Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Отношение байкальских и палеарктических амфипод к кислороду как фактору среды и механизмы адаптации при снижении его уровня

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Отношение байкальских и палеарктических амфипод к кислороду как фактору среды и механизмы адаптации при снижении его уровня"

003053625

На правах рукописи

Кириченко Кузьма Анатольевич

Отношение байкальских и палеарктических амфипод к кислороду кэк фактору среды и механизмы адаптации при снижений его уровня

03 00 16 - экология 03 00 04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Иркутск - 2007

003059625

Работа выполнена в Сибирском Институте Физиологии и Биохимии Растений СО РАН, г Иркутск

Научные руководители доктор биологических наук,

Тамара Павловна Побежимова, кандидат биологических наук, Максим Анатольевич Тимофеев

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Евгений Анатольевич Зилов, НИИ Биологии при ИГУ, г Иркутск

кандидат биологических наук, Ирина Алексеевна Граскова,

Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, г Иркутск

Ведущая организация:

Иркутский Государственный Педагогический Университет, г Иркутск

Защита диссертации состоится "17" апреля 2007 г в ¡^1 ч на заседании диссертационного совета Д 212 074 07 при Иркутском Государственном Университете по адресу 664003, г Иркутск, ул Сухэ-Батора, 5, Байкальский музей им профессора ММ Кожова(ауд 219)

Почтовый адрес 664003, г Иркутск, ул Сухэ-Батора, 5 С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Иркутского государственно! о университета

Автореферат разослан марта 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук

Е С Купчинская

Актуальность проблемы Уникально высо! ий уровень биоразнообрззия является одной из важнейших особенностей экосистемы озера Байкал В первую очередь это относится к Емфиподам (Amphipoda, Crustacea) которые представлены болге чем 250 видами (Kozhova, Izmest'eva, 1998, Тахтеев 2000) По мнению рчда авторов, специфические устовия обитания, и особенно высокое насыщение воды кислородом, а также значительный возраст озера Байкал являются важнейшими среди причин огромного видового разнообразия байкальских организмов (Верещагин, 1935, Кожов, 1962, Мазепова, 1990, Тахтеев, 2000) Другой особенностью Байкала является явление «несмешиваемости», при котором сибирские виды практически не проникают в скрытый Байкал, а байкальские не распространяются за пределы озера (Верещагин, 1935, Кожов, 1962) Так, из более чем 250 видов эндемичных байкальских амфипод, тотько около 10 отмечены в системе рек Ангара-Енисей и лишь Gmeltnoides/ачсшГт встречается в других, не связанных с Байкалом, водоемах Предпопагается, что эволюционное развитие байкальской фауны происходило в изолированных усчогиях озера при постоянном и высоком насыщении воды кислородом, что привело к формированию видов со слабо выраженными механизмами адаптации к пониженному его содержанию (Копу паев, 1989) На примере амфипод бы то выдвинуто предположение, что уровень растворенного кислорода является одним из основных факторов, ограничивающих распространение байкальских эндемиков за пределы озера за счет влияния на резистентные способности байкальских видов (Ttmofeyev, 2002, Тимофеев, 2003) Кислород, как фактор срсды, оказывает определяющее влияние на все аспекты существования водных организмов, в том чи<~ле и га их распространение (Frederich, Portner, 2000, Diaz, 2001, Portner, 2001) Между тем, механизмы адаптации к различным уровням кислорода у байкальских амфипод до настоящего времени остаются слабо исследованными Изучение механизмов адаптации к пониженному содержанию кислорода у байкальсьих амфипод имеет большое значение, как длч понимания экологии отдельных видов, так и дчя оценки принципов формирования пространственно-временной структуры их популяций, в частности ограниченного распространения видов за пределы оз Байкал

Цечь и задачи исследования Целью данною исследования являлось изучение влияния пониженного содержания кислорода на адаптивные механизмы у байкальских

и палеарктичсских амфипод, а ыкже установление сходств и различий в данных механизмах

Длч решения цели бьпи поставлены следующие задачи 1) Оценить влияние пониженного содержания кислорода на термо- и токсикорезиотенспость байкальских и палеаркгических амфипод, 2) Исследовав влияние пониженного содержания кислорода на активность антиоксидантной системы у байкальских и палеаркгических амфипод, 3) Изучить изменения бечкового состава в /счовкях пониженною содержания кислорода у исследуемых видов, 4) Определить особенжхли анаэробного мегаботизма у байкальских и палеаркгических амфипод, выявить степеьь активации анаэробного миксиза и других анаэробных процессов

Основное положение, выносимое на защиту Пониженное содержание кислорода (гипоксия) в окружающей среде вызывает снижение резистентных способностей у байкальских и палеаркгических амфипод, степень устойчивости видов к гипоксии связана с их способностью к эффективной активации анаэробных механизмов и способностью к утилизации их продуктов

Научная новизна Работа выполнена с применением современных экспериментальных и аналитических меюдов исследований При обосновании выводов учтены как собстсенные материалы, так и опубликованные результаты работ других мсследоьателсЛ Большинство фактических данных и ряд выявленных закономерностей являются новыми Впервые проведено сопоставительное комплексное исследование особеньостсй использования анаэробных механизмов в условиях гипоксии у ряда пресноводных амфипод, представителей байкальской и палеарктической фаун Обнаружены анаэробные метаболические процессы у всех изученных байкальских амфипод (ранее предполагалось, что у байкальских видов способность к активации анаэробного мегаботизма редуцирована См Колупаев, 1989) Показано, что степень развития анаэробных процессов, включающих в себя эффективную систему утилизации токсических продуктов анаэробиоза, определяет уровень устойчивости к гипоксии и взаимосвязана с зколо1ическичи характеристиками видов Исследованные байкатьские виды обладают менее эффективной системой анаэробного метаболизма Получены новые данные о способности байкальских амфипод активировать анаэробный пигголиз и процесс анаэробного образования сукцината Материалы исследования представляют интерес для понимания основных механизмов

функционирования системы стресс-адаптации у гидробионтов при варьировании содержания кислорода в среде

Теоретическая и практическая значимость работы Анализ чувствительности амфипод к различным абиотическим факторам представляется важным при использовании данной группы гидробионтов в качестве тест-объектов при биологическом мониюрише Материалы исследований могут быть применены для сравнительной оценки чувствительности байкальских эндемиков и палеарктов к антропогенному загрязнению, для прогнозирования устойчивости байкальских видов к влиянию промышленных сбросов и возможных последствий загрязнения или глобальных климатических изменений, а также при разработке комплексной системы экологического мониторинга оз Байкал и проведении мероприятий по охране и рациональному использованию природных ресурсов байкальского региона Результаты исследований включены в отчеты лаборатории «Проблемы адаптации биосистем» НИИ биологии при ИГУ по проектам РФФИ - гранты 06-04-48099-а, 05-04-97239-р байкал а, они используются в учебном процессе в ИГУ при чтении курсов лекций на биолого-почвенном факутьтете («Практикум по экологии», «Современные проблемы Лимнологии» и др ) и проведении полевых учебных практик студентов

Публикации и апробация работы По материалам диссертации опубликовано 12 работ Основные результаты докладывались на конференции посвященной 25-летию кафедры физико-химической биологии б-п фак-та ИГУ, - Иркутск 2003, на ежегодной научно-теоретической конференции молодых ученых, - Иркутск 2004, на Четвертой Верещагинской байкальской конференции (Иркутск, 26 сентября- 1 октября, 2005 г )

Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 134 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, главы посвященной описанию систематической принадлежности и экологии исследованных видов, методической и экспериментальной частей, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литерагуры Работа включает 42 рисунка Список лигературы состоит из 180 источников, из них 100 на русском и 80 на английском языке

ОБЪЕКТ XI МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использованы байкальские виды амфипод Eahmnogammarus ven-ucosus (Gerstf), Е vittatus (Dyb ), E cyaneus (Dyb ), Gmelmoides fasciatus (Stebb ), Ommatogammams flavus (Dyb ) и Ommatogammarus albinus (Dyb ), a так же палеарктический еид Gammarus lacusti is Sars

Материал был собран в 2003-2006 гг Сбор амфипод проводили на глубине 0,5-1 м с использованием гидробиологического сачка, глубоководные виды отлавливались на глубине 300-400 м с помощью глубоководных ловушек Байкальских амфипод отлавливали в прибрежной зоне озера Байкал в районе пос Листвянка, а так же в районе пос Большие Коты G lacustns - в небольшом озере в районе пос Большие Коты на расстоянии не более 1 км от побережья оз Байкал Перед экспериментами амфипод содержали раздельно по видам, в аэрируемых аквариумах объемом 2-4 л, при температуре 6-8°С Во всех экспериментах испопьзовали активно плавающих рачков, акклимированных не менее 1-2 суток Для экспериментов по определению комплексного влияния пониженного содержания кислорода (3,8 мг 02/л) и гипертермии (25°С), а также влияния низкой концентрации кислорода на токсикорезистеитность, рачков содержали в кислородных склянках (объемом от 100 и 500 мл) в воде с пониженным содержанием кислорода или в растворе CdCl2 (15 мг/л) Содержание кислорода в условиях аэрации составляло 10,5 мг/л Воду с пониженным содержанием кислорода готовили нагреванием до 90°С в вакууме (4 часа) Затем охлаждали до 25 или 6°С, в зависимости от проводимого эксперимента Определение содержания кислорода в воде проводили по методу Винкпера Замену воды проводили каждые 3 ч Рачков помещали по одному в склянку, через каждый час подсчитывали количество умерших и живых особей В экспериментах по изучению влияния гипоксии на содержание лактата в гемолимфе и недифференцированных тканях, а также содержания ацетона, ацетоуксусной кислоты, р-оксимасляной кислоты сукцинага, активности пероксидазы и белкового состава, амфипод экспонировали в условиях гипоксии в течение 1-6 ч при температуре эксперимента 7-8°С Затем рачков фиксировали, а часть повторно помещали в условия аэрации на 3 ч

Фиксация материала 1) Для определения содержания лактата в гемолимфе у рачков отбирали пробы и фиксировали их заморозкой при -20°С 2) Для опредепения концентрации лактата, ацетона, ацетоуксусной кислоты, р-оксимасляной кислоты и

сукцината амфипод фиксировали кипятком После материал высушивали в течение 1 ч при 100°С, затем растирали Из 100-150 мг порошка 1 мл воды экстрагировали фракцию растворимых веществ После центрифугирования и обработки хлороформом водную фракцию испочьзовали для определения продуктов анаэробиоза методами спектрофотометриии и ЯМР-спектроскопии 3; Для определения активности пероксидазы и оценки белковою состава пробы замораживали жидким азотом

Спектрофото метрическое определение концентрации лактата Измерение содержания тактата проводили энзиматическим спекгрофотометрическим методом с помощью стандарт-набора согласно протоколу фирмы производителя (Vital diagnostic, СПб) Количественный расчет лактата проводили в мкг/мг сухого вещества (с в) Анализ выполняли на спектрофотометре UNICO 1200

Спектрофотометрическое опредечеиие пероксидазной активности Пероксидазную активность (выраженную в нкат/мг белка) измеряли, используя в качестве субстрата гваякот (Bergmeyer, 1983, Drotar et al, 1985)

ЯМР-спектроскопия Определение содержания ацетона, ацетоуксусчой кислоты, ß-оксимасляной кистоты и сукцината в тканях амфипод проводили методом ЯМР-спектроскопии Методика основана на измерении интегральных интснсивностсй сигналов спектров ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах |3С образцов анализируемых проб Анализ образцов был проведен на ЯМР-спек грометре «Varían VXR-500S» Количественный расчет содержания ацетона, ацетоуксусной кислоты, ß-оксимасляной кислоты и сукцината проводили в мкг/мг с в (Бгонтер, 1984, Хаусер, Кальбитцер, 1993)

Определение специфики синтеза баков проводили с помощью метода денатурирующего электрофореза в ПААГ с ДДС-Na Предваритетьно выделяли суммарный белок из недифференцированных тканей амфипод и определяли его концентрацию по методу Лоури (Lowry et al, 1951) Электрофорез проводили в блоках потиакриламидного 1еля размером 70x80x1 мм в модифицированной системе Лэммли (Laemli, 1970), испотьзуя прибор для электрофореза Mini-PROTEAN II blectrophoretic Cell фирмы BIO RAD (США) После окончания электрофореза гели окрашивали в водном растворе содержащем 0,1% Кумасси R-250 (Sigma, США) 25% и юпропанола, 10% уксусной кислоты Дтя обесцвечивания фона гели переносите в 10 % раствор уксусной кислоты и отмывали в течение нескольких часов (Побежимова и др , 2004)

РЕЗУЛЬТАТ Ы И ОБСУЖДЕНИЕ Влияние пониженного содержания кислорода на терморезистентнь.е способности амфипод Оценку терморезистентных способностей амфипод при разных уровнях содержания кисчородл проводили у байкальских Е verrucosus, Е \itlaius, Е cyaneus и палеарктического G lacmtris Для всех исследованных видов отмечены различия в показателях смертности При пониженном содержании кислорода D условиях I инертермии смертность 50% особей отмечается у Е verrucosus между 2 и 3 ч, у Е vittatus между 4 и 5 ч, у Е cyaneus между 7 и 8 ч, у G lacuslris между 11 и 12 ч эксперимента Смертность 100% особей п данных условиях отмечена у Е verrucosus к 7 ч, для Е vittatm к 10 ч, для Е cyaneus и G lacustris к 24 ч экспонирования В условиях нормального насыщения воды кислородам при гипертермии 50% смертность у Е verrucosus отмечена между 7 и 8 ч, у остальных видов в данных условиях в течение 24 ч эксперимента гибели особей не отмечено В течение 24 ч содержания в условиях шпертермии при нормальной концентрации кислорода погибает около 95% особей Е veirucosus Сравнивая показатели терморезистентности можно отметить чго в условиях гипертермии и гипоксии смертность особей всех исследованных видов выше, чем при интенсивной аэрации Из исследованных видов по отношению к влиянию гипоксии ка термоустойчивость самым резистентным оказался палеарктический G lacustris Чувствительность байкальских видов к шпертермии при сниженном содержании кислорода в воде оказалась выше, чем у палеарктического G lacustris Наиболее устойчивым среди байкальских видов оказался Е cyaneus, следующим в ряду устойчивости к совместному действию пониженного содержания кислорода и гипертермии был Е vittatus, наименее устойчивым оказался Е verrucosus

Влияние пониженного содержания шслорода на токсикорезиспгентные способности амфипод Для оценки токсикорезистентности амфипод при разных уровнях содержания кислорода использовали Е vittatus, Е cyaneus и палеарктического G lacustns Контрольные группы содержались в растворе CdCl2 при постоянной аэрации Рабочие группы содержались в растворе CdCl2 в условиях пониженного насыщения воды ьисчородом Из исследованных видов самым резистентным оказался байкальский Е vittatus - гибель 50% особей которого набчюдалась к 7 ч экспонирования, ¡00% смертность отмечена к 36 ч Для Е cyaneus характерна 50% гибечь между 5 и 6 ч эксперимента, 100% гибнут за 24 ч УС lacustris 50% показатель

летальности отмечается между 6 и 7 ч экспозиции, 100% особей данного вида гибнут в течение 11 ч. В условиях аэрации 50% особей Е viiiaius погибает между 12 и 24 ч, за 36 ч о данных условиях погибало 98% рачков. У Е, cyaneus отмечаются похожие показатели гибели 50%: между 12 и 24 ч, а 100% особей погибают к 36 ч экспонирования. Для палеарктического G. lacusiris в условиях аэрации смертность 50% происходила к 8 ч. 100% погибали к 12 ч.

Активность аитиокси дантной системы в условиях пониженной концентрации кислорода у амфипод. Для оценки пероксидазной активности у амфипод а условиях гипоксии использовали байкальские виды: Е. verrucosus, Е. cyaneus, О fiavus, О. albinus и палеарктический вид С. lacusiris.

0.44 -(.» 1 о.»: I о.гь 1 I D.ffl ■

I 0.1S J

и J

C OS I Q.W ■ ■

th ¡.i; 'ül.Zi

0,40 a»

V* j И»

I 0.1Б

4.10 O.ift ÜM

E.cyaneus

!

3GT К Эч «ч

E. verrucosus

0,34

aw

I OK «

I a»

I 0,1» 0,10 ü.sb coo

г 1

O. albinus

0>0 fl.JS H

0.» I «.is i

5 0.15 i

o.to i 0.» j 0.00 i-

1ч 4ч

О. fiavus

5.JO 53S

MO

5 ItS ; 3,10 '

108

s.w

:.Ш. m .m

G. lacusiris

Рис. I Пероксидазная активность в тканях амфипод после содержания в условиях пониженной концентрации кислорода.

На рис 1 представлены результаты измерения активности пероксидазы у амфипод, экспонированых в условиях гипоксии Контрольная группа содержалась в условиях аэрации Как следует из представленных данных, изученные виды амфипод имеют существенные отличия показателей пероксидазной активности

У G lacustris показатели активности пероксидазы в ходе эксперимента достоверно не изменялись и оставались на уровне близком к контрольному У С cyaneus и Е verrucosus в устовиях пониженного содержания кислорода отмечалась тенденция к снижению активности фермента При экспонировании О albinus и О flavus в условиях гипоксии отмечался рост показателя пероксидазной активности

Влияние пониженной концентрации кислорода на качественный состав и количественное содержание белков Проводили опредсчение влияния гипоксии на содержание белков у байкальских амфипод Е verrucosus, Е vittatus, G fasciatus и палеарктического G lacustris На рис 2 приведены электрофореграммы белков амфипод в контроле, под воздействием пониженного содержания кислорода и при возвращении к нормоксии после 6-ти часов экспонирования при сниженной концентрации кислорода У Е verrucosus по сравнению с контролем отмечается снижение содержания белка с молекулярной массой 97 кДа к 6 ч экспозиции, в течение 3 ч аэрации содержание данного белка остается ниже контрочытого уровня Через 1 ч экспозиции наблюдается более выраженное по сравнению с контролем содержание белка с молекулярной массой 85 кДа, далее по ходу эксперимента уровень синтеза данного белка снижается, достигая своего минимума к 6 ч, при возвращении к аэрации отмечается повышение экспрессии данного белка Для белка с молекулярной массой 66 кДа характерно его отсутствие при экспозиции амфипод в условиях гипоксии При возобновлении аэрации отмечается его появление Наблюдается снижение синтеза белка с молекулярной массой 45 кДа после 6 ч экспозиции в условиях пониженного содержания кислорода и через 3 ч после возобновления аэрации У Е vittatus наблюдаются различия в содержании ряда белков в течение эксперимента по сравнению с контролем Через 1 ч эксперимента наблюдается редукция синтеза белка с молекулярной массой 66 кДа в течение всего эксперимента, а также индукция синтеза белка с молекулярной массой 85 кДа Через 3 ч экспозиции в условиях пониженного содержания кислорода концентрация белка с массой 85 кДа увеличивается, а к 6 ч снижается Через 3 ч содержания в условиях аэрации экспрессия

белка с массой 85 кДа увеличивается. Отмечено постепенное снижение содержания белков с молекулярной массой 38 кДа. У О. (тсиНш существенные изменения в содержании белков отмечены для группы с молекулярной массой 38 кДа: в ходе эксперимента для данной г руппы белков отмечается уменьшение синтез по сравнению с контролем. У С, /асиу/ш наблюдается пониженное содержание белков с молекулярной массой 97 и 66 кДа в течение эксперимента.

97 кДа —. 66 кДа 45 кДа

31 (Да ^

21,5 Г" Ш 1

14.Ь кДа | |

М К 1ч Зч'бч Зч аэр Е. \'етшсоаиз

97 кДа * 66 кДа ч 45кДа ,

§§§ Л,?"

,Г:.' »8 **

ы т.

^фШ щт

31 кДа „—.л,,,... ,

21,5 КД» Т^"»* ' ""

М К 1ч Зч 6ч Зч аэр

Е.

Э7 ф.з -ж» вв кДа

45 кДа ш К"

31 кДа

М к "Тч Зч 6ч Зч аэр

Ш # йй

97 кДа 66 иДз 45 иДа

31 |Ща

1Г ■ ■ К'

21.6цПяк,« лг

14,5 кЦа-

М к Зч 6ч Зч 6ч ээр аэр

Сз.

Рис. 2. Электрофореграмма белков амфипод после экспозиции в воде с пониженным содержанием кислорода и при возобновлении аэрации. М - молекулярный маркер (кДа), К - контроль.

На основании полученных данных можно заключить, что пшоксия оказывает влияние на характер метаболизма белков у всех исследованных видов. Наблюдается синтез новых групп белков, а также снижение синтеза ряда белков в ходе

эксперимента Отмечены изменения в специфике синтеза ряда белков у всех исследованных видов Наименее выраженные изменения в составе белков отмечены у устойчивых к гипоксии видов - у байкальского G fasciatus и палеаркгического G lacustris Для более чувствительных к гипоксии байкальских видов Е verrucosus и Е vittatus характерны значительные изменения метаболизма белков в условиях пониженного содержания кислорода

Активация процессов анаэробного метаболизма у амфипод в условиях пониженного содержания кислорода

Сравнительный анализ накопления и утилизации лактата в тканях амфипод

В ходе данного этапа работы проводили анализ накопления и утилизации лактата у амфипод, находящихся в условиях гипоксии и последующий аэрации Измерение содержания лактата проводили у байкальский видов Е verrucosus, Е vittatus, Е cyaneus и у палеаркгического G lacustris У Е verrucosus отмечено присутствие лактата при контрольных условиях - 0,016 (±0,007) мкг/мг с в В течение 1 ч экспонирования в условиях пониженного содержания кислорода, у Е veriucosus происходит более чем 13 кратное увеличение содержания лактата (до 0,212 (±0,06) мкг/мг с в ) по сравнению с котролем, 3 ч - 27 кратное увеличение концентрации лактата (до 0,436 (±0,07) мкг/мг с в ), после 6 ч уровень лактата достигает своего максимума - 1,225 (±0,1) мкг/мг с в (более чем 76 кратное увеличение) Возвращение в условия азрацчи приводит к уменьшению уровня накопленного лактата у Е verrucosus на 83 % до 0 196 (±0,06) мкг/мг с в (более чем 6 кратное снижение) Однако даже сниженный уровень лактата 10 кратно превышает контрольный У Е vittatus при контрольных условиях также присутствует лактат — 0,011 (±0,006) мкг/мг с в 1ч экспонирования ведет к 10 кратному увеличению содержания лактата (до 0,126 (±0,01) мкг/мг с в ) После 3 ч отмечается 24 кратное увеличение концентрации лактата (до 0,320 (±0,05) мкг/мг с в), а после 6 ч - 74 кратное увеличение содержания лактата (до 0,967 (J-0,26) мкг/мг с в ) При возвращении к аэрации уровень лактата уменьшается на 90 % до 0,10 (±0,02) мкг/мг с в (10 кратно превышает контрольный) У Е cyaneus в условиях контроля присутствует лактат - 0,009 (±0,002) мкг/мг с в Для Е cyaneus характерно 12 кратное увеличение концентрации лактата в течение 1 ч экспозиции (до 0,086 (±0,007) мкг/мг с в ), в течение 3 ч - 23 кратное увеличение (до 0,206 (±0 03)

мкг/мг с в ), 6 ч экспозиция приводит к 65 кратному увеличению (до 0,60 (±0,09) мкг/мг ев) Возвращение к аэробиозу приводит к снижению уровня накопленного лактата у Е cyaneus на 90 % до 0,051 (±0,011) мкг/мг с в (5-ти кратно превышает контрольный уровень) У G lacustris в контроле присутствует лактат - 0,010 (±0,003) мкг/мг с в В течение 1 ч эксперимента наблюдается 2,5 кратное увеличение содержания лактата (до 0,025 (±0,005) мкг/мг с в), а после 3 ч экспозиция 13 кратное увеличение (до 0,127 (±0,038) мкг/мг с в) Через 6 ч происходит 21 кратное увеличение концентрации лактата до 0,211 (±0,039) мкг/мг с в Возвращение к нормоксии вызывает уменьшение уровня накопленного лактата на 90 % до 0,016 (±0,003) мкг/мг с в Наблюдаемое снижение уровня лактата приближается к уровню контрольной группы и статистически от него не отличается

Анализируя степень накопления и последующей утилизации лактата, можно заключить, что для байкальских видов амфипод характерны большие показатели степени и скорости приросла содержания лактата и медленная утилизация данного продукта У палеарктического G lacustris отмечена наименьшая скорость и степень увеличения содержания молочной кислоты и самая значительная скорость ее утилизации

Сравнительный анализ накопления и утилизации молочной кислоты в гемолимфе у байкальских и палеарктических амфипод Оценку содержания лактата в гемолимфе при экспонировании рачков в условиях гипоксии и последующий аэрации проводили у байкальского вида Е verrucosus и палеарктического G lacustris У Е verrucosus показаны большие значения содержания молочной кислоты во всех случаях в контроле этот показатечь составляет 0,46 (±0,07) ммоль/л, что более чем в 3 раза больше контрольного содержания лактата у G lacustris (0,14 (±0,04) ммоль/л В течение 1 ч эксперимента у обоих видов происходит накопление молочной кислоты, причем степень и скорость такого накопления различается у обоих видов у Е verrucosus происходит 5,5 кратное увеличение содержания лактата (до 2,57 (±0,60) ммоль/л), у G lacusti is 1 кратное увеличение (до 0,26 (±0,04) ммоль/л) На протяжении 3 ч экспонирования в условиях пониженного содержания кислорода количество лактата продолжает расти 11 кратное увеличение у Е verrucosus (до 5 27 (±1,0) ммоль/л), и 3 кратное у G lacustris (до 0,45 (±0,08) ммоль/л) К 6 ч эксперимента содержание лактата достигает максимума и наблюдается 18 кратный его прирост у Е

verrucosus (до 8,45 (±1,0) ммоль/л) и 4,5 кратный у G lacustris (до 0,63 (±0,09) ммоль/л) При возвращении к нормокеии у обоих видов происходит снижение концентрации накопленного в гемолимфе лактата у Е veirucosus отмечено уменьшение содержания лактата на 40% до 5,2 (±0,8) ммоль/л, тогда как у G lacustris на 70 % до 0,20 (±0,05) ммоль/л При этом у Е verrucosus сниженный уровень лактата все равно 10 кратно превышает контроль, в то время как у G lacustris снижение происходит до контрольного уровня

Сравнительный анализ накопления и утилизации ацетона в тканях амфипод В ходе данного этапа работы проводили ЯМР-оценку накопления ацетона у амфипод, находящихся в условиях гипоксии и последующий аэрации Определения проводили у двух байкальских видов Е vittatus, Е cyaneus и палеарктического G lacustris Для всех исследованных видов характерно отсутствие ацетона в условиях контроля У Е vittatus в течение 1 ч содержания в условиях гипоксии концентрация ацетона увеличивается до, 0,035 (±0,003) мкг/мг с в К 3 ч уровень ацетона возрастает до 0,050 (±0,004) мкг/мг с в Через 6 ч содержание ацетона увеличивается до 0,068 (±0,006) мкг/мг с в В течение 3 ч аэрации после содержания в условиях гипоксии уровень ацетона снижается до 0,052 (±0,003) мкг/мг с в У Е cyaneus 1 ч экспонирования ведет к росту содержания ацетона до 0,023 (±0,003) мкг/мг с в В течение 3 ч эксперимента уровень ацетона возрастает до 0,028 (±0,004) мкг/мг с в Через 6 ч концентрация ацетона увеличивается до 0,037 (±0,005) мкг/мг с в 3 ч содержания в условиях аэрации после экспонирования в условиях гипоксии приводят к снижению уровня ацетона до 0,027 (+0,004) мкг/мг с в У G lacustris в течение I ч эксперимента содержание ацетона увеличивается до 0,012 (±0,001) мкг/мг с в 3 ч экспонирования G lacustris в условиях гипоксии приводят к накоплению ацетона до значения 0,015 (±0,001) мкг/мг с в К 6 ч эксперимента концентрация ацетона увеличивается до 0,019 (+0,001) мкг/мг с в При возвращении в условия аэрации после гипоксии содержание ацетона снижается до 0,013 (±0,001) мкг/мг с в

Сопоставляя полученные данные, следует сказать, что байкальские виды характеризуются более выраженной индукцией накопления ацетона в условиях пониженного содержания кислорода и меньшей скоростью его утилизации при возвращении к аэробиозу У палеарктического G lacustris синтез ацетона менее

выражен, а скорость его утилизации выше

Сравнительный анализ накопления и утилизации ацетоуксусной кислоты в тканях амфипод Оценивали уровень концентрации ацетоуксусной кислоты у Е vittatus, Е cyaneus и G lacustris в контроче, при содержании амфипод в условиях гипоксии и последующий аэрации Дчя всех иссчедованных видов показано отсутствие данного метабочига в контрольных условиях У Е vittatus 1 ч экспозиции в условиях гипоксии приводит к увеличению содержания ацетоуксусной кислоты до 0,072 (i0,009) мкг/мг с в К 3 ч концентрация ацетоуксусной кислоты возрастает до 0,130 (±0,009) мкг/мг с в В течение б ч экспонирования в условиях пониженной концентрации кислорода содержание ацетоуксусной кисчоты увеличивается до 0,155 (+0,014) ми/мг с в Через 3 ч возвращения к аэрации концентрация ацетоуксусной кислоты снизичась до 0,118 (±0,008) мкг/мг с в У Е cyaneus 1 ч экспозиции в условиях 1ипоксии приводит к увеличению концентрации ацетоуксусной кислоты до 0,031 (±0,006) мкг/мг с в В течение 3 ч эксперимента содержание ацетоуксусной кислоты увеличивается до 0,062 (±0,009) мкг/мг с в 6 ч экспонирования в условиях гипоксии приводят к увеличению уровня ацетоуксусной кислоты до 0,084 (±0,015) мкг/мг с в Через 3 ч возвращения к аэрации концентрация ацетоуксусной кислоты снизилась до 0,040 (±0,008) мкг/мг с в У G lacustris экспозиция в течение 1 ч при пониженном содержании кислорода приводит к увеличению содержания ацетоуксусной кислоты до 0,022 (±0,004) мкг/мг с в В течение 3 ч эксперимента уровень ацетоуксусной кислоты увеличивается до 0,037 (±0,005) мкг/мг с в Экспонирование в течение 6 ч приводит к увеличению содержания ацетоуксусной кислоты до 0,055 (±0,005) мкг/мг с в Через 3 ч возвращения в условия аэрации концентрация ацетоуксусной кисчоты снизилась до 0,026 (±0,003) мкг/мг с в Оценивая уровень содержания ацетоуксусной кислоты у Е vittatus, Е cyaneus и G lacusti is можно сделать заключение, что наибольш&ч степень ее прироста характерна для байкальских видов, причем для Е vittatus данные noi азатели выше, чем для Е cyaneus Палеарктический G lacustris показывает меньшую степень накопления ацетоуксусной кислоты При возвращении в условия аэрации уровень ацетоуксусной кислоты снижается у G lacusti ts и Е cyaneus на 50% тогда как у Е vittatus уменьшается на 25 %

Сравнительный анализ накопления и уттизации Р-оксчмасляной кислоты в тканях амфипод Определение концентрации (3-оксимасляной -кислоты проводили у Е улиаШъ, Е суапеиз и С! /асг«Гт в контроле, при содержании амфипод в условиях в условиях гипоксии и последующей аэрации У всех представляемых видов |3-оксимаеляная кислота отсутствует в контроле У Е \4tlatus в течение 1 ч экспонирования концентрация Р-оксичасляной кислоты увеличивается до 0,068 (±0,005) мкг/мг с в В течение 3 ч эксперимента уровень р-оксимасляной кислоты возрастает до 0,113 (±0,04?) мкг/мг си 6 ч экспозиции в условиях пониженной концентрации кислорода приводит к увеличению содержания р-оксимасляной кислоты до 0,182 (±0 014) мкг/мг с в 3-х часовое содержание в условиях аэрации после 6 ч [ипоксии ведет к снижению уровня Р-оксимасляной кислоты до 0,126 (±0,025) мкг/мг с в У Е суапеиБ 1 ч содержания в условиях гипоксии ведет к увеличению уровня р-оксимасляной кислоты до 0,035 (±0,007) мкг/мг с в Через 3 ч концентрация Р-окснмасляной кислоты составляет 0,063 (±0,009) мкг/мг с в В течение 6 ч экспозиции в условиях пониженной концентрации кислорода уровень р-оксимасляной кислоты достигает 0,110 (±0,018) мкг/мг с в 3 ч аэрации после экспонирования в устовиях 1 ипоксии приводит к снижению содержания накопленной р-оксимасляной кислоты до 0,045 (±0,012) мк1 /мг с в V (7 ЫсизШэ через 1 ч экспонирования в условиях пониженного содержания кислорода концентрация Р-оксимасляной кислоты увеличивается до 0,014 (±0,001) мкг/мг с в Через 3 ч эксперимента уровень р-оксимасляной кислоты составляет 0,033 (±0,004) мкг/мг с в В течение 6 ч экспозиции концентрация Р-оксимасляной кислоты возрастает до 0,070 (±0,012) мкг/мг с в 3 ч содержания в условиях аэрации после экспонирования в условиях гипоксии приводит к снижению р-оксимас 1яной кислоты до 0,018 (±0,002) мкг/мг с в Согласно приведенным данным наибольшая степень увеличения содержания р-оксимасляной кислоты отмечена для Е vlttatus Е еуапет отличается нескотько меньшими значениями, показа теть ддя 3-х часов достоверно не отличается от Е \4ttatus Наименьшая степень прироста содержания р-оксимасляной кислоты, среди представленных видов, характерна для (?

Сравнительный анализ накопления и утилизации сукцината в тканях амфипод Анализ накопления сукцинага в условиях гипоксии и последующей аэрации оценивали у двух байкальских видов Е УШаШэ, Е суапеиь и налеарктического О

методом ЯМР-спектроскопии У Е угПагиз содержание сукцината в контроле составляет 0,059 (±0,008) мкг/мг с в В течение 1 ч экспонирования наблюдается 1,5 кратное увеличение содержания сукцината (до 0,059 (+0,008) мкг/мг с в ) После 3 ч содержания в условиях пониженной концентрации кислорода отмечен 5 кратный рост концентрации сукцината (до 0,295 (±0,020) мкг/мг с в) 6 ч экспозиции в условиях пониженного содержания кислорода вызывает 8 кратное увеличение концеггтрации сукцината (до 0,461 (±0,026) мкг/мг св) При возобновлении аэрации уровень сукцината снизился на 25 % до 0,352 (±0,015) мкг/мг с в , что в 6 раз больше контроля У Е с) апеиз содержание сукцината в контроле составляет 0,025 (±0,004) мкг/мг с в В течение 3 ч эксперимента отмечается 7 кратное увеличение концентрации сукцината (до 0,168 (+0,034) мкг/мг с в ), 6 ч экспозиция в условиях пониженного содержания кислорода приводили к 11 кратному увеличению концентрации сукцината (до 0,262 (+0,047) мкг/мг с в ) При возобновлении аэрации происходило снижение концентрации сукцината на 45% до 0,143 (±0,042) мкг/мг с в , достигнутая концентрация 6-ти кратно превышает контрольную У <7 ¡асиИпя содержание сукцината в контроле составляет 0,059 (±0,002) мкг/мг с в В течение 1 ч экспонирования, по сравнению с контролем, отмечается 2-х кратный прирост сукцината (до 0,105 (±0,008) мкг/мг с в ) В течение 3 ч эксперимента наблюдается 7 кратное увеличение концентрации сукциггата (до 0,407 (±0,022) мкг/мг с в ), 6 ч содержания в условиях пониженной концентрации кислорода приводит к 12 кратному увеличению содержания сукцината (до 0,723 (±0,057) мкг/мг с в ) При возобновление аэрации уровень су кцината снижался на 58 % до 0,301 (±0,028) мкг/мг с в , данный уровень 5-ти кратно превышает контроль Таким образом, у всех исследованных видов отмечается наличие сукцината в контрольных условиях Пониженное содержание кислорода вызывает накопление сукцината Возобновление аэрации приводит к снижению уровня накопленного сукцината

Особенности анаэробного метаболизма у байкальских и палеарктических вндов амфипод

В ходе проведенного исследования, показано, что для всех видов амфипод характерна активация анаэробного метабопизма в условиях пониженной концентрации кислорода в среде Свидетельством активации данных процессов служит накопление таких продуктов анаэробиоза, как лактаг, ацетон ацетоуксусная и р-оксимасляная

кислота, а так же сукцинат Исследованные амфиподы отличаются между собой по скорости и степени накопления и утилизации конечных продуктов анаэробного обмена У палеарктического G lacusiris в условиях пониженной концентрации кислорода происходит ограниченное накопление лактата, ацетона, ацетоуксуспой и [5-оксимасляной кислоты, а при переходе к нормоксии их быстрая метаболическая утилизация Для всех исследованных байкальских видов показана ботес выраженная индукция анаэробного гликолиза и липолиза, а так же более низкая способность к утилизации лактата, апетона, ацетоуксусной и Р-оксимасляной кислоты Анализируя особенности анаэробного метаболизма исследованных байкальских и палсарктических видов амфипод, можно заключить, что для наиболее устойчивого к пониженному содержанию кислорода G lacusiris характерна меньшая степень использования низкоэффективных путей образования энергии - анаэробных гликолиза и липолиза, большая степень испочьзования более эффективного - процесса анаэробного образования сукцината Для менее устойчивых к действию пониженного содержания кислорода байкальских видов показана более выраженная индукция анаэробного гликолиза и липолиза и меньшая степень подключения процесса анаэробного образования сукцината Различия в индукции анаэробного гликолиза и липочнза. вероятно, связаны со спецификой обитания исследованных видов и различиями в физиологических и биохимических процессах Так G lacusiris, обитая в мелководных континентальных водоемах с изменяющимися гидрохимическими условиями, вероятно, обладает более совершенным набором механизмов резистентности к гипоксии В то время как для байкальских видов, обитающих в условиях высокого и стабильного насыщения воды кислородом, характерно слабое развитие систем резистентности к пониженной концентрации кислорода

ВЫВОДЫ

1 Пониженное содержание кислорода в окружающей среде вызывает снижение термо-и токсикорезистентных способностей у байкальских и палеарктического G lacustns

2 В устовиях пониженного содержания кислорода у байкальских видов амфиггод наблюдается изменение общей пероксидазной активности, в то время как у палеарктического G lacustns ее активность остается стабильной

3 Влияние пониженного содержания кислорода отражается на количественном

18

содержании и качественном составе бетков у исследованных видов амфипот

4 В условиях пониженного содержания кисторода у вссх исстедовапных амфипод происходит активация анаэробного метаболизма, включаются процессы анаэробных гликолиза, липолиза, образования сукцината

5 Байкальские амфиподы и (7 /асгм/т обладают способностью к утитизации продуктов анаэробного метаболизма - лактата, ацетона, ацетоуксусной кистоты, р-оксимасляной кислоты и сукцината

6 Устойчивость видов к гипоксии корре гирует со способностью к эффективной акгивации анаэробных механизмов и способностью утилизации их продуктов ири возвращении к нормоксии

Список основных работ, опубликованных по геме диссертации

! Тимофеев М А К вопросу о существовании механизмов устойчивости к гипоксии у байкальских амфипод / М А Тимофеев, К А Кириченко, А В Рохин // Бюллетень ВСНЦСО РАМН-2003 -Т7 - с 152-155

2 Тимофеев М А Экспериментальная оценка роли абиотических факторов в ограничении распространения эндемиков за предечы оз Байкал, на примере амфипод / М А Тимофеев, К А Кириченко // Сибирский экологический журнал - 2004 - Т 1 -С 41-50

3 Кириченко К А Индукция анаэробного метаболизма в ответ на снижение содержания кисторода в воде у байкальских амфипод / К А Кириченко М А Тимофеев // Вестник Иркутского университета Специальный выпуск Материалы ежегодной научно-теоретической конференции молодых ученых 2004 г - Иркутск, 2004 - С 13-14

4 Кириченко К А Оценка влияния пониженного содержания растворенно1 о кисторода на резистентные способности байкальских амфипод / К А Кириченко, Д С Бедулина, М А Тимофеев // Вестник Томского государственного университета Сер Естественные науки - 2004 -№11 -С 115-116

5 Кириченко К А Индукция анаэообных процессов у байкальских эндемичных амфипод в условиях гипоксии / К А Кириченко, Д С Бедулина, М А Тимофеев //

Вестник Томского государстреиного университета Сер Естественные науки - 2004 -№1! -С 116

6 Особенности индукции анаэробных процессов у байкальских амфипод и палеарктического Gammartis lacustris в условиях гипоксии / МА Тимофеев, К А Кириченко, К П Чернышева и др // Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных Материалы Межд Научн Конф 2005 i - Саранск, 2005 - С 237-238

7 Снижение терморезистентных способностей байкальской амфиподы Eulimrogammarus verrucosus при гипоксии / М А Тимофеев, К А Кириченко К П Чернышева и др // Актуальные проблемы экогюгической физиологии, биохимии и генетики животных Материалы Межд Научн Кочф 2005 г - Саранск, 2005 - С 239

8 Кириченко К А Индукция анаэробных процессов при гипертермии / К А Кириченко, К П Чернышева//Вестник РГМУ -2005 - №3 -С 173

9 Тимофеев М А Сопоставительная оценка эффективности анаэробного мегаболиша у байкальских амфипод Euhmnogammams verrucosus, Е cyaneus и палеарктического Gammarus lacustris / М А Тимофеев, К А Кириченко // Четвертая Верещагинская байкальская конференция Тезисы докладов и стендовых сообщений 26 сен - 1 окт 2005 г - Иркутск 2005 - С 186

10 Индукция анаэробных процессов у байкальских эндемиков Euhmnogammams vutatus (Dyb ) и Е verrucosus (Dyb ) (AMPHIPODA, CRUSTACEA) / M А Тимофеев, К А Кириченко, А В Рохин и др // Журнал стресс-физиологии и биохимии - 2006 -Вып 2 - № 1 - С 56-61

11 Активация альтернативных путей энергопродукции у байкальского эндемичного вида Euhmnogammams i Mat us (Amphipoda, Crustacea) / M А Тимофеев, К А Кириченко, ДС Бедулина и др // Гидробиотогия водоемов юга Восточной Сибири Биоразнообразие Байкальского региона Труды Биолого-почвснного факультета ИГУ - 2006 - Вып 6 - С 94-100

12 Тимофеев М А Сравнительная оценка особенностей анаэробного метаболизма у байкальских амфипод Eithmnogammarus verrucosus (Gerstf), Е eyaneus (Dyb ) и палеарктического Gammams lacustris Sars / МА Тимофеев, К А Кириченко, ДС Бедулина/'/Сибирский экологический журнал -2006 - Т 6 - С 733-739

отпечатано в типографии ООО «Аспринт» г Иркутск, ул Лапина, 1»б», теп 400-002 Подписано в печать 15 03 2007 г Формат 60x90 1/16 Бумага офсетная Печать РИЗ О Уел печ л 1,5 Тираж 120 экз Заказ № 200

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кириченко, Кузьма Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Гидрохимические особенности озера Байкал и его температурный режим.

1.2. Эволюция байкальской фауны и явление несмешиваемости.

1.3. Кислород как фактор среды, отношение гидробионтов к кислороду. История исследования отношения байкальских организмов к кислородному фактору.

1.3.1. Кислород как фактор среды, отношение гидробионтов к кислороду

1.3.2. История исследования отношения байкальских организмов к кислородному фактору.

2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Систематическая принадлежность и экология изучаемых видов.

2.2. Методика сбора и содержания амфипод, условия проведения экспериментов.

2.3. Методы анализа.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Влияние пониженного содержания кислорода на термо- и токсикорезистентные способности амфипод.

3.1.1. Влияние пониженного содержания кислорода на терморезистентность амфипод.

3.1.2. Влияние пониженного содержания кислорода на токсикорезистентные способности амфипод.

3.2. Активность антиоксидантной системы в условиях пониженной концентрации кислорода у амфипод.

3.3. Влияние пониженной концентрации кислорода на качественный состав и количественное содержание белков.

3.4. Активация процессов анаэробного метаболизма у амфипод в условиях пониженного содержания кислорода.

3.4.1. Анаэробный гликолиз.

3.4.1.1. Сравнительный анализ накопления и утилизации лактата в тканях амфипод.

3.4.1.2. Сравнительный анализ накопления и утилизации лактата в гемолимфе у амфипод.

3.4.1.3. Активность анаэробного гликолиза у амфипод в условиях пониженного содержания кислорода.

3.4.2. Анаэробный липолиз.

3.4.2.1. Сравнительный анализ накопления и утилизации ацетона в тканях амфипод.

3.4.2.2. Сравнительный анализ накопления и утилизации ацетоуксусной кислоты в тканях амфипод.

3.4.2.3. Сравнительный анализ накопления и утилизации (3-оксимасляной кислоты в тканях амфипод.

3.4.3. Процесс анаэробного образования сукцината.

3.4.3.1. Сравнительный анализ накопления и утилизации сукцината в тканях амфипод.

3.4.4. Особенности анаэробного метаболизма у байкальских и палеарктических видов амфипод.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Отношение байкальских и палеарктических амфипод к кислороду как фактору среды и механизмы адаптации при снижении его уровня"

Озеро Байкал - природный объект с уникальным сочетанием абиотических факторов среды и эндемичной фауной. Низкие и стабильные температуры, высокое насыщение воды кислородом, слабая минерализация, наличие значительных глубин вместе с древностью озера привели к формированию неповторимого комплекса живых организмов Байкала (Вотинцев, 1961; Кожов 1962; Галазий, 1987; Мазепова, 1990; Тимошкин и др., 1994; КогЬоуа, кп^'еуа, 1998).

Характер фауны Байкала значительно отличается от фауны окружающих его водоемов. Об узкой специализации байкальских видов к условиям озера свидетельствует явление «несмешиваемости». Байкальские виды практически не распространяются за пределы озера. С другой стороны представители сибирской фауны крайне слабо представлены в открытом Байкале, населяя мелкие заливы и соры озера. По мнению ряда авторов, барьер, определяющий несмешиваемость, установился несколько миллионов лет назад (Мазепова, 1990). Согласно палеонтологическим данным, несмешиваемость была уже в неогеновом Байкале (Мартинсон, 1951). По мнению Г.Ю. Верещагина (1935) из-за отсутствия географической изоляции несмешиваемость носит экологический характер. Отсутствие географической, с одной стороны, и наличие экологической изоляции, с другой, явилось условием и следствием сложного процесса развития и обособления байкальской фауны (Мазепова, 1990). Таким образом, можно говорить о том, что эволюция в Байкале проходила не только в стабильных, но и изолированных условиях. Результатом чего явилось образование богатой эндемичной фауны, отличающейся от животного мира окружающих водоемов. Особенностью этой фауны является наличие специфических адаптаций к обитанию в байкальских условиях (Мазепова, 1990; Тимофеев, 2000).

По мнению ряда авторов, именно отношение байкальских организмов к специфическим условиям в озере является главной причиной несмешиваемости (Леванидова, 1948;Кожов, 1962; Мазепова, 1990).

Так, высокое и достаточно равномерное содержание кислорода во всей толще байкальской воды делает возможным обитание организмов от литорали до максимальных глубин (Мазепова, 1990).

Учитывая уникально высокое и стабильное насыщение байкальской воды кислородом изучение адаптивных способностей байкальских эндемиков привлекает внимание исследователей к данной проблеме.

Кислород, будучи одним из важнейших факторов среды, оказывает влияние на протекание всех жизненных процессов и," соответственно, на адаптивные возможности организма (West, 1988; Donsbach, 1993; Diaz, 2001). Показано значение достаточного количества кислорода для аэробного дыхания, как фактора влияющего на адаптивные способности организмов и в итоге определяющего географическое распространение ряда видов (Van Dijk et al., 1999; Frederich, Portner, 2000; Portner, 2001).

Традиционно считается, что длительное эволюционное развитие байкальских организмов в условиях высокого и стабильного насыщения воды кислородом привело к формированию видов со слабо выраженными механизмами адаптации к пониженному содержанию кислорода. Так, в работах Б.И. Колупаева (1984, 1989) выдвигалось предположение, что пребывание байкальских амфипод в течение многих поколений в условиях высокой концентрации кислорода, по-видимому, является одной из причин слабого развития у них механизмов, включающих реакцию перехода на анаэробный метаболизм при снижении содержания кислорода в воде.

Проведенные работы по оценке адаптивных способностей и географического распределения байкальских эндемиков дают дополнительные аргументы в подтверждение предположения о слабом развитии адаптивных механизмов к пониженному содержанию кислорода и повышенной температуре (Базикалова, 1945; Кожов, 1962; Kozhova,

ХгтеБ^еуа, 1998). Редукция адаптивных способностей байкальских видов по отношению к сильным стрессовым факторам может быть связана с территориальной структурой их популяций. Так, на примере амфипод уже показано, что протяженность распространения байкальских эндемиков за пределами озера Байкал (по системе рек Ангара - Енисей) напрямую связана со степенью развитости у них резистентных способностей и, в частности, способности переносить пониженное содержание кислорода (Тимофеев, 2000; ТшоГеуеу, 2002). В работе Б.И. Колупаева (1984) показано, что у байкальских организмов в экстремальных условиях способность к активации анаэробного метаболизма, выраженная через дыхательный коэффициент ниже, чем у палеарктических видов.

Было выдвинуто предположение, что уровень растворенного кислорода является одним из факторов, ограничивающих распространение байкальских эндемиков за пределы озера за счет влияния на резистентные способности байкальских видов (ТтоГеуеу, 2002; Тимофеев, 2003). М.А Тимофеевым (2002, 2003), обсуждалась гипотеза о том, что резистентные способности байкальских организмов связаны с содержанием кислорода и ограничены в условиях пониженной его концентрации. Им сделано предположение, что в условиях Байкала адаптивные возможности байкальских организмов выше, а в условиях других водоемов и соровых зонах Байкала, гидрохимические особенности которых отличаются от байкальских, в том числе и пониженным содержанием кислорода, резистентность байкальских эндемиков к абиотическим факторам снижается (Тимофеев, 2003). Как показано в ряде работ (Леванидова, 1948; Кожов, 1962; Мазепова, 1990; КогЬоуа, Ггтез^еуа, 1998) некоторые байкальские эндемики способны проникать за пределы Байкала и в его соровые области. Данные виды, как показано в работах (Базикалова, 1941; Тимофеев, 2000; ТтоГеуеу 2002), характеризуются более выраженными резистентными способностями, в том числе к пониженному содержанию кислорода.

А.Я. Базикаловой (1941), а позднее М.А. Тимофеевым (2000, 2002) установлено, что исследованные байкальские амфиподы отличаются между собой по степени устойчивости к пониженному содержанию кислорода. Отличия в способности переносить снижение концентрации кислорода свидетельствует о том, что они обладают различными механизмами резистентности к низкому содержанию кислорода.

Известно, что адаптации к пониженному содержанию кислорода у разных таксономических групп животных сводятся к изменениям на физиологическом и биохимическом уровнях. Для различных видов характерны отличия в данных механизмах резистентности, а у устойчивых видов существуют специальные механизмы (дополнительные биохимические пути энергопродукции, наличие депо запасных веществ и др.) (Лосев и др., 1982; Бельченко, 2001; Озернюк, 1992).

В чем лежат причины неравномерного развития резистентных способностей к пониженному содержанию кислорода у байкальских амфипод не ясно, более того не понятны эволюционные и экологические предпосылки в формировании таких различий.

Несмотря на существенный интерес исследователей к проблеме адаптации байкальских видов к факторам среды, и в первую очередь к кислороду, работ по определению специфики механизмов данных адаптаций до сегодняшнего момента проведено не достаточно. Между тем изучение особенностей механизмов резистентности к пониженному содержанию кислорода у байкальских организмов и их сравнение с таковыми у палеарктических видов может быть полезным, как в понимании механизмов формирования пространственно-временной структуры популяций в оз. Байкал, так и в понимании механизмов несмешиваемости байкальской и палеарктической фауны, а также для более широкого понимания особенностей эволюции адаптивных механизмов в стабильных и изолированных условиях.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Экология", Кириченко, Кузьма Анатольевич

выводы

1. Пониженное содержание кислорода в окружающей среде вызывает снижение термо- и токсикорезистентных способностей у байкальских и палеарктических амфипод.

2. В условиях пониженного содержания кислорода у байкальских видов амфипод наблюдается изменение общей пероксидазной активности, в то время как у палеарктического вида ее активность остается стабильной. У устойчивых видов наблюдается ингибирование, а у оксичувствительных общая пероксидазная активность варьирует в широком диапазоне.

3. Влияние пониженного содержания кислорода- отражается на количественном содержании и качественном составе белков у исследованных видов амфипод.

4. В условиях пониженного содержания кислорода у всех исследованных амфипод происходит активация анаэробного метаболизма, включаются процессы анаэробных гликолиза, липолиза, образования сукцината.

5. Байкальские и палеарктические амфиподы обладают способностью к утилизации продуктов анаэробного метаболизма - лактата, ацетона, ацетоуксусной кислоты, р-оксимасляной кислоты и сукцината.

6. Устойчивость видов к гипоксии коррелирует с их способностью к эффективной активации анаэробных механизмов и способностью утилизации их продуктов при возвращении к нормоксии.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кириченко, Кузьма Анатольевич, Иркутск

1. Атлас определитель пелагобионтов оз. Байкал. Новосибирск: Наука,1995.-693 с.

2. Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборногобассейна. В 2 томах. Том 1 Озеро Байкал. Книга 1. Новосибирск: Наука, 2001.

3. Агаджанян H.A. Функции организма в условиях гипоксии и гиперкапнии /

4. H.A. Агаджанян, А.И. Елфимов. М., 1986. 470 с.

5. Базикалова А.Я. Материалы по изучению амфипод Байкала. Поглощениекислорода / А.Я. Базикалова // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1941. - №1. С. 151-158

6. Базикалова А.Я. Амфиподы оз. Байкал / А.Я. Базикалова // Труды

7. Байкальской Лимнологической станции АН СССР. -1945. Т. 11- 440 с.

8. Базикалова А.Я. Заметки по систематике байкальских амфипод / А.Я.

9. Базикалова // Труды Байкальской Лимнологической станции АН СССР. 1948. Т. 12.-С. 108-116.

10. Базикалова А.Я. О росте некоторых амфипод из Байкала и Ангары / А.Я.

11. Базикалова // Труды Байкальской Лимнологической станции АН СССР. -1951. Т 13.-С. 206-216.

12. Базикалова А.Я. Об амфиподах реки Ангары / А.Я. Базикалова // Труды

13. Байкальской Лимнологической станции АН СССР. 1957. Т 15. - С. 377-387.

14. Беспозвоночные. Новый обобщенный подход / Барнс Р., Кейлоу П., Олив

15. П. и др. М. Мир. 1992. - 583 с. Ю.Бекман М.Ю. Биология Gammarus lacustris Sars в прибайкальских водоемах / М.Ю. Бекман // Труды Байкальской Лимнологической станции АН СССР. - 1954. Т. 14. - С. 268 - 311.

16. П.Бекман Ю.М. Биология и продукционные возможности некоторых байкальских и сибирских бокоплавов / Ю.М. Бекман, А.Я. Базикалова // Тр. Проблемных и тематических совещаний ЗИН: Проблемы гидрологии внутренних вод. JL, 1951. - Вып.1. - С. 61-67.

17. Бекман М. Ю. Экология и продукция Micruropus possolskii (Saw) и Gmelinoides fasciatus (Stebb.) / М.Ю. Бекман // Труды лимнологического ин-та. 1962. Т. 2 (22), ч. 1. - С. 141-155.

18. П.Бекман М. Ю. Население бентали и кормовые ресурсы рыб Байкала. Биологическая продуктивность водоемов Сибири / М.Ю. Бекман, P.C. Деньгина. М. 1969. - С. 42-47.

19. М.Бекман М.Ю. Глубоководная фауна амфипод. Систематика и эволюция беспозвоночных Байкала / М.Ю. Бекман. Новосибирск: Наука сиб. отд-ние, 1984.-С.114-123.

20. Бельченко JI.A. Адаптация человека и животных к гипоксии разного происхождения / Бельченко JI.A. // Соросовский образовательный журнал. 2001. №7. С. 33-39.

21. Березовский В.А. Патогенные и саногенные эффекты действия гипоксии на организм человека. Кислородное голодание и способы коррекции гипоксии / В.А. Березовский / Сборник научных трудов.- Киев.: Наукова думка, 1990. С.3-11.

22. Берг JI. С. Фауна Байкала и ее происхождение / JI. С. Берг // Биологич. журнал.-1910.-Т. 1, кн. 1.-С. 10-45.

23. Берг JI. С. Климат и жизнь / JI. С. Берг. М.: Госиздат, 1922. - С. 28 - 53.

24. Бородич Н.Д. Байкальская амфипода Gmelinoides fasciatus (Amphipoda, Gammaridae) в Куйбышевском водохранилище / Н.Д. Бородич // Зоол. журн. 1979. - Т. 58. № 6. - С. 920-921.

25. Бюнтер X. Введение в курс спектроскопии ЯМР / X. Бюнтер. М: Мир, 1984.-478 с.

26. Вейнберг И.В. Сообщества макрозообентоса каменистого пляжа озера Байкал / И.В. Вейнберг // Дис. . канд. биол. Наук.- Иркутск, 1995.180 с.

27. Вейнберг И.В. Сообщества макрозообентоса каменистого пляжа озера Байкал / И.В. Вейнберг, P.M. Камалтынов //Зоологический журнал. -1998.-Т. 77,№3.-С. 259-265.

28. Верещагин Г.Ю. К вопросу о происхождении и истории фауны и флоры Байкала / Г.Ю. Верещагин // Тр. комиссии по изучению оз. Байкал. -1930.-Т. 3.-С. 77-116.

29. Верещагин Г.Ю. Два типа биологических комплексов Байкала / Г.Ю. Верещагин // Труды Байкальской лимнологической станции АН СССР. 1935.-Т. 6.-С. 113-140.

30. Верещагин Г.Ю. Происхождение и история Байкала, его фауны и флоры / Г.Ю. Верещагин // Труды Байкальской лимнологической станции АН СССР. 1940. - Т. 10. - С. 85 - 112.

31. Верещагин Г.Ю. Байкал / Г.Ю. Верещагин. М.: Географгиз, 1949. - 348 с.

32. Вотинцев К.К. Гидрохимия озера Байкал / К.К. Вотинцев. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-311 с.

33. Гаврилов Г.Б. К вопросу о времени размножения амфипод и изопод оз. Байкал / Г.Б. Гаврилов //Докл. АН СССР. 1949. - Т. 64, №5. - С. 739742.

34. Дорогостайский В.Ч. Вертикальнное и горизонтальное распределение фауны оз. Байкал / В.Ч. Дорогостайский // Тр. проф. и препод. Иркут. гос. ун-та.-1923.-Вып. 4.-С. 103 131.

35. Зилов Е.А. Химия окружающей среды: учебное пособие / Е.А. Зилов. Иркутск: Иркут. ун-т, 2006. 148 с.

36. Иванов К.П. Основы энергетики организма: Теоретические и практические аспекты. Том 3. Современные проблемы, загадки и парадоксы регуляции энергетического баланса / К.П. Иванов. СПб.: Наука, 2001.-278 с.

37. Имашева А.Г. Стрессовые условия среды и генетическая изменчивость в популяциях животных / Имашева А.Г. М: Генетика. - 1999. - Т. 35, № 4.-С. 421-431.

38. Кожов М.М. Моллюски озера Байкал / М.М. Кожов // Труды Байкальской лимнологической сттанции АН СССР. 1936. - Т. 8. - 320 с.

39. Кожов М.М. Животный мир озера Байкал / М.М. Кожов. Иркутск: ОГИЗ, 1947.-303 с.

40. Кожов М.М. Биология озера Байкал / М.М. Кожов. М. Изд-во АН СССР, 1962.-315 с.

41. Кожов М.М. Очерки по Байкаловеденью / М.М. Кожов. Иркутск: Вост. Сиб. кн. изд-во, 1972.-254 с.

42. Колчинской А.З. Вторичная тканевая гипоксия / А.З. Колчинской. Киев, 1983.-252 с.

43. Колупаев Б.И. Показатели дыхания у экологически различных видов гаммарид / Б.И. Колупаев // Экология. 1982. - №3. - С. 80 - 81.

44. Колупаев Б.И. Дыхательный коэффициент у байкальских гидробионтов / Б.И. Колупаев // Экология. 1984. - №2. - С. 79 - 81.

45. Колупаев Б.И. Дыхание гидробионтов в норме и патологии / Б.И. Колупаев. Казань, 1989. - 190 с.

46. Колупаев Б. И. Содержание каротиноидов некоторых животных из оз. Байкал / Б.И. Колупаев, Т.И. Крекешева // Ж. Эвол. Биох. и физиол. -1987.- №1.- С. 144-146.

47. Константинов A.C. Общая гидробиология: Учеб. для студентов биол. спец. Вузов / A.C. Константинов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986.-472 с.

48. Корытов М.Б. Прибор для окрашивания и обесцвечивания плоских полиакриламидных гелей. Лабораторное дело / М.Б. Корытов, Е.А. Калачева-Москва: Медицина, 1986.-С. 231-232.

49. Ламакин В.В. Геологические и климатические факторы эволюции органического мира Байкала / В.В. Ламакин // Бюл. комиссии по изучению четвертичного периода. М.: Изд-во АН СССР, 1950. - Вып. 15.-С. 45-63.

50. Леванидова И.М. К вопросу о причинах несмешиваемости байкальской и палеарктической фауны / И.М. Леванидова // Труды Байкальской лимнологической стстанции АН СССР. 1948. - Т. 12. - С. 57 - 81.

51. Ленинджер А. Основы биохимии. Молекулярные основы структуры и функции клетки / А. Ленинджер М. Мир, 1974. - 958 с.

52. Лосев Н.И. Патофизиология гипоксических состояний и адаптации организма к гипоксии / Н.И. Лосев, Н.К. Хитров, C.B. Грачев М., 1982.-80 с.

53. Лукин Е.И. Фауна открытых вод Байкала, ее особенности ипроисхождение / Е.И. Лукин // Зоол. журн. 1986. - Т. 65. - вып. 5. - С. 666-675.

54. Анаэробное образование сукцината и облегчение его окисления -возможные механизмы адаптации клетки к кислородному голоданию / Е.И. Маевский, Е.В. Гришина, A.C. Розенфельд и др. // Российский биомедицинский журнал. 2000. - С.32-36.

55. Мазепова Г.Ф. О современном состоянии проблемы происхождения фауны Байкала / Г.Ф. Мазепова // Природа Байкала. JL: Геогр. о-во СССР, 1974.-С. 178- 194.

56. Мазепова Г.Ф. Ракушковые рачки (Ostracoda) Байкала / Г.Ф. Мазепова -Новосибирск. Наука, 1990. 472 с.

57. Мартисон Г.Г. Третичная фауна моллюсков Восточного Прибайкалья / Г.Г. Мартисон // Труды Байкальской Лимнологической станции АН СССР.-1951.-Т. 13.-С. 30-90.

58. Мартисон Г.Г. Происхождение фауны Байкала в свете палеонтологических исследований / Г.Г. Мартисон // Докл. АН СССР. -1958. Т. 120,№5.-С. 1155 1158.

59. Мартисон Г.Г. Ископаемые моллюски Азии и проблема происхождения фауны Байкала / Г.Г. Мартисон // Геология и геофизика. 1960. №2. -С. 47-56.

60. Мартисон Г.Г. Мезозойские и кайнозойские моллюски континентальных отложения Сибирской платформы, Забайкалья и Монголии / Г.Г. Мартисон М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 178 с.

61. Мартисон Г.Г. Проблема происхождения фауны Байкала Мезозойские и кайнозойские моллюски континентальных отложения Сибирской платформы, Забайкалья и Монголии / Г.Г. Мартисон // Зоол. журн. -1967.-Т. 46, вып. 10.-С. 1597-1598.

62. Методика комплексных полевых исследований экосистем / Под ред. А.Х. Филлипова. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1989. - 152 с.

63. Мордухай-Болтовской Ф.Д. О распространении байкальского бокоплава Gmelinoides fasciatus (Stebbing) в Горьковском водохранилище / Ф.Д. Мордухай-Болтовской, З.Н. Чиркова //Биология внутренних вод: Информ. Бюл. № 9. - Л., 1971.- С. 38 - 41.

64. Наделяев И.Н. Влияние органических токсикантов на выживаемость и газообмен байкальских амфипод Е. verrucosus / И.Н. Наделяев //

65. Круговорот веществ и энергии в водоемах. Иркутск, 1981. - Вып. 2. -С. 146- 148.

66. Нестерович А.И. Особенности размножения Gammarus lacustris (Sars) в прибайкальском водоеме / Нестерович А.И., Рощин В.Е. //Проблемы экологии Прибайкалья: Тез. докл.- Иркутск, 1988. С.72.

67. Нестерович А.И. Влияние температурного режима водоема на модель размножения Gammarus lacustris Sars / А.И. Нестерович //Вид в ареале биология, экология и продуктивность водных беспозвоночных. Мн.: Навука i тэхшка, 1990.-С. 42-49.

68. Нилова О.И. Некоторые черты экологии и биологии Gmelinoides fasciatus Stebb., акклиматизированных в озере отрадное Ленинградской области / О.И. Нилова //Известия Гос. НИИОиРРХ. Ленинград, 1976. - Т. 110.- С.10-15.

69. Побежимова Т.П. Методы изучения митохондрий растений. Полярография и электрофорез. / Т.П. Побежимова, A.B. Колесниченко, О.И. Грабельных-М, 2004. 98 с.

70. Россолимо Л.Л. Температурный режим озера Байкал / Л.Л. Россолимо // Труды Байкальской Лимнологической станции АН СССР. 1957. Т. 16.- 240 с.

71. Сафронов Г.П. К вопросу о миграциях байкальских гаммарид / Г.П. Сафронов // 5 конф. мол. ученых вузов Иркутск, обл. 1988 г.Иркутск, 1988.- Ч. 3.- С. 83.

72. Сафронов Г.П. К экологии Gmelinoides fasciatus Братского водохранилища / Г.П. Сафронов // 3 Всесоюз. конф. «Проблемы экологии Прибайкалья», Иркутск 5-10 сентября 1998 г. Иркутск, 1998. - С.83.

73. Скальская И.А. О распределении байкальской амфиподы Gmelinoides fasciatus в Рыбинском водохранилище / И.А. Скальская // Бюлл. биол. внутр. вод. 1994. - Т. 96. - С. 35-40.

74. Старобогатов Я.И. Бокоплавы. Определитель пресноводных беспозвоночных России / Я.И. Старобогатов. С-Пб.: Зоол. ин-т РАН, 1995.-Т. 2.-С. 184-206.

75. Скадовский С.Н. Экологическая физиология водных организмов / С.Н. Скадовский М: Советская наука, 1955. - 339 с.

76. Снимщиков JI.H. Бентос Истокского сора / JI.H. Снимщиков // Лимнология прибрежно-соровой зоны Байкала. Новосибирск: Наука, 1977. - С.191-198.

77. Старобагатов Я.И. Фауна моллюсков и зоогеогрфическое районирование континентальных водоемов земного шара / Я.И. Старобагатов JL: Наука, 1970.-256 с.

78. Стом Д.И. О реакции избегания Gammarus lacustris Sars байкальской воды / Д.И. Стом, М.А. Тимофеев // Сибирский экологический журнал. -1999. №6. - С.649-655.

79. Страйер Л. Биохимия в 3-х томах: В 2 т. М.: Мир, 1985. - 273 с.

80. Талиев Д.Н. Бычки-подкаменщики (Cottoidei) оз. Байкал / Д.Н. Талиев -М.: Изд-во АН СССР, 1955.-380 с.

81. Тахтеев В.В. Фауна бокоплавов прибрежной зоны Байкала в районе Б. Котов / В.В. Тахтеев // Методические указания. Иркутск: ИГУ, 1993, -30 с.

82. Тахтеев В.В. Очерки о бокоплавах озера Байкал (систематика, сравнительная экология, эволюция) / В.В. Тахтеев Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2000. - 355 с.

83. Новые данные о водной фауне и флоре термальных источников Прибайкалья / В.В Тахтеев., Т.Я. Ситникова, В.И. Провиз и др. //Сохранение биоразнообразия геотермальных рефугиев Байкальской Сибири: материалы конференции. Иркутск: СИФИБР СО РАН, 2000. С.5-7.

84. Тахтеев В.В. Море загадок. Рассказы об озере Байкал. / В.В. Тахтеев -Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2001. - 106 с.

85. Тахтеев В.В. Экологические механизмы эндемичной эволюции бокоплавов (Crustacea Amphipoda) озера Байкал / В.В. Тахтеев, И.В. Механикова, Е.Б. Говорухина // Сибирский экологический журнал. 2003.-Т. 3. С. 305-310.

86. Тимм В.Я. Байкальский рачок Gmelinoides fasciatus в Псковско-Чудском озере / В.Я. Тимм, Т.Э. Тимм // Проблемы экологии Прибайкалья: Тез. док. к 3 Всес. науч. конф., Иркутск, 5-10 сен. Иркутск, 1988. - С. 86.

87. Тимофеев М.А. Сравнительная оценка отношения байкальских гаммарид и голарктического Gammarus lacustris к абиотическим факторам / М.А. Тимофеев // Дис. канд. биол. наук. Иркутск, 2000. 139 с.

88. Тимофеев М.А. Токсичность солей кадмия для байкальских эндемичных амфипод, некоторые биохимические последствия / М.А. Тимофеев, Ж.М. Шаталина, А.В. Колесниченко // Сибирский экологический журнал. 2006. - Т.2. - С . 243-248.

89. Основы биохимии / А. Уайт, Ф. Хендлер, Э. Смит и др. М.: Мир, 1981. Т 1 -3.- 1879 с.

90. Хаусер К.Х. ЯМР в медицине и биологии: структура молекул, томография, спектроскопия in vivo / К.Х. Хаусер, Х.Р. Кальбитцер. Киев: Наук. Думка, 1993. 259 с.

91. Хочачка П. Стратегия биохимической адаптации / П. Хочачка, Дж. Сомеро. М.: Мир, 1977. 398 с.

92. Токсикологическая устойчивость байкальских организмов / В.В. Черепанов, М.А. Арипова, Т.Д. Евстигнеева и др. // Круговорот веществ и энергии в водоемах. Иркутск, 1981. - Вып. 2. - С. 142 — 143.

93. Шатилина Ж.М. Индукция синтеза стрессовых белков семейства а-кристаллинов у амфипод, подвергнутых стрессовым воздействиям / Ж.М. Шаталина, М.А. Тимофеев // Вестник Иркутского университета.

94. Специальный выпуск. Материалы ежегодной научно-теоретической конференции молодых ученых. 2004 г. Иркутск, 2004. С. 22-23.

95. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции / И.И. Шмальгаузен Москва, 1946.-452 с.

96. Effects of heat shock and hypoxia on protein synthesis in rainbow trout

97. Oncorhynchus mykiss) cells / S. Airaksinen, C.M.I. Rabergh, L. Sistonen et al. // Journal of Experimental Biology. 1998. - V. 201, -1. 17. - P. 25432551.

98. Airries C.N. Cardiovascular adaptations enhance tolerance of environmental hypoxia in the crab Cancer magister / C.N. Airries, B.R. McMahon // Journal of Enviromental Biol. 1994. - V. 190. - P. 23-41.

99. Abdel-Lateif H. M. Interaction between temperature and cadmium toxicity inthe isopod Porcellio scaber / H. M. Abdel-Lateif, M. H. Donker, N. M. Van Straalen // Functional Ecology. 1998. - V. 12, -1. 4. - P. 521.

100. Anderson S.J. Anaerobic Metabolism During Anoxia in the Burrowing

101. Shrimp Calocaris-Macandreae Bell (Crustacea, Thalassinidea) / S.J. Anderson, A.C. Taylor, R.J.A. Atkinson // Comparative Biochemistry and Physiology A-Physiology. 1994. - V. 108, -1. 4. - P. 515-522.

102. Comparative studies of the branchial morphology, gill area and gillultrastructure of some thalassinidean mud-shrimps (Crustacea: Decapoda:

103. Thalassinidea) / C.A. Astall, S.J. Anderson, A.C. Taylor et al. // Journal of Zoology. 1997. - V. 241. - P. 665-688.

104. Bhatnagar A. Surviving Hypoxia. The Importance of Rafts, Anchors, and Fluidity / A. Bhatnagar // Circulation Research. 2003. - V. 92, — I. 821. — P. 592 - 596

105. Berg J. M. Biochemistry / J. M. Berg, J. L. Tymazko, L. Stryer. 5th ed. - John

106. Wiley and Sons, 2000. 756 p.

107. Buck L. Succinate and alanine as anaerobic end-products in the diving turtle

108. Chrysemys picta bellii) / L. Buck // Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 2000. - V. 126, -1. 3. - P. 409 - 413.

109. Role of small heat shock protein HSP25 in radioresistance and glutathione-redox cycle / S.H. Baek, J.N. Min, E.M. Park et al. // J. of Cell Physiol. -2000. V.183, №1. -P.100-107.

110. Sediment formation in Like Baikal / V.A. Belova, B.F. Lut, L.P. Loginova etal. //Hydrobiologia. 1983. - V. 103.-P. 281-285.

111. Breitburg D.L. Episodic Hypoxia in Chesapeake Bay Interacting Effects of Recruitment, Behavior, and Physical Disturbance / D.L. Breitburg // Ecological Monographs. - 1992. - V. 62, -1. 4. - P. 525-546.

112. Carroll J.L. Strategies of anaerobiosis in New Zealand infaunal bivalves:adaptations to environmental and functional hypoxia / J.L. Carroll, R.M.G. Well // New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. 1995. -V. 29.-P 137-146.

113. Chen L.Y. Comparison of oxygen consumption in freshwater mussels

114. Unionidae) from different habitats during declining dissolved oxygen concentration / L.Y. Chen, A.G. Heath, RJ. Neves // Hydrobiologia. 2001. -V. 450,-1. 1-3.-P. 209-214.

115. Cheng W.T. Effects of dissolved oxygen on hemolymph parameters offreshwater giant prawn, Macrobrachium rosenbergii (de Man) / W.T. Cheng, C.H. Liu, C.M. Kuo // Aquaculture. 2003. - V. 202, - 1. 1-4. - P. 843-856.

116. Choi D.W. Calcium: still center-stage in hypoxic-ischemic neuronal death /

117. D.W. Choi // Trends Neurosci. 1995. - V. 18. - P. 58-60.

118. Corbari L. The early life history of tissue oxygenation in crustaceans: the strategy of the myodocopid ostracod Cylindroleberis mariae / L. Corbari, P. Carbonel, J-C. Massabuau // Journal of Experimental Biology. 2005. - V. 208.-P. 661-670.

119. Response of the Pacific oyster Crassostrea gigas to hypoxia exposure underexperimental conditions / David E., Tanguy A., Pichavant K., et al. // FEBS Journal. 2005. - V. 272. - P. 5635.

120. Diaz R. Overview of hypoxia around the world / Diaz R. // Journal of

121. Enviromental Quality. 2001. - V. 30. - P.-275-281.

122. Din W.S. Protective effect of metallothionein on cadmium toxicity in isolatedrat hepatocytes / W.S. Din, J.M. Frazier // Biochemical Journal. 1985. - V. 230.-P. 395-402.

123. Dean T.L. Responses of seven species of native freshwater fish and a shrimpto low levels of dissolved oxygen / T.L. Dean, J. Richardson // New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. 1999. - V. 33, -1. 1. - P. 99106.

124. De Wachter B. The metabolic endproduct lactate has behavioural andmetabolic signaling function in the shore crab Carcinus maenas / B. De Wachter, F-J. Sartoris, H-O. Portner // The Journal of Experimental Biology. 1997. - V. 200.-P. 1015-1024.

125. De Zwaan A. Metabolic adaptations of intertidal invertebrates toenvironmental hypoxia (a comparison of environmental anoxia to exercise anoxia) / A. De Zwaan, V. Putzer // Symp Soc Exp Biol. 1985. - V. 39. -P. 33-62.

126. Donsbach K. Oxygen Oxygen - Oxygen / K. Donsbach // Rockland Corporation. - 1993. - V. 13. - P 432 - 437.

127. Drotar A. Evidence for glutathione peroxidase activities in cultured plant cells

128. Frederich M. Oxygen limitation of thermal tolerance defined by cardiac and ventilatory performance in spider crab, Maja squinado / M. Frederich, H-O. Portner // Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2000. - V. 279, -1. 5. -P. 1531-1538.

129. Gage G. Anaerobic metabolism of the common cockle, Cardium edule. I.

130. The utilization of glycogen and accomulation of multiple end products / G. Gage // Arh IntPhysiol Biochim. 1975. - V. 83, -1. 5. - P. 879 - 886.

131. Gade G. Energy metabolism in the foot of the marine gastropod Nassamutabilis during environmental and functional anaerobiosis / G. Gade, K-H. Carlsson, G. Meinardus // Marine Biology. 1984. - V. 80, - №1. - P. 49-56.

132. Hypoxia-induced Synthesis of Hemoglobin in the Crustacean Daphnia magna Is Hypoxia-inducible Factor-dependent / T.A Gorr, J.D. Cahn, H. Yamagata et al. // J. Biol. Chem. 2004. - V. 279, -1. 34. - P. 36038-36047.

133. Helfman T. Gene-Expression in Low-Oxygen Tension / T. Helfman, V. Falanga // American Journal of the Medical Sciences. 1993. - V. 306, - 1. 1.-P. 37-41.

134. Post-exercise lactate production and metabolism in three species of aquaticant terrestrial decapod crustaceans / R.P. Henry, C.E. Booth, F.H. Lallier, et al. // The Journal of Experimental Biology. 1994. - V. 186. - P. 215-234.

135. Lactate metabolism and glucose turnover in the subterranean crustacean

136. Nifargus virei during post-hypoxic recovery / F. Hervant, D. Garin, J. Mathieu et al. // The Journal of Experimental Biology. 1999. - V. 202. - P 579-592.

137. Behavioral, ventilatory and metabolic responses of the hypogean amphipod

138. Niphargus virei and the epigean isopod Asellus aquaticus to severe hypoxiaand subsequent recovery / F. Hervant, J. Mathieu, D. Garin et al. // Physiological Zoology. 1996. - V. 69, -1. 6. - P. 1277-1300.

139. Hervant F. Locomotory, ventilatori and metabolic responses of thesubterranean Stenosrllus verei (Crustacea, Isopoda) to sever hypoxia and subsequent recovery / F. Hervant, J. Mathieu, G. Messana //CR Acad. Sei III. 1997. - V. 320, -1. 2. - P. 139-148.

140. Hinkel P.M. Cadmium Uptake and Toxicity via Voltage-sensitive Calcium Chanels / P.M. Hinkel, P.A. Kinsella, K.C. Osterhoudt // Journal of Biologycal Chemistry. 1987. - V. 262, № 34. - P. 16333 - 16337.

141. Hochachka P. Succinate accumulation in man during exercise / P. Hochachka,

142. R. Dressendorfer // Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1976. - V. 35, -1. 4.-P. 235-242.

143. Lactat sequestration in the carapace of crayfish Austropotamobius pallipes during exposure in air / D.C. Jackson, T. Wang, P. Koldkjaer, et al. // The Journal of Experimental Biology.- 2001. -V. 204. P. 941-946.

144. Johansson B. Behavioural response to gradually declining oxygenconcentration by Baltic Sea macrobenthic crustaceans / B. Johansson // Marine Biology.- 1997.-V. 129,-1. 1.-P. 71-87.

145. Karmakar R. Biochemical, haematological and histopathological study in relation to time-related cadmium-induced hepatotoxicity in mice / R.

146. Karmakar, R. Bhattacharya, M. Chatterjee // Biometals. 2000. - V. 13, -1. 3.-P. 231 -239.

147. Kolar C.S. Interaction of A Biotic Factor (Predator Presence) and An Abiotic Factor (Low-Oxygen) As An Influence on Benthic Invertebrate Communities / C.S. Kolar, F.J. Rahel // Oecologia. 1993. - V. 95, -1. 2. -P. 210-219.

148. Kozhova O.M. Lake Baikal. Evolution snd Boiodiversity / O.M. Kozhova, L.R. Izmest'eva. Netherlands, 1998. - 447 p.

149. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assemble of the head bacteriophge T4 / U.K. Laemmli // Nature. 1970. - V. 227. - P. 680 - 685.

150. Lallier F.H. Metabolism of Isolated Hepatopancreas Cells from the Blue-Crab "

151. Callinectes-Sapidus) Under Simulated Postexercise and Hypoxic Conditions / F.H. Lallier, P.J. Walsh // Physiological Zoology. 1992. - V. 65,-1. 4.-P. 712-723.

152. Leverve X. Lactic acidosis. A new insight? / X. Leverve // Minerva Anastesiol. 1999. - V. 65, -1. 5. - P. 205 - 209.

153. Protein measurement with the folin phenol reagent / O.H. Lowry, N.J.

154. Rosebrough, A.L. Farr at al. // J. Biol. Chem. 1951. - V. 193. - P. 265 -275.

155. Morimoto R.I. Stress-inducible responses and heat shock proteins: new pharmacologic targets for cytoprotection / R.I. Morimoto, G. Santoro // Nature Biotech. 1998. - V. 16. - P. 833 - 838.

156. Nielsen A. Effects of short-term hypoxia on metabolism and haemocyaninoxygen transport in the prawns Palaemon adspersus and Palaemonetes varians / A. Nielsen, L. Hagerman // Marine Ecology-Progress Series. -1998.-V. 167.-P. 177- 183.

157. Buffering capacity of histidine in cardioplegia analyzed by myocardialproduction of lactate and alanine / A. Ohkado, H. Cao-Danh, K. Sommers at al. //Kuobu Geka. 1993. - V. 46,-1. 12.-P. 1021 -1024.

158. Panov V.E. Establishment of the baikalian endemic amphipod Gmelinoides fasciatus Stebb. in lake Ladoga / V.E. Panov // Hydrobiologia. 322(1-3), 1996.-P.187- 192.

159. Porter O.H. Climate change and temperature-dependent biography: oxygenlimitaion of thermal tolerance in animals / O.H. Porter // Naturwissenschaften. -2001. V. 88. - P. 137-146.

160. Racotta I.S. Metabolic responses to short and long-term exposure to hypoxiain white shrimp {Penaeus vannamei) / I.S. Racotta, E. Palacios, L. Mendez // Marine and Freshwater Behaviour and Physiology. 2002. - V. 35, -1. 4. -P. 269-275.

161. Reddy P. Effect of cadmium chloride on physiological color changes of the fiddler crab, Uca pugilator / P. Reddy, M. Fingerman // Comparative Biochemistry and Physiology C-Pharmacology Toxicology & Endocrinology. 1994. - V. 109, -1. 3. - P. 309 - 314.

162. Comparing the Acute Response to Cadmium Toxicity of Nauplii from

163. Different Populations of Artemia / R. Sarabia, J. Del Ramo, I. Varo, J. Diaz-Mayans, A. Torreblanca et al. // Environmental Toxicology and Chemistry. 2002. - V. 21, № 2. - P. 437 - 444.

164. Schmidt F. Biochemistiy / F. I. Schmidt. IDG Books Worldwide Inc., 2000.-176 p.

165. Scholz F. Environmental hypoxia affects osmotic and ionic regulation infreshwater midge-larvae / F. Scholz, I. Zerbst-Boroffka // Journal of Insect Physiology. 1998. - V. 44, -1. 5-6. - P. 427 - 436.

166. Sharp V.A. Expression of low molecular weight HSP70 related polypeptidesfrom the symbiotic sea anemone Anemonia viridis Forskal in response to heat shock / V.A. Sharp, D. Miller, J.C. Bythell // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. -1994.-V.179.-P. 179- 193.

167. Sheweita S. Narcotic drugs change the expression of cytochrome P450 2E1and 2C6 and other activities of carcinogen-metabolizing enzymes in the liver of male mice / S. Sheweita // International Journal of Toxicology. 1998. -V. 17,-I. 4.-P. 383-392.

168. Spicer J.I. Anaerobic capacity of a crustacean sensitive to low environmentaloxygen tensions, the freshwater amphipod Gammarus pulex (L.) / J.I. Spicer, C.L. Dando, L. Maltby // Hydrobiologia. 2002. - V. 477, - I. 1-3. -P. 189- 194.

169. Comparative studies on the toxicity of mercury, cadmium, and copper towardthe isolated perfused rat liver / O. Strubelt, J. Kremer, A. Tilse et al. // Journal of Toxicology and Environmental Health. 1996. - V. 47, -1. 3. -P. 267-238.

170. Sullivan J.K. Effects of salinty and temperature on the acute toxicity ofcadmium to the estuarine crab Paragrapsus gaimardii (Milne Edwards) / J.K. Sullivan // Australian Journal of Marine and Freshwater Research. -1977. V. 28, № 6. - P. 739 - 743.

171. Timofeyev M.A. On the role of adaptive abilities in the distribution of endemic amphipods from Lake Baikal / M.A. Timofeyev // Verh. Intrenat. Verein. Limnol. 2002. - V. 28. - P. 1613-1615.

172. Timm V. The recent appearance of a baikalian crustacean, Gmelinoides fasciatus (Stebb) (Amphipoda, Gammaridea) in lake Peipsi / V. Timm, T. Timm // Eesti Teaduste Akadeemia Toimetised Bioloogia. 1993. - V. 42, -I. 2.-P. 144- 153.

173. Tucci M. Specificity and uniqueness of endothelial cell stress responses / M. Tucci, R.J. McDonald, R. Aaronson // Am. J. Physiol. 1996. - V. 271. - P. 341 -348.

174. Wiasner R. Pathways of succinate formation and their contribution to improvement of cardiac function in the hypoxic rat heart / R. Wiasner, P.

175. Rosen, Grieshaber M. // Biochem Med Metab Biol. 1988. - V. 40, -1. 1. -P. 19-34.

176. Weiss R.F. Deep water renewal and biological production in Lake Baikal /

177. R.F. Weiss, E.C. Carmack, V.M. Koropalov // Nature. 1991. - V. 349. - P. 665-669.

178. Wu R.S.S. Tolerance to, and avoidance of, hypoxia by the penaeid shrimp

179. Metapenaeus ensis) / R.S.S. Wu, P.K.S. Lam, K.L. Wan // Environmental Pollution. 2002. - V. 118, -1. 3. - P. 351 - 355.

180. Cadmium-induced Oxidative Cellular Damage in Human Fetal Lung

181. Fibroblasts (MCR-5 Celles) / C-F. Yang, H-M. Shen, Y. Shen et al. // Environmental Health Perspectives. 1997. - V. 105, № 7. - P. 712 - 716.