Введение к работе
.. ,ч,... ..;i
Актуальность проблемы. В последние десятилетия существенный вред экосистеме Мирового океана наносит мультифакторное действие загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах различного происхождения. Эта ситуация ' характерна и для Черноморского региона. Только приморские города Украины сбрасывают в море 11,4 млн. т неочищенных стоков, 89 млн. т частично очищенных и 190,6 млн. т очищенных вод (Україна в контексті..., 1998). В результате этого, согласно официальным данным, в Украине ежегодно в поверхностные воды попадает колоссальное количество загрязнителей, которое в пересчете на одного человека составляет 184 кг (Національна доповідь, 2001). В то же время в прибрежной зоне моря, куда в основном сливаются сточные воды, сконцентрированы сообщества многих организмов. Совершенно очевидно, что загрязнение этих акваторий является одной из насущных экологических проблем, без решения которой невозможна разработка концепции устойчивого развития приморских территорий и рационального использования их ресурсов.
В настоящее время применяют комплекс параметров, характеризующих ответные реакции морских организмов на действие повышенных концентраций токсикантов (Методики..., 1971). Для этой цели утверждены методики тестирования загрязнителей на морской микроводоросли Phaeodactylum iricornutum^ рачка Artemia satina и мидии Mytilus galloprovinciaJis (БІотестування..., 1997; Методические рекомендации..., 1982, 1986), личинках устриц Crassostrea gigas, С. virginica и морских ежах (Бурдин, 1985). Очевидно, что столь ограниченное число организмов не позволяет получить исчерпывающую характеристику токсичности сточных вод для морской и солоноватоводной биоты. В связи с этим выбор новых видов и показателей (биомаркеров) их состояния остается весьма актуальным.
В современной водной экотоксикологии и в биомониторинговых исследованиях оценка тестируемой среды с помощью рыб также является важной задачей, так как рыбы наиболее уязвимое звено морских сообществ. Практически не исследовано действие сточных вод на ранние стадии развития морских рыб, хотя именно они в большей степени подвержены пагубному влиянию ксенобиотиков.
Известно, что действие химических токсикантов в первую очередь отражается на изменении молекулярных показателей. Это приводит к индукции свободнорадикальных процессов, усилению перекисного окисления липидов, следствием чего является нарушение структуры биомолекул и обменных процессов. Однако, у организмов существует система детоксикации ксенобиотиков, включающая фазы биотрансформации и конъюгации. Поэтому использование в биологическом мониторинге и биотестировании показателей защитных молекулярных систем морских гидробионтов является перспективным и важным направлением исследований (Руднева, 2003), позволяющим получить оперативную и адекватную информацию о состоянии организма и среды его обитания.
Цель н задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение действия хозяйственно-бытовых сточных вод (ХБСВ) на некоторые морфофизиологические, биохимические и метаболические показатели морских гидробионтов, относящихся к различным таксонам, в экспериментальных и природных условиях. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:
-
Изучить токсическое действие ХБСВ при различном разбавлении на микроводоросль Platymonas viridis, цисты и науплиусов жаброногого рачка Artemia saiina, икру и личинок рыб Lepadogaster lepadogaster lepadogaster и Atherina mochon pontica в экспериментальных условиях.
-
Выявить ответные реакции тестируемых организмов на действие ХБСВ с использованием морфофизиологических, биохимических и метаболических параметров.
-
Установить биомаркеры, наиболее адекватно отражающие токсическое действие ХБСВ на исследованные организмы.
-
Изучить ответные реакции на загрязнение разных таксономических групп морских организмов, обитающих в районах выпуска хозяйственно-бытовых сточных вод.
-
Установить виды-индикаторы и биомаркеры, по реакциям которых можно оценить состояние среды в районах выпуска сточных вод с целью использования их в мониторинговых программах, а также для оценки экологического риска и расчета ущерба, нанесенного в результате сброса стоков в море.
Связь с научными программами, планами, темами. Исследования проводили в Институте биологии южных морей в рамках бюджетных тем НАН Украины «Структурно-функциональные основы биоразнообразия морских сообществ» (Ks государственной регистрации 0199U001388) (2002 г.), а также «Исследование факторов поддержания устойчивости морских экосистем» (Кг государственной регистрации 0103U001048) (2003 г.).
Научная новизна полученных результатов. Впервые проведена комплексная оценка токсического действия хозяйственно-бытовых сточных вод на морские организмы с применением морфофизиологических, биохимических и метаболических параметров. Выявлены биохимические, морфофизиологические и метаболические ответные реакции различных таксономических групп морских гидробионтов на действие сточных вод в экспериментальных и природных условиях. Предложены биомаркеры различного уровня, позволяющие оценить состояние гидробионтов, обитающих в среде, подверженной хроническому загрязнению сточными водами. Впервые проведен микрокалориметрический анализ микроводорослей и ранних онтогенетических стадий ракообразных и рыб, подвергнутых действию сточных вод, что дало возможность оценить прижизненные реакции организмов. Полученные результаты позволили выяснить отклики и
адаптационные механизмы разных таксономических групп морских организмов к действию хронического комплексного загрязнения, а также проанализировать его последствия на разных уровнях биологической организации видов. .
Практическое значение . полученных результатов. В результате
проведенных исследований , предложены методы биотестирования - .и
биомониторинга морской среды в районах выпуска ХБСВ. Разработаны методы
оценки токсичности ХБСВ в экспериментальных условиях с применением
различных тест-объектов и показателей, которые, могут быть использованы в
экотоксикологии и биомониторинге, при оценке экологического риска, при
определении ущерба, нанесенного сбросом ХБСВ в морскую среду, а также при
установлении ПДК загрязняющих веществ и норм по сбросу сточных вод в морские
акватории. ''"«.
Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является самостоятельным научным исследованием. Автором была разработана методология комплексного изучения влияния ХБСВ на морские организмы, проведены лабораторные: эксперименты, выполнен анализ, обобщение и- статистическая обработка полученных результатов, а также сопоставление их с литературными источниками.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы аквакультуры и функционирования водных экосистем» (Киев, 2002), на Всероссийской конференции с участием специалистов из, стран Ближнего и Дальнего зарубежья «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2002, 2005), на Всеукраинской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы современного естествознания» (Симферополь, 2003), на конференции молодых ученых по проблемам Черного и Азовского морей «Понт Эвксинский III» (Севастополь, 2003), на XI съезде Русского ботанического общества «Ботанические исследования в азиатской России» (Новосибирск-Барнаул, 2003), на Международной Крымской конференции «Космос и биосфера» (Партенит, 2003),.на 2-ом съезде токсикологов России (Москва, 2003), на первой Международной научно-практической конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (Астрахань, 2004), на Международной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004), на Международном научно-техническом семинаре "Системы контроля окружающей среды-2004** (Севастополь, 2004), на научно-практической конференции «Экологические проблемы Азово-Черноморского бассейна: вклад Крыма и прилегающих регионов в их решение))'. (Керчь, 2004), на Международной научной конференции студентов, аспирантов и. молодых ученых «Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация» (Одесса,. 2005), Международной конференции по биологической калориметрии (Сопот, 2006).
Публикации. Соискатель имеет 22 опубликованные работы по теме диссертации, в том числе 10 статей и 12 тезисов; 11 работ написано без соавторов. Подана 1 заявка на изобретение; получен патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 168 страницах, состоит из введения, обзора литературы, б разделов собственных исследований, выводов, заключения и списка использованной литературы, включающего 318 источников. Текст иллюстрирован 21 таблицами и 16 рисунками.
