Г В Иванович - Динамика содержания гликогена и суммарных липидов у мидий - страница 1

Страницы:
1  2  3 

Национальная академия наук Украины Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского

ИВАНОВИЧ Галина Валентиновна

УДК 594.124:591.03.32 (262.5)

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ГЛИКОГЕНА И СУММАРНЫХ ЛИПИДОВ   У   МИДИЙ MYTILUS  GALLOPROVINCIALIS LAM. ОДЕССКОГО ЗАЛИВА

03.00.17 - гидробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Севастополь - 2005

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Одесском филиале Института биологии южных морей НАН Украины им. А.О. Ковалевского

Научный руководитель

член-корр. НАН Украины,

доктор биологических наук, профессор

ШУЛЬМАН Георгий Евгеньевич

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украины, заведующий отделом физиологии животных и биохимии

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор АРСАН Орест Михайлович Институт гидробиологии НАН Украины, заведующий отделом экотоксикологии

Ведущая организация:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник, Рябушко Виталий Иванович

Институт биологии южных морей НАН Украины им. А.О. Ковалевского, заведующий отделом биотестирования

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, биологический факультет

Защита состоится « 5.5? » SlHb(<i% 2006 г. в 'jtp часов на заседании специализированного ученого совета Д 50.214.01 Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украины по адресу: 99011, г. Севастополь, пр. Нахимова, 2.

—"^птацией можно ознакомиться в библиотеке Института биологии южных морей ^ НАН Украины по адресу: 99011, г. Севастополь, пр. Нахимова, 2.

■*^**%Г~   А.В. Гаевская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Двустворчатый моллюск мидия Mytilus galloprovincialis описан Ламарком в 1819 г. Это один из доминирующих компонентов черноморских шельфовых биоценозов (Зайцев, 1997; Иванов В.Н. и др., 1989; Золотницкий, Романенко, 1998; Ревков и др., 1999). Этот вид не только определяет в большой степени их продуктивность, но также играет значительную роль в аккумуляции и трансформации многих природных метаболитов и ксенобиотиков. Мидия - важный объект промысла и марикультуры. В связи с этим пристальное внимание привлекают физиолого-биохимические исследования мидий: изучение особенностей их метаболизма, в том числе элементов их энергетического баланса (Горомосова, Шапиро, 1984; Финенко и др., 1990; Золотницкий, 2004); адаптации к абиотическим (температуре, солености, газовому режиму) (Виноградов, 1982; Боровинский, 1987; Золотницкий, Вижевский, 1990; Трусевич и др., 2004) и биотическим факторам - количеству пищи (Финенко, 1988; Золотницкий, Крук, 1990); влиянию паразитов (Щепкина, 1990); динамики химического состава моллюсков (Аблямитова-Виноградова, 1949; Горомосова, 1971, Лисовская, 1979; Щепкина, 1990; Степанюк, Головенко, 1990; Петкевич, 1990; Романова и др., 1993). В ряду этих исследований важное место занимает определение содержания гликогена, являющегося одним из основных запасных энергетических субстратов в целостном организме, а также в отдельных органах мидий. Уровень его накопления характеризует существенные особенности биологии, прежде всего, динамику половых (репродуктивных) циклов: процессов созревания и вымета гамет и экологии (связи с условиями обитания) (Горомосова, 1971; Пиркова, 1986; Аболмасова, Щербань, 1991). Содержание гликогена в теле мидий коррелирует с концентрацией кислорода в воде (Горомосова, 1979; Трусевич и др., 2004), количеством фитопланктона (Горомосова, Шапиро, 1984) и другими факторами.

Гликоген в качестве главного источника энергии у мидий используется анаэробно (Zwaan de, Wijsman, 1976; Хочачка, Сомеро, 1977; Горомосова, Шапиро, 1984). Анаэробный гликолиз обеспечивает адаптацию мидий к низкому напряжению кислорода в воде (гипоксии). Особенно важным показателем содержание гликогена в теле мидий становится в настоящее время, когда резко усилился дефицит кислорода в водах шельфовой зоны Черного моря. Это связано с возрастанием биогенного речного стока, ведущего к эвтрофикации, а также с ухудшением экотоксикологической ситуации, вызванной увеличением концентрации токсикантов (тяжелых металлов, хлорбифенилов), бытовых стоков, радионуклеидов и т.п. (Ерохин, Белойваненко, 1979; Шадрин, Лежнев, 1990; Рябушко и др., 2002; Егоров, Поликарпов и др., 2002; Лазоренко и др., 2002; Трусевич и др., 2004).

2

Таким образом, содержание гликогена в теле мидий может стать действенным индикатором как состояния моллюсков, так и состояния среды, в которой они обитают. При исследовании особое внимание должно привлечь изучение мидий шельфа северо-западной части Черного моря, включая акваторию Одесского залива, где процессы гипоксии и загрязнения выражены особенно сильно.

Динамику содержания гликогена как важного компонента энергетического метаболизма мидий целесообразно изучать в связи с другими компонентами тела. Динамика содержания суммарных липидов, несмотря на большую гетерогенность последних, может дать информацию о направленности физиологических процессов в теле моллюсков, в частности, связанных с репродуктивными циклами. Данные по сырой, сухой массе и влаге также несут информацию о состоянии мидий. Все изложенное показывает важность изучения динамики содержания в теле мидий гликогена и сопряженных с ним характеристик для оценки состояния этих моллюсков.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертация подготовлена в отделе популяционной экологии беспозвоноч­ных Одесского филиала ИнБЮМ НАН Украины в рамках работы по госбюд­жетным темам: "Разработка критериев выбора объектов культивирования и мест размещения коллекторов" (№ госрегистрации 01850012030); "Изучить основы формирования и изменчивости экосистем прибрежных морских вод Украины для управления биологическим разнообразием и биологической продукцией в условиях антропогенного воздействия" (№ госрегистрации 0201U001251); "Основы формирования биологического разнообразия прибрежных морских и приморских водных экосистем", (№ госрегистрации 01Q1U000163). Автор принимал участие в указанных темах как исполнитель.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации являлось изучение динамики содержания гликогена, суммарных липидов и сопряженных показателей у мидий в различных участках Одесского залива Черного моря и на разных стадиях репродуктивного цикла.

В задачи исследования входило:

- сопоставить особенности содержания гликогена в теле мидий в различных естественных биотопах и на марикультурных коллекторах;

- определить уровень содержания гликогена в различных тканях и органах (гепатопанкреас, гонады, жабры);

- выявить динамику содержания гликогена в теле мидий при созревании и вымете половых продуктов;

- выявить динамику содержания суммарных липидов в теле и различных органах мидий при созревании и вымете половых продуктов;

- установить степень сопряженности данных по содержанию гликогена с сопутствующими данными (сырая, сухая масса, влага, органо-соматические индексы);

- использовать содержание гликогена и других компонентов химического состава мидий в качестве индикаторов их состояния и условий обитания.

Объект исследования. Мидия Mytilus galloprovincialis Одесского залива Черного моря.

Предмет исследования. Динамика содержания гликогена, суммарных липидов, сырой и сухой массы, влаги, морфо-функциональных индексов.

Методы исследования. Определение содержания гликогена, суммарных липидов, эколого-морфологических показателей.

Научная новизна полученных результатов. Впервые подробно изучено содержание гликогена и его динамика в теле мидий Одесского залива. Показано, что это содержание значительно ниже, чем в мидиях у берегов Крыма, что связано с худшими кислородными условиями обитания. Прослежена четкая зависимость содержания гликогена у моллюсков в период его максимального накопления в летние месяцы от величины водообмена в прибрежных биотопах и на коллекторах. Сопоставлена сезонная динамика содержания гликогена с динамикой содержания суммарных липидов. Установлена тесная связь динамики относительного (в % сырой массы) и абсолютного (в мг) содержания этих компонентов в гонадах и гепатопанкреасе с состоянием (стадиями зрелости) их половых продуктов. Показано, что это содержание в жаберной ткани минимально. Выявлена возможность использования содержания гликогена и суммарных липидов, а также сопутствующих показателей - содержания сырого и сухого вещества, влажности, морфо-функциональных индексов - в качестве индикаторов состояния мидий на разных стадиях репродуктивного цикла и при различных условиях обитания.

Практическое значение полученных результатов. Содержание гликогена, суммарных липидов, морфо-функциональные индексы могут быть использованы в качестве индикаторов состояния мидий при проектировании гидротехнических сооружений в целях сохранения биоты в прибрежных водах Одесского залива, а также при размещении посадочного материала в марикультуре мидий.

Личный вклад соискателя. Автором самостоятельно сформулированы задачи исследования, проведен биологический анализ и исследования по определению содержания гликогена и суммарных липидов, а также сопутствующих показателей в теле и отдельных органах мидий; проведен анализ и обобщение полученных данных, их статистическая обработка. Определение стадий зрелости проведено совместно с к.б.н. Е. В. Холодковской.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Ученом совете ОФ ИнБЮМ, на семинарах отдела популяционной экологии беспозвоночных ОФ ИнБЮМ и отдела физиологии животных и биохимии ИнБЮМ, а также на II съезде Гидроэкологического общества Украины (Киев, 1997), на III съезде Гидроэкологического общества Украины (Тернополь, 2001), на международных и региональных конференциях: "Вклад молодых ученых и специалистов в решение совместных проблем океанологии и гидробиологии"

 (Севастополь, 1987), "5 International Conference Littoral" (Хорватия, 2000), "Экологические проблемы Черного моря" (Одесса, 2000), "30 Pacem in maribus". (Киев, 2003), "Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов" (Петрозаводск, 2004 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ (5 без соавторов). Основные результаты изложены в 10 статьях, а также 7 тезисах материалов международных и региональных конференций. 5 статей опубликованы в научных изданиях, рекомендованных ВАК Украины.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 163 страницах машинописного текста; состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. В списке литературы 229 наименований (включая 104 - на иностранных языках). Диссертация содержит 3 таблицы и 39 рисунков в тексте и 11 таблиц в приложении.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор литературы

В этом разделе проанализированы данные разных авторов по экологии, биологии и метаболизму, а также по содержанию компонентов химического состава тела и отдельных тканей моллюсков. Отмечается, что физиолого-биохимические исследования Mytilus galloprovincialis Lam. в северо-западной части Черного моря малочисленны и фрагментарны.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования проводились на мидии Mytilus galloprovincialis Lam. Общее представление о количестве и характере собранного материала дает таблица 1. Всего было собрано 1987 проб, включавших 13962 экземпляра моллюсков. Мидий с длиной створок 30-40 и 40-50 мм отбирали один раз в месяц. В 1985- 1987 гг. определяли фенотип мидий по окраске наружного призматического слоя раковины по методике Н.М. Шуровой и В.Н. Золотарева (1990). В соответствии с этим мидий разделяли на три фенотипа: Fa - особи коричневого цвета без включений фиолетового пигмента, Fb - с сине-фиолетовой окраской наружного слоя, Fc - с чередованием в наружном слое радиальных пигментированных и непигментированных полос.

В 1998 г. пробы отбирали в районе мыса Ланжерон на пяти станциях, расположенных в трех акваториях - А, Б и В - с разной интенсивностью водообмена (рис. 1). Станция 1 находилась в акватории А, которая окружена незатопленными волноломами с узким входом; период водообмена в ней был самым продолжительным и составлял 12-15 ч. Станции 2 и 3 находились в акватории Б, полузакрытой заглубленным волноломом. Период водообмена в акватории Б составлял от 3 до 6 ч. Станция 4 находилась на внешней стороне волнолома в акватории В, и в этой же акватории находилась станция 5- на опоре   свайного   причала.   Эта   опора  представляет   собой металлическую

5

Таблица 1

Характеристика собранного материала

Район сбора

Биотоп

Период исследования

Размер моллюсков (мм)

Количество проб

Количество моллюсков

Одесский залив мыс Б. Фонтан, марихозяйство

Естественный субстрат

1985 г. май-декабрь

30-40 40-50

75

1050

 

Подвесной коллектор

 

 

90

1170

Район Крыма

Естественный субстрат

1985 г. апрель-сентябрь

30-40 40-50

69

414

Одесский залив мыс Б. Фонтан, марихозяйство

Естественный субстрат

1986 г.

май-декабрь

30-40 40-50

61

854

 

Подвесной коллектор

 

 

72

1008

 

Естественный субстрат

1987 г.

май-таэябрь

 

48

672

 

Подвесной коллектор

 

 

64

832

 

Коллектор "Риф"

1991г. май-октябрь

30-40 40-50

68

952

 

 

1992 г. май-октябрь

 

70

980

Одесский залив мыс Ланжерон

Естественный субстрат

1998 г.

30-40

40-50

140

2100

 

Естественный субстрат

2002 г. февраль-ноябрь,

2003 г. март

30-50

1230

3930

трубу диаметром 0,5 м. Акватория В полностью открыта; в ней - свободный водообмен, превышающий водообмен в акватории А в 14-15 раз (Лисовская, Иванович и др., 2002; Говорин и др., 2004). В 2002-2003 гт. пробы отбирали на 5-й станции и для сравнения использовали материалы, собранные на 1-й станции.

В 1985-1998 гг. готовили общие гомогенаты из свежих мягких тканей моллюсков. В пробу входило по 12-15 экземпляров мидий, которых объединяли в 4 параллельные группы. В 2002-2003 гг. для анализа брали мидий с фиолетовой окраской наружного слоя раковины - фенотип Fb, поскольку они превалируют на небольших глубинах. Исследовали раз­личные органы мидий, определяли пол и стадии развития гонад на свежихмазках под мик­роскопом по шкале Lubet-Valli (1981). Стадия 0 - период полового покоя; пол неопределим. Стадия - гаметогенез до начала вителлогенеза; пол мидий на мазках под микроскопом не­определим. Стадия III А - преднересто­вая. Стадия ШВ -вымет половых про­дуктов. Стадия III С - восстановление го-Рис. 1. Схема станций отбора проб в районе мыса Нады между двумя Ланжерон(Лисовскаяидр.,2002). выметами. Стадия

III D - переход к половому покою. Стадию I и стадию II мы не разделяли в связи с трудностью выявления различий между ними на мазках. В связи с асинхронностью созревания и вымета гамет и большой гетерогенностью половых стадий в работе использованы среднегодовые данные.

Отбирали самок, а в ноябре 2002 г. и марте 2003 г. и самцов; определяли общую сырую массу мягких тканей; затем готовили гомогенаты гонад, гепатопанкреаса и жабр. Анализируя отдельные органы, отобранный материал на каждой стадии зрелости объединяли в 5 параллельных проб по 8 -10 моллюсков в каждой. Содержание гликогена в теле мидий определяли по методике Сейфтера (Seifter, Dayton, 1950), суммарных липидов по методу Фолча (Folch et al., 1951) в модификации Блая и Дайера (Bligh, Dyer, 1959). Для определения сырой массы мидий ткани извлекали из створок, осушали на фильтровальной бумаге до исчезновения влажного следа и взвешивали на торсионных весах WT-250. Сухой вес определяли путем доведения проб до постоянного веса при температуре 100 °С. По разности между сырым и сухим весом определяли содержание в пробе сухого вещества и влаги. Вычисляли гонадо-соматический, гепато-соматический и жаберно-соматический индексы. Для этого рассчитывали соотношение сырой массы органа и общей сырой массы мягких тканей и выражали это соотношение в процентах. Рассчитывали содержание "безуглеводной обезжиренной органики" (БОО), которая представляет собой разность между сухим веществом и суммой всех определявшихся компонентов и приближенно отражает суммарное содержание белка (Шульман, Кокоз, 1971). Содержание гликогена и всех исследованных показателей выражали в процентах сырой массы и миллиграммах.

Статистическую обработку проводили по стандартным методикам (Плохинский, 1961; Рокицкий, 1967) с использованием современной вычислительной техники и пакета компьютерных программ. Рассчитывали средние арифметические (М), средние квадратические отклонения (о), ошибки средней (т), доверительные интервалы (Дх), достоверность различий выборочных средних (Р), коэффициенты вариации (CV).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

СОДЕРЖАНИЕ ГЛИКОГЕНА У МИДИЙ ЕСТЕСТВЕННЫХ СУБСТРАТОВ И ВЫРАЩЕННЫХ НА КОЛЛЕКТОРАХ В 1985- 1987 гг. динамика содержания гликогена в теле мидий была сходной на коллекторах и естественных субстратах. У мидий разных фенотипов (табл. 2) его содержание не различалось (Р > 0,01), как и у моллюсков размерных групп 30-40 и 40-50 мм (Р > 0,05).

Таблица 2

Содержание гликогена (%) у мидий различных фенотипов

 

кол-во проб

(M±m)

кол-во проб

(M±m)

кол-во проб

Fc

(M±m)

Коллектор

65

2,38±0,76

64

2,88±0,69

61

2,55±0,82

Естественный субстрат

60

1,82±0,62

67

1,97±0,81

58

1,76±0,67

Накопление гликогена на коллекторах на протяжении исследованных месяцев существенно изменялось и было значительно выше, чем у мидий естественных популяций (рис. 2).

Минимальным содержание гликогена было в 1985 г. в апреле, максимальным в июле, как и у моллюсков с естественных субстратов. В 1986 и в 1987 гг. динамика была схожей, но пик накопления был выше (5,49 и 6,41% соответственно) и наблюдался на месяц раньше-в июне. Минимальный уровень на коллекторах отмечен в декабре 1986 г. (0,85 %). Характер динамики содержания гликогена у естественной популяции и коллекторных мидий совпадает, однако в первой половине года гликогена у моллюсков естественной популяции меньше (Р < 0,05), что может быть связано с большей концентрацией кислорода в зоне коллекторов в летние месяцы и более высокой температурой воды. Согласно В.В. Адобовскому, концентрация кислорода в зоне коллекторов в летние месяцы составляла в среднем 7,15-10,73 мл/л, а температура воды 18,1-21,7 °С, в то время как в

7

Місіцм

Рис. 2. Содержание гликогена у мидии, выращенных на коллекторах (1) и у мидий естественных субстратов (2) в 1985 г. Вертикальные линии здесь и далее отображают величины стандартных ошибок (М±т).

зоне естественных субст­ратов эти показатели рав­нялись 2,86-4,29 мл/л и 13,2-17,2 °С соответст­венно. Наряду с этим, содержание гликогена у коллекторных мидий в летние месяцы снижа­лось более резко, что должно свидетельство­вать о более интенсивном вымете половых продук­тов. В осенние же месяцы

в    связи    с изменением

гидрологического режи­ма

кислородные и темпе-

ратурные характеристики в     зонах естественных

поселений и коллекторов выравниваются, что и отражается в близких значениях содержания гликогена у мидий естественных и искусственных поселений.

Содержание гликогена в теле мидий в естественных популяциях в районе Крыма значительно выше, чем в таких же популяциях в районе Одессы (Р < 0,01) (рис. 3). В 1985 г. максимальное содержание гликогена у моллюс­ков в районе Крыма в летние месяцы достигало 5,2-5,7 %, в то время как в Одесском заливе - 1,7-3,0%. В сентябре соответствующие величины для Крыма составляли 3,2-3,5 %, а в Одесском регионе - 2,0 %. Эти существенные

различия, очевидно, связа­ны с лучшим кислородным режимом у Берегов Крыма (концентрация кислорода 4,94-8,28 мл/л) (Павлова и др., 1999), по сравнению с районом Одессы (4,1-6,8 мл/л) (Гаркавая и др., 2000).

Страницы:
1  2  3 


Похожие статьи

Г В Иванович - Динамика содержания гликогена и суммарных липидов у мидий

Г В Иванович - Особенности содержания гликогена и липидов у мидий в зоне берегоукрепительных сооружений одесского залива