм самцы, С - 50 мм самки, Б - 50 мм самцы)

По-видимому, с увеличением размера мидии депонирование Си в раковине замедляется и содержание Си в ней стабилизируется, т.е, по мере роста раковины этот элемент из нее практически не выводится. Полученные коэффициенты вариации позволяют считать раковину моллюсков консервативным органом по отношению к депонированной Си.

Содержание Си в мягких тканях мидий характеризуется высокой вариабельностью, зависит от сезона и физиологического состояния моллюска (табл. 1, рис 11).

Таблица 1

Концентрация Си в мягких тканях М. galloprovincialis в зависимости от пола и стадии зрелости гонад в разные сезона года

Стадии гаметогенеза Си, МКГГ 1 сУ*ОИТканИ

30 мм (п= 180) 50 мм (п= 170 )

с? 2 с? 1 9

Лето

2 95,6 ± 18,5 (45,6-110, 3) 101,4 ±34,4 (16,7-120,6) 79,2 ± 24,3 (35,9-94,4) 81,5 ±29,3 (12,8-93,6)

•л 135,6 ±36,2 (49,4-176,3) 150,3 ±38,5 (29,3-160,9) 88,1 ±22,4 (24,3-90,9) 89,1 ± 39,5 (15,65-93,2)

4 120,9 ±34,8 (60,3 -174,3) 155,7 ±45,4 (25,5-185,3) 90,7 ± 28,6 (47,4-130,3) 93,7 ±31,1 (15,58-99,9)

5 131,2 ± 35,2 (60,1-86,7) 156,4 ±48,1 (29,4-89,1) 94,4 ± 32,3 (27,8-112,1) 95,6 ±38,4 (19,6-22,5)

Осень

2 41,6 ± 16,2 (35,2-80,4) 44,9 ± 18,2 (28,3-98,4) 20,4 ±5,1 (10,2-25,5) 21,8 ±9,6 (2,9-49,0)

3 56,3 ±17,4 (36,4-81,3) 60,21 ±21,3 (28,4-97,6) 23,8 ± 5,9 (7,8-27,9) 23,6 ± 8,6 (4,7-48,5)

4 52,4 ± 17,2 (38,5-89,2) 62,7 ± 18,7 (27,3-99,4) 23,1 ±7,2 (И,2-39,8) 24,9 ± 9,9 (8,8-39,5)

5 60,3 ± 17,6 (37,3-88,9) 63,8 ± 19,1 (29,4-98,3) 28,9 ±8,6 (7,6-39,1) 25,1 ±11,3 (8,7-51,5)

Моллюски более интенсивно накапливали Си в летний период после весеннего нереста в процессе последующего соматического роста. Отмеченная закономерность, по-видимому, связана с высокой численностью кормового фитопланктона вблизи фермы (Сеничева, 2006), который является основным источником соединений Си и других тяжёлых металлов (Егоров, 1997; Скрипник, 2005), а также высокой фильтрационной активностью мидий в этот период года (Печень-Финенко, 1992). В осенний период происходило уменьшение

содержания меди в мягких тканях, что связано с осенним пиком нереста у М. gal¡oprovincia¡is и выведением меди вместе с половыми клетками наружу (Мотавкин, 1990; Караванцева, 2011). При сравнении содержания Си в мягких тканях молоди и взрослых особей наблюдалась более высокая способность мелких моллюсков накапливать Си. У мидий с размером раковины 30 мм энергетические процессы и фильтрационная активность протекают быстрее, чем у крупных моллюсков (Биоэнергетика гидробионтов, 1990), так же у мидий мелкого размера отмечается более высокое содержание белка, с которым медь образует ковалентные связи (Горомосова 1984; Мотавкин, 1990).

У самок обеих размерных групп прослеживается тенденция к более высокому содержанию Си в мягких тканях по сравнению с самцами, как в летний, так и осенний периоды года. Концентрация Си в мягких тканях изменяется в зависимости от стадии гаметогенеза моллюсков и значительно увеличивается на 3 и 4-й стадиях зрелости гонад. Стабильное увеличение содержания меди у самок при переходе от 2 к 4-й стадии репродуктивного цикла связано с ростом ооцитов в гонадах, в которых при этом возрастает содержание липидов, низкомолекулярных белков и углеводов, с которыми медь образует прочные связи (Мотавкин, 1990). Стабилизация содержания меди в мягких тканях мидий или её уменьшение к 5-й нерестовой стадии (табл. 1) связаны с выходом тяжёлых металлов, в частности, меди^ наружу вместе с половыми продуктами (Караванцева, 2011). Показало, что коэффициенты вариации у мидий обоих полов в обеих размерных группах высокие, но более вариабельно содержание Си в мягких тканях самок, что объясняется большим количеством питательных веществ (белков) в яйцеклетках и большей, по сравнению со сперматозоидами, зависимостью содержания меди от стадии зрелости гонад (рис 11).

25 %

100 80 60 40 20 0

Ш100

80 - 57 % 36 %

Ш Коричнв! V 60 - Т иЫ^^

□ Чёрные \ 40

Рис. 11 Вариабельность содержания Си в мягких тканях мидий разного размера в зависимости от пола и окраски раковины (А - 30 мм; В - 50 мм, СУ, %)

Содержание тяжелых металлов в гонадах. Выявлена зависимость содержания тяжёлых металлов Си, Сё, 2п. РЬ в гонадах мидий от стадии их зрелости и пола (рис 12).

Zn

Cu

CV(9)=18% CV(íí)=23%

1 20

Lál.

cv($)=54% cv(c?)-34%

iü

Cd

Pb

2.5

a

<l 1.5 -

0.5

fL

CV($)=49% CV(cJ)=18%

3 ст.

4 ст.

Рис. 12. Концентрация тяжёлых металлов в гонадах мидий товарного размера (50 мм) на 3 и 4 стадиях репродуктивного цикла

Высокая изменчивость концентрации тяжёлых металлов в гонадах мидий обусловлена, по-видимому, тем, что у моллюсков существует особый механизм связывания ионов тяжелых металлов, обеспечивающий им высокую пластичность и позволяющий выживать в условиях, как природных геохимических аномалий, так и сильного антропогенного загрязнения вод этими токсикантами (Подгурская, 2006; Чернова, Христофорова, 2008; Чернова, 2010). Такой механизм обусловлен тем, что в цитоплазме клеток возрастает количество водорастворимых низкомолекулярных белков-металлотионеинов, обладающих высоким сродством к ионам металлов. Металлотионеины синтезируются в организме мидий в ответ на поступление ионов кадмия, цинка, меди и ртути (Христофорова и др., 1994; Шапиро, 1986).

Более высокие значения коэффициента вариабельности содержания тяжелых металлов отмечены у самок на 3 - 4-й стадиях зрелости гонад (рис. 12). Среди изученных нами тяжёлых металлов в гонадах мидий более вариабельно содержание меди. Изменчивость в накоплении этого микроэлемента объясняется функциональными особенностями строения гонады, когда в ней при переходе с 3 к 4-й стадии развития начинается

интенсивный рост белковых структур (Нахшина, 1983). Коэффициент вариации содержания Ъс\ в культивируемых в Чёрном море мидиях выражен слабее, по сравнению с другими металлами, и характеризовался стабильностью. Хп, как и Си, относится к биофильным элементам (Ковалевский, 1974). Однако, в отличие от меди, цинк в большей степени влияет на рост, развитие, гормональный метаболизм, стабилизацию рибосом и мембран клеток, воспроизводство и обменные процессы, и организм более строго регулирует его содержание (Авцын, 1987; Ргаш* а11, 2005; У1агеп£0 е1. а11, 1990). Так, при исследовании североморских мидий отмечено, что даже после вымета гамет значительного изменения концентрации цинка в мягких тканях мидий не происходило (Чернова, Христофорова, 2008).

Концентрационная способность гонад культивируемой Мgalloprovincialis уменьшалась в последовательности: Хт\ Си РЬ —>Сс1. Наиболее вариабельный показатель - содержание Си (СУ > 50 %), наименее — Ъа. (СУ < 25 %), особенно эта закономерность проявлялась у самок.

Одновременное накопление Zn, РЬ, Сс1 в гонадах сопровождает четкая положительная корреляция между содержанием 2л\ и Сс1 (г =0,73, Р<0,01) и отрицательная - между содержанием Хп и РЬ (г =0,60, Р<0,01). По-видимому, присутствие 2п не лимитирует накопление в гонадах Сё, но ограничивает накопление РЬ, что отмечалось при изучении МуШю «/ы/;.у (Совва, 1980). При исследовании взаимного влияния Ъп и РЬ на содержание Си в гонадах исследованных моллюсков отмечена значимая отрицательная корреляция между содержанием Си и 21п (Я2 = 0,58), которые являются конкурентами при взаимодействии с органическими азотсодержащими соединениями и положительная между содержанием Си - РЬ (II2 = 0,50) и Си - ОЗ (Я2 = 0,56). Возможно, РЬ и СИ способны оказывать синергическое влияние на накопление Си в гонадах моллюсков обоих полов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований выделены нестабильные и стабильные характеристики моллюсков. К нестабильным мы отнесли параметры с максимальным СУ: среди морфометрических параметров -толщина раковины, скорость роста мидий с чёрной и коричневой окраской раковин во всех размерных группах моллюсков; среди биохимических характеристик - содержание НК в гонадах самцов и самок с чёрной и коричневой окраской раковин на всех изучагмых стадиях репродуктивного цикла; среди химических характеристик - содержание Си в мягких тканях мидий, особенно выраженное у самок, содержание тяжёлых металлов в гонадах. К стабильным характеристикам с минимальным СУ относятся: размер яйцеклеток и содержание меди в раковинах моллюсков. Таким образом, полученные результаты исследований индивидуальной изменчивости основных характеристик мидии из Чёрного моря показали, что

наши данные могут быть востребованы при оценки полиморфизма изучаемого объекта, так как оценка индивидуальной изменчивости важна и для характеристики генеральной совокупности.

ВЫВОДЫ

1. Впервые дана оценка индивидуальной изменчивости некоторых морфологических (окраска раковины, весовые и размерные характеристики), биохимических (содержание нуклеиновых кислот в гонадах) и химических (содержание некоторых тяжёлых металлов, прежде всего меди в органах моллюска) характеристик мидии Mytilus gallop rovincialis Lam., культивируемой в прибрежной зоне Крыма (бухты Ласпи, Мартынова и внешний рейд Севастополя).

2. Мидии с чёрной окраской раковины по индивидуальным темпам роста превосходили мидий с коричневой окраской. Темпы роста культивируемых мидий с разной окраской раковины отличались высокой индивидуальной изменчивостью (CV=41-93 %). Среди морфометрических характеристик мидий наиболее изменчивой являлась толщина раковины (CV = 16,3 - 37,2 %), которая отражает изменения условий среды.

3. В поселениях культивируемых мидий в размерных группах 30 и 50 мм на разных фермах в прибрежной зоне Крыма преобладали самцы с высокой вариабельностью по стадиям зрелости независимо от сезона. В период исследований с 2003 - 2011 гг. самцы переходили на последующую стадию развития гонад быстрее, чем самки.

4. Содержание НК в гонадах мидий зависит от стадии репродуктивного цикла. ДНК в гонадах мидий варьирует сильнее (CV=42 %), чем РНК (CV=30 %). Более высокий индекс РНК/ДНК в гонадах мидий отмечен в районе внешнего рейда Севастополя.

5. Мидии с коричневой окраской раковины продуцировали яйцеклетки более крупного размера (71,3 ± 2,1 - весна и 66,4 ± 0,5 мкм - осенне-зимний сезон). Индивидуальная изменчивость размеров яйцеклеток мидий низкая (CV<12%).

6. Концентрация тяжёлых металлов в генеративной ткани самцов и самок уменьшается в следующем порядке Zn -» Си -> Pb Cd; при этом их концентрация зависит от пола и стадии репродуктивного цикла мидии. У самцов выявлена отрицательная корреляция концентраций Си и Zn в гонадах и положительна^.- между содержанием Cu-Pb и Cu-Cd. В гонадах мидий РЬ лимитирует накопление Zn, a Cd не ограничивает его содержг.ния.

7. Содержание меди в раковине мидий не увеличивается с возрастом моллюска и не превышает 6-8 мкг*г-1 золы. В мягких тканях содержание Си возрастает в 8 - 10 раз по сравнению с раковиной и зависит от размера, сезона, пола и стадии зрелости гонад моллюска. Содержание Си у самок варьирует сильнее (CV=57 %), чем у самцов (CV=36 %).

8. При выращивании моллюсков необходимо учитывать окраску раковин, так как мидии с чёрной окраской раковины имеют высокие темпы роста, что позволяет сократить продолжительность их выращивания. Мидии с коричневой окраской имеют более крупные размеры яйцеклеток, позволяющие получать личинок с высокой выживаемостью.

9. Высокий индекс РНК/ДНК в гонадах мидий, свидетельствующий о высоких темпах их роста; соотношение полов (1 : 1,3) и сравнительно низкая вариабельность толщины раковины моллюсков, отмеченные в районе внешнего рейда Севастополя, позволяют рекомендовать данную акваторию, как перспективную для культивирования мидий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Челядина Н. С. Содержание меди в генеративной ткани черноморской мидии и вариабельность этого показателя в зависимости от пола и стадии зрелости гонад / Н. С. Челядина, Л. Л. Смирнова // Экология моря. - 2005 -Вып. 68. - С.63-67.

2. Челядина Н. С. Содержание Zn, Си, Pb, Cd в гонадах культивируемых моллюсков Mytilus galloprovincialis / Н. С. Челядина, О. Ю. Вялова, Л .Л Смирнова // Морской экол. журн. -20U5. - 4, № 3. - С. 119-125.

3. Челядина Н. С. О вариабельности морфологических и биохимических характеристик у черноморской мидии / Н. С. Челядина, О. Ю. Вялова // Наук, зап. Терноп. Нац. пед. ун-ту. Сер. Бюлопя. Спец. вип. «Пдроеколопя». -2005.-№4(27).-С. 174-176.

4. Челядина Н. С. Вариабельность морфометрических показателей и содержания меди в раковинах коллекторных Mytilus galloprovincialis Lam. / Н. С. Челядина, Л. Л. Смирнова // Экология моря. - 2009. - Вып. 78 - С 9094.

5. Челядина Н. С. Соотношение полов и индивидуальное содержание меди в створках разноразмерных культивируемых Mytilus galloprovincialis Lam. / Н. С. Челядина // Рибне господарство УкраГни - 2009. - № 5(64). - С. 37 - 38.

6. Челядина Н. С. Индивидуальная изменчивость содержания меди в мягких тканях Mytilus galloprovincialis lam. в зависимости от пола и стадии зрелости гонад / Н. С. Челядина // Уч. зап. Таврического нац. ун-та им. В. И. Вернадского. Сер. Биология, химия. -, 2014. - Т. 27 (66), № 1. — С. 215 -

Статьи в других изданиях, глава в монографии:

7. Челядина Н. С. Сезонные изменения содержания меди в створках и мягких тканях Mytilus galloprovincialis Lam. / Н. С. Челядина, Л. Л.

Смирнова // Еколого-функциональш та фаушстичш аспекта дослщження молюсюв, íx роль у бшшдикаци стану навколишнього середовища: Зб1рник наукових праць. - Житомир: Вид-во ЖДУ ím.. 1. Франка.. - 2-й вип. - 2005. -384 с.

8. Челядина Н. С. Систематика, морфология, анатомия, полиморфизм черноморских мидий Mytilus galloprovincialis Lam. / / Марикультура мидий на Чёрном море / НАН Украины, Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского: ред. В. Н. Иванов - Севастополь, 2007. - Гл. 5. 1. - 2007. - С. 126-138.

Материалы и тезисы конференций:

9. Mariculture at the Black Sea: necessity of cooperation sciences and business / V. Ivnanov, S. Shchurov, N. Petkevich et all // Inern. Conf. Sci. and Policy Challenges towards an effective Management of Marine Environment Emphasis on the Black Sea and Mediterranean Regions: Abstr. (Dobrudja Congr. Centre. Albena Resort Bulgaria, 12-18 Oct. 2003). - Varna, Brussels, Paris, 2003. - P. 242

-243. .

10. Petkevich N. S. Polimorphic attributes of cultivated mussels / N. S. Petkevich, O. Y. Valova // International Symposium of Malacology: Abstr. Sibiu (Romania), 19-22 August, 2004. - P. 77 - 79.

11. Петкевич H. С. Полимррфизм Черноморской мидии / Компл. иссл. биол. ресурсов морей и рек: Материалы первой междунар. науч. - практ. конф. мол. учёных, 7-9 июля 2003 г.- Астрахань: изд-во КаспНИРХ, 2004. - С. 147149.

12. Челядина Н. С. Индивидуальная вариабельность в содержании тяжёлых металлов в гонадах у черноморской мидии Mytilus galloprovincialis / Н. С. Челядина, О. Ю. Вялова, JI. Л. Смирнова и др // Современные проблемы водной токсикологии: Тез. докл. Межд. конф. 20 - 24 сент., 2005, Борок. -М., 2005.-С. 105-106.

13. Петкевич Н. С. Вариабельность содержания меди в гонадах культивируемых мидий Mytilus galloprovincialis 1 Н. С. Петкевич, Л. Л. Смирнова // Понт Эвксинский.: Тез. IV - ой Всеукр. науч. - практ. конф. молодых учёных по проблемам Чёрного и Азовского морей 24-27 мая 2005, Севастополь. - Севастополь . - 2005. - С. 114 - 115.

14. Челядина Н. С. Содержание меди в мягких тканях и створках Mytilus galloprovincialis Lam в зависимости от их размера и пола / Н. С.Челядина, Л. Л. Смирнова // V Научная конференция «Ломоносовские чтения »: Тез. Докл, 2006. - Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика» - 2006. - С. 84 -86.

15. Челядина Н. С. Морфометрические показатели, зольность и содержание меди в створке культивируемого Mytilus galloprovincialis Lam. / Н. С.Челядина , Л. Л. Смирнова // Бюлопя: В1Д молекули до бюсфери: Матер-ли III м!ж. конф. молод, наук. 18-21 листпада., 2008, Харюв -2008. - С. 397 -398.

16. Челядина Н. С. Индивидуальная изменчивость размеров яйцеклеток культивируемого моллюска Mytilus galloprovincialis lam / Н. С.Челядина // «Водные биоресурсы и аквакультура: современное состояние и перспективы научного обеспечения»: Материалы междунар. науч. конф, посвященной 80-летию Института рыбного хозяйства НААН Украины, декабрь, 2010. - К.: DIA, 2010. -С. 279-282.

17. Челядина Н. С. Индивидуальная изменчивость роста и морфометрических параметров Mytilus galloprovincialis Lam с различной окраской раковины / Н. С. Челядина // Мат. VII междунар. науч. конф. «Современные рыбохозяйственные и экологические проблемы азово-черноморского региона», 20 - 23 июня, 2012 г. - Керчь, 2012. Т. 2. - С. 110113.

Электронные ресурсы

18. Petkevich N. S. Individual differences in cooper concentration of Mytilus galloprovincialis from the Black sea /http.7/www/mwwd/org/mwwd/site/page/asp?dsy id=896

19. Petkevich N. S. Polymorphism in content of copper in the Black Sea mussels Mytilus galloprovincialis

/littp://www/m\vwd/org/niwwd/site/page/asp?dsy id=896

АННОТАЦИЯ

Челядина H.C. Морфологические, биохимические и химические характеристики мидии Mytilus galloprovincialis Lam., культивируемой в Чёрном море - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.02.10 - гидробиология. - Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского, Севастополь, 2014.

В работе дана оценка индивидуальной изменчивости некоторых морфологических (окраска раковины, весовые и размерные параметры), биохимических (содержание нуклеиновых кислот в гонадах) и химических (содержание тяжёлых металлов (Си, Pb, Cd, Zn) в органах моллюска) характеристик мидии Mytilus galloprovincialis Lam., культивируемой в прибрежной зоне Крыма (бухты Ласпи, Мартынова и внешний рейд Севастополя).

Определена частота встречаемости цветовых морф мидий размером 30 и 50 мм из различных мест обитания и отмечено преобладание моллюсков с чёрной окраской раковины независимо от сезона и года. Выявлено, что в поселениях культивируемых мидий преобладали самцы с высокой вариабельностью по стадиям зрелости гонад независимо от сезона. Показано, что мидии с чёрной окраской раковины по индивидуальным темпам роста

превосходили мидий с коричневой. Темпы роста мидий с разной окраской раковины отличались высокой индивидуальной изменчивостью (CV=41-93%). Среди морфометрических характеристик наиболее изменчивой являлась толщина раковины (CV = 16,3 — 37,2 %). Установлено, что мидии с коричневой окраской раковины продуцировали яйцеклетки более крупного размера независимо от сезона года (71, 3 ± 2,1 - весна и 66,4 ± 0,5 мкм -осенне-зимний сезон). При изучении содержания тяжёлых металлов в органах моллюска установлено, что концентрирование меди в раковине мидий не увеличивается с возрастом моллюска и не превышает 6-8 мкг-г золы. В мягких тканях содержание Си возрастает в 8 - 10 раз, по сравнению с раковиной, и зависит от размера, сезона, пола и стадии зрелости гонад моллюска. Содержание Си у самок варьирует сильнее (CV=57 %), чем у самцов (CV=36 %). Концентрация тяжёлых металлов в генеративной ткани самцов и самок уменьшается в следующем порядке: Zn Си Pb —» Cd.

Ключевые слова: мидия, индивидуальная вариабельность, Чёрное море, тяжёлые металлы, нуклеиновые кислоты.

АНОТАЦ1Я

Челядша Н.С. Морфолопчш, 6ioxiMi4Hi та xiiviiHHi характеристики м!ди Mytilus galloprovincialis Lam., культнвовано'1 в Чорному Mopi - Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата бюлопчних наук за спещальшстю 03.02.10 - гщробюлопя. - 1нститут бюлогп швденних Mopie ¡м. О.О. Ковалевського, Севастополь, 2014.

В робот! дана оцшка шдивщуальноТ мшливост! деяких морфолопчних (забарвлення раковини, Baroei та po3MipHi параметри), 6ioxiMi4HHx (BMicT нуклеУнових кислот в гонадах) i х1м1чних (вмют важких метал1в (Си, Pb, Cd, Zn) в органах молюска) характеристик мщн Mytilus galloprovincialis Lam., культивованоТ в прибережнш зош Криму (бухти JIacni, Мартинова i зовшшнш рейд Севастополя). Визначена частота зустр!чальност1 кол1рних морф мщш розм!ром 30 i 50 мм з р1зних мюць проживания та в1дзначено переважання молюсюв з чорною забарвленням раковини незалежно в1д сезону i року. Виявлено, що в поселениях культивованих м'1дш переважали самщ з високою вар1абельшстю за стад1ями зршост1 гонад незалежно вщ сезону. Показано, що мщп з чорною забарвленням раковини за ¡ндивщуальними темпами зростання перевершували мщш з коричневою. Темпи росту мщш з р!зним забарвленням раковини вщр1-знялися високою 1ндив1дуальною м1нлив1стю (CV = 41-93%). Серед морфометричних характеристик найбгпьш м1нливою була товщина раковини (CV = 16,3 -37,2%). Встановлено, що мщп з коричневою забарвленням раковини продукували яйцеюнтини крупншого p03Mipy незалежно в1д сезону року (71,3 ± 2,1 - весна i 66,4 ± 0,5 мкм - осшньо-зимовий сезон). При вивченн1

змгсту важких метагнв в органах молюска встановлено, що концентрування Mifli у черепашщ мщШ не збшьшуеться з вжом молюска i не перевищуе 6-8 мкг ■ г"1 золи. У м'яких тканинах bmi'ct Си зростае в 8 - 10 раз1в у пор1внянш з черепашкою i залежить в!д розм^ру, сезону, CTari та стадп зршост1 гонад молюска. Вм1ст Си у самок eapiioe сильшше (CV = 57%), шж у самш'в (CV = 36%). Концентрацп важких метал1в в генератившй тканиш самщв i самок зменшуеться в наступному порядку Zn -» Си —»Pb Cd .

Ключов1 слова: мщя, ¡ндивщульна вар]'абелыпсть, Чорне море, важк1 метали, нукле'шов] кислоти.

SUMMARY

Chelyadina N.S. - Morphological, biochemical and chemical characteristics of the mussel Mytilus galloprovincialis Lam., cultivated in the Black Sea - manuscript.

This work for PhD degree in specialty 03.02.10 - Hydrobiology. -Institute of Biology of the Southern Seas, Sevastopol, 2014

The individual variability of some morphological (color shell, weight and dimensional characteristics), biochemical (nucleic acid content in the gonads) and chemical (the content of some heavy metals (Cu, Pb, Cd, Zn.) in the organs of the mollusk) characteristics of the mussel Mytilus galloprovincialis Lam., cultivated in the coastal zone of Crimea (bay of Laspi, Martynova and the outer harbor of Sevastopol) is describe in the paper.

The frequency of occurrence of color morphs of mussels with the size of shells 30 and 50 mm from different habitats is defined and a the higher percentage of mussels with black colored shell in individual of both size groups is marked, independent of the season and year.

Educed that in cultured mussel populations males prevailed with high variability in stages of gonad maturity independent of the season. The mussels with black color shell on individual growth rates exceeded the mussels with a brown color it is shown. The growth rate of mussels with different colored shells were of high individual variability (CV = 41-93%). Among morphometric characteristics of mussels the most changeable were shell thickness (CV = 16,3 - 37,2%). Mussels with brown color shell produced of the eggs-cell with a larger size, independent on season (71, 3 ± 2,1 - spring and 66,4 ± 0,5 um - autumn-winter season). In the study of the content of heavy metals in the organs of the mollusk is found the concentration of copper in the mussel shell does not increase with the age of the mussel and does not exceed 6-8 mg*g"' ash. In the soft tissues the content of Cu is increased in 8 - 10 times compared to the shell and is dependent on the size, season, sex and stage of maturity of gonads mollusk. The Cu content in the females varies strongly (CV = 57%) than in males (CV = 36%). Concentrations of

heavy metals in the generative tissues of males and females decreases in the

following sequences Zn —> Cu —> Pb —>Cd.

Keywords: mussel, individual variability, Black Sea, heavy metals, nucleic acids.

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Че ляд иной Натальи Станиславовны

Подписано в печать 26.11.2014 Формат бумаги 60 х 84 1/]6.

Объем 1 авт.л. Заказ № 49. Тираж 120 экз.

Напечатано НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика» 299011, г. Севастополь, ул. Ленина, 28 Свидетельство о государственной регистрации № 914 Серия ДК от 16.02.02 г.