Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы по изучаемой проблеме 10
1.1. Биология, морфология и экология гирудофауны 10
1.2. Видовое разнообразие гирудофауны, экологические ниши и место в трофических цепях водных экосистем 15
1.2.1. Биология и экология ложноконской пиявки {Haemopis sanguisugd) 15
1.2.2. Биология рыбьей пиявки (Piscicola geometrd) 17
1.2.3. Биология плоской пиявки {Helobdella stagnalis) 19
1.2.4. Эйдэкология улитковой пиявки (Glossiphonia complanata) 20
1.3. Медицинская пиявка (Hirudo medicinallis) и ее биоресурсы 22
1.4. Применение лечебных свойств медицинской пиявки в практической медицине и фармакологии 27
1.5. Биологическая оценка состояния пресноводного водоема 37
1.6. Гидробионты в оценке состояния водных экосистем 42
1.7. Биоиндикация с использованием характеристик макрозообентоса 43
Глава 2. Объекты и методы исследования 48
2.1. Характеристика объекта исследований 48
2.2. Природно-климатическая характеристика районов исследования Среднего Поволжья 51
2.3. Химические методы исследования воды 53
2.4. Методы отлова и сбора пиявок 55
2.5. Исследование содержания тяжелых металлов в организме пиявок 56
2.6. Методики эколого-популяционных исследований 57
2.6.1. Биологический индекс Вудивисса 57
2.6.2. Биологический индекс Майера 58
2.7. Методы оценки видового разнообразия пиявок 59
2.8. Методы оценки перспектив практического использования гирудофауны в ветеринарии 60
Глава 3. Результаты собственных исследований 64
3.1. Видовое разнообразие, ареал, плотность популяции гирудофауны в Ульяновской области 64
3.2. Химические загрязнители экотопов рек Сельдь и Урень 72
3.3. Структура популяций 91
3.3.1 Влияние поллютантов на популяционные характеристики гирудофауны 91
3.4. Роль пиявок в биологическом механизме аккумуляции токсикантов 99
3.5. Факторы среды обитания и их влияние на гирудофауну 103
3.5.1. Абиотические факторы 103
3.5.2. Биотические факторы и их роль в оценке состояния водных экосистем 109
3.6. Пиявки как компонент трофической цепи водных экосистем 110
3.7. Оценка перспектив использования медицинских пиявок {Hirudo medici-nalis) в ветеринарии 3.7.1. Выявление и диагностика мастита 118
3.7.2. Использование медицинских пиявок для лечения скрытой формы мастита у коров 121
Заключение 131
Выводы 133
Практические предложения 134
Список использованных источников 135
Приложение 159
- Медицинская пиявка (Hirudo medicinallis) и ее биоресурсы
- Видовое разнообразие, ареал, плотность популяции гирудофауны в Ульяновской области
- Роль пиявок в биологическом механизме аккумуляции токсикантов
- Использование медицинских пиявок для лечения скрытой формы мастита у коров
Введение к работе
Диссертационная работа посвящена исследованию видового разнообразия, видоспецифичности экологических ниш и экологической валентности, эколого-популяционных характеристик гирудофауны, обитающей на территории Ульяновской области. В работе обоснованы перспективы практического использования гирудофауны в системах экологического мониторинга и в практической ветеринарии. Исследования выполнялись в 2005-2009 гг. в соответствии с планом НИР ФГУ ВПО Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии (тема № 01.200.203527).
Актуальность темы. Сильные антропогенные изменения природных сообществ рек, обусловленные тепловым загрязнением воды, неорганическими поллютантами и органическими веществами, которые индуцируют процессы эвтрофикации, приводят к исчезновению многих видов животных, чувствительных к снижению концентрации кислорода в воде (Мэгарран, 1992). Сужение видового разнообразия водных экосистем сопровождается снижением численности, изменением видовых доминант и эколого-популяционных характеристик обитателей водных биоценозов. Поскольку водные экосистемы пространственно изолированы друг от друга, приток видов извне для восстановления утраченного видового разнообразия для них исключен.
Существенным компонентом биологического разнообразия водных экосистем являются пиявки. Практическое значение гирудофауны явно недооценивается вследствие слабой изученности ее роли в водных экосистемах и отсутствия знаний эйдэкологии этих бентосных организмов. Широко известная медицинская пиявка является редким исчезающим видом, занесенным в Красную книгу. Организм медицинской пиявки, по сути, является биофабрикой по выработке широкого спектра уникальных биологически-активных веществ (Савинов, 1994; Савинов, Кудинов, и др., 1994; Селезнев, 2003; Геращенко, 2004). Вылов медицинских пиявок из естественных водоемов запрещен, а потребности современной медицины и фармакологии требуют наращивания биоресурсов пиявок (Баскова, 1987, 1991; Баскова, 2001; Никонов, Латрилль, 2002).
По мнению ряда авторов, пиявки являются своеобразным индикатором биогеохимической ситуации региона (Райков, Римский-Корсаков, 2002) и перспективным объектом для биологического мониторинга водных экосистем (Uzunov, 1988). Среди пиявок присутствуют полуанаэробные ( -мезосапробы) и аэробные ( -мезосапробы), обитающие в загрязненных водоемах и служащие индикаторами загрязненности воды биогенами. В таких водах присутствует свободный кислород, продукты окисления - нитраты и нитриты (наряду с аммиаком и слабо окисленными азотистыми соединениями - аминокислотами и аминами), но отсутствуют неразложившиеся белки.
Гирудофауна подразделяется на хоботных, глоточных и челюстных пиявок. Хоботные пиявки - глоссифонии являются – мезосапробами. Они обитают в водоемах с низкой степенью загрязнения (Лукин, 1976). Челюстные и глоточные пиявки относятся к категории -мезосапробов и обитают в водоемах с высоким уровнем загрязнения (Лукин, 1976; Веселов, 1979). Бентосные формы и организмы перифитона отражают интегральное состояние водных экосистем, а организмы фито-, зоо- и бактерио-планктона движутся с водой и отражают действие протекающих загрязнителей и продуктов распада (Баканов, 2000; Чермных, 2007; Юрченко, 2007).
Мезосапробы, к которым относится гирудофауна, способствуют биологическому самоочищению водоемов и служат индикатором качества воды (Жадин, 2008). Биоиндикаторы широко применяются для санитарной оценки вод, стадии загрязнения, степени эвтрофикации (Бирштейн, Дадыкин, 2007); по ним можно судить об эффективности работы очистных сооружений, степени загрязнённости (сапробности) вод (Буяновская, 1983).
Для исследования эйдэкологии гирудофауны на территории Ульяновской области необходимо обладать информацией о ее ареале, видовом разнообразии, численности и плотности популяции, влиянии загрязнителей на эколого-популяционные характеристики. В настоящее время эти вопросы мало изучены, поэтому они вошли в задачи нашей работы.
Цель работы: исследование видового разнообразия гирудофауны Ульяновской области, ее эйдэкологии и биоиндикационных возможностей в оценке экологического состояния водных экосистем.
В задачи исследования входило:
-
Обследование водоемов во всех агроклиматических зонах Ульяновской области для выявления видового разнообразия гирудофауны.
-
Характеристика видоспецифичности ареалов, экологических ниш, экологической валентности гирудофауны видов, обитающих на территории Ульяновской области.
-
Исследование эколого-популяционных характеристик гирудофауны в биотопах с разным уровнем загрязнения.
-
Сравнительная оценка аккумуляции пиявками доминантных видов тяжелых металлов.
-
Оценка информативности эколого-популяционных характеристик гирудофауны для целей биоиндикации.
-
Разработка и апробация эффективных методик гирудотерапии и гирудоакупунктуры в ветеринарии.
Научная новизна. Установлено, что на территории Ульяновской области обитают 9 видов пиявок; 8 видов распространены повсеместно: Haemopis sanguisuga (Linne, 1758), Erpobdella octoculata (Linne, 1758), Erpobdella testacea (Savigny, 1822), Erpobdella nigricollis (Brandes, 1900), Piscicola geometra (Linne, 1758), Glossiphonia concolor (Apathy, 1888), Glossiphonia complanata (Linne, 1758) , Helobdella stagnalis (Linne, 1758); 1 из видов - медицинская пиявка Hirudo medicinalis (Linne, 1758) - за время исследований встречалась в единичных экземплярах в реках: Красная (Старомайнского района) и Канадейка (Николаевского района).
Наиболее высокая плотность популяции пиявок была характерна для водных экосистем Центральной и Южной зон. Выявлено, что нарастание уровня загрязнителей сопровождалось перераспределением видового состава гирудофауны и представительства разных сапробных групп. В экотопах с низким уровнем загрязнения гирудофауна была представлена видами Glossiphonia concolor (кровосос моллюсков), Glossiphonia complanata (улитковая пиявка), Helobdella stagnalis (двуглазая клепсина); в экотопах с высоким уровнем загрязнения: Haemopis sanguisuga (большая ложноконская пиявка), Erpobdella octoculata (малая ложноконская пиявка), Erpobdella testacea, Erpobdella nigricollis и Piscicola geometra (рыбья пиявка).
Выявлено, что абиотические факторы, определяющие уровень загрязнений и антропопрессии, и биотические (положение в трофической цепи) лимитируют распространение и численность гирудофауны в водоемах Ульяновской области. Широкой экологической валентностью обладают челюстные пиявки семейства Hirudinidae Whitman (1886), представленные в водных экосистемах Ульяновской области большой ложноконской пиявкой (Haemopis sanguisuga), глоточные пиявки семейства Erpobdellidae Blanchard (1892), представленные: Erpobdella octoculata, Erpobdella testacea, Erpobdella nigricollis, рыбьи пиявки семейства Ichtyobdellidae Leuckart (1863), представленные видом Piscicola geometra. Установлено, что содержание тяжелых металлов в организме пиявок отражает уровень загрязнения экотопов.
Теоретическая и практическая значимость. Выявленное видовое разнообразие отражает региональные особенности гирудофауны Ульяновской области в 2005-2009гг. Исследованы трофические связи, выявлены биотические взаимоотношения гирудофауны с другими обитателями водоемов. Исследован ареал, экологические ниши и экологическая валентность видов пиявок, обитающих на территории Ульяновской области.
Доказана перспективность практического использования доминантных видов гирудофауны Ульяновской области в системах экологического мониторинга в качестве биоиндикаторов. Проведена биоиндикационная оценка экотопов рек Сельдь и Урень с использованием гирудофауны. Охарактеризованы перспективы использования медицинских пиявок в ветеринарии, разработаны эффективные схемы гирудотерапии и гирудоакупунктуры для лечения мастита у коров.
Результаты проведенных исследований вносят вклад в развитие проблемы биоразнообразия, способствуют развитию метода биоиндикации водных экосистем, эйдэкологии и факториальной экологии гирудофауны.
Результаты исследований, характеризующие влияние загрязнителей на гирудофауну, целесообразно использовать для разработки профилактических мероприятий, направленных на улучшение экологического состояния водных экосистем Ульяновской области.
Основные положения и выводы диссертации используются в учебном процессе на факультете ветеринарной медицины Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии и на экологическом факультете Ульяновского государственного университета.
Положения, выносимые на защиту:
видовое разнообразие гирудофауны на территории Ульяновской области в 2005 - 2009 гг. включало 9 видов пиявок, относящихся к отрядам Gnathobdellae (челюстные): Haemopis sanguisuga, Hirudo medicinalis; Erpobdellidae Blanchard (глоточные): Erpobdella octoculata, Erpobdella testacea, Erpobdella nigricollis, Piscicola geometra, и Rhynchobdellae (хоботные): Glossiphonia concolor, Glossiphonia complanata, Helobdella stagnalis;
изменение соотношения видовых доминант гирудофауны в сторону нарастания доли большой и малой ложноконских пиявок, рыбьих пиявок является индикатором увеличения уровня поллютантов в водных экосистемах;
эколого-популяционные параметры: видовое разнообразие, видовой состав, соотношение основных доминант, численность и плотность популяции гирудофауны могут быть эффективно использованы для биоиндикации состояния водных экосистем.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации были представлены научной общественности и обсуждались на научных конференциях и форумах всех уровней: на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск, УГСХА, 2008); на международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, УГСХА, 2009); на V и VI Всероссийских научных конференциях молодых ученых «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Краснодар, 2008, 2009) - награждена дипломом первой степени; на региональной конференции «Природа Симбирского Поволжья» (Ульяновск, 2007). Результаты научно-исследовательской работы обсуждались на межкафедральных и межвузовских научных семинарах, организованных кафедрой биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии ФГОУ ВПО «УГСХА» в 2007 - 2009 гг.
Публикации материалов исследований. По материалам диссертационного исследования опубликовано пятнадцать печатных работ, в т. ч. две в изданиях из списка журналов, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 158 страницах, включает 36 рисунков, 15 таблиц. Состоит из введения, обзора литературы по изучаемой проблеме, описания объектов, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, практических предложений, библиографического списка из 237 литературных источников, из них 46 на иностранном языке; включает приложения.
Медицинская пиявка (Hirudo medicinallis) и ее биоресурсы
Медицинская пиявка является факультативным паразитом, перешедшим в процессе эволюции к кровососанию на позвоночных животных. Такой способ питания предполагает впрыскивание в ранку веществ, предотвращающих свертывание крови. При свертывании происходит превращение глобулярного фибриногена — белка крови — в фибриллярный фибрин, в котором «запутываются» форменные элементы крови, образуя тромб. Этот процесс протекает при участии фермента тромбина, который катализирует образование фибринового сгустка (Щеголев, 1955; Никонов, 1992; Стояновский, 2002; Титова, 2002) (рис. 5). Этот вид пиявки широко используется в медицинской практике как лечебное средство.
Медицинская пиявка - кольчатый червь класса пиявок, ареал - Центральная и Южная Европа, Малая Азия. Дыхание кожное, жабры отсутствуют. Мускулатура хорошо развита (составляет около 65% объема тела). Наружные покровы называют кожицей, которая состоит из одного слоя печат-ковидных клеток, формирующих эпидермис. Снаружи эпидермальный слой покрыт кутикулой. Кутикула прозрачна, выполняет защитную функцию и непрерывно растет, периодически обновляясь в процессе линьки. Линька происходит каждые 2-3 дня. Сброшенная кожица напоминает белые хлопья или небольшие белые чехлы. Тело пиявки удлиненное, но не хлыстообраз-ное, состоит из 102 колец. Со спинной стороны кольца покрыты множеством мелких сосочков. На брюшной стороне сосочков гораздо меньше, и они менее заметны. Головной конец сужен по сравнению с задним. На обоих концах тела есть специальные присоски. Передняя присоска, окружающая ротовое отверстие, это сосальный кружок. Он треугольной формы с тремя крепкими челюстями, на каждой из которых имеется до 60-90 хитиновых зубов, расположенных в виде полукруглой пилы. Около задней присоски находится заднепроходное отверстие (порошица). На голове пиявки имеются десять ма 23 леньких глаз, расположенных полукругом: шесть спереди и четыре на затылке. С их помощью медицинская пиявка пропиливает кожу на глубину до полутора миллиметров. На краях челюстей открываются протоки слюнных желез. Слюна содержит гирудин, препятствующий свертыванию крови. Почки отсутствуют. Два половых отверстия расположены на брюшной стороне тела, ближе к головному концу (Кузнецова, 1953; Никонов, 2002).
Окрас медицинской пиявки бывает черного, темно-серого, темно-зеленого, зеленого, красно-бурого цветов. На спине присутствуют полоски -красные, светло-коричневые, желтые или черные. Бока зеленые с желтым или оливковым оттенком. Брюшко пестрое: желтое или темно-зеленое с черными пятнами. Размер: длина 3-13 см, ширина тела до 1 см. Продолжительность жизни: до 20 лет. В водных экосистемах медицинские пиявки являются организмами макрозообентоса и относятся к категории Р - мезосапробов (Щеголев, Федорова, 1955; Никонов, 1992; Титова, 2002).
Среда обитания: пресные водоемы (пруды, озера, тихие речки) и сырые места около воды (глина, сырой мох). Пиявки любят чистую, проточную воду. Медицинская пиявка питается кровью млекопитающих (человека и животных) и земноводных (в т.ч. лягушек), однако, при отсутствии животных, поедает слизь водных растений, инфузорий, моллюсков, личинок насекомых, живущих в воде. Тихонько прокусывает кожу и высасывает небольшое количество крови (до 10-15 мл). Без пищи может прожить больше года, если водоем пересыхает, пиявка зарывается во влажный грунт, где и пережидает засуху. Зимой впадает в спячку, прячась в почве до весны. Не выдерживает промерзания грунта. Характерная поза голодной пиявки - присосавшись задней присоской к камню или растению, вытягивает тело вперед, свободным концом делает круговые движения. Быстро реагирует на многие раздражители: на всплеск, температуру и запах. При плавании пиявка сильно вытягивается и уплощается, приобретая лентовидную форму и изгибаясь волнообразно. Задняя присоска в этом случае выполняет функцию плавника. Медицинская пиявка - гермафродит. После оплодотворения, пиявка вылезает на берег, выкапывает во влажной почве небольшое углубление, в котором изготовляет из выделения ротовых желез пенистую массу. В это углубление откладывает 10-30 яиц, после чего возвращается в воду. Сезон размножения: июнь-август, половое созревание - 2-3 года. Новорожденные пиявки прозрачные, похожи на взрослых. Некоторое время они проводят внутри своих коконов, питаясь питательной жидкостью. Позже они уползают в воду. До достижения половой зрелости, молодые пиявки питаются кровью головастиков, маленьких рыбок, дождевых червей или улиток. Если по истечение трех лет пиявка ни разу не напьется крови млекопитающих, то она никогда не достигнет половой зрелости (Лукин, 1977; Сосновский, 2000; Стояновский, 2002; Каменев, 2003; Рассадина, 2007).
Потенциальными источниками ресурсов пиявки являются ее искусственное разведение на биофабриках или фермах. Искусственно выращенная пиявка отличается от дикой формы физиологическими (меньшей агрессивностью, подвижностью), биохимическими (более высоким содержанием липи-дов, антиоксидантов и др. веществ), микробиологическими (бактериальная обсемененность) показателями. Эти особенности пиявок могут определять качественные показатели производимых из них лекарственных препаратов. Искусственно выращенная пиявка может быть использована в промышленной переработке, в медицинских целях, а также для восполнения истребленной природной популяции. В связи с этим совершенствование технологии искусственного разведения пиявок представляет собой важную задачу (Ио-гансон, 1935; Щеголев, 1955; Лукин, 1977; Сосновский, 2000; Стояновский, 2002; Каменев, 2003; Рассадина, 2007; Adams, 1988). Рис. 5. Медицинская пиявка (Hirudo medicinalis L.)\ а, б
Сохранение биоресурсов пиявки и ее рациональное использование на сегодняшний день являются актуальными проблемами природопользования. Без данных об объеме ресурсов медицинской пиявки невозможно ее научно обоснованное использование. Однако систематических работ по количественной оценке биоресурсов медицинской пиявки в России практически не проводилось. Только в последние годы возросший интерес медицины к пиявке побудил ученых к исследованию ее распространения в природных водоемах (Щеголев, Федорова, 1955; Никонов, 1992; Титова, 2002; Михайлов, 2006; Arndt, Walter, 1940).
Гирудин для медицинской пиявки - важнейший фактор существования. Впервые мнение о возможности влияния пиявочного секрета на свертываемость крови высказал J.B. Haycraft (1884). В своей работе «О действии секрета, полученного из медицинской пиявки, на свертываемость крови» он писал: «Возможно, что пиявка секретирует некий сок, содержащий фермент, антагонистичный ферменту крови и предотвращающий ее свертывание». Впоследствии путем проведения многочисленных экспериментов он показал, что «кожа, выстилающая переднюю присоску и переднюю часть медицинской пиявки, одинаково активна в предотвращении свертывания крови» (Haycraft, 1884).
Вопрос о локализации гирудина в теле медицинской пиявки имеет большое практическое значение, т.к. благодаря именно этому веществу животное представляет собой важное лечебное и косметическое средство. В серии опытов О.Н. Кузнецовой (1953) было показано, что гирудин в теле пиявок распределен неравномерно, о чем свидетельствуют испытания действия экстрактов, полученных из различных отделов тела пиявки, на свертываемость крови. Кривая задержки свертывания крови экстрактами повышается по направлению к переднему концу тела пиявки, что объясняется наличием желез в 7-10 сегментах тела. При производстве препаратов гирудина рекомендуется использовать передний отдел тела пиявки (12 сегментов) (Кузнецова, 1953; Никонов, 2002).
Гирудин является основным антикоагулянтом медицинской пиявки, однако помимо него секрет пиявочных слюнных желез содержит целый ряд других ферментов. Смешанное действие различных компонентов слюны пиявки оказывает на организм человека гораздо более широкий эффект, нежели применение чистого гирудина. Секрет слюнных желез медицинской пиявки содержит набор соединений белковой, липидной и углеводной природы. Согласно результатам, полученным в Институте биоорганической химии РАН И.И. Артамоновой, Л.Л. Заваловой и И.П. Басковой, слюна пиявки содержит более 20 компонентов низкомолекулярной фракции (Баскова, Завалова, 2001). Фермент гиалуронидаза эндо-(3-глюкуронидазы также локализуется в клетках слюнных желез. Нобелевский лауреат A. Claude (1937) в экспериментах продемонстрировал, что инъекция пиявочного экстракта увеличивает проницаемость кожи, усиливает лимфоотток и количество лимфы. Сам фермент был изолирован в 1963 г. (Yuki et Fishman, 1963). Коммерческое название фермента - оргелаза, он обладает противоишемическим эффектом и усиливает рост нейритов (Чалисова, Пеннияйнен, Баскова и др., 2001). Секрет слюнных желез пиявки содержит также ингибиторы протеолитических ферментов, таких как бделлин — В, бделластазин, эглин С и др. В состав секрета входят карбоксипептидазы; компоненты системы комплемента; белковые факторы нейростимулирующего действия. Механизм влияния этих биологически активных веществ на человеческий организм разнообразен и требует изучения. При кровососании пиявка постепенно выделяет в ранку различные компоненты слюны — ферменты, лизирующие ткани, антикоагулянты и биологически активные вещества (Баскова, 1984; Савинов, 1998; Bendell, 1991).
Видовое разнообразие, ареал, плотность популяции гирудофауны в Ульяновской области
Исследования проводились на территории Ульяновской области. Объектом исследований являлась фауна пиявок. На протяжении нескольких лет проводился экологический мониторинг водоемов на территории районов Ульяновской области. На первом этапе исследования проводились по всем 4 агроклиматическим зонам, каждая из которых включала несколько административных районов. В Заволжской зоне обследовались районы: Чердаклин-ский, Старомайнский, Мелекесский. В Центральной зоне обследовались районы: Ульяновский, Сенгилеевский, Тереньгульский, Кузоватовский, Майн-ский. В Западной зоне исследования проводились на территории Барышско-го, Карсунского, Инзенского районов. В Южной зоне исследования проводились на территории Радищевского, Новоспасского, Старокулаткинского и Николаевского районов (карты районов исследования приведены в приложении).
Исследования, проведенные нами на территории Ульяновской области, показали, что представители класса пиявок встречались повсеместно и являлись неотъемлемой частью водных экосистем всех четырех агроклиматических зон Ульяновской области.
Предварительные исследования проводились в 2005-2007 гг. Водоемы обследовались с марта по ноябрь с периодичностью 4-8 недель. Основной объем фактического материала накоплен в 2007-2009 гг.
Было установлено, что гирудофауна на территории Ульяновской области распространена повсеместно во всех водных экосистемах, характеризуется постоянством видового состава и включает 8 видов относящихся к отрядам Gnathobdellae (челюстные): Haemopis sanguisuga, Erpobdella octoculata, Erpobdella testacea, Erpobdella nigricollis, Piscicola geometra; и Rhynchobdel-lae (хоботные): Glossiphonia concolor, Glossiphonia complanata, Helobdella stagnalis.
В двух водотоках Ульяновской области было выявлено 9 видов пиявок. Девятым видом являлась медицинская пиявка - Hirudo medicinalis, за время исследования представители этого вида встречались в единичных экземплярах в реке Красная (Старомайнского района) и реке Канадейка (Николаевского района).
Гирудофауна относится к типу кольчатых червей (Annilides), подтипу поясковых — Clitellata, классу Hirudinea, отрядам - хоботных (Rhynchobdellae) и челюстных (Gnathobdellae):
В Заволжской зоне исследования проводились в Чердаклинском районе в водной экосистеме р. Урень (длина 22,9 км), правом притоке Волги. Исток р. Урень находится к востоку от села Озерки Чердаклинского района. Практически все берега реки заросли водной растительностью: тростником, камышом и др. (прилож.1)
В ходе проведенных нами исследований в экосистеме реки Урень было выявлено 8 видов пиявок, частота встречаемости пиявок в среднем составляла 11,2±2,87 особь/м . В различных участках акватории частота встречаемости пиявок варьировала. Минимальная частота встречаемости гирудофауны составляла 2-5 особь/м , максимальная - 20-25 особь/м и зависела от температуры среды, времени суток, времени года и т.д. (рис.10), то есть определенными абиотическими факторами.
Водный и температурный режимы рек Заволжской зоны благоприятны для гирудофауны. Во всех реках Заволжской зоны пиявки встречались повсеместно по всему течению реки.
В Мелекесском районе, в экосистеме реки Тия, протекающей в 10 км ниже устья реки Писмиря - правого притока реки Б. Черемшан, видовое разнообразие гирудофауны включало 8 видов, частота встречаемости пиявок в экотопах реки Тия в среднем составляла 11±1,93 особь/м (прилож.2). В Ста-ромайнском районе в экосистеме реки Майна, левом притоке Волги (длина 41,5 км, исток находится на границе с Татарстаном в Старомайнском районе), был выявлен тот же самый состав гирудофауны, что и в других водотоках. Плотность популяции гирудофауны в реке Майна была очень низкой и составляла 4,4±0,31 особь/м3 (прилож.З).
Гирудофауна разных экосистем и экотопов Заволжской зоны включала 8 видов и отличалась только количественными показателями (рис. 10).
В Центральной агроклиматической зоне обследовались экосистемы рек Свияга, Сельдь, Тереньгулька, Майна, Волга. Видовой состав гирудофауны, по результатам наших исследований, был идентичен видовому составу пиявок Заволжской зоны, включал 8 видов. В Кузоватовском районе исследования проводились в экотопах реки Свияга, длина которой составляет 375 км (прилож.4). Частота встречаемости гирудофауны в экосистеме реки Свияга составляла в среднем 21,2±2,19 особь/м (рис. 11).
В Ульяновском районе исследования проводились в экосистеме реки Сельдь, исток которой находится в селе Абрамовка Майнского района. Река Сельдь является левым притоком реки Свияга и впадает в нее в черте города Ульяновска, рядом с поселком Сельдь. Длина реки составляет 63,9 км, средняя частота встречаемости гирудофауны в экосистеме реки Сельдь составляла 15,8±2,37 особь/м3 (прилож.5)
В Тереньгульском районе исследования проводились в экотопах реки Тереньгулька. Река Тереньгулька является притоком реки Уса (прилож.6). В среднем частота встречаемости гирудофауны в реке Тереньгулька составляла 13,2 ±4,55 особь/м3.
В Майнском районе исследовалась гирудофауна экосистемы реки Майна. Река Майна является правым приток реки Барыш. Длина реки Майна составляет 23,0 км, ее исток находится у села Майна Майнского района (при-лож.7). В среднем частота встречаемости гирудофауны в реке Майна составляла 9,8±2,28 особь/м3.
В Сенгилеевском районе исследовались экотопы правого берега реки Волга, в 70 км к югу от г. Ульяновска.(прилож.8) Плотность популяции гирудофауны в правобережных экотопах реки Волга составляла 6,8±0,59 особь/м3 (рис.11).
В Западной агроклиматической зоне Ульяновской области для выявления гирудофауны обследовались экосистемы рек Барыш, Сызганка, Карсун-ка. Видовой состав гирудофауны рек Западной агроклиматической зоны был идентичен по составу остальным обследованным районам Ульяновской области.
В Барышском районе исследования проводились в экосистеме реки Барыш. Река Барыш является правым притоком реки Сура. Длина реки Барыш составляет 247 км, площадь бассейна 5800 км2, протекает по Приволжской возвышенности (прилож.9). Частота встречаемости гирудофауны в экотопах реки Барыш составляла 15,4±2,79 особь/м .
В Инзенском районе обследовалась экосистема реки Сызганка, длина реки - 34 км (прилож.10). В экотопах реки Сызганка плотность популяции гирудофауны составляла 7,8±1,83 особь/м . В Карсунском районе исследовалась гирудофауна реки Карсунка (левый приток Барыша). Длина реки Кар-сунка составляет 44,6 км, исток находится у села Глотовка Инзенского района (прилож.П). Плотность популяции гирудофауны в экотопах реки Карсунка составляла 7,4±1,38 особь/м (рис. 12).
В Южной зоне Ульяновской области обследовалась гирудофауна экосистем рек Канадейка, Томышёвка, Маза, Средняя Терешка. Видовое разнообразие гирудофауны речных экосистем ничем по составу не отличалось от гирудофауны остальных агроклиматических районов (рис. 13).
При обследовании экотопов реки Канадейка Николаевского района (правого притока Сызранки, длиной 57,0 км) (прилож.12), и реки Томышёвка Новоспасского района (длиной 19 км, берущей свое начало за пределами района, текущей с северо-запада на юго-восток, впадающей в реку Сызранка) (прилож.13) было выявлено, что видовой состав гирудофауны не отличался. По показателям частоты встречаемости гирудофауны отличий также не было выявлено, в экосистемах обеих рек частота встречаемости гирудофауны составляла 14,4±2,40 и 14,2±2,10 особь/м3 (рис. 13).
В Радищевском районе обследовались экотопы реки Маза (левый приток реки Терешка). Ее исток в районе пос. Сызранский, впадает Маза в реку Терешка около пос. Радищево. Длина реки 19,8 км, глубина вблизи устья -0,7-1,8 м, ширина - 6-15 м (прилож.14). Частота встречаемости пиявок в реке составляла 12±2,79 особь/м . В экосистемах рек Южной зоны самая низкая частота встречаемости гирудофауны была характерна для экотопов реки
Средняя Терешка Старокулаткинского района - 10±1,87 особь/м3 (при-лож.15).
При повсеместной встречаемости гирудофауны и идентичности ее видового состава во всех обследованных экосистемах наибольшая частота плотность популяции была характерна для рек Барышского, Кузоватовского, Старокулаткинского, Ульяновского районов (рис.14).
Роль пиявок в биологическом механизме аккумуляции токсикантов
Антропогенное воздействие человека на биосферу в настоящее время носит глобальный характер, в связи с чем весьма актуальными стали вопросы локального, регионального и глобального рассеяния и поступления в биосферу многих токсичных веществ, в том числе тяжелых металлов. Все возрастающий «металлический пресс» на биосферу становится постоянно действующим экологическим фактором. Сохраняясь в течение длительного времени, тяжелые металлы аккумулируются в бентосе, нектоне и планктоне. Обладая высокой способностью к биоаккумуляции, тяжелые металлы быстро включаются в пищевые цепи и накапливаются в организмах видов, находящихся на высоких трофических уровнях, включая человека. В отличие от органических соединений, тяжелые металлы не поддаются биологической деструкции и, таким образом, имеют практически «бесконечную» токсичность для животных и растений. В водных экосистемах значительную роль в пищевых цепях играют бентосные организмы. Как вторичные (пиявки) консумен-ты они являются важным звеном переноса вещества и энергии на более высокие уровни. Среда обитания бентосных организмов - донные отложения, которые депонируют значительную часть тяжелых металлов, поступающих в водные экосистемы, что явно сказывается на характере протекания биоаккумуляционных процессов придонных гидробионтов (Попченко, 1991; Steubing, 1984).
В целях данного исследования нами были изучены особенности распределения тяжелых металлов в мягких тканях пиявок, а также в среде их обитания - донных отложениях. Мы использовали представителей двух родов пиявок: полифаг - Haemopis sanguisuga L. (большая ложноконская пиявка), в рацион которой входят моллюски, личинки насекомых, мелкие позвоночные, и стенофаг — кровососущая Glossiphonia complanata L. (улитковая пиявка), жертвой которой являются преимущественно брюхоногие моллюски Lymnaea sp. Животные были отловлены в экотопах реки Урень Чердаклин-ского района и реки Сельдь Ульяновского района Среднего Поволжья. Одновременно из мест отлова гидробионтов были отобраны пробы донного отложения. Концентрации тяжелых металлов в пробах выражали в мкг/г сухой массы.
В ходе исследования нами были выявлены различия в содержании тяжелых металлов в мягких тканях пиявок, обитающих в различных по уровню загрязнения экотопах рек Урень и Сельдь.
Наибольший уровень тяжелых металлов выявлен у пиявок: полифаг -Haemopis sanguisuga L. и стенофаг — Glossiphonia complanata L, выловленных в экотопах реки Сельдь. Это связано с тем, что она впадает в центральной части города в реку Свияга, в которую поступает широкий спектр поллютан-тов со стоками городских территорий. У пиявок в экотопах реки Урень, расположенной в пригородной зоне, концентрация тяжелых металлов достоверно ниже (рис.34).
Зависимость содержания тяжелых металлов в организме беспозвоночных от уровня загрязнения среды отмечается и другими исследователями (Никаноров, Жулидов, 1991, 1993; Черная, Ковальчук 2004; Киричук, 2006; Канбетов, 2006). По нашим данным мы видим, что более высокие концентрации тяжелых металлов в тканях пиявок выявлены в промышленных районах.
При исследовании тяжелых металлов в донных отложениях было выяснено, что концентрация меди, цинка, кадмия, значительно превышающие значения исследованных рек, обнаружены в тканях большой ложноконской и улитковой пиявки. Больше всего накапливают пиявки свинец, никель и хром. Показано, что концентрации всех тяжелых металлов повышаются в трофической цепи от донных отложений к вторичным консументам, т.е. пиявкам (рис. 35, табл. 3).
Таким образом, в условиях даже незначительного загрязнения водной экосистемы токсичными микроэлементами пиявки активно аккумулируют тяжелые металлы. При этом концентрации токсикантов увеличиваются при движении по трофической цепи: донные отложения - моллюски - пиявки. Настораживает выявленное в ходе исследования интенсивное накопление ксенобиотиков свинца и кадмия, концентрации, которых в тканях исследуемых гидробионтов превышают фоновые значения при пониженном содержании их в донных отложениях.
Использование медицинских пиявок для лечения скрытой формы мастита у коров
На данном этапе работы необходимо было разработать методики и схемы лечения мастита у коров. Отработка методики проводилась на здоровых животных. В условиях фермы, непосредственно в стойле, на предварительно вымытую кожу вымени коров подсаживали по три медицинских пиявки. Присасывание происходило быстро. Кровоизвлечение продолжалось не более 25-30 минут. Пиявки увеличивались в объеме в 2,5 - 3,0 раза. Процедуру проводили в течение 3 дней. После гирудотерапии проводили лабораторные обследования животных, результаты приведены в табл.8.
По показателям, приведенным в табл. 8, можно сделать вывод, что показатели крови здоровых животных на фоне гирудотерапии существенных изменений не претерпевают. Под действием медицинских пиявок отмечалась тенденция кратковременного замедления свертываемости крови (р 0,01), увеличения количества эритроцитов и гемоглобина на 6,6% и 6,7%, соответственно (табл. 8).
В период гирудотерапии количество тромбоцитов незначительно снижалось (р 0,01). После окончания сеансов гирудотерапии, через сутки, количество тромбоцитов начинало повышаться. Уровень базофилов на фоне применения пиявок также незначительно повышался (р 0,001), а через сутки после завершения процедур возвращался к исходному уровню (табл. 8).
В итоге можно заключить, что на фоне гирудотерапии у здоровых коров отмечалась тенденция повышения бактерицидной активности сыворотки (Р 0,01) и фагоцитоз (табл. 9).
Незначительно изменялось содержание общего белка (Р 0,001) и соотношение его основных фракций, титр лизоцима (Р 0,001), но все колебания находились в пределах нормы.
Исходя из этого можно сделать вывод, что гирудотерапия оказывает стимулирующее действие на организм коров, но это действие не выходит за границы нормы и не вызывает побочных явлений.
После того как было установлено, что гирудотерапия не оказывает отрицательного воздействия на организм здоровых коров, нами были проведены исследования по изучению влияния медицинских пиявок на коров, больных маститом.
У всех подопытных коров проводили анализы крови до лечения пиявками. Лечение проводилось по схеме по три пиявки ежедневно в течение 5 суток. В течение всего периода лечения проводились исследования показателей крови и молока.
На фоне гирудотерапии больных маститом коров была выявлена динамика показателей крови, свидетельствующая о наличии выраженного клинического эффекта (табл. 11).
Нами установлено, что у коров со скрытой формой мастита замедлялась свертываемость крови после первой же аппликации пиявок (Р 0,001), к третьей аппликации этот процесс был выражен в большей степени (Р 0,001), а на 5 сутки лечения этот показатель возвращался к норме (Р 0,001).
У больных животных отмечался повышенный уровень СОЭ, выявлялся лейкоцитоз, что являлось характерными признаками воспалительного процесса в молочной железе. После трех суток лечения пиявками достоверно снижалось число лейкоцитов (Р 0,001), достигая своей физиологической нормы и удерживаясь на этом уровне к пятому дню. В период гирудотерапии количество тромбоцитов в крови снижалось (Р 0,001), но на пятые сутки лечения возвращалось к норме.
На пятые сутки после постановки медицинских пиявок показатели лейкоцитарной формулы возвращались к норме. В результате мы пришли к вы 125 воду, что клеточные показатели крови на пятые сутки в ходе применения ги-рудотерапии возвращаются к норме. В этот период на вымени исчезло покраснение, кожные покровы были равномерно окрашены, тест с «Иброма-стом» не давал положительной реакции на мастит.
Параллельно у коров проводились исследования биохимических показателей и показателей иммунитета.
Приведенные в таблице 12 результаты свидетельствуют, что процент фагоцитоза, фагоцитарный индекс, бактерицидная активность крови в ходе гирудотерапии достоверно повышались. Показатели белкового обмена существенных изменений не претерпевали.
Белковые фракции сыворотки крови на первом этапе гирудотерапии имели тенденцию к снижению, но находились в нестабильном колебательном режиме вплоть до пятых суток (Р 0,001) от момента начала гирудотерапии.
При исследовании молока у больных субклиническим маститом коров были отмечены изменения аналогичные картине изменений крови. В молоке волнообразно возрастало содержание лейкоцитов, которое после лечения нормализовывалось, и отличалось от показателей на момент начала лечения. В ходе лечения претерпевали колебания альбумины (Р 0,01), а — лактоглобу-лины (Р 0,05). В молоке нарастал титр лизоцима М (Р 0,001).
Основываясь на изложенном выше материале, можно сделать заключение, что гирудотерапия мобилизует защитные свойства организма коров в целом и молочной железы в частности.
Терапевтическая эффективность трудотерапии в опытной группе коров при 5 дневном курсе лечения составила 100%. В дальнейшем при внедрении методики нами было показано, что с такой же эффективностью действует 4 дневный и 3 дневный курсы лечения. В связи с этим в дальнейшей работе была использована трехдневная схема лечения, что позволило сократить количество использованных медицинских пиявок и время на один курс лечения.
Гирудоакупунктура в лечении больных субклиническим маститом коров. Для отработки методики гирудоакупунктуры на кожу здоровых коров в непосредственной близости от крестцовой кости подсаживали по 3 пиявки с каждой стороны, на симметрично расположенные биологически активные точки. Кровеизвлечение длилось 30-45 минут. Процедуры проводили разными периодами от 3 до 5 дней. Через 7 дней проводили диагностику молока на наличие субклинического мастита у коров при помощи реактива «Ибромаст».
Вначале использовали 5 дневный курс гирудоакупунктуры, но, по аналогии с гирудотерапией, сначала перешли на 4 дневный, а затем и на 3 дневный курсы лечения, которые также обеспечили 100% эффективность. Исходя из этого, в дальнейших опытах использовалась трехдневная постановка пия 128 вок, что позволило сократить и расход пиявок, и время, затраченное на лечение.
Проведенные исследования по влиянию гирудоакупунктуры на гематологические показатели крови больных маститом коров свидетельствовали о том, что достоверно увеличивается время свертываемости крови уже после первой постановки на 4,2% (Р 0,01), на пятый день гирудоакупунктуры этот показатель возвращался к исходному значению (табл.14).
