Введение к работе
Актуальность проблемы. К одному из значимых разделов глобальной проблемы - оценки отдаленных генетических последствий Чернобыльской катастрофы - могут быть отнесены исследования,связанные с радиационной генетикой рыб, в частности, с генетикой прудового карпа. Необходимость проведения таких исследований на прудовом карпе промышленных рыбоводных хозяйств важна по ряду причин, одна из которых заключается в том, что даже при низких уровнях радиационного загрязнения замкнутые водоемы являются критическими объектами, основными накопителями радионуклидов [Куликов, 1975]. Повышенное внимание к этой проблеме вызвано беспрецедентной масштабностью (70) радионуклидного загрязнения рыбоводных предприятий страны в результате аварии на Чернобыльской атомной станции.
Показано, что среди гидробионтов рыбы наиболее чувствительны к радиационному облучению [Шеханова, 1983]. Однако реакция прудового карпа на длительное хроническое облучение от радиоактивных осадков, выпавших в результате аварии на ЧАЭС, практически не изучена. Имеющиеся литературные данные о биологических и цитогенетических эффектах малых доз радиации для различных видов рыб свидетельствуют, что эта проблема далека от решения из-за противоречивости полученных результатов [Шеханова, 1983; Шевченко, 1992].
Выявление у прудового карпа биологических эффектов малых доз хронического радиационного облучения может свидетельствовать также о возможном генетическом риске для других животных и человека [Лебедева, 1961; Шеханова,1983; Shima, Shimada, 1988].
Таким образом, изучение генетических последствий длительного радиационного загрязнения у прудового карпа, который к тому же является хорошо изученным модельным видом в генетике рыб [Кирпичников, 1979; Powers, 1989], имеет как научное, так и практическое значение.
Связь работы с крупными научными программами и тенанн. Представленная работа выполнялась в рамках общей программы научных исследований по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС по двун основным темам: "Изучить влияние радиоактивного загрязнения на различные процессы жизнедеятельности прудовых экосистем и изыскать способы по ведению рыбоводства в этих условиях" (исполнитель - Белорусский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт рыбного хозяйства при Академии Аграрных Наук Беларуси), и "Изучить генетические процессы в популяциях карпа из загрязненных радионукли-
- 2 -дани районов и возможность снижения неблагоприятных последствий с помощью антимутагена" (исполнитель Институт генетики и цитологии Национальной Акадеиии Наук Республики Беларусь).
Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение и оценка генетических последствий Чернобыльской аварии для прудового карпа, выращиваемого при низких уровнях радиационного загрязнения. В соответствии с поставленной целью выполнялись следующие задачи:
Оценить репродуктивные показатели производителей карпа в до - и пост - чернобыльский периоды;
Оценить качество потомства карпа, полученного от производителей, содержавшихся в загрязненном радионуклидани иагочном пруду, по частоте аберраций хромосом у эмбрионов, личинок и морфологических аномалий (морфозов) у личинок;
Оценить уровень цитогенетических и морфологических нарушений у молоди карпа, получаемой в течение ряда лет от одних и тех же производителей, содержавшихся в загрязненном радионуклидами пруду и выращиваемых затем в выростных прудах с разной степенью радиоактивного загрязнения;
Изучить характер зависимости цитогенетических, репродуктивных и морфологических параметров прудового карпа от концентрации радионуклидов в половых продуктах производителей и в теле молоди рыб;
Изучить влияние антимутагена на репродуктивные показатели производителей, а также на частоты возникновения цитогенетических и морфологических изменений (аномалий) у их потомков в условиях радиационного загрязнения прудов;
На основе полученных данных разработать новые технологические приемы ведения рыбоводства в условиях радиационного загрязнения.
Научная новизна полученных результатов. Впервые выполнены исследования по комплексной оценке цитогенетических, репродуктивных и морфологических параметров прудового карпа, подвергшегося воздействию радиоактивных осадков в результате аварии на ЧАЭС.
Установлены неизвестные ранее факты о действии малых доз хронического радиационного загрязнения на искусственно разводимого прудового карпа (снижение репродуктивной способности производителей карпа; повышение частот морфологических аномалий и цитогенетических повреждений у эмбрионов и личинок, полученных от облученных малыми дозами производителей; увеличение частот мутаций и морфозов у сеголеток карпа в процессе выращивания в радиационно загрязненных прудах).
Доказана прямая зависимость зарегистрированных генетических и биологических эффектов у производителей и молоди прудового карпа от радиационного фактора при сочетаннои внутреннем и внешнем их облучении.
Впервые показана возможность эффективного использования антимутагена для повышения репродуктивной способности производителей прудового карпа и снижения уровня онтогенетических повреждений и морфологических анокалий у их потомков в загрязненной радионуклидами районе.
Практическая и теоретическая значимость полученных результатов. Теоретическая значимость полученных результатов состоит в доказательстве обусловленности биологических эффектов у производителей и молоди прудового карпа низкими дозами хронического облучения. Практическая значимость полученных данных заключается в демонстрации вредных биологических эффектов низких доз хронического облучения на производителей и молодь карпа. При экстраполяции,результатов исследований на других животных и человека полученные данные могут иметь социальное значение.
Положительные результаты, полученные при испытании антимутагена на производителях и молоди прудового карпа, открывают перспективы для его практического использования в прудовых хозяйствах республики, расположенных на радиационно загрязненных территориях.
Результаты исследований стали основой впервые разработанных в стране практических рекомендаций по рыбоводству в условиях радиационного загрязнения прудового фонда в рыбхозе "Белое".
Экономическая значимость полученных результатов. Изученный антимутаген дал положительный эффект, заключающийся в улучшении качества половых продуктов, повышении репродуктивных параметров производителей прудового карпа, в снижении уровней цитогенетической и морфологической изменчивости в эмбриональном и постэмбриональном периодах, а также в повышении выживаемости молоди.
Так, антимутаген повышал количество деловой личинки от одной самки карпа в среднем на 5%, что позволяет в целом по хозяйству получить дополнительно около 11 млн.шт. доброкачественного рыбопоса-дочного материала. Эффективность от применения препарата может составить около 143 млн. рублей (в ценах 1996 г.).
Разработанные и внедренные в рыбхозе "Белое" рекомендации по рыбоводству в условиях радиоактивного загрязнения прудового фонда
- 4 -позволили: 1. снизить поступление радионуклидов в биоту водоемов;
-
улучшить качество производителей и рыбопосадочного материала;
-
сократить потери рыбной продукции от заболеваний и уродств на всех этапах выращивания ; 4. получить экологически более чистую товарну» продукцию рыбы.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Биологические эффекты малых уровней техногенного радиационного загрязнения проявляются у производителей и молоди карпа.
Репродуктивные параметры производителей, цитогенетические и морфологические характеристики их потомков на ранних стадиях развития зависят от концентрации радионуклидов в половых продуктах родителей и, следовательно, обусловлены хроническим воздействием малых доз радиации.
Доказана прямая зависимость величин цитогенетических и морфологических отклонений, наблюдаемых у молоди прудового карпа, от концентрации у них радионуклидов. Повышение частот цитогенетических и морфологических аномалий у карпа в радиационно загрязненных выростных прудах также связано с хроническим воздействием на них повышенного радиационного фона.
Антимутаген, использованный при кормлении производителей и молоди карпа, является эффективным средством профилактики радиационных повреждений, положительно влияет на все исследуемые показатели как у родителей, так и у потомков.
Личный вклад соискателя. Результаты исследований, представленные в диссертации, получены автором работы в лаборатории антимутаге-неэа Института генетики и цитологии НАН Беларуси.
Материалы других исследователей и специалистов. 6 работе использованы следующие материалы и данные: 1. по загрязненности в 1987 г. радионуклидами прудового фонда Республики Беларусь (Проблемная лаборатория Белгосуниверситета, зав. лаб. чл-корр. НАН Беларуси, д.б.н. Остапеня А.П.); 2. по показателям качества производителей и молоди карпа за 1984-1987 гг. (рыбхоз "Белое" Житковичского района Гомельской области, директор Дашкевич B.C., главные специалисты хозяйства Акунец А.А., Лавникович В.П., Лавникович Е.Н.); 3. по полному гидрохимическому анализу воды прудов и водоисточника в изучаемом хозяйстве (лаборатория радиоэкологии и качества среды Белорусского научно-исследовательского и проектного института рыбного хозяйства, зав. лаб. к.б.н. Астапович И.Т.).
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Рее-
- 5 -публиканской научно-практической конференции по радиобиологии и радиоэкологии (Минск, 1990 г.), Всесоюзной конференции "Радиобиологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС" (Минск, 1991), на VI съезде Белорусского общества генетиков и селекционеров (г.Горки, 1992) и Радиобиологическом съезде (г. Киев, 1993), Научно-практической конференции стран СНГ, Балтии, и Закавказья "Проблемы антимутагенеза" (г.Минск, 1993), Международном совещании "Проблемы развития пресноводной аквакультуры" (пос.Рыбное Московской обл., 1993), Республиканской научно-практической конференции "Технология получения и выращивания здорового молодняка сельскохозяйственных животных и ры-бопосадочного материала" (Витебск, 1993), на международных конференциях (Голландия, Амстердам, 1994), (Москва, 1994). Полученные данные представлены на 12-ти конференциях и одном совещании. Материалы исследований в виде рекомендаций использованы в опытном рыбхозе "Белое" Житковичского района Гомельской области.
Опублнковашюсть результатов. Результаты опубликованы в пяти статьях, 17-ти тезисах международных, всесоюзных и республиканских научных изданий.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, шести глав, выводов, перечня использованных литературных источников и восьми приложений. Полный объем ра-боты-193 страницы, иллюстраций- б, таблиц - 25, приложений- 8, список использованных источников состоит из 261 наименования.