Структурно-функциональные изменения у животных (Amphibia) на различных уровнях организации в трансформированных экосистемах

УДК 597.6:504.064.3

О. Д. Некрасова*, С. Ю. Морозов-Леонов*, Н. М. Акуленко*, Ю. М. Сытник**

*Институт зоологии им. И. И. Шмальгаузена НАНУ, Киев, Украина, oneks@mail.ru
**Институт гидробиологии НАНУ, Киев, Украина

STRUCTURAL AND FUNCTIONAL CHANGES IN ANIMALS
(AMPHIBIA) AT DIFFERENT LEVELS OF ORGANIZATION
IN TRANSFORMED ECOSYSTEMS

О. D. Nekrasova*, S. Y. Morozov-Leonov*, N. M. Akulenko*, Y. M. Sytnik**

*Schmalhausen Institute of Zoology of the NASU, Kyiv, Ukraine, oneks@mail.ru
**Institute of Hydrobiology NASU, Kyiv, Ukraine

Большинство изменений в окружающей среде вызвано воздействиями факторов антропогенного характера. Эти изменения могут иметь не только адаптивный, но и негативный характер, как для природы в целом, так и для здоровья человека. Для сохранения биологического разнообразия и диагностики подобных изменений необходимо проведение мониторинга. Поэтому целью данного исследования являлось обобщение накопленного опыта по мониторинговым исследованиям на различных уровнях организации биосистем на примере амфибий. Для этого использовались следующие методики: гистологический, гистохимический, биохимический, морфометрический, статистический анализ. Исследования проходили в Киевской области. Территория по степени урбанизации разделена на 4 зоны: I – застроенная зона Киева, II – лесопарковая (буферная) зона Киева, III – окрестности Киева, IV – зона, свободная от влияния Киевского мегаполиса, расположенная более чем в 30 км от Киева. Объектом исследования являлись представители амфибий – жабы (Bufonidae), бурые и зеленые лягушки Rana esculenta complex (Ranidae). Таким образом, мониторинговые исследования как комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий были проведены на следующих структурно-функциональных уровнях организации амфибий.

Молекуляpно-генетический уровень. Важнейшим фактором преобразования генетической структуры популяций зеленых лягушек Rana esculenta complex в антропогенных ландшафтах является изоляция отдельных местообитаний, что приводит к инсуляризации ареала. При этом прудовая лягушка исчезает из урбанизированных экосистем быстро, а озерная лягушка может существовать достаточно долго (до 10–20 поколений и более). В водоемах в районе сплошной застройки озерные лягушки характеризуются низким уровнем наследственной изменчивости (р. Сырец). Далее по мере продвижения к парковой зоне и Днепру уровень наследственной изменчивости возрастает. В буферной зоне Киева (р. Нивка) уровень наследственной изменчивости в разных водоемах остается высоким (половина особей остается гетерозиготной).

Цито-гистологический уровень. При цито-гистологических исследованиях органов системы клиренса: почек, печени и селезенки, установлено, что в урбоэкосистемах наиболее постоянные и резко выраженные гистологические изменения проявляются в печени. Таким образом, печень является наиболее подходящей тест-системой для определения степени антропогенного влияния. Состояние ее у всех животных, отловленных в черте города, указывает на хронический токсикоз. Самым характерным его гистологическим проявлением являются многочисленные очаги некроза, которые выявляются у подавляющего большинства животных. Характерными патологиями являются также воспаление и жировое перерождение гепатоцитов. У зеленых лягушек выявлены также гистологические изменения в печени, которые свидетельствуют о наличии компенсаторных реакций на токсикоз. Обнаруживаются обширные участки «срочной» регенерации зон, уничтоженных некрозом. При этом соединительнотканные прослойки между гепатоцитами отсутствуют, а типичные гепатоциты замещаются более мелкими клетками, которые не в полной мере воспроизводят нормальную для лягушек балочную структуру печени.

Уровень различных органов. Исследуя структурно-функциональные показатели внутренних органов, установлено, что в загрязненных зонах наблюдается увеличение этого показателя (особенно печени). Наблюдается отсутствие или появление дополнительных органов: селезенки, гонад, почек. Накопление тяжелых металлов в разных органах и тканях не одинаково. Большинство металлов чаще накапливается в печени и легких. Причем с возрастом амфибий эти дозы увеличиваются.

Уровень организма. Изменчивость основных параметров онтогенеза: скорость роста и развития позволяет выжить животным в неблагоприятных условиях. Однако в этих условиях увеличивается смертность, а у выживших появляются различного рода аномалии. При изучении различных процессов в организме (особенностей накопления тяжелых металлов) было выяснено, что на организменном уровне у личинок бесхвостых амфибий оно проявляется дифференцированно относительно разных биотопов Киева и напрямую отражает их состояние.

Популяционный уровень. В антропогенных зонах амфибии представлены микропопуляциями, обладающими своей уникальностью и спецификой. Поэтому необходим учет и анализ динамики основных структурно-популяционных характеристик животных (пространственной и др.). Для этого приводят изучение популяций при помощи различных подходов (морфологического, экологического и др.). Одним из проявлений морфологических изменений у лягушек под действием негативных антропогенных воздействий являются появление аномалий у амфибий. У зеленых лягушек Rana esculenta complex Приднепровья были обнаружены аномалии конечностей, окраски и глаз.

Мониторинг пространственной структуры популяций амфибий показал, что распространение, состав и их численность на территории города различен. На примере представителей Rana esculenta complex замечено, что в застроенной части города обитает в основном озерная лягушка, а на периферии все типы смешанных популяций.

В результате исследований выяснено, что на биоразнообразие оказывает наибольшее влияние урбанизация и трансформация мест обитания. Некоторые биотопы на периферии города находятся в критическом состоянии, в них чаще наблюдаются патологические и аномальные проявления на всех структурно-функциональных уровнях организации амфибий. Тем не менее, в этих биотопах имеются естественные абиотические и биотические компоненты, которые поддерживают возможность существование 12 видов амфибий, но наблюдаются негативные тенденции. Поэтому необходимы мониторинговый контроль за биотическими и абиотическими компонентами урбоэкосистем, а также охрана наиболее ценных территорий.


Zoocenosis — 2007
 Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали ІV Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2007. – С. 389-390.