Введение к работе
Актуальность проблемы. Государственная стратегия РФ по охра-окружающей среды и обеспечению устойчивого развития, принятая в 93 г.. выдвигает ряд задач, направленных на повышение эффективности раїгьі и рационального использования ресурсов природных и искусствен-IX экосистем. Однако к настоящему времени еще не устранены основные отиворечия, определяемые использованием природных ресурсов, антро-гепным воздействием на водные экосистемы и реализацией принципов ционадьного использования и охраны ресурсов экосистем, вытекающие вышеуказанной концепции. Применительно к водным экосистемам (как "ссгвенным, так и искусственным) реализация принципов устойчивого ївития не возможна без детальных знаний обо всех звеньях пищевой це-. ведущих сообществах гидробионтов. определяющих функционировз-.> и продуктивность экосистем. Одним из такігх «узких», недостаточно ченных звеньев оказалось сообщество шпншх водных животных (коло-1TKH, инфузории), которые имеют большое значение в трансформации анического вещества; участвуют в трофических цепях, являясь, напри-X основным кормом многих личинок рыб, без которого невозможно их «иваннс на ранних стадиях, в том числе в условиях промышленных (то->ных и воспроизводственного профиля) хозяйств; способны достаточно ко образовывать громадную биомассу, что определяет интерес к ним и ; к объекту промышленной аквакультуры; обладают в силу ігх биологии ;обенностсй воспроизводства, специфическими реакциями на различные ропогенпые воздействия и позволяют давать последним качественную и ичественную оценку.
Даже этот неполный перечень направлений, определяющих значі мость сообщества микрозоопланктона в экосистемах, а с другой стороны б качестве объекта практического интереса или как инструмента научног исследования (особенно в областях биоиндикации и биотсстирования) он ределяют актуальность изучения как сообщества в целом, так и отдельны его представителей. Настоящая работа представляет собой обобщение рс зультатов многолетних исследований автором биологии червей микроскс пических размеров - коловраток (кл. Rotatoria).
Представленная к защите диссертация основана на работах, вы поллявшихся в соответствии с тематическими планами АзНИИРХ в рамка ГКНТ СССР, научно-технических программ развития рьгоохозяйственної отрасли Минрыбхоза СССР, Госкомрыболовства РФ в течение 1981-1991 1998-1999 гг.: "Научные основы охраны рыбохозяйственных водоемов о загрязнения". "Разработка метопов кот-роля и регулирования качест. водной среды рыбохозяйственных водоемов и водотоков", "Пруд"; в COOI вегствии с тематическими планами Гидрохимического института в рамка' ФЦП Росгидромета в течение 1991-1997 гг. по темам: "Разработать систем; оценки токсикологического состояния пресноводных экосистем и дать ре комендации к программам наблюдений по токсикологическим показатс лям", "Разработка, усовершенствование и аттестация биологическігх мето дов эколого-токсикологической оценки загрязненности пресноводных эко систем", "Монигорішг природных вод" и при разработке технологии ра диологической сергификации территорий в рамках НИР МосНПО "Радон".
Цель работы. Изучить особенности биологии и роль коловраток і пресноводных биосообществах, определить условия их использования, каї представителей микрозоопланктона, в аквакультуре и для выявления \ оценки антропогенного воздействия на водные экосистемы.
Основные задачи исследования:
-
Изучить роль коловраток в составе зоопланктоценозов для индикации состояния естественных водных объектов в условиях различной антропогенной нагрузки (.молевой сплав древесины, пестицидное и радиационное загрязнение).
-
Определить и обосновать критерии влияния трофического фактора на жизнедеятельность (питаїше, дыхание, продуцирование) коловра-гок-вертикаторов в системе "микроводоросли-коловратки" в шігроком диапазоне пищевой обеспеченности особи.
-
Уточнить закономерности смены способов размножения гете-эогонных коловраток при различном трофическом и температурном режимах и возможность воспроизводства молоди из покоящихся дащ в зависимости от условий их сохранения.
-
Установить возможность обеспечения высокой эффективности массовых культур коловраток за счет создания оптимального с точки зре-шя получения продукции режима пищевой обеспеченности особи и полису л ьтуры видов.
.5. Изучить влияние приоритетных загрязняющих вещестз различ-ЮІІ химической природы и их смесей в сочетании с трофическим фактором ш модельные тест-объекты (представители микрозоопланктона - коло-іратки и инфузории) в лабораторном и натурном эксперименте.
-
Разработать набор тест-показателей, регламенты характеристик >тапов и способы оценки результатов биотестирования природных вод с ^пользованием коловраток.
-
Определить условия обеспечешш гарантій! качества информа-щи, получаемой методами биотестирования.
Научная повита и теоретическая значимость результатов исследований. Сформулировано новое научное направление в области охраны и рационального использования ресурсов природных и искусственные экосистем - гарантированное микрозоотестирование и эффективность ак вакулътуры.
Выдвшгута и обоснована гипотеза об определяющем влиянии фак тора пищевой обеспеченности особи по массе (ПОм) на питание, дыхание продуцирование и способ размножения гетерогенных коловраток вершкаторов в норме и в условиях антропогенной нагрузки.
Вскрыт механизм смены способов размножения гетерогенных ко ловраток-вертнкатсров и предложена модификация схемы факторной об\ словленности их двуполого размножения.
Дано эколого-биологическое обоснование способа ведения эколо гически эффективных высокопродуктивных массовых культур коловраток. Разработаны научно-методические основы системы оценки ток сичностн природных вод методами биотестирования с использованием гс терогонной коловратки, обеспечивающей гарантии качества получаемо информации.
Приоритетное значение выполненных научных исследований по,: тверждено восемью авторскими свидетельствами.
Практическое значение работы. Теоретическое обосновашк экспериментальное подтверждение индикационных возможностей микре зоопланктона при воздсйствші загрязняющих веществ различной химичі ской природы и трофического фактора в широком диапазоне нагрузки пс зволили разработать методические рекомендацій! по использованию про; ставитслей кл. Rotatoria и п/т. Ciliata в режимных наблюдениях и при ои<
ютивных работах для токсикологической оценки загрязнения пресновод-[ых экосистем, подверженных антропогенному воздействию (Р 52.24-94).
Полученные результаты научных исследовагаш по изучению био-югии и экологии гетерогонш>іх коловраток позволили разработать техно-югический регламент аквакультуры коловраток В. calyciflorus (Инструкция ЧзНИИРХ, 1984), установки (А.с. №№ 1488982, 1540750), способы кулъти-іирования коловраток (А.с. М» 1409177, 1360680), получения (А.с. № 205850) и хранения (А.с. № 1405749) их покоящихся яиц, а также способы икхронизации развития коловраток в культуре (А.с. № 1685331) и опреде-іешія токсичности водной среды (Ас. № 1698757). Модифицированы при-існительно к природным водам и апробированы методы оценки токсично-ти водной среды по скорости осветления среды (СОС) коловратка«.ш Экспресс методы. 1990). с использованием покоящихся яші (Токсичность одных сред..., 1999), кислородному балансу (Ас. N 1698757) и скорости амещения популяции Ro. Полученные материалы нашли отражение в курах лекций и практических занятий экологических дисципліга при обуче-п!и студентов ВУЗов и педагогов-экологов в международной экологиче-коп образовательной программе, а также при разработке и реализации ірограмм ряда международных проектов.
Результаты использования разработанных нами методик нашли от-шкение в актах внедрения.
Апробация работы. Материалы диссертащш докладывались на жегодных сессиях АзНИИРХ (1981-1991. 1998-99гг.). ГХИ (1991-1997 гг.); іа школах семинарах, организованных ВНИРО (Рыбное, 1982, 1983) и ІГБО (Борок. 1986, Свердловск, 1987); на 5. 6 и 7 съезде ВГБО (1986, 1991, 996); на межлабораторных семинарах Института зоологии АН Беларуси 1986, 1990-1992); на I Всесоюзном симпозиуме по зоокультурс (Москва,
1987); на областных, региональных научно-практических (1983-1990) и международных конференциях (Днепропетровск. 1993; Уфа, 1993; Тольятти, 1993; С-Пстсрбург, 1997); на заседании Ихтиологической комиссии (1999).
Публикации. По теме диссертащш опубликовано 54 работы, в том числе получено 8 авторских свидетельств на изобретение.
Предмет защиты. Концепция использования экодого-биологических особсішостсй жизнедеятельности коловраток в норме И I условиях антропогенной нагрузки в области охраны и рационального не-пользовагаш ресурсов природных и искусственных экосистем включаю щая:
-
Эколого-биологические особенности жизнедеятельности коло враток (питание, дыхание, росг, продуцирование, размножение, эффектно ность использования пищи на рост, поликультурэ) в широком диапазона шицевой обеспеченности особи.
-
Механизм факторной обусловленности смены способов раз множення гетерогенных коловраток, основанный на оценке степени измен чивости фактора б диапазоне пищевой обеспеченности особи.
-
Особенности рсагировашія микрозоопланктоыа (коловраток і инфузорий) на токсігческий фактор различной химической природы.
-
Система оценки токсического загрязнения іфиродігьгх вод мс тодами биотестирования, обеспечивающая гарантии качества получаемо! информации, с использованием гетерогенной коловратки Bracliionu calyciflorus.
-
Биотехнология эффективного выращивания коловраток в аква культуре.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 294 страницах машинописного текста, состоит га введения, шести глав, заключения и выводов, содержит 56 таблиц, 26 рисунков, приложение. Список использованных источников включает 371 наименование, в гом числе 190 иностранных источника. Общий объем работы 318 страниц.
Выполнение настоящей работы было бы невозможно без поддержек руководства ЛзНИИРХ, дружеского и искреннего участия коллег лаборатории диагностики экосистем АзНИИРХ, лабораторіш экологических и шмико-биологических исследований пресноводных экосистем ГХИ, лаборатории экспериментальной экологии водных животных Института зооло-тш АН Беларуси. Автор считает своим приятным долгом выразить им ;вою глубокую признательность.