WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

БАДТИЕВ Алибек Кирилович ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СРЕДНЕВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА НА ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ АМФИБИЙ 03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Северо-Осетинский государственный университет имени К.Л. Хетагурова»

Научный консультант: кандидат биологических наук, доцент Хабаева Зинаида Григорьевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Симаков Юрий Георгиевич доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Бурлаков Александр Борисович

Ведущая организация: Российский университет дружбы народов

Защита состоится «22» мая 2009 г. в 1400 часов на заседании Диссертационного совета Д. 501.001.55 при Московском государственном университете им. М.В.

Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, ауд. 389.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «18» апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Н.В. Карташева  2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К числу факторов внешней среды, оказывающих неоднозначное влияние на живые системы, относят ультрафиолетовое (УФ) излучение. Являясь составной частью естественного солнечного спектра, УФ лучи наряду с другими видами неионизирующего излучения определяют природно-нерадиационный фон. Однако жизнеобеспечивающие пределы вариабельности УФ облучения (УФО) как и любых других видов радиации имеют ограниченные пределы. Достигнув определенного уровня, они могут проявлять вредное для биоты действие.

Существует точка зрения, согласно которой пигментсинтезирующие живые системы характеризуются повышенной устойчивостью к воздействию УФ. Пигменты обеспечивают экранирование, поглощая определенную часть солнечной энергии и, тем самым, уменьшая его воздействие на живые системы (Сергеев, Смирнов, 1939; Терентьев, 1950; Самойлова, 1967).

Начиная с 70-х годов XX в. в научной литературе активно обсуждается вопрос о повышении интенсивности УФ излучения в природе в результате загрязнения окружающей среды и уменьшения толщины озонового слоя (Kerr, McElroy, 1993; Schindler et al., 1996; Hader, 1997). В связи с этим резко возрастает роль УФ излучения как фактора, дестабилизирующего устойчивость живых систем.

Высказывается предположение о возможном влиянии ультрафиолетового излучения, особенно средневолнового диапазона (УФ-В – 280-320 нм), на снижение численности земноводных и появлении у них уродств. Результаты исследований последних десятилетий вызывают озабоченность тем, что повышение фона естественного УФ-В излучения сопровождается значительной гибелью эмбрионов некоторых видов амфибий (Blaustein, 1994; Blaustein et al., 1994-2005; Anzalone et al., 1998; Ovaska, Davis, 2000; Pahkala et al., 2001;

Blaustein, Belden, 2003; Oromi et al., 2008).

Показано, что УФ-В излучение может действовать как самостоятельный фактор, либо в совокупности с другими параметрами среды (Ouellet et al., 1997;

Blaustein et al., 1997; Blaustein, Kiesecker, 1997). Считается, что УФ-В излучение снижает защитные возможности организма, определяя тем самым его большую подверженность действию патогенов, которые, в свою очередь увеличивают смертность или аномалии развития (Tevini, 1993; Blaustein et al., 1994а;

Kiesecker, Blaustein, 1995; Kiesecker et al., 2001). В таком случае гибель зародышей и возрастающая частота уродств среди земноводных могут привести к снижению численности их популяций (Blaustein et al., 1994б;

Stebbins, Cohen, 1995; Pounds et al., 1997). Такого рода данные определяют необходимость более тщательного изучения проблемы регулирующей роли УФ-В излучения в жизнедеятельности биоты в современных экологических условиях.

Цель исследования. Изучение особенностей влияния ультрафиолетового излучения средневолнового диапазона, различной интенсивности, на динамику  зародышевого развития трех видов амфибий в зависимости от экологических особенностей икрометания и степени пигментированности зародышей.

Конкретные задачи исследования 1. Исследовать особенности воздействия ультрафиолетового излучения на морфофункциональные параметры развития амфибий, определяемые путем оценки:

- жизнеспособности зародышей;

- скорости зародышевого развития;

- динамики частоты сердечных сокращений (ЧСС);

- особенностей дефектов развития.

2. Изучить чувствительность трех видов амфибий: Rana ridibunda Pallas (лягушка озерная), Rana macrocnemis Boulenger (лягушка малоазиатская) и Bufo viridis Laurenti (жаба зеленая) к воздействию УФ излучения в зависимости от экологических особенностей размножения и развития.

3. Исследовать чувствительность зародышей амфибий к ультрафиолетовому излучению на разных стадиях их развития.

Научная и практическая значимость работы. Показано, что разная чувствительность эмбрионов трех исследованных видов амфибий к действию УФ излучения связана с экологическими особенностями размножения и раннего развития этих видов. У видов, кладки которых подвергаются естественному облучению УФ, эмбрионы более адаптированы к действию повышенных доз УФ, чем у видов, кладки которых защищены от естественного воздействия УФ. Выявлена различная видовая чувствительность зародышей исследованных видов амфибий и неодинаковая чувствительность разных участков кладок к ультрафиолетовому излучению. Установлено, что частоту сердечных сокращений личинок можно использовать как наиболее чувствительный показатель при оценке физиологического состояния эмбрионов амфибий.

Основное положение, выносимое на защиту. УФ излучение в диапазоне длин волн 280-320 нм и интенсивности, превышающей естественный фон, способно вызвать снижение жизнеспособности зародышей амфибий (дефекты развития или гибель).

Апробация работыОсновные положения диссертации докладывались и обсуждались на V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования» (Владикавказ, 2004), ежегодной конференции по итогам научноисследовательской работы Северо-Осетинского государственного университета (Владикавказ, 2006), региональной научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия Северного Кавказа» (Владикавказ, 2007), VI Международной конференции «Инновационные  технологии для устойчивого развития горных территорий» (Владикавказ, 2007), II Международной конференции «От молекулы до биосферы» (Харьков, 2007), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе две статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 131 странице машинописного текста, иллюстрированного 36 таблицами и рисунками. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и приложения. Список литературы включает 182 источника, в том числе 146 – иностранных авторов.

Выражаю искреннюю благодарность за помощь в работе доктору биологических наук, профессору Калабекову Артуру Лазаревичу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Материалы и методы исследования В качестве объекта исследования использовали зародыши трех видов представителей класса Amphibia (Земноводные) отряда Anura (Бесхвостые амфибии) наиболее распространенных на территории Республики Северная Осетия-Алания: лягушки малоазиатской (Rana macrocnemis Boulenger), лягушки озерной (Rana ridibunda Pallas) и жабы зеленой (Bufo viridis Laurenti).

Сбор эмбрионального материала осуществляли в период икрометания в местах наибольшего распространения зародышей амфибий.

Взятие икры производили вместе с водой из водоемов и транспортировали в лабораторию. Здесь икру разделяли на небольшие порции по 30-50 икринок. В кладках малоазиатской и озерной лягушек отбирали икру одной стадии развития и из одной части кладки (верхнего, внутреннего или нижнего слоев). Из кладки жабы зеленой эмбрионы брали из одного участка шнура. В последующем биоматериал помещали в чашки Петри (диаметр мм). В каждую чашку наливали по 20 мл отстоянной более двух суток водопроводной воды комнатной температуры, которая предохраняла эмбрионы от перегрева. Эмбрионы лягушек малоазиатской и озерной в чашках Петри аккуратно расслаивали препаровальными иглами на монослой для равномерного облучения. Во всех случаях зародыши располагались таким образом, что их пигментированные анимальные полюса были обращены к облучателю. После облучения эмбрионов для предотвращения их пересыхания в каждую чашку доливали по 20 мл отстоянной воды.

Источником УФ радиации служил настольный ртутно-кварцевый облучатель ОКН-11М с лампой ДРТ 240-1С с номинальной мощностью 240 Вт.

Диапазон длины волн излучения 280-320 нм. Освещенность действующего фактора на расстоянии 25 см от излучателя составляла 2,1х104 лк. Измерения проводили люксметром «Ю116».

 Учитывая центральную роль температурного фактора в определении скорости зародышевого развития, облучение эмбрионов во всех экспериментальных сериях проводили в керамической раковине, используя проточную воду для предотвращения их перегрева. Температура, как в контрольных, так и опытных группах поддерживалась на одном уровне (18-С). Продолжительность облучения была различной в разных экспериментальных сериях и составляла 30-180 с; 200-480 с и 600-900 с.

Используя формулу для расчета энергии излучения (освещенность на площадь и время облучения), была определена доза облучения, которая при заданных параметрах и продолжительности УФО в 1 с составила 2,1 Дж/см2.

Выполненные расчеты позволили определить дозы облучения в зависимости от продолжительности УФ воздействия: 63-378 Дж/см2 (низкая доза); 420-1008 Дж/см2 (средняя доза); 1260-1890 Дж/см2 (высокая доза).

Наблюдение за развитием проводили с помощью стереоскопических микроскопов МБС-1 и МБС-9 при окуляре 8х и объективе 2х. Состояние зародышей оценивали по скорости развития (морфологическое тестирование).

Стадии развития зародышей определяли по таблицам нормального развития для травяной лягушки (Rana temporaria L.) по Н.В. Дабагян и Л.А. Слепцовой (1975). Представленность каждой стадии онтогенеза выражали в процентах.

Оценку функционального состояния зародышей амфибий осуществляли на личиночной (30-31) стадии по морфологической картине и по частоте сердечных сокращений. Подсчет ЧСС проводили визуально под микроскопом МБС-1.

В работе была использована икра 76 кладок амфибий трех оцениваемых видов. Общее количество опытов составило 249; обследовано зародышей. ЧСС определяли в 104 экспериментах у 1290 личинок.

Для регистрации наблюдаемых дефектов развития в условиях УФ воздействия применяли метод фотографирования через оптическую систему стереоскопического микроскопа цифровыми фотоаппаратами (SAMSUNG и Nikon COOLPIX L12). Результаты экспериментов подвергали статистической обработке на персональном компьютере с использованием программы Primer of Biostatistics (Version 4.03 by Stanton A. Glantz, 1998). Рассчитывали среднюю арифметическую (M), стандартную ошибку среднего (m) и среднее квадратичное отклонение (). Достоверность различий (P) исследуемых параметров определяли по t-критерию Стьюдента (Плохинский, 1970).

Исследования проводились с 2002 по 2007 гг.

2. Результаты исследований и их обсуждение 2.1. Характер воздействия УФО на динамику зародышевого развития амфибий В качестве объекта УФ воздействия были использованы зародыши малоазиатской лягушки (Rana macrocnemis), озерной лягушки (Rana ridibunda) и жабы зеленой (Bufo viridis) для которых характерны различные типы откладывания икры в природной среде обитания (форма и степень порционности кладок) и степень пигментированности эмбрионов.

 Анализ динамики зародышевого развития особей амфибий (Rana macrocnemis и Bufo viridis), облученных на разных стадиях развития (зигота, бластула, гаструла, нейрула), определил слабовыраженные изменения, проявившиеся как в отставании, так и в опережении развития: асинхронность развития соответствовала контролю и составляла до 3 стадий. В этих же условиях наблюдения обнаружено различное количество погибших особей и с аномалиями развития, однако прямой зависимости этих показателей от длительности облучения не выявлено. Установлено, что у оставшихся в живых зародышей наиболее информативными были результаты оценки ЧСС на личиночной стадии развития.

В последующих экспериментальных сериях были использованы зародыши трех видов амфибий (Rana macrocnemis, Rana ridibunda, Bufo viridis).

Оценку состояния осуществляли, как правило, только на последней личиночной стадии и увеличили дробность верхней границы дозы облучения, используя для воздействия длительность УФ-В облучения – 120, 180, 200, 240, 300, 420, 480 с.

Анализ результатов этих серий также выявил низкую вариабельность в скорости эмбриогенеза (1-3 стадий по сравнению с контролем) не зависимо от объекта исследования, стадии и дозы облучения. В целом, как контрольные, так и опытные, оставшиеся в живых зародыши, достигали личиночной стадии (3031 стадии развития) в одни и те же сроки.

Обнаружено, что у эмбрионов из одной и той же кладки процент погибших особей или с аномалиями развития мог различаться в несколько раз.

Такого рода данные определили необходимость постановки специальной экспериментальной серии с одновременным облучением зародышей амфибий из одной кладки, но расположенных в разных чашках Петри.

Наряду с количественным распределением числа погибших и с дефектами развития особей УФ-В облучение вызвало качественно различные виды аномалий у зародышей амфибий. В числе наиболее часто встречаемых дефектов развития, обусловленных УФ воздействием, были выделены:

• бугристость поверхности тела (рис. 1);

• недоразвитые жабры (рис. 2);

• различные типы деформаций тела (искривление позвоночника, диспропорция частей тела относительно друг друга, отсутствие дифференциации на головной и туловищный отделы, шарообразная форма тела) (рис. 3);

• аномалии в области хвоста (изогнутый в виде горба, загнутый вверх треугольный хвост, дугообразный хвост (рис. 4), раздвоение хвоста, хвост в виде лопасти);

• опухолевидные образования (рис. 5).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»