Ответные реакции рыб на загрязнение морских акваторий
УДК 574.64+574.24
И. И. Руднева
Институт биологии южных морей НАНУ, г. Севастополь, Украина, E-mail: svg@bios.iuf.net
Ключевые слова: рыбы, биомаркеры, загрязнение, адаптации
FISH RESPONSES to MARINE AREAS POLLUTION
I.I. Rudneva
Institute of the Biology of the Southern Seas NASU, Sevastopol, Ukraine, E-mail: svg@bios.iuf.net
Key words: fish, biomarkers, pollution, adaptation
Для оценки последствий антропогенного воздействия на морскую среду важно не только определить содержание в ней тех или иных токсических веществ, но и установить степень их влияния на биоту. Уровни насыщения морской среды ксенобиотиками могут варьировать в достаточно широких пределах, что не всегда позволяет оценить их токсичность для гидробионтов. Кроме того, существующие методы анализа содержания химических и микробиологических загрязнителей основаны на длительных и дорогостоящих технологиях, требующих наличия специальной аппаратурной базы, состоящей из комплекса дорогостоящих приборов, реагентов, обученного персонала, что не всегда возможно осуществить централизованно. Получаемые в этом случае данные, как правило, сравнивают с предельно допустимыми нормативами (ПДК и ПДС), которые не отражают истинной опасности среды для живых организмов. В связи с этим все большую популярность приобретают методы биоиндикации и биотестирования.
Биоиндикация позволяет оценить экологическое состояние среды по реакциям обитающих там организмов на всех уровнях их биологической организации, а также последствия уже состоявшегося или происходящего воздействия. Она неспецифична в отношении факторов вредного действия на биосистемы (физических, химических или биологических) или их комплекса. Методы биоиндикации отличаются высокой чувствительностью, так как живой организм способен реагировать на более низкие концентрации токсикантов, чем любой аналитический датчик при использовании физико-химических методов. Совершенно очевидно, что для разработки биоиндикации состояния среды необходимо выбрать соответствующие виды или компоненты системы, которые бы позволили адекватно судить о степени антропогенного влияния и его последствиях, а также биомаркеры – те параметры, которые наиболее чувствительны к условиям среды обитания или антропогенным изменениям.
В качестве индикаторных видов широко применяются моллюски, микро- и макроводоросли, а также некоторые виды рыб, что наиболее важно, так как рыбы относятся к позвоночным животным и представляют одно из завершающих звеньев трофической цепи в гидросфере. В Черном и Азовском морях в качестве индикаторных видов нами были предложены два вида – морской ерш (Scorpaena porcus L.), и бычок–кругляк (Neogobius melanostomus (Pallas)), широко распространенные в прибрежной части России, Украины, Кавказа. Биологические характеристики этих двух видов позволяют детально проанализировать совокупность нарушений, вызванных антропогенным воздействием на всех уровнях их биологической организации. При этом в качестве биомаркеров могут быть использованы морфо-физиологические параметры, состояние репродуктивной системы, генетические и биохимические характеристики, в частности, параметры молекулярных защитных систем.
Известно, что пагубный эффект стрессового воздействия инициирует в первую очередь ответную реакцию клеточных систем, что предполагает анализ именно этих откликов как наиболее чувствительных. Клеточные реакции имеют то преимущество, что отражают эффекты основных обменных процессов на молекулярном уровне и могут служить ранними сигналами неблагоприятных последствий стресса, которые предшествуют видимому ухудшению общего состояния жизнедеятельности и соответствующих параметров, измеряемых на уровне организма. В то же время они позволяют определить механизмы адаптации и восстановления гомеостаза живой системы в условиях действия неблагоприятных факторов среды. Раннее определение сублетальных эффектов на молекулярном уровне может быть использовано для разработки мероприятий по восстановлению экосистем, подвергнутых действию неблагоприятных факторов.
В качестве биомаркеров используются ферменты, осуществляющие биотрансформацию ксенобиотиков в организме, а также ферменты неспецифической защитной антиоксидантной системы, параметры перекисного окисления липидов и др., индукция которых под действием стрессоров у разных морских организмов была показана нами при исследовании рыб из загрязненных акваторий по сравнению с показателями особей из относительнно чистых районов. Сходные результаты были получены и в экспериментальных условиях при действии на рыб различных токсикантов, таких как пестициды, нефть, тяжелые металлы. Вместе с тем реакции вышеперечисленных биохимических параметров не всегда четко выражены и имеют одинаковую направленность, их вектор во многом зависит от концентрации действующего фактора и физиологического состояния организма (пола, возраста, стадии зрелости, сезона, условий обитания). В связи с этим можно заключить, что некоторые параметры отражают особенности обмена веществ организма в зависимости от экологических факторов, другие – от уровня загрязнения среды, на третьи влияют обе группы факторов.
К первой группе биохимических параметров можно отнести активность некоторых ферментов сыворотки крови (АлАТ, АсАТ, альдолазы, щелочной фосфатазы), активность которых в сыворотке крови морского ерша и бычка–кругляка зависит от сезона (активность АсАТ почти в 2 раза выше летом, чем в остальные периоды, тогда как альдолаза имеет противоположную тенденцию).
Вторая группа исследуемых параметров характеризует ответные реакции организма на действие неблагоприятных факторов: активность антиоксидантных ферментов крови (каталазы, СОД, пероксидазы, глутатионредуктазы, глутатионтрансферазы), содержание сульфгидрильных групп и модифицированных белков в сыворотке крови, показатели перекисного окисления липидов.
Третья группа физиолого-биохимических параметров зависит как от природных, так и от антропогенных факторов. В частности, таковыми являются электрофоретический состав сывороточных белков, который дает комплексную оценку генетического статуса организма, отражает его способность к комплексообразованию, в том числе в отношении ксенобиотиков, модификации, обусловленные возрастом, полом, стадией зрелости гонад рыб и т. д. К этим же параметрам следует отнести уровень теплопродукции ранних онтогенетических стадий рыб, что показали наши многочисленные исследования на личинках атерины, предложенной нами в качестве вида–индикатора состояния черноморских бухт.
В то же время было показано, что все три группы взаимосвязаны и являются отражением общего состояния организма и его адаптаций к условиям обитания.
Zoocenosis — 2005
Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 88-90.