Название: Гідробіологія: конспект лекцій. Частина ІІ - Курілов О.В.

Жанр: Біологія

Рейтинг:

Просмотров: 2184

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 |



15.4.2 Реакція гідробіонтів на токсичний вплив

 

Гідробіонти реагують на токсиканти порізному, залежно від видової приналежності, віку, статі, функціонального стану, чисельності популяції, вмісту   кисню   у   воді   й   багатьох   інших   факторів.   Реакція   (відгук) гідробіонтів на вплив токсичних агентів – інтоксикація, або токсичний ефект, виявляється на генному, хромосомному, клітинному, тканинному, організменному і надорганізменному рівнях. Під токсичним ефектом розуміють патологічні зміни у функціонуванні організму під впливом токсикантів. Він залежить від хімічної природи отруйної речовини, його вмісту в навколишньому середовищі, особливостей метаболізму гідробіонтів конкретного виду, абіотичних факторів водного середовища (температури,  вмісту  у  воді  кисню,  рН,  dH,  rH  та  ін.),  а  також  від тривалості дії токсиканту.

Водна токсикологія зосереджує увагу на ефектах популяційного й біоценотичного  рівня.  Токсичні  ефекти,  які  викликаються  на  нижчих рівнях організації живої матерії, звичайно нівелюються на більш високих, і тому не завжди виявляються у наявних реакціях гідробіонтів, хоча вони можуть грати дуже істотну роль у процесах спадкування генетичних ознак і відтворення потомства в більш віддалений період. У водяних рослин (мікро і макрофітів) найбільш показовою реакцією на токсичний вплив є зниження інтенсивності або повне припинення фотосинтезу. Речовини, що впливають таким чином, називаються інгібіторами фотосинтезу. Це, зокрема, важкі метали (особливо мідь і цинк), пестициди та інші хлорорганічні сполуки. Під їх впливом у водяних рослин можливі два типи реакцій: а) пригнічення фотосинтезу й зростання інтенсивності дихання як прояв деструкційних процесів; б) повне пригнічення як фотосинтезу так і дихання, внаслідок чого рослина гине. При цьому у водоймах виникає кисневий дефіцит і гинуть тварини. Вищі водяні рослини проходять різні стадії відмирання: спочатку змінюється забарвлення листя – із зеленого на жовте, буре або коричневе, потім листя в'яне, втрачає тургор, і їхня маса поступово розкладається. Одноклітинні водорості піддаються лізису, а продукти їхнього розкладання розчиняються у воді. У тварин (безхребетні, риби,  вищі  водні  хребетні)  гостре  отруєння  найчастіше  закінчується смертю організму,  тоді  як  при  хронічному отруєнні  виникають  різного роду порушення життєдіяльності. Токсикози (або «хімічна хвороба») вивчені досить повно лише в теплокровних тварин, у меншому ступені – у риб і майже зовсім не досліджені в безхребетних. Важливою ознакою хронічного отруєння безхребетних є зниження плідності ряду поколінь, що визначається при проведенні спеціальних тривалих (хронічних) експериментів із застосуванням досить складних методів. Велике значення в процесі інтоксикації гідробіонтів має концентрація токсикантів. Високі концентрації викликають гостру інтоксикацію, що призводить до загибелі гідробіонтів за короткий час: години, хвилини й навіть секунди. Загибелі тварин, як правило, передують судома, гальмування або короткочасне прискорення руху у воді, зміна положення тіла (у риб – рух «на боці», положення  животом  догори),  асфіксія,  вистрибування  з  води.  Іноді  у тварин змінюється забарвлення тіла. У гіллястовусих ракоподібних, для яких характерно партеногенетичне розмноження, можуть спостерігатися абортування (викид) яєць і ембріонів, обертові рухи тіла навколо своєї осі. Невисокі концентрації токсикантів на перших етапах впливу можуть впливати на гідробіонтів: у водоростей і вищих водяних рослин підсилюється фотосинтез, у безхребетних збільшується рухливість, може навіть зростати плідність, риби проявляють ознаки збудження. Але такі явища тимчасові й швидко змінюються патологічними ознаками. Розвиток інтоксикації, як правило, проходить три стадії: стимуляція, депресія й загибель. Концентрація токсиканта і час його впливу на організм пов'язані

між собою простою залежністю (рівняння Хабера): Т = Ct, де Т – токсичність, С – концентрація, t – час впливу токсиканта. Як випливає із цього рівняння, низькі концентрації за тривалий час, в остаточному підсумку, впливають так само, як і високі за короткий час. Риби й безхребетні тварини можуть тривалий час накопичувати отруту у своїх органах і тканинах. У риб токсичні речовини здебільшого акумулюються в печінці, селезінці, жировій тканині, взагалі в ліпідах, у яких вони добре розчинні (зокрема, хлорорганічні пестициди – ДДТ, гексахлоран). У молюсків токсиканти накопичуються в мантійній порожнині, у нозі (у двостулкових  молюсків)  і  гепатопанкреасі.  Деякі  токсиканти акумулюються в м'язах. Внаслідок накопичення токсикантів у риб розвивається кумулятивний токсикоз. При різких перепадах температури води, дефіциті кисню, у переднерестовий період і під час нересту акумульована отрута може переходити в кров і викликати гостре отруєння. Наприклад, осетрові риби, що здійснюють далекі нерестові міграції й проходять через забруднені токсичними речовинами акваторії, гинуть майже  відразу  після  початку  нересту.  Хижі  риби  (судак,  щука,  жерех, окунь) можуть тривалий час накопичувати хлорорганічні пестициди, але гинуть у статевозрілому віці під час нересту, коли накопичена отрута потрапляє в кров і головний мозок. Риби й великі безхребетні, ослаблені внаслідок кумулятивного токсикозу, частіше стають жертвами хижаків, ушкоджуються патогенними мікроорганізмами, а також менше здатні протидіяти екто і ендопаразитам. У риб виникають токсикопаразитози, тобто змішані захворювання, у яких токсиканти й паразити послабляють хазяїна  й  викликають  його  загибель.  При  масових  токсикопаразитозах рибне господарство зазнає значних збитків. Кумулятивний токсикоз може виникати не тільки внаслідок прямого поглинання токсикантів з води. Однією зі специфічних особливостей водних екосистем є передача токсикантів по трофічних ланцюгах: від водоростей і найпростіших, що засвоюють хімічні речовини з навколишнього середовища осмотично, до гідробіонтівальгофагів, від них – до мирних риб, що харчується планктоном, і далі до хижаків, що поїдають мирних риб, а також рибоїдних птахів та ссавців. Саме хижаки, що завершують трофічні ланцюги водних екосистем, найбільш уразливі, оскільки вони виступають кінцевими концентраторами забруднюючих речовин. У проміжних ланках трофічних ланцюгів також відбувається накопичення токсикантів. Негативним проявом їх накопичення є порушення відтворення безхребетних і риб, що веде  до  поступової  деградації  гідрофауни,  зниженню  видового різноманіття й зменшенню біологічної продуктивності водойм. Такі зміни характерні не тільки для планктонних організмів, але й для мешканців дна, де токсиканти накопичуються разом із ЗОР. З мулу токсиканти попадають в  організм  донних  безхребетних,  а  через  них  –  до  бентосоїдних  риб. Ступінь кумуляції токсичних речовин бентосними організмами може бути

значно вище, ніж планктонними, внаслідок чого бентосоїдні риби (лящ, сазан, сом, лин) із забруднених водойм являють загрозу для здоров'я людини.

Кількісний вимір токсичності окремих хімічних речовин або їхнього сукупного  впливу  на  гідробіонтів  одержав  назву  токсикометрія.  При

кількісній оцінці дії токсикантів на гідробіонтів основним є встановлення критеріїв токсичності. Вважається, що таким первинним критерієм є смертність (летальність). У токсикології смертність гідробіонтів є кількісним  показником  можливого  зменшення  природної  популяції  або

лабораторної культури під впливом певної концентрації хімічної речовини за певний час перебування в токсичному середовищі. Оскільки особини

одного виду мають різну чутливість і стійкість до тієї самої речовини, їхня загибель наступає за різний час. Статистично отримана концентрація, що відповідає 50% смертності піддослідних тварин, називається медіанною летальною концентрацією (DL50). Використовують також зворотний показник – виживаність. При спостереженнях за рослинними організмами критерієм токсичності звичайно служить пригнічення або повне припинення фотосинтезу. Під чутливістю розуміють видову властивість реагувати на мінімальні концентрації токсиканту в навколишньому середовищі, під стійкістю (резистентністю) – здатність витримувати максимальні   концентрації   токсичних   речовин,   а   під   витривалістю

(толерантністю) – можливість існувати в певному діапазоні концентрації токсичних речовин. Для визначення цього діапазону (зони токсичної дії) уводяться  такі  поняття,  як  мінімальна  смертельна  (летальна) концентрація токсиканта (LC0) і максимальна смертельна концентрація (LCl00).   Велике   значення   має   також   поняття   «летальний   час».   При кількісній оцінці дії токсичних речовин враховуються їхні хімічні властивості, концентрація у водному середовищі, дозове навантаження на організм і його індивідуальну чутливість до таких впливів. Під концентрацією   токсиканта   розуміють   масу   речовини,   розчиненої   в певному об'ємі води: звичайно її виражають у міліграмах на дециметр кубічний, а при дуже низьких значеннях – у мікрограмах (мкг) на дециметр кубічний. Доза – це маса токсиканта, що доводиться на одиницю маси тваринного або рослинного організму (виражається в міліграмах або мікрограмах на грам або в грамах на кілограм). Тому токсичність будьякої речовини нерозривно пов'язана з індивідуальною біомасою організму, на який вона діє. Концентрація, нетоксична для великого організму, може бути смертельною для дрібних. Біомаса популяцій великих за розмірами водних тварин може бути набагато більше біомаси дрібних. Відповідно та сама концентрація токсиканта має різне значення, скажемо, для популяції риб і планктонних рачків, якими вони харчуються. Саме концентрація токсикантів ураховується при розробці екологічних і водоохоронних нормативів,    що    регламентують    скидання    стічних    вод    і    інших

забруднюючих речовин у водні об'єкти.

Для встановлення летальних концентрацій токсикантів проводяться спеціальні  досліди,  у  яких  використовують  не  менш  50  особин піддослідних тварин (риб або безхребетних) однакового розміру й маси, іноді також одного віку й статі. Для токсикологічних дослідів із дрібними

тваринами звичайно відбирають нащадків однієї самки. Піддослідних тварин витримують при різних розведеннях досліджуваних речовин (1:2,

1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100 і т.д.). Смертність (і відповідно, зворотний показник   –   виживаність)   виражається   у   відсотках   від   контрольної

кількості, тобто від чисельності таких же організмів, що перебувають у чистій  воді  без  токсиканта.  Тривалість  цих  гострих  токсикологічних

дослідів становить, як правило, 24 або 48 годин. На їхній підставі можна визначити медіанні смертельні концентрації. Досліди, які тривають 72 і 96 годин, вважаються підгострими, а ще триваліше – хронічними. При дослідженні токсичності складних багатокомпонентних розчинів, стічних і забруднених природних вод визначити концентрацію діючих речовин, що викликає смертельний ефект, практично неможливо. У таких випадках доцільно  використовувати  розведення  досліджуваної  води,  при  якому

спостерігається  50%на,  або  мінімальна  смертність  піддослідних організмів. Такий показник, у якому не враховуються ані хімічна природа

діючих речовин, ані їхня концентрація, а тільки біологічна дія, називається інтегральною токсичністю. Для різноманітних представників тваринного населення  водойм  величини  смертельних  концентрацій  токсикантів можуть  істотно  відрізнятися.  Тому  обрані  стандартні  об'єкти,  на  яких

звичайно проводяться досліди по визначенню токсичності води. Це найчастіше гіллястовусі рачки – Daphnia magna і Ceriodaphnia affinis, що мають досить високу чутливість до токсикантів. У міжнародній практиці для контролю токсичності різних імпортованих речовин використовуються

три тестоб'єкти: зелена (хлорококова) водорость (Selenastrum capricornutum), дафнія (Daphnia magna) і риба гупі (Lebistes reticulatus). У водній токсикології вони грають ту ж роль, що й білі миші, пацюки або

морські свинки в медичній і ветеринарній токсикології.

 


Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 |

Оцените книгу: 1 2 3 4 5

Добавление комментария: