Вплив йонів важких металів водного середовища на перлівницевих

УДК 594.141:574.64

Т. В. Чорномаз

Житомирський державний університет, Житомир, Україна

EFFECT OF THE HEAVY METAL IONS
OF AQUATIC ENVIRONMENT ON UNIONIDAE

T. V. Сhernomaz

ZhytomirStateUniversity, Zhytomir, Ukraine

Небезпечність важких металів для гідробіонтів пов’язана з багаторічним збереженням їх у водних екосистемах і біологічною активністю багатьох із них. Тривале забруднення водойм невеликими концентраціями важких металів викликає у двостулкових молюсків, зокрема у перлівницевих, морфофізіологічні та біохімічні адаптації (утворення металотіонеїнів).

Матеріалом служили 110 екз. перлівниці Batavusiana musiva gontieri Bourguignat, 1881. Об’єктом дослідження були ізольовані препарати миготливого епітелію зябер і переднього краю ноги цих молюсків. У токсикологічних дослідах використано хлориди хрому, кадмію та цинку. Розчини токсикантів готували на основі розчину Рінгера для холоднокровних тварин. За допомогою мікроскопу БИОЛАМ Р–15 (×203) встановлювали час повного пригнічення активності війок миготливого епітелію, який позначили як показник тривалості їх биття.

Йони важких металів викликають зміни у функціонуванні війок миготливого епітелію, що можна розглядати як один із симптомів патологічного процесу, зумовленого отруєнням молюсків іонами важких металів. Цей процес носить фазовий характер. Перша з фаз – це фаза «байдужості». Вона зафіксована за дії на молюсків 5·10–4–1·10–3 г/дм3 Cr3+, 3·10–4–5·10–4 г/дм3 Zn2+, 1·10–4–3·10–4 г/дм3 Cd2+ у розчині. У межах цих концентрацій не зареєстровано змін у роботі війок миготливого епітелію.

Друга фаза – фаза підвищення активності. На цьому етапі процесу отруєння мобілізуються захисні властивості організму й активуються відповідні фізіологічні та біохімічні процеси. Концентрації 1·10–3–3·10–2 г/дм3 йонів хрому, 5·10–4–3·10–3 г/дм3 йонів цинку, 3·10–4–5·10–4 г/дм3 йонів кадмію викликають збільшення тривалості биття війок миготливого епітелію на 25,7–41,7 % порівняно з контролем.

Найтоксичнішим із досліджених йонів важких металів для ізольованих клітин миготливого епітелію перлівницевих є кадмій. Концентрації його у середовищі, котрі викликають початкові стадії процесу отруєння, та концентрації йонів кадмію, що спричиняють різке скорочення тривалості биття війок миготливого епітелію, набагато менші, ніж йонів хрому та цинку. Незважаючи на той факт, що цинк вважається найменш токсичним для гідробіонтів серед обраних важких металів, отримані нами відомості свідчать, що миготливий епітелій має до нього вищу чутливість, ніж до хрому.

Третя фаза процесу отруєння – «депресія». Вона відповідає концентраціям 3·10–2–2 г/дм3 Cr3+, 3·10–2–8 г/дм3 Zn2+, 5·10–4–8 г/дм3 Cd2+. У межах цих концентрацій відбувається скорочення тривалості биття війок миготливого епітелію порівняно з контролем. Четверта та п’ята фази, які зазвичай швидко йдуть одна за одною, – це сублетальна та летальна. Вони спостерігаються за 2–16 г/дм3 Cr3+, 8–32 г/дм3 Zn2+, 8–64 г/дм3 Cd2+ у розчині. На першій із них відбувається миттєве припинення биття війок миготливого епітелію після стикання досліджуваного матеріалу з розчином токсиканту, на другій − воно відсутнє.

Найбільше руйнування клітин миготливого епітелію спостерігаються за дії на молюсків кадмію. Хром і цинк викликають невеликі зміни в клітинних мембранах. Катіони важких металів у розчині концентруються поблизу поверхні цитоплазматичної мембрани, утворюючи подвійний електричний шар. Вони знижують величину поверхневого потенціалу та підвищують проникність мембрани. Внаслідок цього спостерігається масова втрата клітинами йонів Mg, Ca, K, необхідних для нормальної життєдіяльності. Падіння потенціалу на мембрані призводить до розладнання дихання та фосфорилюваня. Зменшення метаболічної активності, а саме зниження дегідрогеназної активності та вмісту АТФ, супроводжується сповільненням биття війок миготливого епітелію.

Також нами зафіксовано порушення йонами важких металів цитоплазматичної мембрани клітин миготливого епітелію. На початкових етапах руйнування цих структур за дії летальних концентрацій вказаних токсикантів спостерігається вихід цитоплазми назовні крізь пошкоджені ділянки клітинних мембран. Цей процес посилюється в умовах тривалої дії високих концентрацій йонів важких металів і ускладнюється поступовим відокремленням клітин одна від одної.

Завдяки наявності фізіологічних і біохімічних пристосувань перлівницеві можуть існувати у незмінному стані у середовищі, параметри якого відхиляються від оптимальних. Однак його різка зміна, викликана інтенсивним зростанням концентрації йонів важких металів у воді, неодмінно призведе до уповільнення темпів росту та скорочення тривалості життя перлівницевих, а надалі − до повного зникнення популяції у забрудненій акваторії.


Zoocenosis — 2007
 Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали ІV Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2007. – С. 125-126.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники