Состояние рыбной части сообщества Костомукшского хвостохранилища и его оценка биохимическими методами

• Автор: Такшеев, Сергей Артурович
• Шифр специальности: 03.00.04, 03.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы
1.1. Экологическая биохимия рыб
1.2. Принципы и методы эколого-биохимического мониторинга
1.3. Лизосомальные ферменты и их роль в адаптациях рыб
Глава 2. Объекты и методы
2.1. Объекты исследования
2.2. Материал и методы
Результаты исследований
Глава 3. Рыбы Костомукшского хвостохранилигца
3.1. Видовой состав
3.2. Некоторые биологические показатели
3.3. Обсуждение результатов
Глава 4. Тяжелые металлы в органах и тканях рыб хвостохранилища
4.1. Содержание некоторых тяжелых металлов в органах и тканях рыб хвостохранилища
4.2. Роль тяжелых металлов в токсичности техногенной воды
Глава 5. Активность лизосомальных и некоторых цитоплазматических ферментов у рыб хвостохранилища
5.1. Натурные исследования
5.2. Аквариальные эксперименты
5.3. Обсуждение результатов
Заключение
Выводы
Список литературы
Приложение
Актуальность проблемы. Водные экосистемы представляют собой крайне уязвимый элемент биосферы. К настоящему времени в результате многофакторного антропогенного воздействия трансформированы экосистемы почти всех крупных рек и озер. Рыбы, как важнейший и самый чувствительный их компонент, являются наиболее подходящими объектами исследования, позволяющими оценить процессы трансформации водоемов, поскольку показатели состояния популяций и организмов рыб отражают состояние окружающей среды (Лукьяненко, 1983; 1987; Моисеенко, 1997; Ка-шулин, 2000). Использование биохимических показателей значительно расширяет возможности изучения как самих рыб, так и среды их обитания. Важная роль в клеточных адаптациях к изменению факторов внутренней и внешней среды, в том числе в осуществлении защитных функций организма, принадлежит лизосомальным ферментам (Высоцкая, 1999).
Экологическая биохимия рыб - наука о биохимических основах взаимодействия рыб со средой, центральной задачей которой является изучение биохимических механизмов адаптаций рыб и прогнозирование судьбы конкретной популяции при изменении условий обитания (Лукьяненко и др., 1991). В процессе разработки методологических основ экологобиохимического мониторинга природных популяций, как одного из основных направлений изучения экологической биохимии рыб, профессором B.C. Сидоровым была предложена система эколого-биохимического тестирования и мониторинга (ЭБХМ) водоемов по состоянию обитающих в нем рыб и сформулированы ее основные принципы (Сидоров, 1987). В дальнейшем эта система совершенствовалась и апробировалась на различных объектах (Сидоров, Такшеев, 1988; Сидоров и др., 1990; 1995; 1998; Сидоров, Немова, 2000; Сидоров, 2001). Для оценки состояния организмов рыб в условиях токсического воздействия был предложен биохимический интегральный индекс (Сидоров и др., 2001, 2003). В итоге был сформулирован единый комплексный подход - биохимическая индикация состояния рыб (Немова, Высоцкая, 2004).
Деятельность горнопромышленного комплекса приводит к изменению основных физико-химических условий водной среды, таких как минерализация, ионный состав, прозрачность, pH. Увеличивается количество микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, способных включаться в пищевые цепи и аккумулироваться биотой. Строительство и пуск в 1982 г. на северо-западе Карелии горно-обогатительного комбината (ГОК) по добыче и обогащению железорудного сырья привело к преобразованию озера Костомукш-ского в хвостохранилище, созданное для захоронения отходов - хвостов обогащения и оборотного водоснабжения комбината. Это повлекло за собой техногенную трансформацию водных экосистем, как самого озера, так и региона и привело к необходимости изучения происходящих изменений.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилась оценка состояния рыбной части сообщества Костомукшского хвостохранилища с использованием ихтиологических и биохимических методов. Были поставлены следующие задачи:
- изучить состав рыбной части сообщества Костомукшского хвостохранилища;
- исследовать некоторые биологические показатели массовых видов рыб, обитающих в водоеме;
- определить содержание в органах и тканях рыб хвостохранилища ряда тяжелых металлов и оценить их возможную роль в токсичности техногенной воды;
- изучить активность лизосомальных и некоторых цитоплазматических ферментов у рыб в натурных исследованиях и аквариальных экспериментах;
- оценить возможность использования изучаемых ферментов для целей эколого-биохимического мониторинга и тестирования водоемов по состоянию обитающих в них рыб.
цифики функций каждого органа, так и от концентрации действующего химического агента. Наблюдалось заметное, более чем в 2 раза, повышение активности кислой фосфатазы в мышцах, почках и головном мозге. Активность (3-глюкозидазы значительно повышалась в печени, почках, головном мозге при концентрации аммония в воде 15 мг/л, при увеличении концентрации соли до 50 мг/л происходило снижение активности этого фермента. Заметный подъем уровня активности лизосомальных ферментов у карпов свидетельствует о том, что углекислый аммоний вызывает нарушения в нормальном течении процессов обмена веществ и является для этих рыб токсическим веществом. В жабрах активность всех лизосомальных ферментов снижалась. Возможно, это явление объясняется локальным сдвигом pH в щелочную сторону в клетках данного органа.
В целом, изменения в активности лизосомального аппарата, возникающие под влиянием токсических веществ, зависели от химической природы действующего агента, его концентрации, вида и стадии развития рыбы, специфики функций исследуемого органа. Кроме того, выявлена индивидуальная чувствительность к токсикантам отдельных ферментных систем лизосом (Немова, Высоцкая, 2004).
4. Активность лизосомальных ферментов при голодании
Рыбы, в отличие от большинства высших позвоночных, обладают способностью в определенные периоды годового цикла обходиться без экзогенно поступающей пищи, сохраняя при этом высокую активность (Коржуев, 1979). Многие стороны пищевых адаптивных перестроек, в том числе ферментных систем, участвующих в пищеварении у видов с различной экологией, хорошо изучены и охарактеризованы (Уголев, Кузьмина, 1993; Кузьмина, 1994). Меньше сведений о роли ферментных систем лизосом, осуществляющих внутриклеточное пищеварение у голодающих по тем или иным причинам рыб (Сорвачев, 1982; Крупнова, 1986).