Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Крутик Сергей Юрьевич

Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения
<
Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Крутик Сергей Юрьевич. Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.18 Москва, 2006 110 с. РГБ ОД, 61:06-3/1231

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы 9

1.1. Растения семейства рясковые lemnaceae как объект исследования 9

1.2. Эмбрионы рыб как объект исследования 13

1.3. Регенерация как объект исследования 19

1.4. Современный взгляд на биологическое действие низкоинтенсивного лазерного излучения 29

1.4.1. Гипотезы о специфическом действии низкоинтенсивного лазерного излучения 38

1.4.2. Гипотезы о неспецифическом действии низкоинтенсивных лазеров 50

ГЛАВА 2. Материал и методика 60

2.1. Технические характеристики аппарата мустанг-2000 60

2.2. Методы исследования воздействия нили на динамику численности ряски малой 62

2.3. Методы исследования эмбрионального развития рыб при воздействии инфракрасным лазерным излучением 65

2.4. Методы исследования регенерации вкусовых усиков мешкожаберных сомов при воздействии нили и нитратом Свинца 67

2.5. Статистические методы обработки результатов 68

ГЛАВА 3. Результаты исследований 70

3.1. Динамика численности ряски малой под воздействием нили 70

3.2. Эмбриогенез тетры-плотвички после лазерного облучения . 73

3.2. Динамика численности ряски малой при совместном действии нили и токсикантов 75

3.4. Скорость регенерации вкусовых усиков мешкожаберные сомы под воздействием нитрата свинца и нили 77

ГЛАВА 4. Обсуждение результатов 79

Заключение 90

Выводы 93

Литература 94

Введение к работе

В настоящее время в большинстве стран мира наблюдается интенсивное внедрение лазерного излучения в биологических исследованиях и в практической медицине. Уникальные свойства лазерного луча открыли широкие возможности его применения в различных областях: хирургии, терапии и диагностики. Клинические наблюдения показали эффективность лазера ультрафиолетового, видимого и инфракрасного спектров для местного применения на патологический очаг и для воздействия на весь организм.

В России лазеры применяются в биологии и медицине уже более 30 лет. Исторически сложилось так, что приоритет в раскрытии механизмов и в биологическом применении находится в странах бывшего СССР.

За последние 15 лет механизмы действия во многом раскрыты и уточнены. Воздействие низкоинтенсивных лазеров приводит к быстрому стиханию острых воспалительных явлений, стимулирует репаративные (восстановительные) процессы, улучшает микроциркуляцию тканей, нормализует общий иммунитет, повышает резистентность организма к неблагоприятным воздействиям.

Одной из основных проблем в рыбной отрасли и в гидробиологии является сохранение и воспроизводство гидробионтов - объектов разведения и промысла. Усиливающееся антропогенное воздействие на водоемы резко снижает их продуктивность и популяционный состав.

В данной работе основное внимание уделяется такому вопросу, как влияние низкоинтенсивного импульсного инфракрасного излучения на рост и развитие гидробионтов. Общеизвестно, что многие абиотические факторы внешней среды приводят в одних случаях к стимуляции биологических процессов, в других случаях к их ингибированию. Применение низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) может также привести к ускорению процессов роста и размножения, устойчивости к патогенным и токсичным факторам, что важно в практическом отношении, особенно для объектов аквакультуры. Однако действие лазерного излучения на гидробионтов исследовано не достаточно полно - под его влиянием могут происходить изменения на клеточном уровне, которые могут далее перейти на более высокие уровни организации живой материи (Попов и др., 1997). Эти изменения могут быть как положительными, так и отрицательными, поэтому необходимо определить такие параметры воздействия НИЛИ как: длина волны, частота импульса излучения, продолжительность облучения, с помощью которых задается плотность потока мощности (облученность) и плотность потока энергии (доза).

В процессе наших исследований изучался онтогенез некоторых гидробионтов под воздействием импульсного инфракрасного лазерного излучения в экспериментальных условиях. Изучаемые нами объекты тестирования были различного систематического положения. Кроме того, исследуемые объекты подбирались таким образом, чтобы было удобно исследовать влияние НИЛИ на размножение и развитие, а также устойчивость к токсическим веществам после облучения. Для этого изучалось воздействие инфракрасного лазерного излучения на размножение ряски малой, эмбриогенез рыб и на регенерацию вкусовых усиков мешкожаберных сомов. В качестве дополнительного фактора использовались токсиканты - соли тяжелых металлов.

В настоящее время появляется все больше научных работ, связанных с воздействием инфракрасного лазерного излучения на процессы эмбрионального развития, клеточной пролиферации и регенерации тканей (Владимиров, 1999).

В представленной работе также оцениваются результаты проведенных исследований по интенсификации процессов роста и развития пресноводных биологических объектов при использовании низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения.

Актуальность проблемы состоит в том, что в настоящее время в связи с широким применением низкоинтенсивных лазеров в медицине и ветеринарии остро стоит проблема определения оптимальных параметров излучения.

Так по данным ряда авторов (Ernst, 1993; Шипулина, 1996; Зверева, 1996; Барбараш и др., 1996) применение не оптимальных параметров воздействие может не только не привести к желаемому эффекту, но и вызвать угнетение жизненно важных функций организма.

Частота импульса, при импульсном воздействии, является наиболее слабо изученным параметром. В связи с чем, представляет интерес исследование биологического действия различных частот импульса при различных экспозиционных дозах.

Низкоинтенсивные лазеры могут эффективно применяться при воспроизводстве гидробионтов, и повышении их резистентности к токсикантам. При искусственном воспроизводстве гидробионтов разрабатываются различные методы интенсификации производства. Однако, в этих условиях возрастают экстремальные воздействия на культивируемые организмы, так как по мере повышения продуктивности уменьшается их резистентность к неблагоприятным факторам внешней среды.

Целью данного исследования - являлось выявление эффективности воздействия низкоинтенсивным импульсным лазерным излучением (НИЛИ) на динамику численности и выживаемость гидробионтов в зависимости от экспозиционной дозы и частоты импульсов, а также их резистентность к неблагоприятным токсическим факторам внешней среды.

Для выполнения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить закономерности динамики численности ряски малой Lemna minor при воздействии низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения с вариациями экспозиционной дозы и частоты импульсов.

Изучить влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазера на динамику смертности ряски малой Lemna minor находящейся под воздействием токсикантов.

Изучить закономерности воздействия низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения с вариациями экспозиционной дозы и частоты импульсов на выживаемость эмбрионов тетры-плотвички Hemigrammus caudovitatus.

Изучить влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазера на регенерацию вкусовых усиков мешкожаберных сомов Heteropneustes fossilis.

Провести анализ результатов исследований, построить модель, описывающую полученные зависимости.

Научная новизна. Проведен сравнительный анализ стимулирующего действия низкоинтенсивных лазеров на представителей флоры и фауны гидросферы.

Разработаны методы стимуляции икры рыб с помощью низкоинтенсивного лазерного излучения с целью повышения ее выживаемости.

Обнаружено, что при наличии неблагоприятных факторов, обработка гидробионтов лазерным излучением повышает их резистентность. Показан эффект снятия стимуляции регенерации (вызванной нитратом свинца).

Разработана модель, описывающая действие НИЛИ с учетом двух факторов: экспозиционной дозы и частоты импульсов.

Практическое значение. Предлагается новый способ интенсификации воспроизводства гидробионтов за счет использования низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения. Применение низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения при инкубировании икры, способствует ее выживаемости, и дает дополнительную возможность увеличения производительности инкубационных цехов рыбоводных заводов. Облучение гидробионтов низкоинтенсивными лазерами повышает их сопротивляемость к токсикантам. Полученные данные могут также учитываться в медицине и ветеринарии при подборе оптимальных параметров воздействия НИЛИ.

Материалы диссертации могут также использоваться в учебном процессе при подготовке студентов по специальностям «Водные биоресурсы и аквакультура» и «Биоэкология» при прохождении таких курсов как: эмбриология рыб, гидробиология, биофизика.

Эмбрионы рыб как объект исследования

Значение рыб, как для природных экосистем, так и для экономики трудно недооценить.В современных условиях при постоянно возрастающей антропогенной нагрузки и хронических переловов остро стоит вопрос интенсификации воспроизводства рыб. Высокая смертность характерна именно для раннего онтогенеза. Поэтому знания о влиянии абиотических факторов на развитие в эмбриональный, личиночный и ювенальный периоды жизненного цикла рыб позволит разработать методики стимуляции выживания и улучшения качества рыбопосадочного материала (Жукинский, 1986). Жизненный цикл рыб, т.е. вся жизнедеятельность организма в течение онтогенеза от момента оплодотворения до естественной смерти, распадается на различные периоды, каждый из которых характеризуется определенными морфологическими и физиологическими особенностями. В жизненном цикле рыб выделяют следующие периоды: эмбриональный (зародышевый), личиночный, мальковый, ювенильный (юношеский), взрослого организма, старческий (Моисеев и др., 1981). Эмбриональный (зародышевый) период характеризуется эндогенным питанием (за счет собственного желтка), длится от момента оплодотворения до момента перехода на внешнее (экзогенное) питание и подразделяются на два подпериода: собственно эмбриональный, когда развитие совершается внутри яйцевой оболочки, а у живородящих рыб протекает внутри тела самки; предличиночный (свободного эмбриона), когда выклюнувшиеся свободноживущис особи питаются за счет желтка (рис. 1) (Моисеев и др., 1981). Теория этапного развития рыб, позволила изучить периоды, этапы, стадии развития и их продолжительность у многих видов рыб. (Моисеев и др., 1981). Периоды — это довольно длительные интервалы индивидуального развития, слагающиеся из последовательных этапов. Этапами называются такие интервалы в развитии рыбы, в течение которых происходит рост и медленные, постепенные изменения организма, однако никаких существенных изменений ни в строении, ни в физиологии, ни в поведении рыбы не совершается. Сохраняются ведущие взаимоотношения организма со средой, остается тот же способ движения, захвата пищи и т.д. (Моисеев и др., 1981). Только после достижения определенной меры количество переходит в новое качество, и организм вступает в следующий этап. Смена этапов у рыб происходит в течение всей жизни. В первые периоды этапы обычно короткие, продолжающиеся от нескольких часов до нескольких суток, а у взрослых рыб длительность этапов может измеряться годами. Переход от одного этапа к другому осуществляется скачкообразно с резкими изменениями в строении и обычно происходит при достижении определенных размеров (Моисеев и др., 1981). Скачки (морфологические изменения) совершаются очень быстро, иногда менее чем за 3-4 ч, и неразрывно связаны с изменением биологии. Незначительные морфологические изменения, отражающие каждый момент развития организма, называются стадиями. У трески, например, период собственного эмбрионального развития подразделяют на несколько стадий (рис. 2). Однако не все авторы вкладывают в термины «стадия», «этап» одинаковое содержание, что затрудняет сравнение данных о развитии рыб. К тому же у разных рыб наблюдается разное количество этапов развития, причем содержание их также различно. У щуки, например, три личиночных этапа развития, у литофилов - четыре, у фитофилов - шесть (Моисеев и др., 1981). Знание этапов развития рыб необходимо для совершенствования биотехники разведения и перевозки икры и личинок, понимания причин колебаний численности популяций (Жукинский, 1986). Основная гибель рыб от естественных причин происходит не в ювенильном, зрелом и старом возрасте, а в раннем онтогенезе, в эмбриональном, личиночном и мальковом периодах, в самом начале жизненного цикла, часто в первые сутки и недели. Так, у многих морских рыб смертность икры и личинок в первые сутки составляет до 5-10%, а затем на более поздних стадиях она постепенно уменьшается (Кушинг, 1979). При искусственном воспроизводстве смертность рыб в раннем онтогенезе также велика, а величины промыслового возврата (рыбоводный коэффициент) в целом сравнительно низки. Смертность икры осетровых при заводской инкубации колеблется от 12 до 70%, смертность личинок — от 20 до 50%, смертность молоди (от числа посаженных на выращивание личинок) — от 16 до 62%. Промысловый возврат у разных видов при выпуске личинок с осетроводных заводов оценивается в среднем величиной 0,01%, при выпуске же окрепшей молоди (массой от 0,2 до 30,0 г) - величинами от 0,4 до 25,0%. У разных видов лососевых рыб, включая сигов, белорыбицу Stenodus leucichthus Guldenstadti и нельму - S. nelma. (Pallas), смертность эмбрионов при искусственной инкубации икры колеблется от 3 до 80%, смертность личинок — от 0,5 до 25, смертность молоди (от личинок) — от 1 до 90%). Рыбоводный коэффициент при выпуске продукции лососевых, форелевых и сиговых заводов в виде личинок составляет 0,01-1,1%, в виде мальков, сеголетков, годовалой и двухлетней молоди массой 0,5-30,0 г — 0,05-30%). При искусственном воспроизводстве карповых вобла, тарань — Rutilus rutilus heckeli (Nordm), кутум — R.frisii kutum (Kamensky), белый амур — Ctenopharhyngodon idella (Val.), голый осман — Diptychus dybowskii Kessler, рыбец, шемая, сазан, белый толстолоб - Hypophthalmichthys molitrix (Val.) и пестрый толстолоб - Aristichthys nobilis (Val.)J, а также окуневых рыб (судак) в рыбопитомниках и нерестово-выростных водоемах 32-99% и выше. (Жукинский, 1986). Рыбоводный коэффициент в карповых рыбопитомниках и нерестово-выростных хозяйствах составляет 0,01-0,1% при выпуске

Методы исследования воздействия нили на динамику численности ряски малой

Для изучения закономерностей динамики численности под воздействием низкоинтенсивного инфракрасного излучения была выбрана ряска малая Lemna minor - широко распространенное в эвтрофных водоемах Европы, Азии и Африки растение. Она любит яркий свет, обогащенную органикой (нитраты, аммиак, фосфаты) и минеральными веществами воду, развивается при температуре 15-28С (Кочетов, 1991). Условия опытов показаны в таблице 3. Представители семейства рясковых уже в течение ряда лет применяются для тестирования почвы и воды. Важным преимуществом данного тест-объекта является высокая скорость размножения и простота морфологического строения. Оборудование для проведения тестирования: -кристаллизатор на 2 л для содержания маточной культуры; -люминостат; -чашки Петри (4 шт. на контроль и на каждую из концентраций изучаемого материала); -аппарат МУСТАНГ 2000, излучатель ЛО-2 Подопытные группы растений облучались однократно при частоте импульса 1, 10, 100, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000 или 3000 Гц и дозах от У 0,00015 до 0,15 Дж/см , время облучения показано в таблице 4. Таким образом нами изучалось сорок подопытных групп. излучения на динамику численности ряски было выбрано время удвоения численности (t удв), рассчитываемое через коэффициент мгновенного роста популяции (г), изменение которого отражает сопротивление среды, т.е. характеризует сумму всех лимитирующих факторов среды, препятствующих реализации репродуктивного потенциала (г max), который рассчитывается по контролю (Уильямсон, 1975). В течении эксперимента в контроле и в каждой опытной группе просчитывается общее количество листецов, включая материнские особи и листецы, отделившиеся от материнской особи. В контроле и в каждой концентрации на основании полученных результатов рассчитывается коэффициент мгновенного роста популяции (г): г = (ln(Nt) - ln(No)) 11, где No - начальная численность листецов; Nt - конечная численность листецов; t - время экспозиции (сутки). Далее по каждому t рассчитывается время удвоения численности (t удв): tyflB = In(2)/r = 0,6931/r. Показатель изменения времени удвоения численности ряски в исследуемых растворах по отношению к контрольному, выражается в процентах (Dt): Этот показатель свидетельствует о качестве воздействия излучения. Статистически достоверным следует считать отклонение более ±20% от времени удвоения в контроле. Подсчет количества листецов проводился на третий, седьмой и двенадцатый день эксперимента. Исследование эмбрионального развития рыб проводилось по стандартной методике для эмбрионов и личинок рыб (Методические рекомендации..., 1998). В качестве тест- объектов использовались эмбрионы рыб, легко доступных и хорошо переносящих содержание в лабораторных условиях etra-плотвичка как одни из наиболее удобных представителей аквариумного рыбоводства. Это обусловлено достаточной легкостью получения оплодотворенной икры, а также быстротой ее инкубации (около 48 часов).

Для получения икры самок и самцов отделяли друг от друга и кормили живым кормом. Плотность посадки рыб в этот период не отличается от обычного содержания. Наиболее подготовленных к нересту рыб отлавливали и помещали в нерестовый аквариум.

Нерестовый аквариум наполняли свежей отстоянной водой с жесткостью не более 4,0 мг экв/л, с температурой около 27 С и рН 6,8 - 6,9. В аквариум должна быть помещена сетка с ячеями 3 мм, которая служит для предохранения от поедания икры и личинок рыб взрослыми рыбами. Отложенная оплодотворенная икра опускается на дно, проходит сквозь сетку и становится недоступной для рыб. При размещении сетки следят, чтобы над сеткой осталось не менее одного литра воды для плавания производителей.

В нерестовый аквариум утром помещают самок и кормят сухим кормом, а вечером в этот же аквариум помещают по 2-3 самца на каждую самку, еще раз кормят всех рыб, а затем выключают свет. Стимулом к нересту служит утреннее включение света. После нереста взрослых рыб отсаживают, а оплодотворенные икринки обрабатывают метиленовым синим в концентрации 300 мг/л после чего опытные объекты облучаются и

Эмбриогенез тетры-плотвички после лазерного облучения

Исследование развития икры тетры-плотвичка при действии лазерного инфракрасного лучения с частотами импульсов: 150 Гц, 300Гц, 450Гц,600 Гц, 1200 Гц и дозами экспозиции 0,009 Дж, 0,0144 Дж, 0,006 Дж позволило установить следующие.

В ходе исследования выяснилось, что выклев эмбрионов в контрольной группе составил в среднем 70%, в опытных результат сильно разнился. Выклев эмбрионов в среднем по каждой из опытных групп показан на рисунке 7 в процентах к количеству эмбрионов посаженных в каждую группу изначально.

Данные многофакторного дисперсионного анализа с повторениями показывают достоверность расхождения математических ожиданий между группами выборок, что говорит о статистической значимости результатов воздействия НИЛИ для каждой пары частота/доза экспозиции. В таблице показана вероятность нулевой гипотезы при критическомзначении альфа 0,05. Как видим эти вероятности очень малы, а это значит что эффект воздействия НИЛИ на выживаемость эмбрионов тетры-плотвички статистически значим. В таб. 8 показано вероятность воздействия каждого параметра составляющего воздействие НИЛИ (частота импульсов, доза экспозиции). Как видим, здесь присутствует значимость каждого параметра в отдельности и во взаимодействии.

Таким образом, можно утверждать что НИЛИ с дозой экспозиции 0,006 Дж оказывает стимулирующий эффект на выживаемость эмбрионов ,особенно это справедливо на частотах импульса в 300Гц, 600Гц и 1200Гц. А дозы экспозиции 0,009 Дж и 0,0144 Дж ингибируют выживаемость практически на всех частотах импульсов, особенно 300 Гц при дозе экспозиции 0,009 Дж.

Все выжившие личинки перешли на активное питание. Морфологических отклонений в ходе исследования не наблюдалось.

В ходе исследований по влиянию излучения на резистентность ряски к токсикантам выяснилось, что облученные группы живут несколько дольше контрольных. Результаты представлены на рисунках 8-10. Контрольными считались растения не подвергавшиеся воздействию как токсикантов, так и излучения. Контролем 1 считалась группа, подвергавшаяся воздействию токсикантов без излучения. Опытные группы подвергались воздействию как токсикантов, так и излучения. В контроль1 Ш 0,025Дж а 0,05Дж 0075Дж Н контроль Как видно из рисунков облученные группы живут всреднем дольше, это подтверждают и данные дисперсионного анализа.

В ходе исследования влияния НИЛИ и нитрата свинца на регенерацию вкусовых усиков мешкожаберных сомов, удалось установить следующее:1) На 5-ый, 12-ый и 18-ый день эксперимента длина вкусовых усиков группы сомов, находящихся под воздействием нитрата свинца, была длиннее контрольных соответственно на 20%, 16% и 14% (рис. 11). Достоверность разницы подтвердил дисперсионный анализ (таб. 9). зо2) Различия между контролем, группой подвергшейся совместному воздействию НИЛИ и нитрата свинца, а также группой подвергшейся воздействию только НИЛИ. Статистически достоверных различий не обнаружено.

Результаты исследований показали, что частота импульса низкоинтенсивного инфракрасного лазера имеет высокую значимость. При этом наиболее эффективными оказываются частоты, на промежутке от 300 до 500 Гц.

В опытах по исследованию регенерации вкусовых усиков мешкожаберных сомов при совместном действии НИЛИ и нитрата свинца, оказалось, что токсикант способен вызывать ускорение регенерации, а лазерное воздействие снимает этот эффект. Это говорит о том, что НИЛИ способно нормализовать гомеостаз регенерирующих органов рыб.

Вариант воздействия излучения на биологические мембраны подробно рассматривается в литературном обзоре и также представляется одним наиболее вероятных.

После 500 Гц эффект немного снижается (750 Гц), при 1000 Гц снова возрастает и при более высоких частотах медленно снижается (рис. 12).

На рис. 12 изображена зависимость прироста ряски от частоты импульса излучения. Эта зависимость есть ничто иное, как амплитудная резонансная кривая. При частотах импульса равной 500 и 1000 Гц собственные колебания биологического акцептора вступают в резонанс с воздействием и мы наблюдаем наибольший эффект стимуляции скорости роста популяции.

Скорость регенерации вкусовых усиков мешкожаберные сомы под воздействием нитрата свинца и нили

Зависимость амплитуды скорости осцилляторов от частоты внешней гармонической силы зависит от коэффициента затухания и несколько отличается от аналогичной зависимости для АЧХ, а именно - значения скорости при w=0 равняются нулю; резонансная частота амплитуды скорости не зависит от коэффициента затухания и равна собственной частоте колебаний при любых значениях коэффициента затухания. Оба этих требования выполняются в наших результатах.

Как показано на рисунка 12 кривая резонанса скорости не полностью совпадает с экспериментально полученной зависимостью. Мы предполагаем, что низкоинтенсивный инфракрасный лазер несет в себе еще один значимый фактор стимуляции, а именно собственную частоту монохромного инфракрасного света. С повышением частоты импульса влияние этого фактора постепенно нарастает и на частоте порядка 10 Гц излучение будет полностью соответствовать непрерывному (это связано с длительностью импульса, близкой к 100 не). По литературным данным (Москвин, 2003) известно, что при облучении импульсным лазерным светом на частоте 1000 Гц и более эффект стимуляции биологических процессов совпадает с облучением непрерывным лазером. Таким образом, на малых частотах менее 1000 Гц этот фактор становится все менее значимым. Мы предполагаем, что здесь присутствует так называемая S-образная зависимость. Суммируя эффекты резонанса и собственно излучения, мы получаем теоретическую кривую близкую к экспериментальной (рис. 13).

Данные, полученные на эмбрионах тетры-плотвички,также свидетельствуют о важности такого параметра НИЛИ как частота импульсов. Так, при дозе экспозиции 0,009 Дж самый маленький процент выживаемости составлял 40% при контроле в 70%, на 300 Гц. При этом в той же дозе экспозиции, но на частотах импульсов в 150 и 600 Гц процент выживаемости составлял 60%.

При стимулирующей дозе экспозиции 0,006 Дж частота импульсов 300Гц давала 93,3%, как и частоты импульсов в 600 Гц и 1200 Гц, а частота импульсов в 150Гц только 83,3%. В связи с чем, можно сделать два вывода:1) Резонансная кривая зависит от дозы экспозиции, имеет производную по дозе экспозиции. То есть для каждой дозы экспозиции резонансные кривые различны.2) Резонанс может проявляться не только в стимулировании, но и в угнетении.

Для описания кривых зависимостей выживаемости эмбрионов от энергии воздействия и частоты импульсов нами была предложена модель, сходная с таковой для ряски. Она являющаяся совокупностью зависимостей резонанса амплитуды (в этом ее отличие) и S-образной логистической кривой - зависимости эффекта от средней мощности импульсного излучения.

Так же как и для ряски малой, с помощью регрессионного анализа были найдены наиболее вероятные коэффициенты для модельных теоретических кривых, описывающих зависимости для всех исследуемых доз.

Стоит заметить, что в случае икрой на двух высоких энергиях воздействия наблюдается и отрицательный эффект. Здесь можно говорить, что резонанс идет в отрицательную сторону, т.е. разрушает зависящие от него биологические структуры. На рисунках 14, 15, 16 показаны смоделированные методом наименьших квадратов теоретические Вопрос о частоте, при импульсном режиме лазерноговоздействия, остается наиболее сложным. Его решение лежит пока в плоскости эмпирического поиска наиболее эффективных частот импульсного воздействия. Использование импульсного режима НИЛИ позволяет создать более эффективные и оптимальные условия для лазерного воздействия, по сравнению с непрерывным излучением, за счет высокой концентрации световой энергии в импульсе и возможности добиться хорошего терапевтического эффекта при меньших дозах и более кратковременным воздействием на организм. Частотная характеристика НИЛИ важна по двум основным причинам. Во-первых, посредством подбора необходимой частоты можно регулировать величину средней выходной мощности лазерного излучения, а через нее и дозу воздействия. Во-вторых, частота излучения (особенно в области относительно небольших частот от 1 до 500 Гц) несет информационную компоненту, так как она может оказаться резонансной к частотам тех или иных изменений функциональной активности структур или процессов в организме (Москвин, 2003). Излучение с частотой свыше 1000 Гц обычно рассматривается как квазинепрерывное, так как в этом диапазоне частот организм чувствителен только к энергетической составляющей лазерного воздействия (Козлов, 2001). Другой автор(Занускин и др.2005) также отмечает, что импульсный режим оказывается предпочтительнее воздействия с постоянной плотностью мощности, так как биосистемы реагируют на производную, а к постоянному уровню воздействия быстро адаптируются. Он объясняет это тем, что при импульсном режиме больше тепловая диссипация энергии в клетке и температурные градиенты в участках поглощения акцепторами лазерного излучения соответствующих длин волн и, следовательно, больше переход геля в золь и снижение концентрации кальция в цитозоле. Там же утверждается, что импульсный режим с частотой больше 1 кГц воспринимается клеткой как воздействие

Похожие диссертации на Особенности роста, развития и резистентности гидробионтов под воздействием низкоинтенсивного когерентного инфракрасного излучения