Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из основных проблем современного этапа развития рыбного хозяйства является предотвращение отрицательных последствий от пестицидного загрязнения рыбохозяй-ственных водоемов. Острота этой проблемы обусловлена тем, что современные технологии производства сельскохозяйственных культур, а также охраны лесов предусматривают применение химических средств защиты растений. Это означает, что в настоящее время и в перспективе (по крайней мере в ближайшей) будут широко применяться пестициды, следовательно, загрязнение ими рыбохозяйственных водоемов неизбежно. Общеизвестно, что эти соединения вызьшают нарушения структуры и механизмов функционирования экосистем, в том числе водных, включая изменение биохимических, физиологических и других процессов в экосистемах на клеточном, организменном и популяционном уровнях, а также проявление мутагенных эффектов с соответствующими генетическими последствиями, небезопасными и для человека (Брагинский, 1972; Пилинская, Львова, 1979; Козловская, Флеров, 1981; Шоптер, Людке, 1981; Ноге, Verma, 1984; Morrison et. al., 1985; Neff, 1985; Migliore, Loprieno, 1987; Перевозников, 1988; Владимиров и др., 1991).
Это в свою очередь выдвигает ряд задач, направленных на повышение эффективности охраны и рационального использования ресурсов природных и искусственных водных экосистем в условиях значительного пестицидного загрязнения среды.
Охранные мероприятия, связанные с нейтрализацией воздействия пестицидов, осуществляются в разных направлениях - это прежде всего, нормирование их применения с целью предотвращения попадания в водоемы высокотоксичных соединений. Кроме того,
разрабатываются эффективные, специфические и быстроразру шающиеся малотоксичные для других организмов соединения, а такжі осуществляется поиск и внедрение в практику экологически безопас ных альтернативных методов защиты растений для снижения загряз нения и уменьшения отрицательного воздействия пестицидов.
Одним из природоохранных направлений является создание без опасных антидотных средств, способствующих повышению токсико резистентности гидробионтов в условиях пестицидного загрязнения оказывающих непосредственное действие на скорость биотрансфор мации токсикантов в гидробиоценозах, а также разработка методо] использования антидотов.
Анализ биологической активности и спектр биологического дей ствия лактонсодержащих соединений и аминокислот позволил на» выдвинуть и обосновать гипотезу о том, что эти соединения могут по вышать токсикорезистентность гидробирнтов и смягчать или предот вращать поражение водных экосистем хлор- и фосфорорганическимі пестицидами. Для широкого использования лактонсодержащн: соединений в практике актуальным явилось изучение их воздействиі на различные уровни организации гидробиоценозов и исследован» возможности использования указанных соединений для снижешь экологической опасности пестицидов для рыбохозяйственных водое мов.
Представленная работа выполнена в соответствии с тематиче скими планами Азовского НИИ рыбного хозяйства в рамках отрасле вых научно-технических программ Минрыбхоза СССР "Научны основы охраны рыбохозяйственных водоемов от загрязнения" і Госкомитета РФ по рыболовству "Разработать научные, основі экологического мониторинга и охраны водных экосистем с учетої приоритетов рыбного хозяйства".
Цель и задачи исследований. Исходя из вышеизложенного и была определена основная цель работы - исследовать возможности, условия использования и механизмы действия химических средств для анти-дотной зашиты водных экосистем (на примере лактоновых соединений и аминокислот) от поражения хлор- и фосфорорганическими пестицидами.
Для этого были поставлены и решены следующие задачи:
-
Выявить особенности действия лактонов на гидробионтов различных систематических групп (бактерии, водоросли, высшие водные растения, ракообразные, моллюски, рыбы на разных этапах онтогенеза).
-
Изучить влияние антидотных препаратов на характер и степень трансформации пестицидов как в донных отложениях и гидроби-онтах, так и в водных экосистемах в целом.
-
Оценить эффекты, связанные как с отрицательным воздействием пестицидного загрязнения на гидробионтов, так и с ускоренным выведением пестицидов гидробионтамн при действии антидотных средств.
-
Исследовать и оценить в условиях различной пестицидной нагрузки трансформацию режима и биоты водных экосистем, а также влияние антидотов на сохранение и/или положительные изменения структурной и функциональной организации биоценозов рыбохозяй-ственных водоёмов.
-
Установить возможность использования лактоновых соединений для снижения мутагенного, тератогенного и эмбриотоксического действия пестицидных препаратов на гидробионтов, тем самым обеспечивать охрану водных экосистем и гидробиоценозов от воздействия пестицидов.
6. Определить режимы и регламенты использования средств an тидотной защиты.
Научная новизна и теоретическая значимость проведенных ком плексных исследований заключается в том, что при разработк выдвинутой нами гипотезы об использовании лактоновых соединени в природоохранных целях, стало возможный сформировать целостно представление о применении лактоновых соединений в качеств антидотов и о их влиянии на направленность и эффективное! процессов детоксикации хлор- и фосфорорганических пестицидов водных экосистемах.
Такой комплексный подход к снижению опасности пестицидног загрязнения на организменном, популяционном и экосистемно уровнях с помощью лактоновых соединений прежде, до наших иссл< дований, в мировой практике не применялся. Впервые были: 1 установлена зависимость характера и спектра биологической актиі ности от структуры лактонового соединения, которая определяете наличием, составом и положением заместителей в лактоновом цикл 2). выявлены ранее неизвестные антидотные свойства О- и > гетероциклических лактонов к действию хлор- и фосфорорганичесюн соединений; 3) показано, что использование лактоновых препарате приводит не только к снижению концентрации пестицидов в водне среде, разрушению их в донных отложениях с образованием болі лабильных и менее токсичных метаболитов, но и к одновременно* уменьшению их содержания в компонентах биоты; 4) представлен убедительные доказательства участия 0- и N-гетероцикличесіа лактонов и аминокислоты L-лизина в мобилизации и направление интенсификации биохимических процессов при деструкции пестиш дов; 5) вскрыты возможности повышения токсикорезистентноа гидробионтов, а также механизмы действия антидотов на биотран
)рмацию ядов; 6) обоснованы теоретически и разработаны научно-ггодические основы практического использования лактоновых единений в природоохранных цепях < для снижения ущерба от вменения пестицидов и последующего загрязнения ими рыбохозяй-венных водоемов.
Практическая ценность а реализация результатов работы. Так к 0- и N-гетероциклические лактоны и L-лизин являются действен-т средством улучшения состояния водоемов и их биоты при загрязняй пестицидами, то открывается возможность практического вменения рассматриваемых препаратов как средств защиты, обенно когда требуется устранить воздействие пестицидов в доста-чно короткий срок.
Полученные нами результаты научных исследований явились оретической основой разработки регламентов использования тидотных средств. Накопленные обширные данные о действіш ктонов в зависимости от уровня и характера пестицидного загрязнил позволили разработать практические рекомендации, провести широкие прозводственные испытания, (на общей площади более 00 га) и получить заключение Минздрава СССР (1335/16212 от .02.86) о безвредности препарата и отсутствии ограничений на олизациго рыбы, выращенную с использованием препаратов, а кже разрешение Ветфармсовета Минсельхозпрода РФ на их исполь-вание в рыбохозяйственных водоемах временного типа. Экономиче-ий эффект от Использования изобретения и наших практических ре-мендаций и технологий только за 1987-1989 гг. составил около 1 іллиона рублей (цены 1989 года).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на «годных сессиях Ученого совета АзНИИРХ (1989-1996 гг.), областей региональных научно-практических конференциях (1983-1987), I
Всесоюзном съезде токсикологов (1986), I Всесоюзной конференции по рыбохозяйственной токсикологии (1988), заседании Ихтиологической комиссии (1994), Научно-техническом Совете Главрыбвода (1988, 1993), Фармакологическом Совете департамента ветеринарии Минсельхозпрода России (1992,1995).
Публикации. Результаты диссертации изложены в 34 работах, из которых 17 авторских свидетельств для служебного пользования.
Предмет защиты. Научно-обоснованная система использования экологически безопасных антидотных средств, позволяющая в условиях пестицидного загрязнения управлять качеством водной среды и функциональным состоянием гидробиоценозов рыбохозяйственных водоёмов, включающая:
-
Особенности биологической активности 0- и N-гетероциклических лактоновых соединений в отношении гидробион-тов различных типов, классов и трофических уровней, которая определяется наличием, составом и положением заместителей в лактоновом цикле. ...
-
Доказательство антидотного действия 0- и . N-гетероциклических лактонов при нейтрализации хлор- и фосфорорга-нических соединений за счет стимуляции процесса их дстоксикации в компонетах водных экосистем.
-
Регламенты безопасного использования лактонов (как отдельных соединений, так и в составе смеси с добавками аминокислот) в зависимости от уровня и характера пестицидного загрязнения водных экосистем.
-
Практические рекомендации по использованшо лактоновых соединений и аминокислоты L-лизина в природоохранных целях для снижения ущерба от загрязнения пестицидами водоемов специального назначения.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 234 страницах машинописного текста, включает введение, пять глав, заключение и выводы, содержит 73 таблицы, 27 рисунков, приложение. Список использованных источников включает 359 наименований, в том числе 94 иностранных источника. Общий объем работы 295 страниц.
Выполнение настоящей работы было бы невозможно без поддержки, которую оказывали руководство АзНИИРХ, коллеги, в частности В.А.Прокопенко, С.С.Гусева, Л.А.Бадовская, НД.Кожина, А.А.Аветисян, В.САрутюнян, а также сотрудники лаборатории санитарной экологии и функциональной диагностики водных экосистем, которые совместно со мной и под моим руководством участвовали в выполнении комплексных исследований, результаты которых и явились основой настоящей диссертации. Автор считает своим долгом выразить всем им глубокую признательность.