Введение к работе
'6c?З О
Актуальность проблемы. В общей проблеме загрязнения рыбохозяйственных водоемов нефть занимает одно из первых мест и до настоящего времени влияние ее на биоту продолжает оставаться предметом серьезных научных исследований (Касымов,1994; Костров и др., 1997; Иванов, Сокольский,2000; Патин,1979;2001). Влияние нефти зависит от ее состава (природы нефтяных углеводородов - НУ), месторождения и экологических условий среды жизни гидробионтов, в т.ч. рыб в каждом конкретном субрегионе биосферы (Вернадский, 1922; 1927; Ковальский, 1974; Воробьев,1993; Воробьев, КаниеваДООЗ).
Особую актуальность проблема влияния нефти на гидробионтов приобретает в связи с нефтеразведочными работами на Северном Каспии, где в самой ближайшей перспективе планируется промышленная добыча нефтяного сырья и где уже начат исследователями КаспНИРХа мониторинг за изменениями среды (Романов и др., 1998; Гераскин, Алтуфьев и др;1999; Катунин,1999). Основной задачей настоящей работы явилось комплексное изучение на единой методологической и методической основе функционального состояния различных гидробионтов, в т. ч. рыб, под влиянием такого стресс-фактора, как каспийская нефть, что в итоге позволит определить физиологические механизмы адаптации и степень воздействия различных доз нефти на гидробионтов с целью нормирования концентрации токсикантов в водоемах, проведения экологических экспертиз и экологического аудита гидросистем и тому подобных физиолого-биохимических и экологических исследований. Данные наших экспериментальных работ могут использоваться для изучения индивидуальной резистентности и адаптивных способностей организма рыб к новым факторам внешней среды, которые складываются в результате дальнейшего антропогенного прессинга на ихтиофауну.
Исходя из всего выше сказанного, в настоящей работе были поставлены следующие цель и задачи исследований. Цель исследований.
Установить критерии толерантности гидробионтов, в т. ч. рыб и их адаптивных возможностей под влиянием различных доз сырой каспийской нефти, выявить основные морфофункциональные изменения, определяющие потенциальные возможности адаптации рыб к нефтяному загрязнению. Определить физиолого-биохимические и морфологические (структурно-оптические свойства биожидкостей, гистологическое строение органов и тканей) параметры адаптивных изменений у рыб.
РОС НАЦИОНАЛЬНА! БИБЛИОТЕКА
Задачи исследований.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
В процессе влияния нефти на гидробионтов выявить характер динамики физиолого-биохимических параметров рыб (двигательно-пищевая реакция, гематологические показатели, кинетика обменных процессов, ГТБ и ГЭБ мышц, печени и мотонейронов).
-Оценить функциональное состояние ферментов кишечника, фракционного состава белков, процессов ПОЛ под влиянием различных доз и экспозиций нефти для вскрытия физиологических закономерностей адаптационного механизма рыб и их индивидуальной резистентности.
- Выяснить влияние различных доз каспийской нефти на морфологические текстуры морфотипов и их корреляционные соотношения с физиологическими параметрами рыб.
- Выяснить видовые и индивидуальные различия физиологических параметров резистентности рыб и их связь с полиморфностью сывороточных и тканевых белков скелетных мышц, печени и морфотипами.
Научная новизна. Впервые установлены ранее неизвестные физиологические механизмы адаптации рыб к различным дозам каспийской нефти, в основе которых лежит изменение кинетики ряда показателей метаболизма, что в итоге может вызьгоать нарушение стереотипа поведения рыб, и ведет к потере их плавательной способности и отказе от корма. Установлено, что по мере увеличения времени влияния нефти изменяется качественный состав -а, и р глобулярных фракций сывороточных и тканевых белков. Выявлена зависимость резистентности рыб и спектрального состава компонентов фракций среднемолекулярных (СМБ) и высокомолекулярных белков (ВМБ) скелетных мышц карпа. Впервые установлено количественное соответствие изменения проницаемости нейтрального красного через 1'1'Ь печени, дорзальных мышц и ГЭБ по уровню сорбции витального красителя с морфологическими нарушениями в мозге рыб под влиянием нефти.
Впервые апробирован метод поляризационной микроскопии в изучении изменчивости формы анизотропных текстур биологических жидкостей рыб, в частности для характеристики физиологического состояния организма рыб под влиянием нефти. Установлены отличительные особенности морфологической картины сыворотки крови, гомогенатов печени и дорзальных мышц, связанные с резистентностью организма рыб в различных условиях влияния нефти. Показано, что появление атипичных цветных морфотипов в образцах сыворотки крови и гомогенатах органов и тканей рыб служит критерием декомпенсации
. «,? 4*>
общего гомеостаза организма. Установлена обратная зависимость уровня базисных морфотипов от величины общего белка, мочевины, КСБ в сыворотке крови рыб при 20-ти суточной экспозиции На защиту выносятся следующие положения:
1. Установлена связь токсикорезистентности рыб с
полиморфностью а,-, и р - глобулинов. Степень полиморфизма
белковых соединений прямо связана с физиологической устойчивостью
организма, а физиологический механизм данного явления имеет
отношение к неспецифической форме адаптации в условиях влияния
различных доз каспийской нефти. Выраженность адаптации в организме
так же зависит от видовой и индивидуальной изменчивости, которая в
природных условиях, возможно, лежит в основе избирательной
смертности. Увеличение полиморфизма белков под влиянием нефти
тесно связано с различными показателями метаболизма, среди которых,
прежде всего, важно выделить коллоидную устойчивость
водорастворимых общих белков, активность дегидрогеназ, параметры
лшшдного обмена, гематологические показатели и морфологические
изменения сканированной структуры сыворотки и водной вытяжки
мышц и печени (морфотипы).
2. Выявлена кинетика физиолого-биохимических показателей и
морфологических изменений скелетных мышц и ЦНС, которые по мере
их развития приводили к нарушению внешнего дыхания и дыхательной
функции крови, что в итоге отражалось на гликолизе мышечной ткани с
последующим отказом рыб от корма.
Исследования проводились в соответствии с комплексной программой АГТУ по теме: "Исследование влияния ашропогенного воздействия на окружающую среду и разработка мероприятий по его уменьшению", - № гос. регистрации 0505.
Теоретическое и практическое значение работы. На основе изучения механизма влияния НУ разработаны научные основы снижения воздействия нефтяного загрязнения на организм гидробионтов.
Вскрытые физиологические механизмы действия нефти предлагаем использовать для уточнения ПДК по НУ и дальнейшей специальной разработки установления пределов физиологической пластичности и адаптации устойчивых и малоустойчивых особей в популяции различных видов ихтиофауны. Для оценки критического уровня нефтяного загрязнения впервые для рыб, разработан биотест на основе изменчивости полиморфности белков и стуктурных образований (морфотипы) сыворотки крови, гомогенатов органов и тканей. Полученные данные могут быть использованы в вузах при изучении
курсов физиологии, экологической физиологии, биохимии, экологии, этологии животных, гидробиологии и др.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях (Москва, 1998; 2004; Vodnany, Czech Republic, 1998; Санкт-Петербург, 1998; Астрахань, 2000; 2001; 2002; 2004; Баку,2002; Белгород , 2004; Пенза, 2004; Петрозаводск, 2004). На научных конференциях Российской Академии Естествознания, (Египет, 2003, 2004). На Всероссийских конференциях (Борок, 2002; Волгоград, 2004; Пенза, 2004); на научно-1"ехнических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (Астрахань, 1998 - 2004гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 33 работы.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, материалов и методов исследований семи глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка указателя использованной отечественной и зарубежной литературы, включающей 385 литературных источника. Диссертация изложена на 264 страницах компьютерного набора, содержит 24 таблиц, 83 рисунка из них 17 страниц приложения.
Во введении подробно рассматриваются вопросы влияния нефти на водные экосистемы. Рассмотрены литературные данные о судьбе Каспийского моря, в т.ч. района северного Каспия. Приводятся данные о влиянии нефти на физиолого-биохимические параметры различных гидробионтов, подчеркивается фрагментарность подобных работ и отсутствие комплексных исследований морфо-функционального направления, позволяющих судить о многогранном влиянии нефти и ее фракций на физиолого-биохимические процессы организма гидробионтов, в т.ч. различных видов рыб, с целью необходимости исследования физиологического механизма воздействия каспийской нефти.
