Введение к работе
Актуальность темы. Нефтяное загрязнение в настоящее время имеет глобальное распространение и затрагивает не только акватории морей и океанов, но также участки суши, реки и пресные водоёмы [Данилова, 1990]. Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространённых и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты её переработки представляют собой смесь веществ — низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, ненасыщенные гетероциклические соединения. Такой сложный состав обусловливает самые разнообразные эффекты влияния нефти на различных уровнях организации материи — от клеточного до популяциоиного.
Одним из важнейших аспектов проблемы загрязнения окружающей среды нефтью является токсикологический — выяснение влияния нефти на гидробион-тов и раскрытие механизмов токсического действия растворённых углеводородов нефти. Биотестирование и биоиндикация являются основными элементами биологического мониторинга состояния окружающей среды. Биотестирование выполняет функцию оперативного контроля происходящего загрязнения, нацеленного на получение информации о токсичности того или иного загрязнителя. Биоиндикация представляет собой выявление последствий загрязнения водного объекта по функциональным и морфологическим показателям его обитателей или по экологическим характеристикам сообщества. Изменения, зарегистрированные методами биоиндикации, являются результатом уже состоявшегося ранее загрязнения [Киреева, Кабиров, Дубовик, 2007]. Таким образом, использование комплексного (биоиндикация + биотестирование) подхода позволяет интегрально оценить реальный уровень загрязнения изучаемого водоёма нефтью.
Цели и задачи исследования. Цель исследования — определить индивидуальные и популяционные показатели широко распространённых видов водных позвоночных для биомониторинга нефтяного загрязнения водоёмов.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
Определить с помощью гидрохимического анализа уровень нефтяного загрязнения устья р. Дон.
Оценить показатели стабильности развития озёрной лягушки и серебряного карася из различных рукавов р. Дон.
Дать интегральную оценку состояния биотопов в дельте р. Дон с использованием видов-биоиндикаторов.
Экспериментальным путём оценить динамику основных физиологических и биохимических показателей озёрной лягушки под влиянием нефтяного загрязнения.
Установить изменения параметров раннего онтогенеза озёрной лягушки под действием различных концентраций нефти.
Определить пороговые, эффективные и летальные концентрации нефти для водных позвоночных.
Научная новизна. Впервые определены особенности влияния нефти на клеточном, организменном и популяционном уровнях организации водных позвоночных животных. Установлена динамика гематологических показателей озёрной лягушки под влиянием нефти в различных концентрациях. По показателям перекисного окисления липидов определён уровень окислительного стресса органов озёрной лягушки. Впервые установлены показатели бионакопления нефти в различных органах озёрной лягушки. Выявлены особенности раннего развития водных позвоночных в растворах нефти различных концентраций. Впервые изучено состояние (уровень нефтяного загрязнения) южных рукавов дельты р. Дон. Установлены показатели флуктуирующей асимметрии серебряного карася и озёрной лягушки, обитающих в устье р. Дон, и их связь с уровнем нефтяного загрязнения данной акватории. Дифференцированы адаптивные и патологические процессы, происходящие под влиянием нефти различных концентраций на клеточном, организменном и популяционном уровнях.
Теоретическая и практическая значимость результатов. Предложена система мониторинга экологического состояния рек с использованием половозрелых особей двух фоновых видов позвоночных гидробионтов — озёрной лягушки и серебряного карася. В эксперименте установлены изменения основных цитогематологических и биохимических показателей озёрной лягушки под влиянием нефти в различных концентрациях. Рассмотрены особенности развития головастиков озёрной лягушки в растворах нефти. Выявлены адаптивные и патологические процессы, развивающиеся в организме под действием нефти.
Основные положения и выводы диссертации используются в учебном процессе кафедр зоологии, водных биоресурсов и аквакулыуры ГОУ ВПО Куб-ГУ, а также при мониторинговых исследованиях лабораториями КрасНИИРХ, АзНИИРХ и ФГУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора».
Личный вклад соискателя. Автор в 2008—2010 гг. провёл полевые исследования в основных притоках устья р. Дон. Работы, связанные с камеральной обработкой полевого материала, постановкой и проведением экспериментов и интерпретацией полученных данных, а также с написанием текста диссертации, выполнены автором по плану, согласованному с научным руководителем. Доля личного вклада соискателя в различных компонентах работы составляет 40—100 %.
Основные положения, выносимые на защиту.
Нефтяное загрязнение оказывает на водных позвоночных животных дозозависимое воздействие на клеточном и организменном уровнях.
Изменения стабильности развития озёрной лягушки и серебряного карася в устье р. Дон происходят под влиянием нефтяного загрязнения.
Индивидуальные характеристики озёрной лягушки такие как уровень бионакопления нефти, гематологические показатели, скорость перекисного окисления липидов могут быть использованы для биомониторинга нефтяного загрязнения водоёмов.
Озёрная лягушка адаптируется к концентрациям нефти < 1 ПДК на всех стадиях онтогенеза, к концентрациям 1—10 ПДК адаптируются взрослые
особи, в концентрациях > 10 ПДК у лягушки отмечены только патологические процессы.
Апробация и публикации. Результаты исследований были представлены и обсуждались на конференциях различных уровней, в том числе: на XXI, XXII, XXIII Межреспубликанских научно-практических конференциях «Актуальные вопросы экологии и охраны экосистем южных регионов России и сопредельных территорий», г. Краснодар, 2008—2010 гг.; на Международной научно-практической интернет-конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований — 2009», г. Одесса, 2009 г.; на V Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов для изучения окружающей среды, Ростов-на-Дону, 2009 г.; на Международной научно-практической конференции «Региональные особенности функционирования и взаимодействия предприятий рекреационной отрасли и промышленного сектора», Туапсе, 2010 г.; X Международном семинаре по магнитному резонансу (спектроскопия, томография и экология), Ростов-на-Дону, 2010 г.; VII Международной конференции «Спектроскопия координационных соединений в науке, технике и экологии», Туапсе, 2010 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объём и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 20 рисунками и 17 таблицами. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и списка использованной литературы, в котором приведено 189 источников, в том числе 19 на иностранных языках.
Похожие диссертации на Биомониторинг нефтяного загрязнения устья реки Дон с использованием водных позвоночных
