Влияние токсикантов на личиночное развитие озерной лягушки - Магистерская работа

Потенциальную опасность отравления представляют тяжелые металлы и токсически действующие неметаллы, масла, полихлордифенилы и фталаты; антибиотики и сульфонамиды, а также биотоксины. В списке наиболее значимых антропогенных загрязнителей среды первые места занимают пестициды, тяжелые металлы, диоксид углерода, диоксид серы и продукты ее окисления, взвеси; разливы нефти, сточные воды промышленных предприятий [Инге-Вечтомов, 1998]. Их влияние на живые организмы почти не изучено, хотя проникающая способность значительно выше, чем у обычных токсикантов, и, следовательно, их влияние на живые организмы потенциально велико [Магнитные наночастицы, 2005]. В обнаружении антропогенного загрязнения урбанизированных территорий все чаще используют животных, жизненный цикл которых охватывает как водную, так и наземную среду. Цель данной магистерской диссертации - в лабораторных условиях выяснить влияние различных типов токсикантов на биологические показатели головастиков озерной лягушки.В качестве универсальных биоиндикаторов и биомониторов состояния окружающей среды предлагается использовать земноводных.Развитие и рост личинок в контроле и при концентрации 5 мг/л кадмия в растворе отмечается незначительно: к 5-му дню наблюдения фиксируются изогнутость на уровне колен, а к 7-му - появление тупого угла в коленном суставе и видимость очертаний передних конечностей с брюшной поверхности (в эти же дни длина хвоста достигает максимума - 20 мм), к 12-му - последовательный выход левой и правой передних конечностей и начало редукции хвоста (14 мм), к 14-му - тазобедренный и коленные суставы находятся по отношению друг к другу под прямым углом. При концентрации Cd в растворе 15 мг/л картина резко меняется: за исключением двух головастиков, развитие которых происходит аналогично контролю, рост и развитие остальных останавливается и находится на уровне первого дня наблюдения. В другом опыте с озерными лягушками в течение 10 дней их экспонировали в воде, содержащей 200 мг/кг кадмия (CDCL2), а затем помещали в чистую воду на срок до 30 дней для детоксикации. Так, в одной из работ по влиянию солей тяжелых металлов на смертность головастиков бесхвостых амфибий [Пескова, 1997] было исследовано влияние сульфата меди CUSO4*5H2O в концентрациях 1, 2, 3, 10 и 20 мг/л на головастиков озерной лягушки, зеленой жабы и гладкой шпорцевой лягушки; а также сульфата кадмия 3CDSO4*8H2O в концентрациях 1, 2 и 3 мг/л. Так все исследованные концентрации сульфата железа были значительно токсичнее для головастиков зеленой жабы: Самый разбавленный раствор (0,5 мг/л) вызывал гибель 78% головастиков этого вида, в то время как у озерной лягушки в этом растворе погибают только 38%; уровень 50%-ной смертности для головастиков зеленой жабы отмечен на 8-26 день после начала эксперимента, а для озерной лягушки он вообще не достигнут даже в самом концентрированном растворе сульфата железа (10 мг/л), в растворах соли железа концентрации 5 и 10 мг/л гибнут 100% головастиков зеленой жабы на 70-й и 60-й дни соответственно.В эксперименте исследовали влияние нефти концентраций от 0,005 до 0,05 мл/л, а также бензина АИ 76 концентраций от 0,02 до 1,0 мл/л. Пребывание головастиков озерной лягушки Rana ridibumda в растворах нефти значительно дозозависимо сдвигает вперед начало гибели их по сравнению с контролем, а также день наступления 50%-ной гибели. Бензин в концентрациях 0,5 и 1,0 мл/л вызывает гибель всех головастиков через 0,5-1 час после внесения. У зеленой жабы Bufo viridis в растворе нефти единственной исследованной концентрации 0,025мл/л вылупление головастиков из икры происходит позднее-на 7-8-й день, в то время как в контроле на 5-й), а метаморфоз задерживается на 12 дней по сравнению с контролем. Для выяснения влияния нефти на рост и выживаемость личинок остромордой лягушки Rana arvalis были поставлены опыты в трех вариантах, имитирующих загрязнение нефтью воды (1), озерного грунта (2) и песка (3) [Данилова, 1985].На основании проведенного эксперимента можно говорить о высокой токсичности концентраций ГХЦГ 1,0 и 0,5 мл/л для икры и головастиков озерной лягушки - растворы этих концентраций вызывают 100% гибель икры и личинок. [2009] были поставлены опыты по выявлению влияния на личиночное развитие малоазиатской лягушки двух минеральных удобрений: нитрата аммония (азотное удобрение) и аммофоса (фосфорное удобрение). Так, в растворе концентрации 0,5 мг/л гибнут 76,7% (нитрат аммония) и 96,7% (аммофос) головастиков; в растворе концентрации 1,0 мг/л гибнут 83,3% и 100% головастиков соответственно. Все 100% головастиков, взятых в опыт, погибают при концентрациях 3,0 мг/л нитрата аммония и 1,0 мг/л аммофоса, т.е. втрое меньшей. Содержание икры, а затем появившихся из нее головастиков в растворах с концентрацией лондакса 0,25 и 0,50 мг/л при плотности 1особь/л не привело к удлинению сроков развития.Известно, что в ультрадисперсной форме металлы - наночастицы металлов размером 10-50 нм приобретают уникальные свойства, используемые в различных отраслях народного хозяйства,

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Влияние тяжелых металлов на развитие головастиков

1.2 Влияние нефти на икру и головастиков земноводных

1.3 Влияние пестицидов на икру и головастиков земноводных

1.4 Влияние металлов в наноформе на живые организмы

2. Материал и методы исследований

3. Влияние токсикантов на личиночное развитие озерной лягушки

3.1 Влияние токсикантов на выживаемость головастиков озерной лягушки

3.2 Влияние токсикантов на темпы роста головастиков озерной лягушки

3.3 Влияние токсикантов на темпы развития головастиков озерной лягушки

Заключение

Библиографический список

Токсиканты антропогенного происхождения многообразны, как многообразна человеческая жизнедеятельность [Яржомбек, Михеева, 2007].

Это пестициды (инсектициды, гербициды, фунгициды), дефолианты, промышленные и бытовые сточные воды. Потенциальную опасность отравления представляют тяжелые металлы и токсически действующие неметаллы, масла, полихлордифенилы и фталаты; антибиотики и сульфонамиды, а также биотоксины. В списке наиболее значимых антропогенных загрязнителей среды первые места занимают пестициды, тяжелые металлы, диоксид углерода, диоксид серы и продукты ее окисления, взвеси; разливы нефти, сточные воды промышленных предприятий [Инге-Вечтомов, 1998]. В последние годы появился абсолютно новый тип загрязнителей - «нановещества», частицы которых имеют размеры 10-100 нм. Их влияние на живые организмы почти не изучено, хотя проникающая способность значительно выше, чем у обычных токсикантов, и, следовательно, их влияние на живые организмы потенциально велико [Магнитные наночастицы, 2005].

Гидробиологической науке и одному из ее разделов - водной токсикологии принадлежит ведущая роль в обосновании мероприятий, направленных на охрану чистоты водной среды [Флеров, 1989].

В обнаружении антропогенного загрязнения урбанизированных территорий все чаще используют животных, жизненный цикл которых охватывает как водную, так и наземную среду. Наиболее пригодны для этих целей земноводные. Одним из преимуществ земноводных в данном случае является их постоянное присутствие в наземных и околоводных (водных) биотопах урбоэкосистем. При этом они реагируют как на краткосрочные и залповые выбросы токсических веществ, так и на хроническое загрязнение [Можановский, Сытник, 2005].

Личинки амфибий являются превосходным материалом для экспериментальных исследований. Головастиков легко добывать в больших количествах и многочисленных пресных водоемах. Постэмбриональное развитие протекает в течение нескольких недель [Пястолова, 1989]. Личиночные стадии развития земноводных обладают высокой чувствительностью по отношению к самым разным токсикантам. Среди ответных реакций личинок земноводных выделяют как общие, так и специфические морфологические и физиологические изменения, по которым возможно судить о качественных и количественных показателях загрязнения водоема. Объектом данного исследования является озерная лягушка. Предмет данной магистерской диссертации - динамика показателей головастиков озерной лягушки под действием различных типов токсикантов, загрязняющих водоемы. Цель данной магистерской диссертации - в лабораторных условиях выяснить влияние различных типов токсикантов на биологические показатели головастиков озерной лягушки.

Для этого надо было решить следующие задачи: - 1. Сравнить смертность головастиков озерной лягушки в контроле и растворах различных токсикантов;

- 2. Сравнить скорость роста и развития головастиков озерной лягушки в контроле и растворах исследованных концентраций токсикантов;

- 3. Оценить влияние оксидов металлов в наноформе на биологические показатели головастиков при их добавлении к исследуемым токсикантам.

Научная новизна и теоретическое значение работы

Установлены как общие тенденции влияния органических и неорганических загрязнителей на личиночные стадии развития озерной лягушки, так и специфика воздействия исследованных токсикантов различной природы на головастиков.

Практическая значимость результатов

Полученные материалы могут быть использованы Краевым Комитетом по охране окружающей среды и природных ресурсов при оценке антропогенного воздействия на водные биотопы. Основные результаты исследования и положения магистерской диссертации могут быть использованы в учебном процессе на биологическом факультете КУБГУ при чтении лекций в курсах Водной токсикологии, Биологии развития водных животных, Герпетологии.

Апробация результатов исследования

Результаты исследования докладывались на 23 Межреспубликанской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» в апреле 2010г.

Был получен диплом участника первого тура конкурса «Лучшая научная и творческая работа студентов высших учебных заведений Краснодарского края», Краснодар, 2011.

Опубликована статья на тему «Влияние нефти на биологические показатели головастиков озерной лягушки» в сборнике «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий», Краснодар, 2012, С.102-104. А также в сборнике всероссийской научной конференции «Животные: экология, биология и охрана» на тему «Влияние пестицидов на развитие головастиков озерной лягушки», Саранск, 2012, С. 178-180.

Основные положения, выносимые на защиту

Органические вещества оказывают более токсичное воздействие на выживаемость головастиков озерной лягушки, чем неорганические загрязнители. Гибель головастиков в растворах пестицидов и нефти начинается сразу после их помещения в раствор, а в солях тяжелых металлов гибнуть головастики начинают на 10-15 день.

Большинство исследованных токсикантов (нефть, пестицид - цинеб, соли металлов) замедляют темпы роста тела головастиков. Пестициды лондакс и фозалон, а также оксиды Co и Ni в наноформе в смеси с другими токсикантами не изменяют скорость роста головастиков озерной лягушки.

3. Большинство исследованных токсикантов замедляет скорость развития головастиков озерной лягушки. Пестицид лондакс, соли Al2(SO4)3 и Co(NO3)2 не влияют на этот показатель. СОО при добавлении к Al2(SO4)3, Co(NO3)2 и Ni(NO3)2 убыстряет сроки наступления основных стадий развития головастиков.

Магистерская диссертация написана на 81 странице машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов и списка литературы, в котором приведено 70 литературных источников, из них 17 - иностранных. В диссертации 17 таблиц и 1рисунк.