Введение к работе
Актуальность работы
Длительный сброс промышленных сточных вод в реки, впадающие в Каспий, смывы с сельхозполей ядохимикатов и удобрений, попадание в воду нефти и нефтепродуктов при её добыче в море и прибрежных районах, во время транспортировки и эксплуатации водного транспорта значительно ухудшили экологическую обстановку в этом регионе. Особенно сильно загрязнялось море в период интенсификации сельского хозяйства и роста промышленности в 70-80-е гг. прошлого века. В конце этого периода уровень загрязнения морских вод достиг критических величин (Ласкорин, Лукьяненко, 1990). С этого времени оно по силе воздействия на рыб не стало уступать природным факторам и вылилось в постоянно действующую, новую силу, негативного характера, что значительно ухудшило условия обитания гидробионтов. В большей степени загрязнение моря сказалось на осетровых, следствием чего стал феномен «расслоения» мышц и ослабление оболочек икры, явление которое ранее не было описано нигде в литературе. К 1987 г. оно достигло массового характера у внешне здоровых рыб. В это же время были зафиксированы и существенные изменения в их физиологическом состоянии. Они выражались в значительных отклонениях функциональных показателей от уровня 60-70-х гг. и структурных нарушениях в печени, жабрах, мышцах и половых железах, выявляемых гистологическими методами, значение и взаимосвязь которых в большинстве случаев было непонятно. Исследования, проводимые в этом направлении, ограничивались констатацией факта влияния поллютантов на те или иные физиолого-биохимические показатели, а целью экспериментов с токсикантами, как правило, было более точное определение ПДК. Практически отсутствовали исследования, показывающие формирование реакции организма гидробионтов на увеличение загрязнения среды их обитания и его механизм. Тем более что развитие промышленности, сельского хозяйства и интенсификация добычи нефти в Волго-Каспийском регионе в будущем может привести к повторению экологической ситуации 80-х годов. Можно полагать, что лишь всесторонний анализ многолетних данных исследования осетровых, полученных при разных уровнях загрязнения водной среды, позволит раскрыть и понять механизмы реакций организма рыб, объяснить изменения в обменных процессах и морфофункциональном состоянии различных тканей и органов.
Цель и основные задачи исследования
Основная цель данной работы состояла в выявлении причинно - следственных связей между действующими негативными факторами внешней среды и изменениями в физиолого-биохимических показателях и гистоморфологических структурах тканей и их адаптационный смысл на основе комплексного физиолого-биохимического и гистологического анализов. В связи с этим, были поставлены следующие задачи:
-
Показать реакцию организма осетровых рыб и её развитие в условиях антропогенного влияния на экосистему Волго-Каспия.
-
Исследовать изменения физиолого-биохимических показателей отражающих функционирование различных физиологических систем осетровых рыб и степень повреждения структур тканей мышц, жабр и половых желез при колебаниях уровня загрязненности среды обитания.
-
Выявить смысл формирования различного уровня ответных реакций осетровых рыб на воздействие загрязнений.
-
Раскрыть механизм появления структурно-функциональных изменений у осетровых рыб при различных уровнях загрязнения воды.
Научная новизна работы
Впервые на большом фактическом материале в природных условиях показано развитие реакции организма осетровых рыб на загрязнение среды их обитания. Доказано, что в подавляющем большинстве своём они являются различного уровня неспецифичес кими адаптационными реакциями организма. Впервые обоснована степень вовлечённости в адаптационный процесс различных функциональных систем от уровня загрязнения и длительности его действия. Установлены причинно-следственные связи и механизм проявления у осетровых рыб структурных и функциональных нарушений. Приведены доказательства, что явление «расслоения» мышц у осетровых рыб, в условиях загрязнения моря, вызвано тканевой или точнее гепатотоксической гипоксией.
Теоретическое и практическое значение работы
На основе многолетних мониторинговых исследований физиологического состояния осетровых и анализа литературных данных впервые показан механизм отклика физиологических систем на различный уровень интоксикации рыб в природных условиях, и роли свободнорадикального окисления в появлении функциональных и структурных изменений в мышечной ткани и печени. Приведены доказательства, что в природных условиях реакция рыб на токсическое воздействие загрязнения среды обитания проявляется в подавляющем большинстве комплексом адаптивных реакций, уровень которых зависит от полученной дозы, соотношения прооксидантных и антиоксидантных веществ и степени необходимости обеспечения энергией организма в этих условиях.
Практическая значимость работы заключается в использовании результатов и выводов в практической ихтиологии при долгосрочном и краткосрочном прогнозировании возможных выловов рыб промыслом и аквакультуре при оценке физиологического состояния рыб и устранении оксидативного стресса, например, при использовании некачественных кормов.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Уровень перекисного окисления липидов в печени и мышцах осетровых рыб, обитающих в море, (при прочих равных условиях) определяется степенью загрязнения воды.
-
Степень ингибирования активности цитохромоксидазы в печени и мышцах, в условиях загрязнения водной среды, обуславливает уровень перекисных процессов, индуцируемых токсикантами.
-
В основе структурно-функциональных изменений, зафиксированных у осетровых рыб, лежат процессы детоксикации, мобилизации энергоресурсов и удовлетворение возросших энергозатрат, динамика соотношения прооксидантных и антиоксидантных веществ, переход в метаболическую депрессию.
-
Реакция организма осетровых рыб на загрязнение водной среды представляет собой комплекс неспецифических адаптивных реакций.
Апробация работы
Основные результаты по теме диссертации были заслушаны и обсуждены на III (Киев, 1976), VI (Паланга, 1985), VII (Кара-Даг, 1989) Всесоюзных конференциях по экологической физиологии и биохимии рыб, Первом (Ростов Великий, 1987) и Втором (Ярославль, 1990) симпозиумах по экологической биохимии, 7-ом научном совещании по эволюционной физиологии, посвящённой памяти Л.А. Орбели (Ленинград, 1977), Второй всесоюзной конференции по рыбохозяйственной токсикологии (С-Петербург, 1991), на II (Russia, Moscow-Kostroma, 1993), III (Italy, Piacennza, 1997), VI (China, Wuhan, Hubei provincce, 2009) Международных симпозиумах по осетровым рыбам, на первом конгрессе ихтиологов России (Астрахань, 1997), на двух симпозиумах «Современная экологическая обстановка Волго-Каспийского бассейна и её влияние на осетровых рыб» (Волгоград, 1989; Дубна, 1990), Всероссийских конференциях Нейроэндокринология-95 (С-Петербург, 1995), Нейроэндокринология-2000 (С-Петербург, 2000), Нейроэндокринология-2010 (С-Петербург, 2010), Всесоюзных совещаниях по осетровым рыбам (Астрахань, 1984, 1989,) Международных конференциях: «Осетровые на рубеже XXI века» (Астрахань, 2000) и «Проблемы изучения, сохранения и восстановления водных биологических ресурсов в XXI веке» (Астрахань, 2007), симпозиуме «Экологические и функциональные основы адаптации гидробионтов», посвященного 100-летию со дня рождения профессора Н.Л. Гербильского (Санкт-Петербург, 2000), Международной конференции «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005).
Публикации
По материалам диссертации опубликованы 76 печатных работ, в том числе 15 статей в рецензируемых научных журналах, отнесенных к перечню ВАК.
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, 2-х разделов обзора литературы, характеризующих загрязнение низовьев р. Волги и Каспийского моря как новый фактор современной среды обитания осетровых рыб и влияние отдельных групп токсических веществ на физиологические системы организма рыб; четырех глав, посвящённых: материалам, методологии и методам изучения влияния загрязнений на физиологическое состояние осетровых; описанию и анализу реакции организма осетровых на воздействие антропогенных факторов; влиянию степени загрязненности водной среды на физиологические системы; формированию реакций организма осетровых рыб на загрязнение их среды обитания; заключения и выводов. Работа изложена на 418 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 рисунками, содержит 44 таблицы. В работе использовано 595 источника, из них 450 отечественных и 145 зарубежных авторов.
