Введение к работе
Актуальность темы. Методология определения токсикометрических характеристик пестицидов (от лат. pestis – зараза и caedo - убивать) длительна по времени и представляет собой трудоемкий процесс. В связи с этим актуальным становится совершенствование существующих на сегодняшний день биотестовых методов до методов измерительного уровня, используя при этом в качестве чувствительных элементов биологические объекты. Данная система применима для оценки биологической активности и токсичности пестицидов. Ключевая роль при этом отводится поиску оптимального тест-объекта, который отличался бы достаточной чувствительностью, легко регистрируемыми изменениями показателей жизнедеятельности и относительно высоким уровнем организации (Айвазова, 1988; Пожаров и др. 1994).
Наиболее перспективными тест-организмами, по данным исследователей гидробиологов, являются беспозвоночные гидробионты вида Daphnia magna Straus. Они отличаются относительной простотой разведения и имеют достаточно широкий спектр легко регистрируемых поведенческих реакций, а также минимальные индивидуальные различия в поведении. Проведение биотестирования не вызывает у них явно выраженных стрессовых реакций. Таким образом, Daphnia magna целесообразно считать показательным модельным объектом, позволяющим полноценно заменить собой позвоночных животных, повысив надежность результатов опытов (Лесников, 1983; и др.).
В связи с вышеперечисленным актуальным становится поиск оптимального биопараметра Daphnia magna для оценки биоцидной активности пестицидов, который бы позволил находить пороговые концентрации химических поллютантов, нарушающие жизнедеятельность организмов, в минимальные сроки.
Цель настоящего исследования – выбор оптимального биопараметра Daphnia magna для оценки действия пестицидов.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
эколого-токсикологическая оценка изучаемых пестицидов для Daphnia magna в острых опытах;
морфо-физиологические изменения Daphnia magna в условиях влияния пестицидов;
влияние хронической токсичности исследуемых пестицидов на жизнедеятельность Daphnia magna по поколениям;
характер зависимости частоты сердечных сокращений Daphnia magna от концентрации пестицидов;
обоснование выбора оптимального биопараметра Daphnia magna для оценки воздействия пестицидов.
Научная новизна.
определены летальные, медианные и витальные концентрации пестицидов препаративной формы «Актеллик», «Актара», «Корадо», «Фуфанон», «Сера коллоидная» для Daphnia magna в острых токсикологических опытах;
определены летальные, медианные и витальные концентрации перспективных для сельского хозяйства препаратов биогенного происхождения «Фитоверм», «Фитоспорин-М» и «Лепидоцид» для Daphnia magna в острых токсикологических опытах;
установлено влияние хронической токсичности исследуемых пестицидов на жизнедеятельность Daphnia magna по поколениям;
описаны морфо-физиологические стадии пестицидной интоксикации для Daphnia magna;
выявлена корреляционно-регрессионная зависимость частоты сердцебиений Daphnia magna от периода экспозиции и концентрации пестицидов, описанная математическими моделями;
установлен оптимальный биопараметр Daphnia magna для оценки действия пестицидов.
Теоретическая значимость работы. Изучение особенностей физиологического реагирования беспозвоночных гидробионтов на воздействие пестицидных препаратов вносят большой вклад в водную токсикологию, сравнительную физиологию водных организмов.
Практическая значимость работы. Результаты проведенного исследования, отражающие эколого-токсикологическое действие пестицидов на Daphnia magna, могут быть использованы для создания системы экологического мониторинга водных систем в зонах использования данных препаратов, так как на основании изменения физиологических, поведенческих, биохимических реакций одного вида можно прогнозировать воздействие поллютантов на другие виды.
Результаты данных опытов можно рассматривать как предпосылку создания автоматизированной тест-системы контроля качества воды, основанной на оптическом методе регистрации частоты сердечных сокращений водных организмов.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Работа выполнена в ходе научной направления кафедры биологии и биоэкологии в области биологического мониторинга и сохранения биоразнообразия экосистем.
Декларация личного участия автора. Автором определена цель и поставлены задачи, подобраны основные методы исследований. Автор непосредственно участвовал в выполнении экспериментальных лабораторных исследований, проведении статистического анализа, обсуждения и обобщения данных. Написание текста диссертации, формулирование основных теоретических положений и выводов осуществлено по плану, согласованному с научным руководителем. Доля личного участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу авторов.
Достоверность результатов и обоснованность выводов обеспечивается применением современных методов, значительным объемом проведенных лабораторных исследований, использованием статистических методов обработки и анализа полученных результатов.
Основные положения, выносимые на защиту.
1) Характеристика биоцидной активности (летальные, медианные и витальные концентрации препаратов) пестицидов в острых токсикологических опытах для Daphnia magna;
2) Воздействие хронической токсичности пестицидов в малых дозах на биопараметры особей Daphnia magna до V поколения;
3) Частота сердечных сокращений Daphnia magna как оптимальный биопараметр Daphnia magna для оценки действия пестицидов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях: V Международной научной конференции «Биоразнообразие и роль животных в экосистемах» (Днепропетровск, 2009); III Всероссийской конференции с международным участием «Медико-физиологические проблемы экологии человека» (Ульяновск, 2009); XI Межрегиональной научно-практической конференции «Естественно-научные исследования в Симбирском-Ульяновском крае» (Ульяновск, 2009); I Всероссийской научно-практической заочной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы сохранения биологического разнообразия Волжского бассейна и сопредельных территорий» (Чебоксары, 2009); I Международной конференции «Зоологические исследования в регионах России и на сопредельных территориях» (Саранск, 2010); I Международном молодежном научном форуме «Университетское образование: традиции и инновации» (Ульяновск, 2010); XXIV Межрегиональной научно-практической конференции «Любищевские чтения: современные проблемы экологии и эволюции» (Ульяновск, 2010); XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010» (Москва, 2010); VII Международной научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2010); I Международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте-2010» (Одесса, 2010); Школе молодых ученых «Современные проблемы наноэлектроники, нанотехнологий, микро- и наносистем» (Абрау-Дюрсо, 2010); I Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития-2010» (Одесса, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов, материалов и методов исследования, экспериментальной главы и выводов общим объёмом 164 страницы компьютерного набора. Работа иллюстрирована 30 таблицами и 43 рисунками. Список литературы состоит из 172 наименования, в том числе 52 наименования на иностранном языке.
