Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Особенности газообмена водных животных 9
1.2. Каротиноидные пигменты и их функциональная роль в приспособительных реакциях гидробионтов 15
1.3. Особенности адаптационных механизмов гидробионтов к экзогенным факторам среды обитания 24
1.3.1 Особенности реакции организма водных животных на воздействие температуры. Адаптация организма к температурным изменениям 24
1.3.2. Механизмы устойчивости животных к гипоксии и загрязнению среды обитания 35
1.4. Пестициды как абиотический фактор 39
1.5. Особенности влияния тяжелых металлов на моллюсков 52
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 57
2.1. Методика исследования 57
2.1.1. Определение интенсивности общего газообмена 58
2.1.2. Определение содержания каротиноидов в тканях моллюсков 60
2.2. Объекты исследований 61
2.2.1. Общая характеристика типа Моллюски 61
2.2.2. Особенности строения, физиологии и экологии легочных моллюсков 62
2.2.3. Особенности строения, физиологии и экологии пластинчатожаберных моллюсков 66
2.2.4. Особенности строения, физиологии и экологии переднежаберных моллюсков 71
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 72
3.1. Видовая специфика содержания каротиноидов и интенсивности газообмена у пресноводных моллюсков при стандартных условиях водной среды . 72
3.2. Реакция организмов моллюсков с различной организацией органов дыхания на воздействие экзогенных факторов среды обитания 73
3.2.1. Реакция организмов легочных моллюсков на воздействие температуры 73
3.2.2. Реакция организмов легочных моллюсков на воздействие пониженного содержания кислорода в воде 77
3.2.3. Реакция организмов пластинчатожаберных моллюсков на воздействие температуры 79
3.2.4. Реакция организмов пластинчатожаберных моллюсков на воздействие пониженного содержания кислорода в воде 83
3.2.5. Реакция организмов переднежаберных моллюсков на воздействие температуры 85
3.2.6. Реакция организмов переднежаберных моллюсков на воздействие пониженного содержания кислорода в воде 87
3.3. Реакция организмов моллюсков с различной организацией органов дыхания на воздействие токсического фактора 95
3.3.1. Реакция организмов моллюсков на воздействия фосфорорганического инсектицида фосфамид 96
3.3.2.Реакция организмов моллюсков на воздействия пиретроидных инсектицидов 108
3.3.3.Реакция организмов моллюсков на воздействия гербицида тотрил 130
3.3.4 Реакция организмов моллюсков на воздействия соли свинца 140
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 151
ВЫВОДЫ 162
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 163
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 164
- Особенности газообмена водных животных
- Методика исследования
- Видовая специфика содержания каротиноидов и интенсивности газообмена у пресноводных моллюсков при стандартных условиях водной среды
Введение к работе
Актуальность. Поиск средств и методов оценки качества водной среды, не взирая на масштабность исследований в этой области, по-прежнему остается актуальным. Особую значимость приобретает поиск и использование в качестве биоиндикаторов естественных обитателей водоемов - гидробионтов, то есть поиск биообъектов, как селективного, так и неселективного реагирования на загрязнение.
Пресноводные моллюски водоемов средней полосы Европейской части России представлены десятками видов, которые отличаются друг от друга не только ареалами обитания, но и анатомо-морфологическим строением и спецификой целого ряда физиологических функций, включая систему дыхания.
Наше внимание привлекли работы, где в качестве объектов неселективной скрининго-вой оценки загрязнения водной среды предлагается использование пресноводных моллюсков (Строганов, 1971; Флеров, 2004).
Реакция органов дыхания является одной из самых чувствительных функций водных организмов. Известно много работ по изучению отдельных сторон дыхания водных животных (Брандт,1951; Коштоянц, 1950; Проссер и др., 1967; Вербжинская, 1971; Строганов, 1976, 1983; Хочачка, Сомеро, 1977; Биргер,1979; Колупаев, 1992). Однако имеющаяся в доступной литературе информация по данному вопросу является фрагментарной и во многом противоречивой, и опирается, главным образом на показатели системы обеспечения кислородного режима организма (СОКРО) (Колупаев, 1989).
Не вызывает каких-либо сомнений информация о том, что кислород как инструмент извлечения энергии и пластического материала из соединений восстановленного углерода совершенно необходим для обеспечения жизненных процессов. Гидробионты принадлежат к одним из наиболее чувствительных организмов к его недостатку. Растворение кислорода в воде и его потребление гидробионтами зависит от многих факторов, в том числе от температуры, сезонности, времени суток, характера питания, стадии жизненного цикла, генетических особенностей вида и многого другого (Проссер, Браун, 1967; Строганов, 1976; Колупаев, 1992). В связи с этим совершенно очевидно, что недостаток растворенного в воде кислорода в силу целого ряда причин, в том числе и в связи с многокомпонентным загрязнением водоемов химическими веществами негативно сказывается на их жизнедеятельности.
Функция дыхания является точкой приложения многих токсических веществ. Это было установлено в исследованиях по изучению действия токсикантов на отдельные показатели дыхания. Информация, получаемая посредством изучения отдельных показателей, не позволяет в полной мере выявить реакцию всех органов, тканей и структур, участвующих в обес- печении газового режима организма, на недостаток кислорода. Это обусловлено тем, что известные взаимозависимость и взаимозаменяемость функций органов и структур, регулирующих газовый гомеостаз, создают определенные сложности в трактовке фрагментарного экспериментального материала (Колупаев, 1992). Число применяемых химикатов с каждым днем растет. Исключительная опасность пестицидов и тяжелых металлов определяется тем, что они токсичны для гидробионтов даже в малых концентрациях, особенно при хронических воздействиях (Метелев и др., 1971).
На основании такой информации невозможно выявить те нарушения, которые являются результатом прямого действия токсикантов, и изменения, вызванные опосредованно через другие взаимосвязанные с дыханием органы, ткани и структуры.
Одной из актуальных проблем является разработка методов оценки состояния целостного организма и его отдельных систем при воздействии различных факторов окружающей среды, особенно с токсической направленностью в условиях их комплексного влияния. Воздействие комплекса химических веществ в концентрациях, наиболее часто встречающихся в реальных условиях, в большинстве случаев вызывает не специфические реакции организма разной выраженности, в связи с чем возникает необходимость разработки критериев и методов диагностики различных дифференцированных состояний организма животных.
За последние десятилетия произошли серьезные изменения в структуре гидробионтных сообществ, когда численность одних видов снижается, а других, наоборот, возрастает. Следовательно, у водных животных существуют какие-то физиологические механизмы адаптации к дефициту кислорода и вероятнее всего, они носят видоспецифический характер. Это в равной мере относится и к пресноводным моллюскам.
Изучение молекулярных и физиологических механизмов адаптации гидробионтов, в том числе и пресноводных моллюсков к дефициту кислорода, активно ведется в последние годы. Значительное внимание уделяется механизмам молекулярной кумуляции и депонирования кислорода. Особо важную роль в этом играют каротиноидные пигменты. Роль кароти-ноидов животных в развитии адаптационных механизмов практически не изучено. Известно, что каротиноиды играют важную роль в формировании устойчивости моллюсков к загрязнению среды обитания. Они способны образовывать систему внутриклеточного депонирования кислорода (Петруняка, 1979; Карнаухов, 1988; Колупаев, 1989; Лукьянова, 1994).
Существуют достаточно убедительные основания предполагать, что содержание каро-тиноидов в определенной степени коррелирует с интенсивностью процессов дыхания, как в нормальных условиях, так и в условиях недостатка кислорода.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы установить связь между интенсивностью процессов газообмена и содержанием каротиноидов в тканях пресноводных моллюсков с различной морфо-функциональной организацией органов дыхания в ответ на воздействие факторов внешней среды. На основании экспериментальных данных, выявить виды пресноводных моллюсков, отличающиеся максимальной и минимальной устойчивостью к дефициту кислорода и загрязнению водной среды.
Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:
Определить взаимосвязь между интенсивностью газообмена и содержанием каротиноидов у различных видов пресноводных моллюсков, с различной морфо-функциональной организацией органов дыхания при различном температурном режиме и в условиях пониженного содержания кислорода в воде.
Определить интенсивность и специфику газообмена у пяти видов исследованных пресноводных моллюсков с различной морфо-функциональной организацией органов дыхания. Выявить его взаимосвязь с содержанием каротиноидов в условиях химического загрязнения воды инсектицидами, гербицидами и соединениями свинца.
Для оптимизации выбора объекта индикации загрязнения водной среды из изученных пресноводных моллюсков, провести математический анализ результатов экспериментального исследования.
Научная новизна. На основании определения взаимосвязи между интенсивностью реакций газообмена и содержанием каротиноидов в тканях различных видов пресноводных моллюсков в природных условиях и условиях загрязнения водной среды установлено, что максимальной устойчивостью к действию токсических факторов обладают виды с высоким содержанием каротиноидов - способных к кумуляции кислорода и отдающих его при экстремальных условиях. Данный процесс, наряду с переключением аэробного дыхания на анаэробное обеспечивает необходимый уровень метаболической активности, что подтверждено ростом дыхательного коэффициента. В работе впервые установлено, что наиболее целесообразно использовать в качестве оптимальных объектов биоиндикации для оценки качества водной среды пресноводных моллюсков с жаберным типом дыхания и низким содержанием каротиноидов в тканях.
Положения, выносимые на защиту.
Результаты оценки интенсивности газообмена в зависимости от содержания каротиноидов у пресноводных моллюсков в условиях нарушения оптимума температурного режима, содержания кислорода в воде и в условиях ее химического загрязнения.
Результаты определения минимальной и максимальной устойчивости пяти видов пресноводных моллюсков в условиях дефицита кислорода различного генеза в зависимости от содержания каротиноидов.
3. Обоснование рекомендаций по выбору и использованию пресноводных моллюсков в качестве биоиндикаторов загрязнения водной среды.
Теоретическая и практическая ценность. В работе установлена взаимосвязь между интенсивностью газообмена и содержанием каротиноидов в тканях при изменении температурного режима, снижении содержания кислорода в воде и воздействии токсических факторов водной среды у моллюсков, имеющих различную морфо-функциональную организацию органов дыхания. Полученные данные служат основанием для выбора биообъектов при организации биоиндикации качества водной среды с помощью моллюсков.
Материалы диссертации использованы при разработке курсов «Экологическая токсикология» в Марийском государственном университете и «Экологические проблемы освоения водных ресурсов» в Марийском государственном техническом университете для студентов биолого-химического факультета и факультета природообустройства и водных ресурсов.
Особенности газообмена водных животных
Дыхание представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа, а также использования кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для жизнедеятельности живых существ (Колупаев, 1989). Под газообменом подразумевают способы снабжения организма кислородом и удаления из него углекислоты (Биргер, 1979).
Кислород необходим как источник энергии для жизненных процессов. Доступность Ог для животных определяет их ареал расселения и выживаемость. Потребление Ог зависит от температуры, времени года, часа дня, от активности, питания животного, его размеров, стадии жизненного цикла, а также от его снабжения Ог перед опытом и его физических особенностей (Проссер и др., 1967).
Для нормального протекания процессов окисления органических веществ в организме необходим определенный газовый режим среды. Недостаточное поступление Ог или избыточное поступление углекислоты нарушает метаболические процессы в организме гидробио-нтов (Биргер, 1979). Как известно, в водоемах содержание Ог изменчиво, и животным приходится время от времени переживать периоды сильного недостатка или полного отсутствия Ог и накопления свободной углекислоты в придонных слоях (Бранд, 1951).
Периодическое существование в течение многих поколений в воде с низким содержанием Ог привело к развитию у моллюсков ряда приспособительных механизмов. В первую очередь усиливается дыхание, затем включаются приспособительные механизмы, позволяющие животным избежать неблагоприятные экологические условия передвижением в более оптимальные. В тех случаях, когда оно затруднено, одним из приспособлений является частичное или полное переключение аэробного дыхания на анаэробное, при котором сокращается потребление Ог, но возрастает выделение углекислоты (Вербжинская, 1965, 1971). По данным ряда авторов (Константинов, 1967; Скадовкий, 1955) многие виды животных приспособились выдерживать высокое содержание СОг (до 200 мг/л). Таким образом, появление углекислоты в одних условиях стимулирует потребление Ог, в других — ускоряет процесс гликолиза (Бранд, 1951).
У двустворчатых моллюсков вентиляция возрастает пропорционально падению кислорода в среде (Brand, 1974). Спонтанные ритмы открывания - закрывания створок у моллюсков могут сопровождаться такими же изменениями ритма сердца, как и при гипоксии. Соответствующий режим работы сердца устанавливается тогда, когда при долго закрытых створках содержание кислорода в крови падает (Taylor, 1976). У некоторых моллюсков ско рость дыхания падает при низком содержании кислорода. Скорость снижения дыхания не слишком высока, так как в этих условиях полнее используется кислород, связанный гемоглобином (Deaton, 1978).
Дыхательный коэффициент (ДК). Дыхательный коэффициент (СО2/О2) дает представление о типе обмена и составе окисленных субстратов. Для углеводов ДК=1,0, для жиров -0,71 и для белков - 0,79. У травоядных значение ДК выше, чем у плотоядных. Дыхательный коэффициент определяется многими факторами, не только составом пищевых продуктов, но и изменением характера обмена веществ (Биргер, 1979; Шмидт-Ниельсен, 1982).
Высокий ДК бывает при преобладании гликолиза и окисления промежуточных кислот. При низком содержании кислорода в окружающей среде, что тоже приводит к преобладанию гликолиза, значения дыхательного коэффициента высоки. Низкие значения ДК наблюдаются при связывании СОг. В процессе жизненного цикла значение ДК непостоянно (Биргер, 1979).
Дыхательный коэффициент является показателем того, насколько развит процесс анаэробного дыхания; его величина находится в прямой зависимости от нарастания гликолити-ческих процессов. Чем больше угнетены аэробные процессы в организме, тем раньше вступают в действие приспособительные механизмы, нарастают гликолитические процессы и тем больше будет ДК (Бранд, 1951, Коштоянц, 1957). У гидробионтов, которые в естественных условиях в очень бедной кислородом среде, частично переходят к гликолизу, этот переход при отравлении дыхательными ядами совершается при высоких напряжениях кислорода (Бранд, 1951), что и наблюдалось в опытах с моллюсками (Биргер, 1979).
У многих беспозвоночных, наряду с образованием углекислого газа в процессе обмена он же образуется и в процессе анаэробного расщепления, а, значит, с увеличением выделения углекислого газа увеличивается и дыхательный коэффициент. Одним из приспособлений к существованию в среде с пониженным содержанием кислорода у гидробионтов, в особенности у беспозвоночных животных, является частичное подключение к аэробному дыханию анаэробных процессов. Величина дыхательного коэффициента при этом становится больше 1 (Коштоянц, 1950; Биргер, 1979; Хочачка, Сомеро, 1977).
Вторая причина - изменение температуры окружающей среды. В воде при температуре +14 С, +18 С и +22 С у моллюсков дыхательный коэффициент меньше единицы и интенсивность газообмена по мере повышения температуры усиливается. Увеличение дыхательного коэффициента до величины большей единицы может происходить из-за того, что температура среды становится выше адекватного предела (Колупаев, 1989). Эндемичные байкальские бокоплавы и гольян обладают способностью частичного использования анаэробных процессов при температурных нагрузках. У моллюсков подобные перестройки наблюдались только в гипоксических условиях (Колупаев, 1984).
Температура воды в зоне обитания байкальских видов меняется незначительно от +0,28 до +16,5 С, а содержание кислорода постоянно остается на одном уровне (10,83 - 12,76 мг/л). Пребывание этих животных в течение многих поколений в условиях высоких концентрации кислорода, является одной из причин того, что у них не сформировалось реакции перехода на анаэробный метаболизм в ответ на гипоксическое воздействие (Кожов, 1972).
Моллюски в природной среде встречаются с небольшими колебаниями температуры, так как могут зарываться в песчаное дно, что не исключает гипоксии. Это может быть причиной развития у них приспособлений для развития анаэробного метаболизма в ответ на гипоксическое воздействие (Колупаев, 1984, 1989; 1992).
Значение дыхательного коэффициента большее единицы, может свидетельствовать о том, что углекислый газ образуется не в результате аэробных процессов, а может образоваться при метаболизме веществ либо может быть выделен из бикарбонатов и других неорганических веществ. Углекислота увеличивает потребление кислорода (ПК) и ускоряет процесс гликолиза. Потребление кислорода отражает общий уровень метаболизма и зависит от температуры, времени года, часа дня, активности питания животного, его снабжения кислородом перед опытом (Проссер и др., 1967).
ПК у различных животных увеличивается при росте температуры и уменьшается при ее падении. Весной ПК максимально в период ускоренного роста (Schluterl, 1995); скорость потребления кислорода у сытых животных больше, чем у голодных, токсические вещества уменьшают потребление кислорода (Brown, 1970). С увеличением размеров животного ПК увеличивается, но на единицу веса этот показатель уменьшается. В случае, когда потребление кислорода уменьшается, а потребность в энергии пропорционально не уменьшается, имеет место частичный переход от аэробного на анаэробное окисление веществ (Брэдбери и др., 1993). Увеличение потребления кислорода - признак усиления данного органа или системы органов (Коштоянц, 1950).
В организме животных можно подавить аэробные процессы обмена веществ, выключив механизм аэробного дыхания. Как правило, любой яд прерывает цепь аэробных процессов, но не прекращает все реакции, использующие молекулярный кислород (сохраняется остаточное потребление кислорода). В закрытом сосуде при поглощении кислорода животными анаэробные условия создаются постепенно (Бранд, 1951).
Методика исследования
Легочные моллюски имеют асимметричное туловище, спирально завитую или шапоч-кообразную раковину, с широкой приспособленной для ползанья ногой (Жадин, 1952).
Органы пищеварения брюхоногих состоят из следующих частей: ротовой полости, глотки (несет в себе язык с теркой - радулой), пищевода, средней кишки с желудком, задней или прямой кишки, слюнных желез и пищеварительной железы (печени) (Аверинцев, 1952). Из растительной пищи прудовики и катушки предпочитают мягкую.
Легочные моллюски в процессе эволюции потеряли жабры и в качестве органа дыхания используют мантийную полость, здесь расположено примитивное легкое, предназначенное для дыхания атмосферным воздухом. Вновь адаптировавшись к водной среде, дыхание атмосферным воздухом происходит с помощью дыхательного отверстия, которое выставляется на поверхность воды, а под водой легочные моллюски переходят на кожное дыхание. В теплое время года дыхательное отверстие открывается 7-9 раз в течение часа. Зимой моллюски полностью переходят на кожное дыхание (Бранд, 1951; Проссер и др., 1967). Когда содержание кислорода в легком падает до 6-13% , моллюск поднимается на поверхность, а затем опускается с легким чмокающим звуком (Строганов, 1971).Часто в воде легкое может функционировать как жабра, заполняясь водой. У некоторых легочных моллюсков имеются адаптивные жабры (катушка роговая) (Жадин, 1952).
В естественных условиях дыхание атмосферным воздухом у легочных моллюсков происходит только в теплое время года, зимой они переходят на кожное дыхание (Аверинцев, 1952).
Кровеносная система брюхоногих моллюсков незамкнутая, состоит из двухкамерного сердца и сети сосудов. Гемолимфа, выполняющая функции собственно крови и среды для клеток, циркулирует в системе сосудов в определенных местах, теряющих свои стенки, и жидкость переходит в лакуны. Сердце прудовика представляет собой тонкостенный орган, состоящий из предсердия и желудочка и окруженный перикардиальной полостью, образованной редуцированным целомом. Дыхательными пигментами крови брюхоногих являются гемоцианин и гемоглобин (роговая катушка). Они, связывая и медленно расходуя кислород, позволяют ряду моллюсков длительное время переносить пребывание в среде, бедной кислородом (Жадин, 1952).
Нервная система брюхоногих моллюсков состоит из пяти пар узлов (ганглиев), соединенных коннективами: головные, ножные, плевральные, париентальные, висцеральные. Мозг имеет вид двойного кольца, состоящего из 9 ганглиев, расположенных вокруг глотки. Снаружи они покрыты соединительно-тканной оболочкой. Каждый ганглий состоит из обычных элементов: нейронов, нервных волокон, глиальных клеток (Юрченко, 1974). Надглоточный ганглий связан с регуляцией локомоций, подглоточный - с регуляцией функций дыхания и кровообращения; висцеральный - оказывает влияние на сердце и двигательную активность желудочно-кишечного тракта; париентальный - иннервирует осфатидии, плевральный - мантию (Догель, 1981; Натали, 1975).
Центральная нервная система влияет на функцию мускулатуры ноги, периферическая -представляет собой аппарат регуляции волн, пробегающих по подошве (Коштоянц, 1950); она же обеспечивает рефлекс втягивания всего тела животного в раковину (Syed et al., 1990); локомоторные рефлексы регулируются головным, кожным, плевральным и висцеральным ганглиями; под нейроэндокринным контролем находится водно-солевой обмен (With et al., 1993). Прудовик имеет органы химического чувства, равновесия, осязания, зрения.
У всех пресноводных брюхоногих одна почка, которая одним концом сообщается с перикардием, а другим, открывается в мантийную полость. Она исполняет функцию очищения венозной крови и поддержание осмотического давления в крови. Продукты выделения мочевина и мочевая кислота (Жадин, 1952; Натали, 1975). Все легочные моллюски гермафродиты.
Прудовик обыкновенный Lymnaea stasnalis (Ыппе,1758). Lymnaea stagnalis относится к роду Lymnaea, семейству Прудовиков (Lymnaeidae), отряду Сидячеглазых {Basommatopho-га), подклассу Легочных {Pulmonata), классу Брюхоногих {Gastropoda), группе Ganglioneura (Старобогатов, 1999), подтипу Раковинных {Conchifera), типу Моллюсков {Mollusca).
Прудовик обыкновенный - крупная улитка с конусообразной заостренной завитой раковиной, достигающей размеров до 70 мм (Матвеев, Ефремов, 1988) и на одном конце образующей отверстие - устье. Раковина состоит из двух слоев: наружного органического и фар-форовидного (Голиков, Кусакин,1978).
Тело моллюска разделяется на туловище (нога и внутренностный мешок) и голову. Голова несет рот, пару щупалец и пару глаз, сидящих у их основания. Глаза имеют сферический хрусталик и сетчатку с двумя углублениями (Кайзерлингк, 1995).
Нога представляет собой мускулистое образование с уплощенной подошвой. В ее мышечных клетках обнаружены лежащие цепочкой три гигантские митохондрии с ядрышком, расположенных в выросте мембраны (Bakeeva, 1991). Благодаря волнообразным перистальтическим сокращениям гладкой мускулатуры ноги и слизи, выделяющейся педальными железами, моллюск совершает ползающие движения (Коштоянц, 1950).
Мантия - наружная складка внутреносного мешка - образует мантийную полость с входящим в нее мантийным комплексом органов.
Пищеварительная система состоит из ротового отверстия, ротовой полости, глотки, в которой расположен мускулистый язык с радулой, имеющей красные поперечно-полосатые мышцы (Проссер и др., 1967) и управляемой интернейронами трех типов (Elliott et al., 1994).
В глотку открываются протоки слюнных желез. Глотка переходит в пищевод, далее в желудок с впадающими в него протоками печени, где откладываются жир, гликоген. Печень обладает способностью к всасыванию пищи и растворению углеводов (Коштоянц, 1950). Стенка пищеварительного канала состоит из эпителия, соединительной ткани и мышц (Daller et al., 1993). В нем, в кровеносной системе, в соединительной ткани, в эпителии и мантии имеются клетки, за счет которых идет внутриклеточное пищеварение - амебоциты (Ноздрачев и др., 1999).
Дыхательные пигменты прудовиков — это гемоцианин, содержащийся в кровяном русле и миоглобин - в мышцах, радуле и нервной системе. Они обеспечивают первоочередное снабжение животных кислородом. Поступающий в организм моллюска кислород транспортируется дыхательным пигментом гемоцианином в ткани, содержащие миоглобин. При низкой метаболической активности клеток, малой скорости потребления кислорода дыхательной цепью, избыточная часть его запасается посредством сопряженных двойных связей молекул каротиноидов. Каротиноиды совместно с миоглобином участвуют и в системе окислительного метаболизма нервных клеток (Карнаухов, 1968, 1977; Шмидт-Ниельсен, 1982).
Lymnaea stagnalis - гермафродитный вид, нерестящийся в течение полутора или двух месяцев в весенне-летние сезоны (Березкина,1984). Оплодотворение - внутреннее. Внутри кладок происходит развитие до полного формирования молодого моллюска. В процессе эмбрионального развития прудовика отмечают следующие стадии: стадию типичного спирального дробления, которое формирует неравномерную целобластулу или стеробластулу, гаст-руляции, которая идет путем инвагинации или комбинации эмболии с расщеплением и стадию трохофоры, личинки, обладающей сочетанием провизорных личиночных органов и дефинитивных органов взрослого, только что сформированного животного (Малахов и др., 1991, Мещеряков, 1975).
Видовая специфика содержания каротиноидов и интенсивности газообмена у пресноводных моллюсков при стандартных условиях водной среды
Согласно полученным данным для всех видов исследованных моллюсков по всем изучаемым показателям выявлена видовая специфичность. Так содержание каротиноидов при стандартных условиях (t = 18 С, рН = 7,2 - 7,4) у Lymnaea stagnalis составляет 1,0526+0,0518 мг/ЮОг ткани, тогда как у другого легочного моллюска Planorbarius corneus показатель более чем в 3 раза ниже (табл.2). В отношении жабернодышащих моллюсков эти различия выражены еще в большей степени. Например, у Unio pictorum этот показатель составляет 0,1109±0,0252 мг/ЮОг ткани, то есть почти в 9,5 раз меньше, чем у прудовиков. Переднежаберные моллюски Viviparus viviparus характеризуются относительно высоким содержанием каротиноидов в тканях - 0,6942±0,0476 - это в 1,5 раза меньше чем у прудовиков.
Показатели газообмена контрольных животных также носят видоспецифичный характер. Например, интенсивность потребления кислорода при стандартных условиях максимально выражена у Lymnaea stagnalis (0,096110,0023 мг/г в час). У переднежаберных моллюсков Viviparus viviparus этот показатель в 7,6 раза ниже (0,012510,0018 мг/г в час). Интенсивности потребления кислорода у трех других видов моллюсков колеблются между этими величинами и так же носят видоспецифический характер.
У всех изученных видов моллюсков выделение углекислого газа коррелирует с потреблением кислорода. Так, максимальное потребление кислорода за единицу времени наблюдается у Lymnaea stagnalis. У него же имеет место значительное выделение СО2. Если Viviparus viviparus поглощает минимальное количество кислорода, то и выделение углекислого газа у них также мало. Взаимозависимость между потреблением кислорода и выделением углекислого газа наблюдается и у других изученных видов (табл.2).
Анализ параметров дыхательного коэффициента у всех видов исследованных моллюсков позволил выявить следующие закономерности. У вида с минимальным потреблением кислорода и относительно низкой интенсивностью выделения углекислого газа - живородок - величина показателя ДК составляет 1,0640±0,1569. Тогда как у прудовиков, показтели газообмена которых достигают максимальных величин, дыхательный коэффициент равен 0,368410,0681.
Сопоставление результатов исследования газообмена с содержанием каротиноидов у Lymnaea stagnalis и Viviparus viviparus свидетельствует о том, что у живородок, несмотря на относительно высокое содержание каротиноидов, интенсивность газообмена в нормальных условиях в целом намного ниже, чем у прудовиков. Однако явление превышения выделения углекислого газа над потреблением кислорода у живородок позволяет предполагать, что у этого вида может происходить не столько переключение аэробного дыхания на анаэробное, сколько использование эндогенного кислорода, депонированного каротиноидами. Именно это, возможно, является причиной превышения выделения углекислого газа над потреблением кислорода (Карнаухов, 1988).
Особое внимание привлекает внимание так же Unio pictorum. Животные данного вида характеризуются минимальным содержанием каротиноидов в тканях (0,1109+0,0252 мг/ЮОг). При этом в сравнении с живородками интенсивность потребления кислорода у них почти в 4 раза, а выделение углекислого газа - в 3 раза выше. Величина дыхательного коэффициента у перловиц равна 0,8212+0,0273, то есть ниже единицы.
Полученные данные позволяют предполагать, что изученные виды по-разному реагируют на экстремальные изменения факторов среды обитания. требление кислорода. Данное явление косвенно свидетельствует о подключении анаэробных механизмов к аэробному дыханию, либо об использовании депонированного кислорода. слого газа. При 24С и 28С потребление кислорода и выделение углекислого газа катушками достоверно увеличилось, и было значительно больше, чем при контрольной температуре (Р 0,05).
У легочных моллюсков Lymneae и Planorbarius изменения содержания каротиноидов при низких температурах не происходило, что может быть обеспечено тем, что данные моллюски испытывают в естественных условиях частые снижения температур в зимнее время. Интенсивность газообмена у легочных моллюсков уменьшаются при воздействии низких температур, как подтверждают многие авторы. Эти изменения сходны с таковыми у пластинчатожаберных моллюсков. ДК у прудовиков имеет очень низкое значение, возможно тканях прудовиков развита способность к связыванию углекислого газа.
Повышение температуры до +24 и 28С вызвало повышение функций газообмена у обоих видов моллюсков. Эти животные встречаются в хорошо прогреваемых водоемах, но с проточной водой, а при повышении температуры доступность кислорода уменьшается за счет уменьшения растворимости кислорода в воде и уменьшения сродства дыхательных пигментов к кислороду. Потребность же тканей к кислороду увеличивается, следовательно, животные усиливают свой газообмен (Константинов, 1967; Строганов, 1976; Шмидт-Ниельсен, 1982; Ивлева, 1981). Следовательно, моллюски вынуждены увеличивать как потребление кислорода, так и выделение углекислого газа.
У обоих видов легочных моллюсков значение ДК больше единицы, что дает возможность предполагать наличие иных механизмов, кроме процессов аэробного дыхания. Хотя существует мнение, что при экстремальных температурах не происходит подключения анаэробных процессов к аэробному дыханию (Колупаев, 1985), данное явление можно объяснить только таким образом, либо считать, что включаются другие механизмы.
