Д А Выскушенко - Реагирование прудовика озерного lymnaea stagnalis на воздействие сульфата меди и хлорида цинка - страница 1

Страницы:
1 

УДК 593.38: 591.5

 

Д. А. Выскушенко

 

РЕАГИРОВАНИЕ ПРУДОВИКА ОЗЕРНОГО (LYMNAEA STAGNALIS L. ) НА ВОЗДЕЙСТВИЕ СУЛЬФАТА МЕДИ И ХЛОРИДА ЦИНКА

 

 

 

Загрязнение солями тяжелых металлов — один из существенных факторов токсификации водной среды. Между тем действующие в настоящее время нормативы предельно допустимых концентра­ций — санитарно-гигиенические и рыбохозяйственные ПДК [б, 7, 12, 17] — недостаточно учиты­вают токсичность солей тяжелых металлов для различных гидробионтов.

В этой связи представляет определенный интерес исследование влияния солей меди и цинка на озерного прудовика Lymnaca stagnalis L. — одного из наиболее распространенных в водоемах Ук­раины брюхоногих моллюсков (Pulmonale, Lymnaeidae). Информация по этому вопросу немного­численна [3, 10, 11, 15], причем L. stagnalis рассматривается в ряду других лимнеид или в связи с влиянием других токсикантов [13—15, 18].

Имеющиеся литературные данные указывают на то, что в организм гидробионтов тяжелые ме­таллы поступают либо путем диффузии, либо за счет адсорбции из окружающей среды [15], у прудовика — в основном через пе-ритентакулярные участки [18], а также через ткани, выстилаю­щие полость легкого. Соли тяжелых металлов на первых этапах отравления действуют на моллю­сков как локальные яды, вызывающие местные повреждения покровов тела и полости легкого. У L. stagnalis под воздействием этих солей наблюдаются дегенеративно-некротические изменения кожного эпителия в околощупальцевых областях, а затем и легочного мерцательного эпителия. На поврежденных участках эпителиальные клетки набухают, отторгаются и слущиваются. При этом образуются небольшие (точечные), но весьма мно-

 

 

 

 

© Выскушенко Д. А., 2002 ISSN 0375-8990 Гндробиол. журн. — 1002. — Т. 38, № 4гочисленные кровоточащие язвы. Впоследствии они сливаются в обширные-изъязвления, ограничи­вающие возможности как кожного, так и легочного дыхания прудовиков. При содержании в токсиче­ской среде потребность в кислороде у них, как и у других гидробионтов,-возрастает по сравнению с нормой на 20—50% [6]. Кроме того, при хроническом воздействии ионы тяжелых металлов аккумули­руются в различных органах и тканях моллюсков, где образуют комплексные соединения с белками (ферментами, гормонами и др.)- Это сопровождается нарушением функциональных свойств белков и способствует развитию патологических процессов в организме отравленных животных [2]. На началь­ных этапах интоксикации моллюски приспосабливаются к условиям токсической среды за счет быст­рых поведенческих и физиологических защитно-приспособительных реакций. При тяжелом отравлении преобладают патологические реакции, зачастую чреватые для животных летальным исходом.

Цель данной работы — установить реакции L. stagnalis на воздействие солей меди и цинка (симпто-мокомплекс отравления, показатели патологического состояния моллюсков и их развитие в зависимо­сти от концентрации и продолжительности эксперимента).

Материал и методика исследований. Исследовано 228 экз. примерно одноразмерных прудовиков L stag­nalis со средней высотой раковины 39,5±5,9 мм, собранных в пруду, расположенном в бассейне р. Тетерев (Со-коловка, окрестности Житомира) в феврале — марте 1997 г.

Ориентировочный и основной токсикологический опыты поставлены по методике, описанной в литерату­ре [1]. Как токсиканты использованы сульфат меди CuS04 и хлорид цинка ZnCl2 (обе соли — марки ч. д. а.) в концентрации 0,001, 0,01, 0,1, 1, 10, 100, 1000 и 10000 мг/л. Растворы готовили на дехлорированной отстаивани­ем (1 сут) водопроводной воде (рН 7,2—7,5, температура— 18—21°С, содержание кислорода — 8,6—8,9 мг/л). Через каждые 48 ч токсическую среду обновляли. Продолжительность ориентировочного (острого) экспери­мента — 48 ч, а основного (хронического) — 90 суток.

Все опыты проведены в трехкратной повторности. Контролем служили особи, содержавшиеся в отстоян­ной (1 сут) водопроводной воде. Результаты опытов учитывали через 10 и 30 мин, 1, 3, 6, 12, 24, 36, 48 ч и далее через каждые сутки. Летальные концентрации солей (LC50) при 48-часовой экспозиции определяли графиче­ским методом [8]. Количественные показатели обработаны методами вариационной статистики [5].

 

Результаты исследований и их обсуждение

У прудовиков, помещенных в растворы, содержавшие 0,1 мг/л сульфата меди и 1 мг/л хлорида цинка, сущест­венных функциональных нарушений не отмечается. Моллюски передвигаются в поисках корма, активно по­требляют его, с обычной периодичностью осуществляют вентилирование легочной полости и дефекацию.

Первые признаки поражения кожных покровов и мерцательного эпителия легкого зарегистрированы у прудовиков при концентрации в среде 1 мг/л CuS04 и 10 мг/л ZnCl2, а обширные их изъязвления — при 10 мг/л как первого, так и второго токсиканта. Однако в растворе C11SO4 как локальные повреждения, так и обширные изъязвления кожного и легочного эпителия появляются гораздо быстрее, чем в растворе ZnCl2.

Поражения одинаковой степени кожного и легочного эпителия вызываются более низкой концен­трацией сульфата меди и более высокой (на порядок) концентрацией хлорида цинка. Это наблюдение хорошо согласуется с результатами ориентировочных опытов, в которых значения летальных кон­центраций (мг/л) исследованных солей (минимальные LC48, медианные LC5408 и максимальные —

LC14080), рассчитанные графическим способом [8] и пересчитанные на содержание действующих ионов меди и цинка, составляют:

Исходя из приведенных показателей, по принятой в настоящее время шкале токсичности отравляю­щих веществ для гидробионтов [6] сульфат меди для прудовика озерного является сильнотоксичным, а хлорид цинка — среднетоксичным соединением. Некоторые авторы [16] приводят более высокие зна­чения концентрации ионов цинка (24—75 мг/л), при которых прудовики некоторое время сохраняют жизнеспособность, даже при зараженности паразитическими трематодами.

Одной из форм оборонительного поведения прудовиков в токсичной среде является реакция избега­ния. Она заключается в стремлении животных покинуть опасное для них местопребывание и обеспечи­вается за счет возрастания двигательной активности. Это обусловлено наличием нервной связи, соеди­няющей органы химического чувства моллюсков (осфрадии) с колюмеллярной мышцей и комплексом мышц ноги. При 1—10 мг/л CuS04 и 10—100 мг/л ZnCl2 в среде прудовики уже через 10 мин после на­чала опыта приходят в состояние возбуждения, совершая быстрые передвижения в одном направлении — вверх по стенкам аквариумов — и собираются над урезом воды. Позже, однако, моллюски, на не­продолжительное время избежавшие токсичной среды, снова возвращаются в нее, полностью утрачивая вскоре после этого двигательную активность. Так, через 3 ч после начала опыта при 1 и 10 мг/л сульфа­та меди в среде преобладающее количество прудовиков (соответственно 80 и 90%), как правило, непод­вижно лежали на дне аквариумов, а остальные еще какое-то время оставались вне воды. При 10 и 100 мг/л хлорида цинка полное «затухание» реакции избегания у всех подопытных прудовиков наблюдает­ся соответственно через 6 и 3 ч. Сульфат меди в концентрации 100 мг/л сразу же полностью подавляет двигательную активность прудовиков.

Защитным приспособлением к воздействию на прудовиков растворов сульфата меди и хлорида цинка яв­ляется быстрая физиологическая реакция — обволакивание их тела слизью, выделяемой одноклеточными железами, расположенными в покровах тела. Такую реакцию у прудовика отмечают и другие авторы [11, 12]. Слой слизи затрудняет контакт токсикантов с кожным мерцательным эпителием, ограничивая тем самым диффузию ионов тяжелых металлов во внутреннюю среду моллюска. Однако эффективность этой защитной реакции весьма относительна, поскольку при усилении секреции, а значит, и с увеличением толщины слизи­стого покрова, замедляется диффузия через него кислорода. Это сопровождается снижением эффек-

88



наружено. При 1 мг/л CuS04 первые при-

знаки обволакивания тела слизью выяв­ляются через 12 ч после начала опыта (у 20% молюсков). В дальнейшем количество животных с по­вышенным слизеотделением возрастает. При 10 мг/л CuS04 и при такой же концентрации ZnCl2 первые признаки усиления слизеотделения появляются через 3 и б ч соответственно у 40 и 30% особей (рису­нок). При 100 мг/л CuS04 и ZnCl2 эта реакция проявляется только через 3 ч (у 30% животных), что ука­зывает на угнетение секреторной функции кожных желез. Дальнейшее содержание прудовиков в этих растворах сопровождается коагуляцией слизи, обусловленной взаимодействием ионов металлов с вхо­дящими в ее состав белками с образованием альбуминатов. Коагулировавшая слизь, отделившись от тела прудовиков в виде комков разного размера, зависает в толще воды, а затем медленно, но неук­лонно оседает на дно аквариумов.

Через 12 ч после начала экспозиции в растворах, содержавших 1 мг/л CuS04 и 10 мг/л ZnCl2, у прудо­виков регистрируются первые признаки положительного водного баланса, свидетельствующие о нару­шении обмена воды между их гемолимфой и тканями. Это проявляется развитием у них слабой мозаич­ной пастозности, наиболее ярко выраженной в области головы и ноги. При 10 мг/л CuS04 этот симптом отчетливо выражен уже через 30 мин после начала опыта. Дальнейшее пребывание моллюсков в этом растворе сопровождается развитием у них разлитых отеков упомянутых органов. Обводнение тканей L stagnalis под влиянием различных токсикантов отмечалось и другими исследователями [3].

Задержка воды в организме отравленных особей достигает значительной величины: объем головы и ноги прудовиков возрастает в среднем в 1,5—2 раза по сравнению с контролем. Резкое увеличение объема этих частей тела и понижение тонуса колюмеллярной мышцы не позволяют животным втя-


нуть их внутрь раковины. Поэтому разбухшие от избытка накопленной воды голова и нога выпадают наружу через устье раковины (реакция выпадения). Прудовики с разлитым отеком ноги полностью обездвижены. Скопление жидкости в тканевом межклеточном веществе сопровождается, помимо возрастания объема тканей, значительным снижением их эластичности, сдавливанием лакун и сосу­дов кровеносной системы, повреждением сосудистых стенок вследствие увеличения их порозности, накоплением в большом количестве продуктов распада клеток, нарушением тканевого обмена, пони­жением и нарушением функций отекших органов и тканей, потерей тактильной чувствительности (реакция обмирания).

Реакция выпадения наблюдается у особей, выдержанных при 1 мг/л CuS04 в среде в течение 3 ч, а при 10 мг/л и такой же концентрации ZnCl2 — в течение 24 ч после начала опыта. При более высокой концентрации токсикантов она не обнаружена. В этих растворах голова и нога прудовиков втянуты внутрь раковины, края подошвы у них становятся волнистыми из-за тонического сокращения опреде­ленных групп мышц ноги. При 100 мг/л ZnCl2 в среде в течение 6 ч после начала опыта масса тела прудовиков сохраняется в исходных пределах, что свидетельствует об отсутствии нарушений водного баланса (табл. 1), а через 12 ч она сокращается на 25% (Р = 99,9%). Через сутки на летальной фазе от­равления потеря общей массы тела у прудовиков составляет 49% (Р = 99,8%). Следовательно, в дан­ной среде через 12—24 ч наблюдается отрицательный водный баланс.

Патологический процесс, развивающийся у прудовиков при воздействии токсикантов, характери­зуется фазностью (табл. 2), что обычно как для других моллюсков, так и для всех остальных пресно­водных гидробионтов [4, б].

Экспозиция прудовиков в растворах с концентрацией 1—100 мг/л CuS04, 10 и 100 мг/л ZnCl2 до­вольно быстро вызывает гибель подопытных животных. Так, при 1 мг/л CuS04 в среде 100%-ная ги­бель прудовиков наступает через 8, при 10 — через 2 сут, а при 100 мг/л — через 6 ч. В растворах, содержавших 10 и 100 мг\л ZnCl2, подобное имеет место соответствен­но через 5 и 1 сут. В слабых же растворах этих солей моллюски длительное время сохраняют жизне­способность. Например, при 0,1 мг/л CuS04 первые погибшие животные зарегистрированы на 33-и (10%), а при 0,01 мг/л — на 35-е сут (10%) после начала опыта.

 

Заключение

Симптомокомппекс отравления L. stagnalis солями меди и цинка складывается из следующих показателей: а) по­веденческая реакция избегания (на ранних стадиях интоксикации); б) ослизнение тела; в) нарушение водного ба­ланса (обводнение тканей), выражающееся сначала в мозаичной пастозности тканей, а затем в отеках головы и ноги; г) выпадение головы и ноги через устье раковины; д) снижение массы тела в течение суток; е) полное обез­воживание.

В реагировании L. stagnalis на токсическое воздействие солей меди и цинка проявляется обычная для гидро-бионтов фазность: безразличие — стимуляция — депрессия — смерть, но при отравлении цинком каждая фаза возникает при концентрации в 10 раз более высокой, чем при отравлении медью, а летальные концентрации так­же различаются в 10 раз, т. е. медь для L. stagnalis в 10 раз токсичнее цинка.

На завершающих этапах интоксикации выявляются глубокие патологические изменения — как патоморфоло-гические, так и функциональные, завершающиеся реакцией обмирания и летальным исходом.

Реакции L. stagnalis на воздействие ионов меди и цинка в основном сходны с реакциями других исследован­ных в этом отношении видов легочных моллюсков и не являются видоспецифическими. **

Наведено дані щодо дії сульфату міді та хлориду цинку різної концентрації (0,001, 0,01, 0,1, 1, 10, 100, 1000, 10000 мг/л) на n явушника озерного, які спричиняють у нього деякі швидкі поведінкові та фізіологічні реакції. **

 

Facts and data are given concerning the influence of different concentrations (0,001, 0,01. 0,1, 1, 10,100, 1000,10000 mg/l) of copper sulphate and zinc chloride on quickness of behaviour and physiological reactions of freshwater mollusks living in lakes.

1. Алексеев B.A. Основные принципы сравнительно-токсикологического эксперимента // Гидробиол. журн. —
1981. — 17, № 3. — С. 92—100.

2.Биргср Т.И., Малярсвская А.Я. О некоторых биохимических механизмах резистентности водных безпозвоночных к токсическим веществам // Там же. — 1977. — 13, № 6. — С. 69—73.

3.Бузимова Н.С., Данильчснко О.П. Реагирование моллюсков Lymuaea stagnalis L. на загрязнение. II. Физиолого-биохимические изменения // Биол. науки. — 1984. — № 1. — С. 55—61.

4.Вссслов Е.А. Основные фазы действия токсических веществ на организмы // Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. по вопросам вод. токсикологии. — М.: Наука, 1968. — С. 15—16.

5.Лакан Г.Ф. Биометрия. — М.: Высш. шк., 1973. — 343 с.

6Мстелсв В.В., Канасв А.И., Дзасохова Н.Г. Водная токсикология. — М.: Колос, 1971. — 247 с.

7.Новиков Н.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н. Методы исследования качества воды водоемов. — М.: Медицина, 1990. — 400 с.

8.Прозоровский В.Б. О выборе метода построения кривой летальности и определения средней летальной дозы // Журн. общ. биологии. — 1960. — 21, № 3. — С. 221—228.

9.Проссер Л., Браун Ф. Сравнительная физиология животных. — М.: Мир, 1967. — 766 с.

91

Страницы:
1 


Похожие статьи

Д А Выскушенко - Влияние сульфата меди на сердечную деятельность прудовика озерного mollusca gastropoda pulmonata при заражении партенитами трематод

Д А Выскушенко - Реагирование прудовика озерного lymnaea stagnalis на воздействие сульфата меди и хлорида цинка