Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка токсичности стробилуриновых фунгицидов для гидробионтов

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Оценка токсичности стробилуриновых фунгицидов для гидробионтов"

На правах рукописи

ФЕДОРОВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ СТРОБИЛУРИНОВЫХ ФУНГИЦИДОВ ДЛЯ ГИДРОБИОНТОВ

03.02.08 — экология (биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 9м40 2012

Ростов-на- Дону-2012

005015149

005015149

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования Южного федерального университета, в Азовском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства (ФГУП «АзНИИРХ»)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат биологических наук, Левина Ирина Леонидовна

Корниенко Галина Гавриловна, доктор биологических наук, профессор, зав. отделом генетико-биохимического мониторинга Азовского научно-исследовательского института рыбного хозяйства

Кренева Софья Викторовна, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела океанографии и биологии южных морей Азовского филиала Мурманского морского биологического института КНЦ РАН

Институт биологии Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск

Защита диссертации состоится 30 марта 2012 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, ЮФУ, ауд. 304, e-mail: denisova777@inbox.ru, факс: (8632638723).

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан $¿7» февраля 2012 г. и размещен в сети Интернет на сайте ЮФУ www.sfedu.ru и на сайте Минобрнауки России www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Денисова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Изменение свойств водной среды в результате использования химических загрязнений нанесло значительный ущерб биопродуктивности многих водоемов (Брагинский, 1998). Особенно остро это проявилось уже 60 - 70 годы XX столетия. Стало очевидным, что использование разных классов веществ оказывают губительное влияние на водные экосистемы. Пестициды -выступают одним из важных факторов загрязнения окружающей среды (Потапов, Ястребов, 1998; Соколов и др., 2001). Однако, ни одна страна мира в настоящее время не смогла отказаться от использования пестицидов, что, в свою очередь приводит к неизбежному попаданию этих химических соединений в водоемы. Находясь в водной среде, пестициды могут вызывать различные патологические изменения, как у отдельных гидробионтов, так и у целых сообществ (Федоров, Яблоков, 1999).

Анализ литературных данных свидетельствует о том, что сравнительно полные токсиколого-биохимические исследования на гидробионтах проведены лишь при изучении действия пестицидов, которые используются в сельском хозяйстве уже несколько десятилетий (это хлор- и фосфорорганические соединения, карбаматы, пиретроиды). Доказана их высокая токсичность для водных сообществ.

В настоящее время создаются пестициды новых поколений (Трапов, 1995," Итипег, 1996). Важным является изучение поведения таких современных пестицидов в водных экосистемах. Последнее вызвано тем, что гидробионты, вследствие определенных физико-химических особенностей самой среды обитания и процессов их взаимодействия с этой средой, оказываются в большинстве случаев наиболее чувствительными к антропогенному загрязнению экосистем (Врочинский, Мухопад, 1988; Брагинский, 1998).

Стробилурины представляют собой новое, 4-е поколение, фунгицидов с очень широким спектром трансламинарного мезосистемного действия, обладающие высокой эффективностью в борьбе практически со всеми грибковыми заболеваниями растений (Рубчиц, 2005). Они обладают новым механизмом фунгицидного действия: подавляют митохондриальное дыхание в грибах путем блокировки перемещения электронов в цитохромах «Ь» и «с» дыхательной цепи (Багодский, Санин, 1991).

В известной нам литературе практически нет сведений о влиянии стробилуринов на водные объекты, не исследованы механизмы токсического действия на гидробионтов, не налажена на должном уровне система мониторинга этих соединений в водоемах. Тем не менее, использование стробилуринов в сельском хозяйстве, как современных средств защиты растений, увеличивается год от года, в результате возрастает опасность попадания их в водоемы.

Вследствие этого, актуальным является изучение влияния стробилуриновых фунгицидов на формирование структурно-метаболических и биологических нарушений у гидробионтов разных систематических групп.

Цель и задачи исследования. Цель работы - оценка токсичности стробилуриновых фунгицидов для гидробионтов на основе изучения патологических, адаптивных и детоксикационных процессов у них.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Установить токсикометрические параметры стробилуриновых фунгицидов (Трифлоксистробин, Пиракластробин, Димоксистробш и Флуоксастробин) для представителей зоопланктона, зообентоса и рыб в различных фазах онтогенеза (предличинки осетровых рыб, сеголетки карпа).

2. Изучить изменения интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ), состояние систем I и II фаз детоксикации и антиоксидантной защиты у карповых рыб и

брюхоногих моллюсков при действии фунгицидов на ранних стадиях развития токсического процесса.

3. Изучить влияние стробилуринов на биохимические процессы у сеголеток карпа в условиях длительного 15-ти суточного эксперимента.

4. Исследовать действие стробилуринов на биологические показатели жизнедеятельности зоопланктонных организмов в хроническом эксперименте.

5. Изучить влияние стробилуринов на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие осетровых рыб.

6. Определить порог чувствительности у разных видов гидробионтов к действию стробилуринов.

Научная новизна работы. В работе впервые проведена комплексная оценка токсического действия стробилуриновых фунгицидов на ветвистоусых ракообразных, брюхоногих моллюсков и рыб в различных фазах онтогенеза (эмбрионы и предличинки осетровых рыб, сеголетки карпа) в условиях острых и хронических экспериментов - это позволяет оценивать химическое поражение на разных стадиях патологического процесса. Проведен сравнительный анализ интенсивности процессов перекисного окисления липидов, антиоксидантной защиты, первой и второй фаз детоксикации у рыб и брюхоногих моллюсков при интоксикации стробилуринами. Впервые изучены основные показатели жизнедеятельности ветвистоусых ракообразных, пластического обмена у осетровых рыб на ранних стадиях онтогенеза, установлены аномалии развития эмбрионов и предличинок при действии фунгицидов данного класса.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований вносят значительный вклад «в базу данных» по водной токсикологии. Проведенные исследования позволяют выявить закономерности формирования адаптивных и патологических процессов у гидробионтов в ответ на краткосрочное и длительное воздействие стробилуриновых фунгицидов и оценить их потенциальную опасность для водных организмов.

Практическая значимость работы заключается в следующем: определены токсикометрические параметры и дозоэффективные зависимости воздействия изученных фунгицидов для гидробионтов разных систематических групп, установлены наиболее чувствительные тест-объекты при интоксикации стробилуринами. Найдены информативные биохимические и биологические параметры, характеризующие развитие в организмах гидробионтов пестицидной интоксикации, которые могут быть использованы при проведении эколого-токсикологического мониторинга водных экосистем. На основе изучения показателей жизнедеятельности 4-х поколений ветвистоусых ракообразных при действии фунгицидов впервые определены пороги чувствительности зоопланктонных организмов к действию стробилуринов, что является необходимым условием обоснования безвредных уровней содержания их в воде рыбохозяйственных водоемов.

Разработанный комплекс показателей используется в научных исследованиях отдела рыбохозяйственной токсикологии ФГУП «АзНИИРХ». Материалы проведенных исследований легли в основу разработки 4-х рыбохозяйственных нормативов (ПДК) стробилуриновых фунгицидов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Исследованные стробилурины (Трифлоксистробин, Пиракластробин, Дшоксистробин и Флуоксастробин) особо токсичны для зоопланктона; особо- либо высокотоксичны для рыб на разных стадиях жизненного цикла (от эмбрионов до взрослых особей). Для зообентоса острая токсичность стробилуринов возрастает от среднетоксичного Флуоксастробана до особотоксичного Димоксистробина.

2. Закономерности формирования биохимических адаптивных и патологических процессов у гидробиоитов при действии стробилурииов:

а) действие Пиракпостробина и Трифлоксистробина на уровне минимальных летальных концентраций (JIK]6) в начальные сроки интоксикации (1-е - 4-е сутки) вызывает нарушение про/анти-оксидантного баланса в тканях сеголетков карпа и брюхоногих моллюсков параллельно с активацией детоксикационных процессов.

б) 15-ти суточное воздействие Дшюксистробина на уровне минимальной летальной концентрации приводит к срыву адаптационных механизмов, проявившихся в начальные сроки интоксикации, увеличивая его токсичность для рыб.

3. В хроническом эксперименте у ветвистоусых ракообразных происходят необратимые нарушения, связанные с развитием, ростом и репродукцией, в растворах с низкими концентрациями всех исследованных фунгицидов.

4. Стробилурины нарушают пластический обмен у предпичинок бестера, снижая их линейный и весовой рост, и обладают выраженным тератогенным действием для эмбрионов и предличинок осетровых рыб.

5. Наиболее чувствительными к действию стробилурииов оказались ветвистоусые ракообразные, эмбрионы и предличинки осетровых рыб.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на российских и международных конференциях: Международная конференция: «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2010); Международная научая, конференция «Современное состояние водных биоресурсов и экосистем морских и пресных вод России: проблемы и пути решения» (Ростов-на-Дону, 2010); Седьмая международная научно - практическая конференция молодых ученых по проблемам черного и азовского морей «Понт Эвксинский» (Севастополь, 2011); Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы водной токсикологии к 100-летию со дня рождения профессора Е.А. Веселова» (Петрозаводск, 2011); IV Всероссийской конференции по водной экотоксикологии «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» Институт биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН (п.Борох, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 статьи в издании из перечня ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 59 % (3,56 п.л.)

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах печатного текста. Состоит из введения, трех основных глав, заключения, выводов, списка использованной литературы, включающей 115 источников отечественных и 55 зарубежных авторов. Содержит 35 таблиц и 28 рисунков.

Личный вклад автора в работу заключается в непосредственном выполнении экспериментальных исследований по всем разделам диссертационной работы, проведении анализа и обобщения результатов работы, сбора и систематизации литературных данных. Исследования по эмбриологии и тератогенному анализу осетровых рыб проводились совместно с к.б.н. Щербаковой Н.И. и к.б.н. Катасковой С.И.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ПЕСТИЦИДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

В главе освещены общие сведения о пестицидах, классификация их по назначению и химической природе. Приведены материалы об исследованиях нового эффективного класса химических соединений с фунгицидной активностью -стробилурииов. Показан механизм действия и использование этих фунгицидов как

эффективных средств борьбы растений с фитопатогенами. Изложены данные научной литературы о физиологических нарушениях у гидробионтов при пестицидном воздействии. Показаны механизмы формирования метаболических нарушений, роль систем антиоксидантной защиты и детоксикации при пестицидной интоксикации.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа проводилась в отделе рыбохозяйственной токсикологии ФГУП «АзНИИРХ» в соответствии с научно-исследовательскими работами Федерального агентства по рыболовству.

Всего было использовано 25 показателей, проведено 3117 анализов. Объем и направления исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные направления и объем исследований

№ п/п Направления исследований Объекты исследований Пестициды Показатели Кол-во анализов

1 2 3 4 5 6

1. Изучения токсического воздействия пестицидов на гидробионтов в остром опыте Дафнии, моллюски, осетровые и карповые рыбы Трифлоксистробин, Пираклостробин, Димоксистробин, Флуоксастробин Выживаемость, поведение, реакции на внешние раздражители 720

2. Биохимические исследования на гидробионтах (4 суток) Катушка роговая (Planorbarius comeiis) гомогенат Трифлоксистробин, Пираклостробин, МДА; КФ; СОД; КТ; АцЭ; КарбЭ; геН; ГР; ГГТ; ГБТ 1260

Сеголетки карпа (Cyprimis carpió) а) гомогенат жабр Трифлоксистробин, Пираклостробин, МДА;КФ; СОД КТ; АцЭ; КарбЭ; ГОН; ГР; ГБТ 972

б) гомогенат печени МДА; КФ; СОД; КТ; АцЭ; КарбЭ; ГБН; ГР; Г8Т; ГГТ 972

3. Биохимические исследования на карповых рыбах (15 суток) Сеголетки карпа (Cyprinus carpió) а) гомогенат жабр б) гомогенат печени Димоксистробин МДА; СОД; КТ; АцЭ; КарбЭ; ГБН; ГБТ 126

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5 6

4. Исследование Дафния Трифлоксистробин, 1.сроки наступления 5184

хронического (Daphnia Пираклосгробин, половозрелое™

воздействия magna Straus) Димоксистробин, 2.количество пометов 5184

на дафний Флуоксастробин З.плодовитость 5184

дафний

4.числснность 2880

популяции

5.биомасса популяции 720

б.соотношения

возрастных групп в 2880

популяции

7 линейный рост 1440

8.вес дафний 1440

5. Оценка Эмбрионы Трифлоксистробин, 1 Длительность 64

токсического бестера Пираклосгробин, инкубационного

действия (Huso huso L Димоксистробин, периода, скорость

пестицидов на xAcipenser Флуоксастробин прохождения стадий,

эмбрионы ruthenusL) динамика выклева.

осетровых 2.Патоморфология 480

рыб

6. Оценка Предличинки Трифлоксистробин, 1 .Морфометрические

токсического бестера Пираклосгробин, параметры

действия (Huso huso L Димоксистробин, а. длина тела 510

пестиццдов на xAcipenser Флуоксастробин б. масса тела 510

предпичинок ruthenusL) 2.Патоморфология 645

осетровых

рыб

Объектами исследования являлись представители разных систематических групп водных организмов:

1) ветвистоусые ракообразные - дафнии (Daphnia magna Straus);

2) брюхоногие моллюски - катушка роговая (Planorbarius corneus);

3) карповые рыбы - сеголетки карпа (Cyprinus carpió);

4) осетровые рыбы - эмбрионы и предличинки бестера (Huso huso L. х Acipenser ruthenusL.).

В исследованиях были использованы четыре стробилуриновых фунгицида, являющиеся техническими продуктами (действующие вещества) - Трифлоксистробин, Пираклостробия, Димоксистробин, Флуоксастробин. Первым этапом исследований было проведение острых экспериментов по выживаемости гидробионтов в растворах с различными концентрациями стробилуринов. По окончанию экспериментов проводился расчет основных токсикометрических параметров (Прозоровский, 1962).

Вторым этапом работы явилось исследование воздействия стробилуриновых фунгицидов на уровне минимальных летальных концентраций на процессы ПОЛ, АОЗ, I и П фаз детоксикации у водных организмов. Действие Пираклостробина и Трифлоксистробгша на моллюсков и карповых рыб исследовали в течение 4-х суток. ДействиеДимоксистробина на рыб изучалось в 15-ти суточном эксперименте.

Интенсивность ПОЛ, активность систем АОЗ и детоксикации оценивали в цельных гомогенатах катушки роговой, а также в гомогенатах печени и жабр карпа. В опытах было использовано 12-15 животных на каждый вариант постановки.

Исследования проводили по следующим показателям: определяли содержание вторичного молекулярного продукта ПОЛ - малонового диальдегида (Стальная, Гаришвили, 1977), активность ферментов антиоксидантной защиты -супероксиддисмутазы (Тк&га, РпскмсЬ, 1972), каталазы (Королюк и др., 1988), активность лизосомального фермента - кислой фосфатазы (Лабораторные методы исследования..., 1987). О процессах I фазы детоксикации стробилуриновых фунгицидов судили по активности ферментов биотрансформации - ацетилэстеразы (Покровский, Арчаков, 1968) и карбоксилэстеразы (Временные методические указания по методу..., 1987). Состояние глутатионовой системы регистрировали по содержанию восстановленного глутатиона (Е11тап, 1959), активности ферментов глутатион-8-трансферазы (НаЫ§ й. а1., 1974), глугатионредукгазы (Юсупова, 1989), гамма-глутамилтрансферазы (Колб, Камышников, 1982). Количество общего белка определяли по методу Лоури (Ьоиту й. а!., 1951).

Третьим этапом работы явилось исследование хронического воздействия стробилуриновых пестицидов на дафний.

Для хронических опытов подбирали 4-5 концентрации веществ, составляющие 0,1-0,0001 от ЛК50 за 96 ч. Рачков рассаживали в стаканы объемом 500 мл по 10 шт. в каждый (3 повторносш для каждой концентрации токсиканта и контроля). Температурный режим поддерживался на уровне 22-24 °С. Основными биологическими показателями действия исследованных веществ были выживаемость, сроки наступления половозрелости, общая плодовитость, численность, соотношение возрастных групп популяции, биомасса популяции, длина и вес (Методические рекомендации..., 1998).

Четвертым этапом работы было изучение влияния стробилуринов на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие осетровых рыб.

Степень токсичности различных концентраций изученных веществ на развивающуюся икру оценивали по следующим показателям: выживаемость, длительность инкубационного периода, скорость прохождения стадий. В ходе эксперимента ежедневно проводили учет погибших зародышей, фиксировали стадии развития (Гинзбург, Детлаф 1969).

Хронический эксперимент на предличинках проводили в 2-х литровых емкостях, куда помещали по 60 штук предличинок. На основании результатов острого опыта выбирали концентрации для 6-ти суточного в диапазоне 1/5 ЛК50 - 1/100 Ж50. Температура воды в среднем составляла 18-19°С. В конце опыта определяли морфометрические показатели: темп роста, массу тела (Методические указания..., 1998).

Тератологический анализ эмбрионов осетровых проводили в течение 4,5 суток до полного выхода организмов из зародышевых оболочек, предличинок - в течение 6-ти суток от выклева до полного рассасывания желточного мешка (Детлаф, Гинзбург и др., 1981).

Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработки (Лакин, 1980), используя (-критерий Стьюдента для малых выборок и оценивая резко отклоняющиеся варианты по критерию Шовене (Кокунин,1975). Различия между двумя выборками считали достоверными при р < 0,05.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Токсическая оценка стробилуриновых фунгицидов по токсикометрическим параметрам и клинических признакам интоксикации у гадробионтов.

На основе выживаемости тест-объектов в токсических средах пестицидов были определены основные токсикометрические параметры стробилуринов в острых экспериментах, представленные в таблице 2.

Рассчитанные среднелетальные концентрации позволили определить, что все исследованные фунгициды относятся к группе особо токсичных пестицидов для дафний (ЛК50<0,5 мг/л). Для катушки роговой Пираклостробин и Трифлоксистробин высокотоксичны (0,5<ЛК5О<5,0 мг/л), Димоксистробин - особо токсичен. Флуоксастробш относится к группе среднегоксичных (5,0<ЛК50<50,0мг/л) соединений для бентосных организмов. Для предлнчинок бестера и сеголеток карпа Пираклостробин, Трифлоксистробин и Димоксистробин относятся к группе особо токсичных пестицидов. Флуоксастробин - высокотоксичным.

Таблица 2

Основные токсикометрические параметры стробилуринов для гидробионтов в острых

опытах (мг/л)

Гидро-бионты Экспозиция опыта Пестицид

Пираклостробин Трифлоксистробин Димоксистробин Флуоксастробин

Дафнии 96 ч ЛКо= 0,000035 ЛК,6= 0,00014 ЛК50= 0,00037 ЛКо=0,000069 Ж,6= 0,0003 ЛК,0= 0,0008 ЛКо= 0,0005 Ж16= 0,002 Ж50= 0,042 ЛКо=0,00004 Ж,6 = 0,0004 Ж50 = 0,005

Катушка роговая 96 ч ЛКо=0,08 ЛК16=0,67 ЛК50=2,17 ЛКо=0,12 Ж]6=0,84 Ж50=3,28 ЛКо = 0,050 Ж,6=0,06 Ж50 = 0,23 Ж0= 1,26 Ж,6=4,96 Ж50=29,20

Предли-чинки бестера 48 ч ЛКо=0,0012 ЛК,б=0,0016 ЛК50= 0,0033 ЛКо = 0,0010 Ж16= 0,0024 Ж50= 0,0052 ЛКо = 0,005 Ж16 = 0,008 Ж50 = 0,020 ЛК„=0,13 Жк,= 0,22 Ж,о=0,71

Сеголетки карпа 96 ч ЛКо= 0,014 ЛК,6= 0,024 Ж,о=0,042 ЛКо=0,056 Ж16= 0,073 Ж50= 0,090 ЛКо = 0,0218 Ж16 = 0,0289 Ж,0 = 0,0385 ЛКо= 1,28 Ж,6 = 1,51 Ж50=1,75

Клиническая картина первичного отравления гидробионтов разных систематических групп, при действии изученных стробилуринов была одинакова и связана с поражением нервной системы, в результате чего происходило обездвиживание тест-объектов, что проявлялось отсутствием реакции на внешние раздражители и последующей депрессией.

3.2. Особенности биохимического статуса гидробиоитов при действии стробилуринов на ранних стадиях интоксикации.

3.2.1. Влияние стробилуринов на интенсивность ПОЛ в тканях брюхоногих моллюсков и карповых рыб при действии стробилуриновых фунгицидов в остром эксперименте.

Об интенсивности ПОЛ при действии Пиракпостробина и Трифлоксистробина судили по содержанию МДА в тканях гидробионтов. У катушки роговой увеличение содержания МДА при действии минимальных летальных концентраций обоих стробилуринов отмечали на 1-е и 4-е сутки экспозиции (21-28 %). 24-х часовое воздействие фунгицидов не вызывало изменения исследованного показателя в печени рыб. Дальнейшее увеличение экспозиции приводило к увеличению содержания МДА в печени карпа на 18-20 % - через 48 часов и 25-27 % - на 4-е сутки. В жабрах опытных рыб происходило наиболее интенсивное возрастание содержания МДА во все сроки экспозиции. Максимальные изменения показателя отмечали к концу эксперимента. При действии Трифлоксистробина содержание МДА в жаберной ткани рыб на 4-е сутки увеличилось на 40 %. При действии Пиракпостробина произошло увеличение количества МДА на 89 %. Увеличение содержания МДА в тканях брюхоногих

моллюсков и карповых рыб свидетельствует об усилении процессов ПОЛ на ранних стадиях действия стробилуриновых фунгицидов (рис. 1).

100 80 60 40 -

24ч. 48ч. моллюски

24ч. 48ч. печень карпа

24ч. 48ч. жабры карпа

[ Р Пираклостробин Е1 Трифпоксиотробин |

Рисунок 1 - Содержание МДА у гидробионтов при действии стробилуринов

У катушки роговой увеличение активности КФ на 26 % отмечали только через 96 часов воздействия Трифлоксистробина. В печени карпа увеличение активности фермента к концу экспозиции вызывали оба фунгицида - Пиракпостробин (21 %) и Трифлоксистробин (23 %). В жабрах опытных рыб зафиксировано возрастание активности КФ на 30 % только при действии Трифлоксистробина (рис. 2).

35 -1

зо -

25 -20 -15 -10 -5 -

24ч. 48ч. 96ч. печень карла

24ч. 48ч. 96ч. жабры карпа

□ Пираклостробин в Трифпоксисгтробин |

Рисунок 2 - Активность кислой фосфатазы у гидробионтов при действии стробилуринов

Анализ всех исследованных показателей, позволяет сделать вывод, что действие стробилуринов на гидробионтов сопровождалось усилением свободнорадикальных процессов и генерацией активных форм кислорода, что приводило к интенсификации ПОЛ. Усиление ПОЛ приводило к некоторым нарушениям лизосомальной системы у исследованных гидробионтов, о чем косвенно свидетельствует увеличение активности КФ.

3.2.2. Активность антиоксидантных ферментов в тканях брюхоногих моллюсков и карповых рыб при действии стробилуриновых фунгицидов на ранних стадиях токсического процесса

Активность СОД снижалась у моллюсков при действии стробилуринов на протяжении всего опыта (рис. 3). Наблюдаемые изменения активности фермента составляли от 11 до 28 %. В печени карпа ингибирование СОД на 24 % отмечали на 2-е сутки действия Пираклостробша и на 15-27 % после 2-х и 4-х суточного действия Трифлоксистробина. Активность СОД в жабрах опытных рыб снижалась более значительно. Изменения показателя регистрировались со 2-х суток воздействия стробилуринов. Под влиянием Пираклостробина ингибирование фермента составляло 31 -46 % относительно контроля, при действии Трифлоксистробина - 27-51 %.

Динамика изменений активности каталазы в тканях опытных гидробионтов была противоположна динамике СОД — активность фермента только возрастала (рис. 4). У катушки роговой действие стробилуриновых фунгицидов приводило к увеличению активности каталазы на 13-30 % во все сроки экспозиции. В печени карпа активность фермента возрастала через 48 и 96 часов действия пестицидов (35-38 %). В жаберной ткани рыб возрастание активности каталазы также отмечали через 48 и 96 часов действия пестицидов, но максимальное увеличение активности фермента происходило на 2-е сутки воздействия обоих стробилуринов и составило 31 %.

% о

24ч. 48ч. 96ч.

МОЛЛЮСКИ

24ч. 48 ч. 96ч. печень карпа

24ч, 48ч. жабры карпа

□ Пираклостробин □ Трифлоксистробин

Рисунок 3 - Активность СОД у гидробионтов при действии стробилуринов

% 50 40 -30 20

Р5п

о

24ч. 48ч. 96ч.

МОЛЛЮСКИ

24ч. 48ч. 96ч. печень карпа

24ч. 48ч. жабры карп

ш Пираклостробин а Трифлоксистробин

Рисунок 4 - Активность каталазы у гидробионтов при действии стробилуринов

Наблюдаемые изменения антиоксидантного баланса в течение 4-х суток, возможно, объяснить тем, что действие стробилуринов на гидробионтов сопровождалось усилением свободнорадикальных процессов и генерацией активных форм кислорода. При нейтрализации активных форм кислорода с помощью СОД образовывалась перекись водорода, которая, накапливаясь в высоких концентрациях, блокировала СОД и одновременно вызывала усиление активности каталазы, необходимой для её утилизации до воды и кислорода.

3.2.3. Активность детоксикационных процессов у брюхоногих моллюсков и карповых рыб при остром воздействии стробилуринов

Мобилизация I фазы детоксикации проявлялась в увеличении активности ацетил-и карбоксилэсгеразы (рис. 5,6).

У катушки роговой под влиянием Пираклостробина активность АцЭ возрастала на 23-44 %, при действии Трифлоксистробина изменения составили 25-74 %. При действии Пираклостробина на рыб активность АцЭ в тканях была выше контрольных значений только на 4-е сутки. В печени карпа изменения составляли 33 %, в жабрах - 34

%. При действии Трифлоксистробина активность фермента возрастала по мере увеличения сроков экспозиции от 38 до 152 % в печени и от 17 до 36-42 % в жабрах.

Максимальные изменения активности КарбЭ отмечали через 24 часа воздействия стробилуринов на моллюсков (56-58 %). При увеличении экспозиции активность фермента у опытных экземпляров катушки роговой несколько снижалась, но оставалась выше контрольных значений. В печени карпа активность КарбЭ при действии Пираклостробина возрастала через 48 и 96 часов (26-45 %), изменения активности в жабрах составляли соответственно 25-21 %. Более интенсивно увеличивалась активность КарбЭ у рыб под влиянием Трифлоксистробина. Обнаруженное увеличение активности эстераз у изученных тест-объектов при действии стробилуринов может быть связано с детоксикационным действием ферментов по механизму гидролиза эфирных связей в молекулах пестицидов и их метаболитов либо являться защитной приспособительной реакцией организма гидробионтов на пестицидную интоксикацию.

й

А >.

1 £

<•< < ГЪ ® (Ш

24ч. 48ч. 96ч. 24ч. 48ч. 96ч. 24ч. 48ч. 96ч.

моллюски печень карпа жабры карпа

| □ Пираклостробин а Трифпоксистробин |

Рисунок 5 - Активность ацетилэстеразы у гидробионтов при действии стробилуринов

% 80 -60 -40 -20 -

0 -У т

24ч. 48ч. 96ч. 24ч. 48ч. 96ч. 24ч, 48ч. 96ч.

моллюски печень карпа жабры карпа

| □ Пираклостробин □ Трифпоксистробин|

Рисунок 6 - Активность карбоксилэстеразы у гидробионтов при действии стробилуринов Компоненты глутатионовой системы выполняют как антиоксидантную, так и конъюгирующую функции и играют ключевую роль во II фазе детоксикации пестицидов.

Воздействие стробилуринов вызывало снижение содержания восстановленного глутатиона (ГБН) у катушки роговой на протяжении всей экспозиции в 1,3-1,85 раз, в то время как активность глутатионредуктазы (ГР) снижалась только на 1-е сутки (- 39-43 %), а к концу опьгга возрастала (29-42 %). В жаберной ткани рыб отмечали снижение содержания ГБН при действии Пираклостробина в 1,27-1,57 раз, под влиянием Трифлоксистробина количество ГБН уменьшилось на 21 % к 4-м суткам. Активность ГР в жабрах превышала контрольные значения в начале экспозиции. Под влиянием Пираклостробина активность фермента в жабрах возросла на 43 %, Трифпоксистробин приводил к максимальному увеличению активности ГР - на 97 %. В печени рыб содержания Г8Н возрастало со вторых суток эксперимента на 18-37 % (Пираклостробин)

и 43-70 % (Трифлоксистробин). При этом активность ГР возрастала в 1,2 раза при действии Пираклостробина и в 1,3-1,5 раз под влиянием Трифлоксистробина (рис. 7,8).

% 80 60 40 -20

-20 -

-40

-60

24ч. 48ч. 96ч. моллюски

24ч. 48ч. 96ч. печень карпа

24ч. 48ч. 96ч. жабры карпа

□ Пираклостробин □ Трифлоксистробин

Рисунок 7 - Содержание ГвН у гидробионтов при действии стробилуринов

Активность гамма-глутамилтрансферазы (ГГТ) определяли в гомогенатах моллюсков и печени рыб (рис. 9).

У катушки роговой при действии Пираклостробина и Трифлоксистробина активность ГТТ возрастала к концу экспозиции на 36 % и 73 % соответственно. В печени опытных рыб активность ГТТ существенно ингибировалась. Изменения показателя при действии стробилуринов составляли от -45 % до -77 %.

% 100 -| 75 -50 -25

-25 --50

О

24ч. 48ч. 96ч. моллюски

24ч. 48ч. 96ч. печень карпа

24ч. 48ч. 96ч. жабры карпа

□ Пираклостробин □ Трифлоксистробин

Рисунок 8 - Активность глугатионредукгазы у гидробионтов при действии стробилуринов

Si 1

24ч. 48ч. 96ч. 24ч. 48ч. 96ч.

моллюски печень карпа

[ □ Пираклостробин ЕЗ Трифлоксистробин |

Рисунок 9 - Активность ГТТ у гидробионтов при действии стробилуринов

Активность глутатион-8-трансферазы однонаправлено увеличивалась в тканях опытных рыб и моллюсков в течение эксперимента (рис. 10).

24ч. 48ч. 96ч. 24ч. 48ч. 96ч. 24ч. 48ч. 96ч.

моллюски печень карпа жабры карпа

| □ Пираклостробин в Трифлсжсистробин |

Рисунок 10 - Активность ГЭТ у гидробионтов при действии стробилуринов

У катушки роговой действие минимальных летальных концентраций стробилуринов приводило к увеличению активности ГЭТ в среднем в 1,25 раза. Изменения показателя в печени опытных рыб составляло от 10 % до 25 %, в жабрах от 10 % до 20 %. Следовательно, происходила активация детоксикационных процессов в тканях брюхоногих моллюсков и карповых рыб в условиях острого отравления стробилуриновыми фунгицидами на уровне минимальных летальных концентраций.

3.3. Оценка формирования метаболических нарушений у карповых рыб при действии стробилуринов в длительном 15-ти суточном эксперименте.

Действие Димоксистробина на рыб в ранние сроки интоксикации (1-е - 4-е сутки) было схоже с действием ранее изученных стробилуриновых фунгицидов Трифлоксистробчна и Пираклостробина и связано с развитием компенсаторно-приспособительных реакций, которые протекали параллельно с активацией процессов ПОЛ. Длительное воздействие Димоксистробина вызывало дальнейшую интенсификацию ПОД о чем свидетельствует увеличение содержания МДА в тканях печени (от 29 % до 53 %) и жабр (от 18 % до 54 %) на протяжении 15-ти суток (рис. 11)

□ 1-е сутки 0 4-е сутки и 7-е сутки 0 15-е сутки

| □ 1 -е сутки £2 4-е сутки & 7-е сутки В 15-е сутки |

Рисунок 11 - Изменение биохимических показателей в печени (А) и жабрах (Б) карпа при 15-ти суточном воздействии Димоксистробина

Одновременно происходило ослабление механизмов антирадикальной защиты и детоксикации.

Активность СОД в печени опытных рыб снижалась, начиная с 4-х суток воздействия Дшюксистробина, а в жабрах - с 1-х суток. Максимальное интибирование активности фермента было отмечено на 15-е сутки экспозиции, когда изменения показателя в печени были на 41 %, а в жабрах - на 57 % ниже юмггрольного уровня.

Активность каталазы под влиянием фунгицида возрастала на 1-е и 4-е сутки эксперимента в печени и жабрах, максимальные изменения показателя отмечали на 1-е сутки в печени карпа (45 %). К концу экспозиции в жаберной ткани активность каталазы снижалась до контрольного уровня, а в печени ингибировалась на 25 %. Ингибирование активности антноксидантных ферментов к 15-м суткам действия Дшюксистробина свидетельствует о снижении защитных механизмов, направленных против активации ПОЛ.

Установлена активация эстераз в тканях рыб, причем динамика изменений активности АцЭ и КарбЭ была схожа. В печени рыб зафиксировано увеличение активности эстераз на 1-е и 15-е сутки. Изменения активности относительно контрольного уровня составляли от 24 % до 39 %. В жабрах опытных рыб активность АцЭ и КарбЭ возрастала, начиная с 4-х суток и до конца эксперимента. Изменения АцЭ относительно контроля составляли от 21 % до 39 %, КарбЭ - от 17 % до 29 %.

При длительном влиянии Дшюксистробина содержание ГЭН в органах рыб снижалось. В печени рыб уровень Г8Н на 7-е и 15-е сутки экспозиции составлял 1,96 и 1,53 нМоль/мг белка против 2,89 нМоль/мг бежа в контроле, что составило -32 % и -47 % соответственно. В жабрах рыб снижение содержания Г8Н отмечали с 4-х суток воздействия фунгицида, изменения показателя составляли в среднем 17-21 %.

Увеличение активности ГБТ в печени и жабрах карпа под воздействием Дшюксистробина происходило в начальной стадии эксперимента. Зафиксированные изменения показателя на 1-е и 4-е сутки составляли от 12% до 16%в обеих тканях карпа. При увеличении экспозиции до 15-ти суток активность фермента в жабрах опытных рыб снижалась до контрольных величин, а в печени активность ГБТ ингибировалась на 27 %.

Таким образом, увеличение продолжительности воздействия минимальной летальной концентрации (Ж164суг) стробилуринового фунгицида приводило к срыву адаптационных механизмов, проявившихся в начальные сроки интоксикации и нарушению функционирования процессов детоксикации, что вызывало изменения в метаболизме фунгицида, увеличивая его токсичность для рыб. Результатом развития метаболических нарушений явилась гибель 49 % рыб в концентрации 0,029 мг/л Дшюксистробина к 15-м суткам.

3.4. Действие стробилуринов на биологические показатели жизнедеятельности ветвистоусых ракообразных в хроническом эксперименте.

Действие фунгицидов на ветвистоусых рачков были исследованы в условиях 30-ти суточного эксперимента. Диапазон концентраций Пираклостробина составил 0,00000310,0025 мг/л, Трифлоксистробина составил 0,000025-0,0016 мг/л, Димоксистробина -0,0001-0,05 мг/л; Флуоксастробина - 0,000005-0,05 мг/л.

На основе изучения выживаемости дафний в токсических средах стробилуринов определены их токсикометрические параметры в хроническом эксперименте. Наиболее токсичным для дафний оказался Пираклостробин, среднелетальная концентрация которого рассчитанная по результатам выживаемости составила 0,000008 мг/л, максимальная недействующая (ЛКо) - 0,000004 мг/л. Для Трифлоксистробина среднелетальная концентрация оказалась равной 0,00005 мг/л, максимально

недействующая - 0,000003 мг/л. Среднелетальная концентрация Димоксистробкна составила величину 0,0007 мг/л, недействующая (ЛК0) - 0,0001 мг/л. Для Флуоксастробина среднелетальная концентрация - 0,0003 мг/л, максимально не действующая (ЛКо)-0,000003 мг/л.

Анализ результатов экспериментов по экспонированию D. magna в растворе фунгицида Пираклостробина показал, что токсикант в концентрации 0,0000062 мг/л не только снижал выживаемость, но и угнетающе действовал на репродукцию рачков исходного поколения, полученного от неэкспонированных в токсиканте на стадии оогенеза и эмбриогенеза материнских организмов. Плодовитость особей материнского поколения (исходного), экспонируемых в токсиканте, достоверно ниже плодовитости контрольных значений. Плодовитость экспонируемого в фунгициде особей следующих поколений (1-ПТ) также достоверно ниже плодовитости контрольного ряда. Снижение плодовитости происходило за счет увеличения времени созревания и уменьшения количества пометов. В концентрации 0,000025 мг/л снижение плодовитости достигло своего максимального значения в третьем поколении - 43 %. На уровне контроля реальная плодовитость дафний в исходном и последующих трех поколениях оставалась лишь в концентрации 0,0000031 мг/л Пираклостробина (рис. 12).

Аналогичные результаты получены при изучении влияния на показатели плодовитости дафний трех других стробилуриновых фунгицидов. Начиная с концентрации 0,00005 мг/л Трифлоксистробина и Флуоксастробина, 0,001 мг/л Димоксистробина происходило снижение плодовитости рачков, как в исходном, так и в последующих трех поколениях по сравнению с контрольным рядом. В токсических растворах с более высоким содержанием фунгицидов плодовитость дафний снижалась более значительно.

1 о

контроль 0,0000031 мг/л0,0000062мг/л0.00001 25мг/л 0,000025мг/л

| И исходное ЕЗ 1 поколение □ 2 поколение £3 3 поколение]

Рисунок 12 - Реальная плодовитость дафний при действии Пираклоапробина

На уровне контроля реальная плодовитость дафний в исходном и последующих трех поколениях оставалась лишь в растворах, содержащих 0,0000031 мг/л Пираклостробина, 0,000025 мг/л Трифлоксистробина, 0,0001 мг/л Димоксистробина и 0,000005 мг/л Флуоксастробина.

Общая численность популяции в растворах Пираклостробина начала снижаться в концентрации 0,0000062 мг/л и составило 23 % взрослых особей и 27 % молоди. В следующих концентрациях 0,0000125 мг/л и 0,000025 мг/л расхождение с контролем по параметру общей численности составляло 44 % и 58 %, при этом количество молоди снизилось на 45 % и 59 %, а половозрелых особей на 38 % и 55 % (рис. 13).

Отрицательное влияние Трифлоксистробина, Димоксистробииа и Флуоксастробина также сказалось на динамике роста популяции рачков - темп роста численности в концентрациях с высоким содержание фунгицидов замедлялся к концу эксперимента. На уровне контроля численность дафний оставалась в растворах Пираклостробина - 0,0000031 мг/л, Трифлоксистробина - 0,000025 мг/л, Димоксистробина - 0,0001 мг/л, Флуоксастробина - 0,000005 мг/л.

160 140 -

120 -100 80 -

60 -

40 -

20 -О

0,0000031 мг/л 0.0000062 мг/л 0.0000125 мг/л 0,000025 мг/л

3 молодь о самки

Рисунок 13 — Численность возрастных групп популяции дафний при действии Пираклостробина

Фунгициды не оказывали существенного влияния на соотношение возрастных групп в популяциях дафний во всех исследованных растворах. Ювенильные особи по численности доминировали над половозрелыми рачками. В течение всего эксперимента в растворах стробилуринов не отмечалось появления самок с эфиппиумами и самцов.

Отрицательное влияние на биомассу популяции дафний Пираклостробин проявил в концентрации 0,0000062 мг/л, где она снизилась на 25 %, В концентрациях 0,00000125 и 0,000025 мг/л снижение биомассы популяции достигало 46 % и 59 %, соответственно (рис. 14).

Рисунок 14 - Биомасса популяции дафний при действии Пираклостробина

На уровне контроля биомасса популяции оставалась в растворах, содержащих 0,0000031 мг/л Пираклостробина, 0,000025 мг/л Трифлоксистробина, 0,0001 мг/л Димоксистробина и 0,000005 мг/л Флуоксастробина.

Рост рачков зависит от характера пластического обмена, который складывается из прироста массы тела (соматический рост) и периодически сбрасываемых шкурок (экзувиальный рост) (Хмелева, 1988). Снижение скорости линейного роста опытных рачков в растворе фунгицида Пираклостробина началось в концентрации 0,0000062 мг/л и составила 28 %. В следующих концентрациях 0,0000125 мг/л и 0,000025 мг/л расхождение с контролем составляло 33 % и 41 %. Отрицательное влияние Трифлоксистробина, Димоксистробина и Флуоксастробина также сказалось на динамике линейного роста рачков - темп линейного роста в концентрациях с высоким содержанием фунгицидов замедлялся к концу эксперимента.

Длина тела рачков оставалось на уровне контрольной линии в растворах Пираклостробина - 0,0000031 мг/л, Трифлоксистробина - 0,000025 мг/л, Димоксистробина -0,000 -0,0005 мг/л, Флуоксастробина -0,000005 мг/л.

Исследования весового роста кладоцер в хроническом эксперименте показали, что фунгицид Пираклостробин оказывал токсическое действие, начиная с концентрации 0,0000062 мг/л на 49 %. В следующих концентрациях 0,0000125 мг/л и 0,000025 мг/л отмечалось все более возрастающее отставания от нормы на 65 % и 71 %. В растворах Трифлоксистробина с концентрациями от 0,00005 мг/л до 0,0008 мг/л весовой рост рачков постепенно снижалась, расхождения с контрольным рядом составляли 55-63 %. Негативное влияние Димоксистробина на вес дафний проявился в концентрациях от 0,001 мг/л до 0,01 мг/л, где снижение происходило на 50-61 % по сравнению с контрольным рядом. Флуоксастробин с концентрациями 0,00005 - 0,05 мг/л постепенно снижал весовой рост рачков, на 58-62 %. На уровне контроля вес дафний оставался в растворах Пираклостробина - 0,0000031 мг/л, Трифлоксистробина 0,000025 мг/л, Димоксистробина - 0,0001 -0,0005 мг/л, Флуоксастробина -0,000005 мг/л.

Таким образом, для Пираклостробина порог чувствительности дафний составил 0,0000062 мг/л, для Трифлоксистробина - 0,00005 мг/л, Димоксистробина - 0,0005 мг/л, Флуоксастробина - 0,00005 мг/л. Начиная с этих концентраций фунгицидов, снижалась выживаемость и плодовитость рачков в трех поколениях, численность, биомасса популяции, линейный и весовой рост рачков.

3.5. Влияние стробилуринов на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие осетровых рыб.

Результаты исследований показали, что с увеличением концентраций фунгицидов возрастала гибель эмбрионов, увеличивалось длительность инкубационного периода. Расчеты токсикометрических параметров производились с вычетом естественной гибели эмбрионов в контроле и опыте (поправка Аббота). Рассчитанные недействующие, пороговые и среднелетальные концентрации позволили определить, что все исследованные стробилурины обладают достаточно высокой степенью токсичности для икры осетровых рыб.

В концентрациях Пираклостробина 0,005 мг/л, Трифлоксистробина 0,001 и 0,005 мг/л, Димоксистробина 0,001 и 0,01 мг/л и Флуоксастробина 1,0 мг/л наблюдалась задержка развития со стадий нейруляции, растянутость стадий органогенеза, что привело к увеличению инкубационного периода, выклев оставшихся в живых зародышей начинался на 8-32 часа позже и был растянут во времени. В растворах с концентрациями Пираклостробина 0,001 мг/л, Трифлоксистробина 0,0005 мг/'л, Димоксистробина 0,0001 мг/л, Флуоксастробина 0,1 мг/л отклонений в развитии эмбрионов от контрольной группы не наблюдалось. Скорость прохождения стадий, единичный и массовый выклев

проходили синхронно с контролем. У выклюнувшихся эмбрионов патоморфолошческие признаки отсутствовали.

Влияние исследуемых веществ на раннее посгэмбрионалыюе развитие осетровых изучали на предличинках бестера, полученных в производственных условиях. Диапазон исследованных концентраций Пираклостробина в 6-ти суточном эксперименте составил 0,001-0,005 мг/л Трифлоксистробина-0,0005-0,005 мг/л, Димоксистробина-0,0001-0,01 мг/л, Флуоксастробин - 0,05-1,0 мг/л.

Расчет основных токсикометрических параметров позволил установить что наиболее токсичным дня предличинок бестера, также как и для эмбрионов оказался Трифлоксистробин, среднелетальная концентрация которого рассчитанная по результатам выживаемости составила 0,0016 мг/л, максимальная недействующая (ЛКо) -0,0006 мг/л. Для Пираклостробина среднелетальная концентрация оказалась равной 0,0024 мг/л, максимально недействующая - 0,0011 мг/л. Среднелетальная концентрация Дииоксистробина составила величину 0,0038 мг/л, недействующая (ЛК0) - 0,0005 мг/л. Для Флуоксастробина среднелетальная концентрация - 0,20 мг/л, максимально недействующая - 0,05 мг/л.

Анализ морфометрических показателей подопытных предличинок бестера показал, что начиная с концентрации 0,001 мг/л Трифлоксистробин и Пираклостробш вызывал снижение темпа линейного и весового роста организмов: длина и масса предличинок развивающихся в опытных растворах была достоверно ниже кошроля. Димоксистробин в концентрациях 0,0005 мг/л и 0,001 мг/л вызывал снижение темпа весового роста, при этом линейный рост достоверно не изменялся. Флуоксастробин в концентрации 0,1 мг/л вызывал статистически достоверное снижение темпа линейного и весового роста опытных организмов. В растворах Дшюксистробина с концентрацией 0,0001 мг/л, Трифлоксистробина и Пираклостробина с концентрацией 0,0005 мг/л, Флуоксастробина 0,01 мг/л и 0,05 мг/л по всем изученным показателям у предличинок бестера отклонений от нормы не отмечалось.

Результатом последнего этапа эксперимента явилось изучение аномалий развития оплодотворенной икры и выклюнувшихся эмбрионов, а также патологии развития предличинок в течение 6-та суток, рассчитывали процент уродливых особей. Данные тератологического анализа представлены в таблице 3.

Таблица 3

Аномалии развития (в %) бестера в эмбриональный и ранний постэмбриональный

периоды при действии стробилуринов

Тест-объект Концентрация, мг/л Общее количество экземпляров Количество уродливых особей % уродливых особей

Пираклостробин

Эмбрионы бестера, стадия 35 Контроль 0,001 0,0025 0,005 51 52 36 18 0 0 3 3 0 0 8,33 16,67

Предличинки бестера, стадия 45 Контроль 0,0005 0,001 0,0025 20 20 20 12 0 0 0 6 0 0 0 50

Трифлоксистробин

Эмбрионы бестера, стадия 35 Контроль 0,0005 0,001 0,005 51 51 42 6 0 0 9 6 0 0 21,43 100

Продолжение таблицы 3

1 2 3 4 50

Предличинки бестера, стадия 45 Контроль 0,0005 0,001 0,0025 20 20 16 4 0 0 2 2 0 0 12,5 50

Димоксистробин

Эмбрионы бестера, стадия 35 Контроль 0,0001 0,001 001 53 53 42 12 0 0 9 10 0 0 21,43 83,33

Предличинки бестера, стадия 45 Контроль 0,0001 0,0005 0001 20 20 20 17 0 0 0 0 0 0 0 0

Флуоксастробии

Эмбрионы бестера, стадия 35 Контроль 0,1 0,5 1,0 58 58 47 20 0 0 0 5 0 0 0 25

Предличинки бестера, стадия 45 Контроль 0,01 0,05 0,10 20 20 20 20 0 0 0 2 0 0 0 10

При действии Димоксистробина и Трифлоксистробина начиная с концентрации 0,001 мг/л, Пираклостробина начиная с концентрации 0,0025 мг/л и Флуоксастробина 0,5 мг/л лишь период дробления проходил синхронно с контролем без видимых нарушений. С периода гаструляции, происходили нарушения развития, которые в дальнейшем приводили к дефектам в строении эмбрионов. В период нейруляции наблюдалась закладка укороченных, искривленных нервных пластинок при наличии желточной пробки.

Далее направленность патологических процессов у эмбрионов под влиянием исследованных стробилуриновых фунгицидов различалась. В растворах с концентрациями Пираклостробина - 0,0025-0,005 мг/л и Флуоксастробина - 1,0 мг/л развитие эмбрионов продолжалось сиихронно с контролем до стадии 24, затем отмечали отставание в развитии. На последующих стадиях органогенеза наблюдались нарушения в формировании хвостового отдела. Тератологический анализ, проведенный на стадии выклева, показал, что у выклюнувшихся эмбрионов наблюдался укороченный искривленный хвостовой стебель.

В растворах с концентрациями Димоксистробина - 0,001-0,01 мг/л и Трифлоксистробина - 0,001-0,005 мг/л у эмбрионов на стадии нейруляции отсутствовала часть головного отдела нервной пластинки, что явилось следствием нарушения гасгруляционных процессов, а именно - недоразвития крыши первичной кишки. Отмечено увеличение периода нейруляции по сравнению с контролем. На дальнейших стадиях органогенеза наблюдались нарушения в формировании головного отдела. Происходила задержка обособления головы, отсутствие переднего мозгового пузыря или его образование без зачатков глаз. Большая часть атипично развивающихся зародышей погибла перед выклевом, на стадиях 32-34. Развитие зародышей с менее выраженными патологическими признаками продолжалось до конца эмбриогенеза. На стадии выклева у

эмбрионов наблюда/ш недоразвитый передний отдел головы: передний мозг отсутствовал полностью либо был уменьшен в размерах, обонятельные ямки отсутствовали, глазные яблоки находились в зачаточном состоянии, без хрусталика, в некоторых случаях наблюдалась циклопия или полное отсутствие глазных яблок. Отмечено также искривление туловища.

У предличинок бестера, затравленных в возрасте 2-3 часов после выклева, в течение 6 суток под воздействием Трифлоксистробина в концентрациях 0,001-0,0025 мг/л наблюдались серьезные патологии развития - водянка желточного мешка, многочисленные геморрагии, в основном в области сердца, искривление туловища. В растворах Пираклостробина 0,0025 мг/л у 50 % особей отмечали укорочение хвостового отдела. В растворах Флуоксастробта с концентрацией 0,1 мг/л после 6-ти суток выдерживания предличинок бестера наблюдалось развития водянки перикарда, слабая пигментация. Димоксистробин (в максимально изученной концентрации 0,001 мг/л) тератогенного действия на предличинок бестера не оказывал.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в наших исследованиях результаты показали, что водные организмы оказались чрезвычайно чувствительными к действию стробилуриновых фунгицидов в отличие от млекопитающих, толерантных к их действию (Пестицида. Классифжащя..., 2000). Наиболее уязвимыми оказались дафнии, эмбрионы и предличинки осетровых рыб. У них отмечались необратимые биологические нарушения, связанные с развитием, ростом, репродукцией, в низких концентрациях фунгицидов.

В настоящее время доля стробилуриновых пестицидов, используемых в сельскохозяйственном производстве, увеличивается, расширяется ассортимент препаративных форм фунгицидов на основе стробилуринов и, следовательно, возрастает опасность попадания их в рыбохозяйственные водоемы. В таком случае в природных водоемах эти фунгициды могут быть потенциально опасны, в первую очередь, для гидробионтов, находящихся на ювенильной стадии развития и зоопланктона, являющегося кормовой базой молоди рыб.

Мониторинг стробилуриновых фунгицидов в водной среде практически не проводится в настоящее время. Тем не менее, они могут представлять реальную опасность для водных экосистем. При оценке токсикологического состояния промысловых рыб Азовского моря в 2009-2010 году сотрудниками ФГУП «АзНИИРХ» в весенней период в печени бычка-кругляка, пиленгаса и судака был обнаружен Димоксистробин, хотя его содержание было достаточно мало (Войкина и др., 2011). Его обнаружение является сигналом для проведения систематических мониторинговых наблюдений за содержанием этих фунгицидов в воде и промысловых видах рыб.

ВЫВОДЫ

1. Результаты изучения дозоэффекгивных зависимостей позволили определить, что по степени острой токсичности все исследованные фунгициды относятся к группе особо токсичных пестицидов для дафний. Для предличинок бестера и сеголетков карпа Пиракюстробин, Трифлоксистробин и Димоксистробин - особо токсичны, Флуоксастробин - высокогоксичен. Для катушки роговой Пиракюстробин и Трифлоксистробин - высокогоксичны, Димоксистробин - особо токсичен. Флуоксастробин относится к группе среднетоксичных соединений для бентосных организмов.

2. При действии стробилуриновых фунгицидов в минимальных летальных концентрациях (ЛК16) на рыб и моллюсков в начальные сроки интоксикации (1-е - 4-е сутки) нарушался про/анти-оксидантный баланс в тканях, что в свою очередь сказывалось на функциональном состоянии лизосомальной протеолитической системы, происходила активация КФ. Параллельно усилению процессов ПОЛ и ингибированию активности СОД активировались KT и ферменты I и II фаз детоксикации в тканях гидробионгов.

3. Длительное воздействие Димоксистробина (15 суток) на уровне минимальной летальной концентрации острого опыта (ЛК^4) вызывало дальнейшую интенсификацию ПОЛ, что приводило к срыву адаптационных механизмов, проявившихся в начальные сроки интоксикации и нарушению функционирования процессов детоксикации. Отмечалось ингибирование активности СОД KT, TST, снижалось содержание TS 11, увеличивалось число погибших рыб.

4. В результате проведения хронических экспериментов установлены высокие пороги чувствительности ветвисгоусых рачков к действию стробилуринов (мг/л): Трифлоксистробин - 0,00005, Пираклостробин - 0,000006, Димоксистробин - 0,0005, Флуоксастробин - 0,00005. Начиная с этих концентраций, в растворах фунгицидов снижалась выживаемость, численность и биомасса популяций, биопараметры воспроизводства, размерно-массовые показатели рачков.

5. Установлены пороги чувствительности осетровых рыб на ранних стадиях онтогенеза к действию стробилуринов (мг/л): Пираклостробин и Трифлоксистробин -0,001, Димоксистробин - 0,0005, Флуоксастробин - 0,05. Начиная с этих концентраций стробилуринов, происходило подавление нормального развития и роста предличинок бестера,

6. Выявлены неспецифические тератогенные эффекты у эмбрионов и предличинок осетровых рыб. Количество патологических признаков и степень их проявления у эмбрионов и предличинок имели дозозависимый характер.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, из перечня ВАК:

1. Федорова Е.А. Оценка потенциальной опасности нового поколения фунгицидов - стробилуринов для пресноводного рачка Daphnia magna Straus // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2011. № 6. С. 68-71.

2. Федорова Е.А., Левина И.Л., Зинчук OA. Сравнительная оценка токсичности фунгицидов новых поколений для дафний // Научный журнал КубГАУ, № 4 (10), 2011. - 8 с. http://ei.kubagro.ru/2011/10/pdf/50.pdf

3. Федорова Е.А. Влияние малых доз стробилуриновых фунгицидов на линейный и весовой рост Daphnia magna Strausl! Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естесга. науки. 2012. №2. С. 60-62.

Статьи в изданиях, из перечня ВАК (в печати)

4. Левина И.Л., Федорова Е.А., Кузнецова Л .Я., Зинчук O.A. Динамика процессов антиоксидантной защиты и детоксикации в печени карповых рыб при действии стробилуриновых фунгицидов // Биология внутренних вод. 2012. №2.

Статьи и тезисы в других изданиях:

5. Федорова Е.А., Левша И.Л., Власенко Е.С., Жердев H.A. Влияние стробилуриновых фунгицидов на жизнедеятельность дафний // Основные проблемы

рыбного хозяйства и охраны рыбохозяйственных водоемов Азово-Черноморского бассейна // Сборник научных трудов 2008-2009 гг., Ростов-на-Дону, 2011. - С. 267-274.

6. Левина И.Л., Федорова Е.А., Кузнецова ЛЯ., Козлов E.H., Зинчук O.A. Характер формирования метаболических нарушений у карпа в процессе развития интоксикации стробилуриновыми фунгицидами // Основные проблемы рыбного хозяйства и охраны рыбохозяйственных водоемов Азово-Черноморского бассейна // Сборник научных трудов 2008-2009 гг., Ростов-на-Дону, 2011. - С. 249-255.

7. Бугаев Л.А., Левина И.Л., Войкина A.B., Федорова Е.А., Кузнецова ЛЯ. Активность систем антиоксидантной защиты и детоксикации у азовской тарани (rutilus rutilus) в нерестовый период // Матер. 3-й научной конференции с элементами школы молодых ученых, аспирантов и «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов», Петрозаводск 2010. - С. 16-17.

8. Левина И.Л., Зинчук O.A., Федорова Е.А., Кузнецова ЛД Козлов E.H. Оценка про/антиоксидантного баланса у гидробионтов на ранних стадиях интоксикации стробилуриновыми фунгицидами // Матер. 3-й научной конференции с элементами школы молодых ученых, аспирантов и «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов», Петрозаводск 2010. - С. 105-106.

9. Федорова Е.А., Левина И.Л., Щербакова Н.И. Оценка токсичности стробилуринового фунгицида димоксистробина для пресноводных организмов разных трофических уровней // Международная научная конференция «Современное состояние водных биоресурсов и экосистем морских и пресных вод России: проблемы и пути решения» г. Ростов-на-Дону 2010. - С. 295-299.

10. Федорова Е.А., Щербакова Н.И. Влияние димоксистробина на морфофизиологические показатели Daphnia magna Straus и Acipenser ruthenus L. // Матер, междунар конф.: «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов», Петрозаводск, 2010, —С. 184-185.

11. Федорова Е.А., Щербакова Н.И. Морфофизиологические механизмы формирования токсичности стробилуринового фунгицида Димоксистробина у гидробионтов // Тезисы седьмой международной научно - практической конференции молодых ученых по проблемам черного и азовского морей «Понт Эвксинский -2011». Севастополь 2011. - С. 246-247.

12 Левина И.Л., Федорова Е.А., Кузнецова ЛЯ., Зинчук O.A. Оценка направленности биохимических процессов у карповых рыб на ранних стадиях интоксикации смесевым фунгицидом и его компонентами // Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы водной токсикологии к 100-летию со дня рождения профессора Е.А. Веселова» г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 2011.-С. 99-102.

13. Левина И.Л., Федорова Е.А., Кузнецова ЛЯ., Зинчук O.A. Характер изменений активности эстераз у карповых рыб при интоксикации пестицидами различных химических классов // IV Всероссийской конференции по водной экотоксикологии «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» Институт биологии внутренних вод им. ИД. Папанина РАН п. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл., 2011.-С. 155-159.

14. Федорова Е.А., Левина И.Л., Власенко Е.С., Зинчук О. Оценка токсического воздействия смесевых фунгицидов и их компонентов на процессы жизнедеятельности Daphnia magna Straus /У IV Всероссийской конференции по водной экотоксикологии «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы.» Институт биологии внутренних вод им. ИД. Папанина РАН п. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл., 2011.-С. 82-85.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПДК - предельно-допустимая концентрация

АОЗ - антиоксидантная защита

ГЭТ - глугатион-Б-трансфераза

ГР - глугатионредукгаза

д.в. - действующее вещество

КТ-каталаза

ЛКо- минимальная недействующая концентрация

Ж«- минимальная летальная концентрация

ЛК50-срсдн ел стальная концентрация

МДА - малоновый диальдегтд

ПОЛ - перекисное окисление ликидов

СОД - супероксиддисмутаза

ГБН - глутатион восстановленный

КФ - кислая фосфатаза

АцЭ - ацетилэстераза

КарбЭ - карбоксилэстераза

ГТТ - гамма-глугамилтрансфераза

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1,0 уч.-изд.-л. Заказ № 2568. Тираж 100 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Федорова, Елена Анатольевна, Ростов-на-Дону

61 12-3/824

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЗОСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОГО

ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ФЕДОРОВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ СТРОБИЛУРИНОВЫХ ФУНГИЦИДОВ

ДЛЯ ГИДРОБИОНТОВ

03.02.08 - экология (биологические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

И.Л. Левина

Ростов-на-Дону - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение..............................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ПЕСТИЦИДНОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ..................................................10

1.1. Пестициды в современном мире и их классификация........................10

1.2. Стробилуриновые фунгициды - характеристика и биологическое действие................................................................................................................................................................15

1.3. Экологические проблемы пестицидного загрязнения водных экосистем............................................................................................................................................................22

1.4. Механизмы токсического действия пестицидов на гидробионтов... 25

1.4.1. Физиологические нарушения у гидробионтов при пестицидном воздейсвии........................................................................................................................................................25

1.4.2. Биохимические процессы при пестицидной интоксикации..................29

ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................................................................................................................39

2.1. Объекты и материалы исследования..............................................................................40

2.2. Постановка экспериментов......................................................................................................45

2.3. Методы биохимических исследований........................................................................48

2.3.1. Получение биологических материалов для биохимического анализа..........................................................................................................................................................................48

2.3.2. Определение содержания малонового диальдегида....................................48

2.3.3. Определение активности супероксиддисмутазы............................................49

2.3.4. Определение активности каталазы..............................................................................49

2.3.5. Определение активности кислой фосфатазы......................................................50

2.3.6. Определение активности ацетилэстеразы..............................................................50

2.3.7. Определение активности карбоксилэстеразы....................................................51

2.3.8. Определение содержания восстановленного глутатиона........................51

2.3.9. Определение активности глутатионредуктазы................................................52

2.3.10. Определение активности гаммаглутамилтрансферазы..........................53

2.3.11. Определение активности глутатион-Б-трансферазы................................53

2.3.12. Определение содержания общего белка..............................................................54

2.4. Математическая обработка результатов............... ......................................54

2.4.1. Расчет токсикометрических параметров..................................................................54

2.4.2. Статистическая обработка данных..............................................................................55

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ....................................................................................................................................................................................56

3.1. Токсикологическая оценка стробилуриновых фунгицидов по ток-

сикометрическим параметрам и клиническим признакам интоксикации у гидробионтов............................................................... 56

3.1.1. Оценка степени острой токсичности стробилуринов для зоо-планктонных организмов....................................................... 56

3.1.2. Оценка степени острой токсичности стробилуринов для зообен-тосных организмов.................................................................. 58

3.1.3. Оценка степени острой токсичности стробилуринов для рыб..... 60

3.2. Особенности биохимического статуса гидробионтов при действии стробилуринов на ранних стадиях интоксикации............................ 64

3.2.1. Влияние стробилуринов на интенсивность ПОЛ в тканях брюхоногих моллюсков и карповых рыб в остром эксперименте............... 65

3.2.2. Активность антиоксидантных ферментов у брюхоногих моллюсков и карповых рыб при действии стробилуриновых фунгицидов на ранних стадиях токсического процесса........................................ 69

3.2.3. Активность детоксикационных процессов у брюхоногих моллюсков и карповых рыб при остром воздействии стробилуринов......... 72

3.3. Оценка формирования метаболических нарушений у карповых рыб при действии стробилуринов в длительном 15-ти суточном эксперименте............................................................................... 82

3.4. Действие стробилуринов на биологические показатели жизнедеятельности ветвистоусых ракообразных в хроническом эксперименте......................................................................................... 86

3.5. Влияние стробилуринов на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие осетровых рыб................................................... 104

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................... 119

ВЫВОДЫ.............................................................................. 123

СОКРАЩЕНИЯ...................................................................... 125

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................... 126

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Изменение свойств водной среды в результате использования химических загрязнений нанесло значительный ущерб биопродуктивности многих водоемов (Брагинский, 1998). Особенно остро это проявилось уже 60 - 70 годы XX столетия. Стало очевидным, что использование разных классов веществ оказывают губительное влияние на водные экосистемы. Пестициды - выступают одним из важных факторов загрязнения окружающей среды (Потапов, Ястребов, 1998; Соколов и др., 2001). Однако, ни одна страна мира в настоящее время не смогла отказаться от использования пестицидов, что, в свою очередь приводит к неизбежному попаданию этих химических соединений в водоемы. Находясь в водной среде, пестициды могут вызывать различные патологические изменения, как у отдельных гидробионтов, так и у целых сообществ (Федоров, Яблоков, 1999).

Анализ литературных данных свидетельствует о том, что сравнительно полные токсиколого-биохимические исследования на гидробионтах проведены лишь при изучении действия пестицидов, которые используются в сельском хозяйстве уже несколько десятилетий (это хлор- и фосфорорганические соединения, карбаматы, пиретроиды). Доказана их высокая токсичность для водных сообществ.

В настоящее время создаются пестициды новых поколений (Грапов, 1995; РНтшег, 1996). Важным является изучение поведения таких современных пестицидов в водных экосистемах. Последнее вызвано тем, что гидро-бионты, вследствие определенных физико-химических особенностей самой среды обитания и процессов их взаимодействия с этой средой, оказываются в большинстве случаев наиболее чувствительными к антропогенному загрязнению экосистем (Врочинский, Мухопад, 1988; Брагинский, 1998).

Стробилурины представляют собой новое, 4-е поколение, фунгицидов с очень широким спектром трансламинарного мезосистемного действия, обладающие высокой эффективностью в борьбе практически со всеми грибко-

выми заболеваниями растений (Рубчиц, 2005). Они обладают новым механизмом фунгицидного действия: подавляют митохондриальное дыхание в грибах путем блокировки перемещения электронов в цитохромах «Ь» и «с» дыхательной цепи (Багодский, Санин, 1991).

В известной нам литературе практически нет сведений о влиянии стро-билуринов на водные объекты, не исследованы механизмы токсического действия на гидробионтов, не налажена на должном уровне система мониторинга этих соединений в водоемах. Тем не менее, использование стробилуринов в сельском хозяйстве, как современных средств защиты растений, увеличивается год от года, в результате возрастает опасность попадания их в водоемы.

Вследствие этого, актуальным является изучение влияния стробилури-новых фунгицидов на формирование структурно-метаболических и биологических нарушений у гидробионтов разных систематических групп.

Цель и задачи исследования. Цель работы - оценка токсичности стро-билуриновых фунгицидов для гидробионтов на основе изучения патологических, адаптивных и детоксикационных процессов у них.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Установить токсикометрические параметры стробилуриновых фунгицидов (Трифлоксистробин, Пиракластробин, Димоксистробин и Флу-оксастробин) для представителей зоопланктона, зообентоса и рыб в различных фазах онтогенеза (предличинки осетровых рыб, сеголетки карпа).

2. Изучить изменения интенсивности перекисного окисления липи-дов (ПОЛ), состояние систем I и II фаз детоксикации и антиоксидантной защиты у карповых рыб и брюхоногих моллюсков при действии фунгицидов на ранних стадиях развития токсического процесса.

3. Изучить влияние стробилуринов на биохимические процессы у сеголеток карпа в условиях длительного 15-ти суточного эксперимента.

4. Исследовать действие стробилуринов на биологические показатели жизнедеятельности зоопланктонных организмов в хроническом эксперименте.

5. Изучить влияние стробилуринов на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие осетровых рыб.

6. Определить порог чувствительности у разных видов гидробио-нтов к действию стробилуринов.

Научная новизна работы. В работе впервые проведена комплексная оценка токсического действия стробилуриновых фунгицидов на ветвисто-усых ракообразных, брюхоногих моллюсков и рыб в различных фазах онтогенеза (эмбрионы и предличинки осетровых рыб, сеголетки карпа) в условиях острых и хронических экспериментов - это позволяет оценивать химическое поражение на разных стадиях патологического процесса. Проведен сравнительный анализ интенсивности процессов перекисного окисления ли-пидов, антиоксидантной защиты, первой и второй фаз детоксикации у рыб и брюхоногих моллюсков при интоксикации стробилуринами. Впервые изучены основные показатели жизнедеятельности ветвистоусых ракообразных, пластического обмена у осетровых рыб на ранних стадиях онтогенеза, установлены аномалии развития эмбрионов и предличинок при действии фунгицидов данного класса.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований вносят значительный вклад «в базу данных» по водной токсикологии. Проведенные исследования позволяют выявить закономерности формирования адаптивных и патологических процессов у гидробионтов в ответ на краткосрочное и длительное воздействие стробилуриновых фунгицидов и оценить их потенциальную опасность для водных организмов.

Практическая значимость работы заключается в следующем: определены токсикометрические параметры и дозоэффективные зависимости воздействия изученных фунгицидов для гидробионтов разных систематических групп, установлены наиболее чувствительные тест-объекты при интоксикации стробилуринами. Найдены информативные биохимические и биологические параметры, характеризующие развитие в организмах гидробионтов пес-тицидной интоксикации, которые могут быть использованы при проведении

эколого-токсикологического мониторинга водных экосистем. На основе изучения показателей жизнедеятельности 4-х поколений ветвистоусых ракообразных при действии фунгицидов впервые определены пороги чувствительности зоопланктонных организмов к действию стробилуринов, что является необходимым условием обоснования безвредных уровней содержания их в воде рыбохозяйственных водоемов.

Разработанный комплекс показателей используется в научных исследованиях отдела рыбохозяйственной токсикологии ФГУП «АзНИИРХ». Материалы проведенных исследований легли в основу разработки 4-х рыбохозяйственных нормативов (ПДК) стробилуриновых фунгицидов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Исследованные стробилурины (Трифлоксистробин, Пиракласт-робин, Димоксистробин и Флуоксастробин) особо токсичны для зоопланктона; особо- либо высокотоксичны для рыб на разных стадиях жизненного цикла (от эмбрионов до взрослых особей). Для зообентоса острая токсичность стробилуринов возрастает от среднетоксичного Флуоксастробина до особотоксичного Димоксистробина.

2. Закономерности формирования биохимических адаптивных и патологических процессов у гидробионтов при действии стробилуринов:

а) действие Пираклостробина и Трифлоксистробина на уровне минимальных летальных концентраций (Ж)6) в начальные сроки интоксикации (1_е _ 4_е сутки) вызывает нарушение про/анти-оксидантного баланса в тканях сеголетков карпа и брюхоногих моллюсков параллельно с активацией де-токсикационных процессов.

б) 15-ти суточное воздействие Димоксистробина на уровне минимальной летальной концентрации приводит к срыву адаптационных механизмов, проявившихся в начальные сроки интоксикации, увеличивая его токсичность для рыб.

3. В хроническом эксперименте у ветвистоусых ракообразных происходят необратимые нарушения, связанные с развитием, ростом и репродук-

цией, в растворах с низкими концентрациями всех исследованных фунгицидов.

4. Стробилурины нарушают пластический обмен у предличинок бесте-ра, снижая их линейный и весовой рост, и обладают выраженным тератогенным действием для эмбрионов и предличинок осетровых рыб.

5. Наиболее чувствительными к действию стробилуринов оказались ветвистоусые ракообразные, эмбрионы и предличинки осетровых рыб.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на российских и международных конференциях: Международная конференция: «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2010); Международная научая, конференция «Современное состояние водных биоресурсов и экосистем морских и пресных вод России: проблемы и пути решения» (Ростов-на-Дону, 2010); Седьмая международная научно - практическая конференция молодых ученых по проблемам черного и азовского морей «Понт Эвксинский» (Севастополь, 2011); Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы водной токсикологии к 100-летию со дня рождения профессора Е.А. Веселова» (Петрозаводск, 2011); IV Всероссийской конференции по водной экотоксиколо-гии «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН (п.Борок, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях из перечня ВАК. Доля участия автора в публикациях составляет 59 % (3,56 п.л.)

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах печатного текста. Состоит из введения, трех основных глав, заключения, выводов, списка использованной литературы, включающей 115 источников отечественных и 55 зарубежных авторов. Содержит 35 таблиц и 28 рисунков.

Личный вклад автора в работу заключается в непосредственном выполнении экспериментальных исследований по всем разделам диссертацион-

ной работы, проведении анализа и обобщения результатов работы, сбора и систематизации литературных данных. Исследования по эмбриологии и тератогенному анализу осетровых рыб проводились совместно с к.б.н. Щербаковой Н.И. и к.б.н. Катасковой С.И.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ПЕСТИЦИДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

1.1. Пестициды в современном мире и их классификация

Пестициды - общепринятое в мировой практике собирательное название химических средств защиты растений и животных, состоящее из двух слов - реБйз - вред и Ыёо - убивать (смысловой перевод - вредоубивающие средства). Пестициды обладают биологической активностью и могут вызывать нарушения жизнедеятельности не только тех живых организмов, против которых их применяют, но и других, в том числе гидробионтов, теплокровных животных и человека (Мельников, 1987; Мельников, Новожилов и др., 1995). Однако ведения сельскохозяйственного производства в настоящее время немыслимо без пестицидов. Причинами широкого применения пестицидов в развитых странах является стремление к повышению эффективности сельскохозяйственного производства и прибыли химических компаний, в развивающихся странах - это быстрый рост населения, нуждающегося в дополнительных ресурсах пищи. Современное общество оказалось на своеобразной пестицидной "игле" - необходимость поддержания урожайности сельскохозяйственных культур ведет к очередному витку синтеза препаратов новых поколений и росту объемов их производства (Федоров, Яблоков, 1999).

Использование пестицидов в мире за последние 20 лет претерпело существенные изменения. Развитые страны преимущественно используют новые и менее токсичные гербициды, инсектициды и фунгициды. Развивающиеся страны применяют в основном инсектициды и фумиганты с высокой токсичностью (Черных, 2003). В Российской Федерации отмечена тенденция увеличения использования высокоактивных пестицидов с низкими нормами расхода, наносящих минимальный ущерб окружающей среде (Ильницкая и др., 2001). В тоже время приоритетными загрязнителями продолжают оставаться пестициды из групп пиретроидов, фосфо�