Введение к работе
Актуальность проблеми. Хозяйственная деятельность человека ъ современных условиях приводит к тому, что ежегодно в бко- сфере рассеивается миллионы тонн макроэлементов, которые завершают свой геохимический цикл в океане. Создавая ситуации локального или глобального загрязнения и накапливаясь ь морской біта- -те, металла могут существенно изменять характер и интенсивность биологических процессов. Дня установления биологических последствий антропогенного изменения морской среда рекомендуется изучение длительного воздействия низких концентраций токсикантов на массовые виды гидробионтов и их репродуктивные функции (Патин, 1972). Загрязнение окружающей среды вызывает гормональные сдвиги в организме животных, изменяет их пищевое и репрдуктпвное поведение, влияет на развитие гамет и накопление питательных вещесгв в овоцитах, нарушает созревание половых клеток и их способность к оплодотворению, приводит к аномальному развитию емЗрлсноэ н снижение выживаемости молода (Davis, I97?;Mitrovic, 1972; Ireland, 1974; Dixon, 1983; Sunila, I986;Eoug, Derek, І9Є9).
Несмотря на ваяность изучения действия низких доз тяделых металлов ка репродуктивную оистему водных дивоттшх, к настоящему времени исследования но этой проблемо предотавлеяк кеііногочислея-ннми работами (Reish, Сагг, 1978; Verriopculos, Harctovelis, 1988), выполненными на экспериментальных животных с коротким жгэ-неншш циклом, позволяяівдше за относительно короткий период проследить за развитием нескольких поколении. Изаольгсшнае аодлюе-ков, иглокожих и ракообразных связано с необходимостью постановки длителькнх, б течение нзекольккх меъадэз зкслзрішзятов, что не всегда'может быть осуществлзнй Еръктяческя. В бельшнегнв ш-
..-2-полненных исследований изучено влияние тяжелых металлов в концентрациях, в десятки и согни раз превышающих уровни микроэлементов, зарегистрированные в прибрежных акваториях (Lewis, Cave, I9S2; Мур, Рамамурти, I98V; Anii.wagh, 1988; Христофорова, 1989; Bor-Cheng, Teu-ceng, 1990; Щулькин, 1990), при этом у яивогных наблюдали деструктивные изменения в гонадах, замедление шш полное подавление созревания половых клеток, снижение плодовитости и появление аномального потомства (Saliba.Ahsanullsh, 1973; : Reish, Сагг, I978;Myint, Tyler, 1982; Sunila, 1984; Карасе-ва, 1988; Сясина, 1988). йлесте с тем, у животных, обитающих в загрязненных акваториях, где уровни тяжелых металлов значительно нике экспериментальных, кроме перечисленных реакций, были отмечены явления преждевременного формирования зрелых гамет, череста ; вне сезона размножения, увеличения плодовитости, уменьшения размеров яиц, снижения жизнеспособности потомства и увеличение частоты анеуплоидии у эмбрионов (Ireland, 1974; Мсїагіапе, Ггап-sin, 1978; Dixon, 1982; Dixon, Pollard, 1985; Sunila, 1986).
Известно, что ранние стадии развития гидробионтов более чувствительны к воздействии повревдающйх факторов, чем взрослые особи, и эти факторы инициируют появление многочисленных аномалии в течение эмбриогенеза и личиночного развития (Elderfield, 1971; Kobayashi, 1972; Watiing, 1982; Дуркина, Гнездалова, I985;Ajmal-khan et al., 1936; Щеглов, Григорай, 1937). В то же время в загрязненных прибрежных водах, где происходят нерест и развитие водных животных, у эмбрионов и личинок, кроме повреждений, вызванных прякым действием токсикантов, несомненно, реализуется повреждения, нанесенные гаметам во время ово- и сперматогенеза. Механизмы опосредованного действия тяжелых металлов на потомство, через поломе клетки родительских особей, остается практически неисследо-
ванными. Раскрытие этих механизмов позволит оценить развитие и яшзнеспособностъ потомстга, качество и степень поврездешя гамет родительских особей, подвергавшихся воздействию токсиканов. Это особенно важно для прогнозирования отдаленных последствий загряз-нения водной среды тяжелыми металлами в отношении морских беспозвоночных, имеющих ценное промысловое значение.
Цель и'задачи работы. Интерес к меди и цинку, как загрязнителям водной среды, объясним тем, что в отличие от ряда тяжелых металлов, таких как ртуть, свинец и кадмий, эти металлы относятся кжизиеннонеобходкмым. В строго определенных количествах они выполняют специфические биологические функции и ни вызывают токсического действия, так как в организме существуют гомеостатичес-кие механизмы, контролирующие их содержание в тканях и органах. В то же время; увеличение содерзхания меда и цинка в водной среде
ПРИВОДИТ К Неблагоприятным ПОСЛеДСТВИЯМ ДЛЯ бИОТЫ (Lewis, Cave,
1982). Цель настоящей работы состояла в экспериментальном исследовании опосредованного влияния меди и цинка на эмбриональное развитие потомства морских sseii, подвергнутых воздействию этши металлаш.
Для достижения цели работы предполагалось решить следующие задачи:
-
Исследовать рост и динамику состава гамет в яичниках и семенниках морских ежей, содержавшихся с медьи и цинком.
-
Дать морфологическое описание гонад и половых клеток морских ежей, содержавшихся с медью и цинком.
-
Сменить качество гамет морских ежей, содержавшихся с медью и цинком, на основаники эмбрионального и личиночного развития потомства и его яизнеспосо"ности.
4. Определить активность кислой и щелочной фосфатаз, глюко-
,- 4 -so-6-фосфатазы, Мк2+-АТФазы и глшозо-б-фосфатдегвдроген&зы» содержание нуклеиновых кислот, общего белка и нейтральных полисахаридов в эмбрионах, полученных из гамет морских егей, оедержаыщх-
. ся С МОДЬЮ И ЦИНКОМ.
, ' Научная новизна л практическое значение Работы. Впервые Покачано, что выдершвакие морских ежей с повшшныш концентрациями таких жиэненнонеобходишх микроэлементов, как медь и цинк, оказывает влияние на эмбриональное и личиночное развитие потомства подопытьых жизо?ных. В гонадах морских ежей, содержавшихся о /тяжелыми металлами, обнаружены морфологические изменения в половых и соматических іУіетках. Выявлены не отмечавшиеся ранее стимуляция роста овоцитов при действии низкой концентрации меди, возрастание численности овоцитов в гонадах при действии цинка, а такає замедление дифференцпровіш мужских половых клеток у животных, содержавшихся с медьа и щшкон. Установлено,, что воздействие тяжелых металлов на половую железу морских ежей носит дозазависи-мнй неспецифичоский характер. Впервые выявлен преходящий стимулирующий эйект меди и летальное действие цинка на потомство подо-' лытных животных, наблвдащиеся на стадии илутеуо I. Установлено изменение активности ряда ферментов ка эмбриональных и личиночных стадиях, а также изменение содерканкл нуклеиновых кислот и общего оелка в' первичных мезенхимных клетках гаструл, полученных иа гамет морских эжей, содержавшихся о медью и цинком.
,' Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования отдаленных окэлогических последствий загрязнений водной среди тяжелыми металлами для .воспроизводства морских ежей, которые являются ценными промысловыми объектами. Результати исследования могуч быть учтены при разработке чувствительных ївотов для целой
- 5 -биомониторянга.
- Апробация работы. Основные результаты работы был^ представ-лєнц на X Всесоюзной научной конференции " Микроэлементы в биологии и их применение в медицине и сельском хозяйстве'' ( Чебоксары, 1986), ІУ Всесоюзной конференции по промчсловнм беспозгс- ночным (Севастополь, 1986), III Бсесоюзной конференции по '.горской биологии (Севастополь, 1988), У Всесоюзной конференции по водной токсикологии (Одесса, 1988), на Цитологических оєіликарах Шстк-тута биологик моря ДВО АН.СССР.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и выводов; список литературы вклшает 202 работы отечественных и зарубежных авторов. Диссертация вкючает 148 стр., из них 18 таблиц, 21 рисунок ( светооптшеские и электронные микрофотографии, диаграммы).