Вплив токсикантів на біопродукційні параметри молоді риб

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ РИБНОГО ГОСПОДАРСТВА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Вплив токсикантів на біопродукційні параметри молоді риб

Ахмад Ашфак

КИЇВ - 1999

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі зоології біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник - кандидат біологічних наук, доцент ГАНДЗЮРА ВОЛОДИМИР ПЕТРОВИЧ, докторант кафедри зоології біологічного факультету Київського університету імені Тараса Шевченка

Офіційні опоненти: - член-кореспондент НАН України, доктор біологічних наук, професор ЄВТУШЕНКО МИКОЛА ЮРІЙОВИЧ, завідувач відділу іхтіології Інституту гідробіології НАНУ;

- кандидат сільськогосподарських наук СИДОРОВ МИКОЛА АНДРІЙОВИЧ, старший науковий співробітник лабораторії аквакультури Інституту рибного господарства УААН

Провідна установа - Білоцерківський державний аграрний університет

Захист дисертації відбудеться " 20 "_січня 1999 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К.26.364.01 при Інституті рибного господарства Української академії аграрних наук за адресою: 252164, м. Київ, вул. Обухівська, 135.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту рибного господарства УААН за адресою: 252164, м. Київ, вул. Обухівська, 135

Автореферат розісланий "21"_грудня_1998 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук С.А. Кражан

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В комплексі іхтіологічних досліджень відчувається нагальна потреба всебічного врахування впливу якості води на процеси життєдіяльності риб. В основі таких досліджень має лежати іхтіо-токсикологічний моніторинг, що передбачає, поряд з традиційними гідробіологічними методами оцінки якості поверхневих вод, включення інтегральних біологічних показників, що адекватно віддзеркалюють нега-тивний вплив забруднюючих речовин на організм риб (Євтушенко, 1991). Серед таких інтегральних параметрів чільне місце мають посісти продукційно-біологічні параметри, що в інтегральній формі відображують умови існування риб та інших гідробіонтів. Проте ці два фундаментальні напрямки досліджень - біопродукційні та екотоксикологічні до останнього часу розвивалися майже незалежно один від одного (Брагинский, 1988). В умовах вкрай напруженого екотоксикологічного стану переважної більшості водойм України гостро постає проблема їх біоіндикації та екологічного оздоровлення (Євтушенко, 1997; Романенко, 1997;).

Особлива актуальність проблеми впливу важких металів на рибне населення Пакистану обумовлена високим рівнем їхнього забруднення промисловими стічними водами (Al-Akel, 1996).

Водночас вкрай обмежена інформація з питань впливу важких металів на найважливіші біопродукційні параметри риб - питому швидкість росту, ефективність використання їжі на ріст з одного боку унеможливлює коректні розрахунки рибопродуктиності водойм без урахування ступеня їх забруднен-ня, а з іншого -- позбавляє екотоксикологічні дослідження багатющої інформаційної бази з біопродукційних параметрів риб, які можна викорис-товувати для діагностики екотоксикологічної ситуації.

Цим і обумовлений вибір теми дисертаційної роботи.

Зв*язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі зоології біологічного факультету Київського університету імені Тараса Шевченка згідно тематичного плану наукових досліджень кафедри по темі № 97/091 "Дослідження тваринного світу України як складової частини світової фауни, морфо-фізіологічних ї екологічних особливостей тварин та регуляції деяких параметрів їх популяцій в умовах якісних змін довкілля", яка входить до комплексної наукової програми Київського університету "Охорона навколишнього середовища".

Мета і задачі дослідження: Метою роботи було з*ясування впливу найбільш поширених токсикантів - хрому, нікелю і свинцю на найважливіші біопродукційні параметри молоді риб і на елементи їх фосфорного обміну.

Для цього треба було вирішити такі задачі:

--вивчити вплив різних концентрацій токсикантів на питому швидкість росту і ефективність використання їжі на ріст;

-- встановити вплив хрому і нікелю на рівень екскреції фосфору у риб і хрому - на відносний вміст фосфору у тілі риб;

-- дослідити вплив величини добового раціону на досліджувані параметри;

-- встановити відносну чутливість досліджених параметрів до наявності токсикантів у середовищі;

-- розглянути можливість використання досліджених параметрів для діагностики токсикантів у воді і якості середовища в цілому та доцільність застосування з цією метою індекса оптимальності середовища (ІОС) (Гандзюра, 1993).

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на значному матеріалі досліджено вплив шестивалентного хрому, свинцю і нікелю на найважливіші біопродукційні параметри молоді риб - питому швидкість росту, валову ефективність використання їжі на ріст. Встановлено відносну чутливість біопродукційних параметрів до наявності токсикантів у воді. Показано, що найбільшою чутливістю з досліджених показників відрізняється індекс оптимальності середовища. Вперше встановлено, що хром і нікель у концентраціях від 1 ГПК (для хрому від 0,001мг/л; для нікелю - від 0,01 мг/л) і вище викликають істотні порушення фосфорного обміну риб--значне зростання екскреції фосфору, що врешті призводить до зменшення його відносного вмісту в тілі риб. Таким чином започатковано широкомаштабне вивчення кількісних характеристик біопродукційних параметрів риб в умовах антропогенного навантаження.

Практичне значення отриманих результатів. Показана можливість і доцільність застосування біопродукційних параметрів риб для діагностики екотоксикологічної ситуації. Встановлена можливість використання рівня екскреції фосфору для діагностики токсикантів у воді. Зроблено висновок про неможливість коректного вивчення біопродукційних параметрів риб і недоцільність застосування розрахункових методів визначення рибопро-дуктивності водойм без урахування ступеня їх забруднення. Запропоновано попередні рекомендації щодо використання досліджених параметрів для діагностики якості води.

Особистий внесок здобувача. Автором власноручно виконано весь обсяг експерииментальних робіт, хімічний аналіз проб, статистична обробка резуль-татів, аналіз літератури. Автором сформульовані висновки і запропоновані попередні рекомендації за результатами проведених досліджень.

Апробація результатів дисертації.. Результати роботи доповідалися на наукових семінарах кафедри зоології, на науково-методичній конференції біологічного факультету Київського університету (1997), на Другому з*їзді гідроекологічногго товариства України (Київ, 1997), на Всеукраїнській науково-методичній конференції з проблем природничих наук, присвяченій пам*яті А.П.Каришина (Полтава, 1998), на Всеукраїнській науково-практичній конференції (Кам*янець-Подільський, 1998).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 праць.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, 20 підрозділів, включає 14 таблиць та 22 рисунки. Роботу викладено на 115 сторінках машинописного тексту. Список літератури нараховує 243 джерела.

2. Матеріал та методи досліджень

Досліди проводили головним чином на молоді гупі Poecilia reticulata і золотої рибки Carassius auratus auratus. Цих риб використовують як тест-об*єкти в токсикологічних експериментах в США, Японії, Індії, Голандії, країнах СНД (Лукьяненко,1985; Васьковец и др., 1991). В експериментах по вивченню складових фосфорного обміну використовували також молодь плітки (Rutilus rutilus), лина (Tinca tinca) і окуня (Perca fluviatilis). Досліди проводили в 10 - ти літрових акваріумах з органічного скла. Температура води протягом дослідів утримувалася в межах 201 ⁰С за допомогою термо-регуляторів, цілодобова аерація забезпечувалася мікрокомпресорами. В кож-ній серії дослідів використовували молодь з одного помету, одержану в лабо-раторних умовах. Молодь плітки, лина і окуня відловлювали на мілководдях Канівського водосховища. Відбирали однорозмірних особин, які добре себе почували і не виявляли ознак стурбованості. Аклімація до умов експерименту тривала 2 - 3 тижні. Потім в кожний акваріум поміщали по кілька (близько 10) однорозмірних особин кожного виду. 2 акваріуми слугували контролем - риб в них утримували без токсикантів. По кожній концентрації токсиканту закладали 3 паралельні досліди. Концентрацію токсиканту вибирали, виходячи з його рибогосподарської ГПК (гранично припустимої концентрації) і до концентрацій, які істотно впливали на досліджувані параметри. Це складало: для шестивалентного хрому - від 0,001 до 50 мг/л; для нікелю - від 0,01 до 50 мг/л; для свинцю - від 0,1 до 10 мг/л. Токсиканти вносили у вигляді біхромату калію K₂Cr₂O₇, сульфату нікелю NiSO₄ і нітрату свинцю PbNO₃. Щодня воду в акваріумах повністю змінювали на відстояну протягом трьох діб водопро-відну. При цьому щоразу вносили необхідну кількість токсиканту для під-тримання його постійної концентрації у воді. Тривалість кожного експери-менту складала 28 діб. Годували риб трубочником Tubifex tubifex і личинками хірономід. Щотижня риб зважували на торсійних або на аптекарських терезах (в залежності від їх розміру). Дихання визначали в замкнених респірометрах тричі на добу, експозиція кожного - година, кисень визначали за методом Вінклера (Алекин и др.,1973).

Питому швидкість росту визначали за формулою (Биоэнергетика и рост рыб, 1983):

де g - питома швидкість росту; m₁ - маса тіла в момент часу t₁; m₂ - маса тіла в момент часу t _2.

Валову ефективність використання їжі на ріст (К₁) розраховували як відношення приросту маси тіла риб до маси спожитої за час досліджень їжі (Заика, 1983; Щербина, 1983).

На основі питомої швидкості росту і ефективності використання їжі на ріст розраховували показник оптимамальності продукційного процесу - (ПО) за формулою (Гандзюра, 1991):

де g - питома швидкість росту; К₁ - валова ефективність використання їжі ріст (чи ефективність конвертування їжі); m₁ - початкова маса тіла; m₂ - кінцева, m - прирости маси тіла за період часу t ; R - величина спожитого за цей час раціону. Цей параметр (ПО) запропоновано у зв*язку з тим, що в одних випадках значна питома швидкість росту супроводжується неефективним використанням їжі, в інших - на тлі незначних темпів росту спостерігається досить висока ефективність використання їжі і тому часом неможливо визначити, які умови більш сприятливі для продукційного процесу. А запропонований показник оптимальності продукційного процесу дозволяє визначити ті умови, за яких має місце значна питома швидкість росту і висока ефективність конвертування їжі. Це дозволяє порівнювати між собою якість води одночасно за інтенсивністю та ефективністю біопродукційного процесу. Для цього використовували Індекс оптимальності середовища для біопродукційного процесу - ІОС ( Гандзюра, 1993):

де: ПО i - показник оптимальності в i-тому середовищі (в кожному конкретному досліді); ПО е - в еталонному середовищі (у контролі).

Для більш повної характеристики біопродукційних процесів риб в умовах впливу важких металів вивчали також рівень екскреції фосфору - з огляду на високу чутливість цього параметру до змін у стані водного середовища (Романенко, Евтушенко, Коцарь, 1980) та важливу роль фосфору в процесах пластичного і енергетичного обміну ( Романенко, Арсан, Соломатина, 1982), а також вміст загального фосфору у тілі риб, що протягом 45 діб утримувалися в умовах наявності шестивалентного хрому у воді.

Екскрецію фосфору визначали шляхом проведення балансових дослідів (Руководство по методике исследований физиологии рыб, 1962) в акваріумах, один з яких лишався без риб і слугував контролем, у двох інших була риба (по кілька екземплярів у кожному), величину екскретованого фосфору визначали за різницею його вмісту в експериментальних акваріумах і у контрольному після добової експозиції. Фосфор визначали колориметричним молібдатно-сурьмяновим методом з аскорбіновою кислотою (Goltrman, 1969) з наступною екстракцією гексанолом (Stephens, 1963). Вплив живлення на обмінні процеси вивчали таким чином. Риб витримували 3 доби без корму, після чого вимірювали рівень їхнього дихання та екскреції фосфору. Потім в дослідні акваріуми вносили їжу (трубочник або личинок хірономід), масу якої визначали шляхом зважування на торсійних терезах з точністю до 1 мг. Причому корм вносили з надлишком. Через 24 години визначали масу нез*їденого корму шляхом зважування його залишку і таким чином розраховували величину спожитого раціону. У цьому випадку величину раціону вважали за максимальну. Протягом наступних трьох діб вносили щодня половину від величини максимального раціону і знову вимірювали рівень метаболічних процесів. Статистична обробка результатів проведена за загальноприйнятими методами ( Лакин, 1980 ).

Експерименти проведено з 10 листопада 1995 року по 5 березня 1998 року. Всього проведено 124 визначення вмісту загального фосфору в тілі 4 видів риб; 16 серій 28-ми добових дослідів по вивченню впливу токсикантів на біопродукційні параметери риб; всього 2786 визначень маси тіла риб в процесі росту, 458 респіраторних дослідів, 198 визначень рівня екскреції фосфору у трьох видів риб.

3. Результати досліджень

Вплив хрому на біопродукційні параметри риб

Дослідження ефективності конвертування їжі та питомої швидкості росту у золотої рибки віком від 1 до 2 місяців показали (табл.1), що прирости маси тіла за концентрації хрому у воді від 0,001 до 0,1 мг/л істотно не відрізнялися

Таблиця 1.Масса тіла і масса спожитої їжі у двомісячної золотої рибки післе 28-ми добового досліду у контолі та за різних концентрацій хрому у воді ( маса тіла 1 екз. на початку досліду складала 1487 мг). n = 10.

від контролю, в той час як ефективність використання їжі на ріст була максимальною за концентрації хрому 0,01 мг/л (табл.1). Водночас слід відзначити, що у контролі риби споживали їжі більше, ніж за будь-якої концентрації хрому у воді. Таким чином, наявність хрому навіть у кількості 0,001 мг/л (що складає 1 рибогосподарську ГПК) негативно впливає на інтенсивність споживання їжі. За концентрації хрому у воді 10 і 50 мг/л прирости маси тіла і ефективність використання їжі на ріст знижуються досить істотно. На основі даних табл.1 були розраховані питома швидкість росту і індекс оптимальності середовища для продукційного процесу. Для зручності параметри дані у % від контролю (рис.1). Схожу картину спостерігали і у дослідах з молоддю гупі (рис.2).

У гупі в умовах контролю питома швидкість росту складала 3,860,18 %; ефективність використання їжі на ріст становила 18,670,39 %. За умов концентрації хрому від 0,001 до 0,05 мг/л питома швидкість росту і ефективність використання їжі на ріст дещо зростають, а за концентрації хрому 1 мг/л спостерігається значне зниженния даних параметрів (рис.2). Причому в діапазоні концентрацій від 1 до 50 мг Cr⁶⁺/л вони змінюються не однозначно (мають місце коливання цих величин). А індекс оптимальності середовища знижується прямо пропорційно концентрації токсиканту (рис.2).

При порівнянні дослідів з впливу хрому на одновікову молодь золотої рибки і гупі можна зробити висновок, що гупі значно чутливіші до наявності хрому у воді (рис.1-2). Так, за концентрації хрому 1 мг/л у золотих рибок біопродукційні параметри були близькими до контрольних значень, в той час як у гупі вони складали лише невелику частку від їх контрольних значень.

Звертає на себе увагу і та обставина, що в умовах контролю питома швидкість росту і ефективність використання їжі на ріст мало змінювались протягом 28 діб. Водночас за умов різних концентрацій хрому динаміка цих параметрів була досить складною (рис.3 - 4).

Значні коливання біопродукційних параметрів у часі свідчать, з одного боку, про ступінчатий характер пристосування риб до умов токсичного середовища, а з іншого - про розбалансування метаболічних процесів під впливом шестивалентного хрому.

Таким чином, біопродукційні параметри досить чутливо реагують на наявність хрому у воді, і за відхиленням їхніх значень від контролю можна визначити наявність токсиканту у воді.

Порівнюючи між собою біопродукційні параметри за їх відносною чутливістю до наявності хрому у воді (рис.5) можна зробити висновок, що за

Рис.5. Рівень дихання, питома швидкість росту (g), валова ефективність конвертування їжі та індекс оптимальності середовища (IOC) у гупі (віком 1 місяць) за концентраціїі хрому 1 і 10 мг/л (при живленні досхочу)

відносною чутливістю перше місце посідає індекс оптимальності середовища, потім йдуть питома швидкість росту, ефективність використанння їжі на ріст і, нарешті, рівень дихання.

Вплив нікелю на біопродукційні параметри риб.

В дослідах на гупі в умовах контролю питома швидкість росту складала 3,74 0,21; ефективність використанння їжі на ріст становила 22,030,47%. За наявності у воді нікелю у концентраціях до 0,05 мг/л спостерігається стимуляція досліджуваних біопродукційних параметрів, причому це відмічено і у дослідах з золотою рибкою (рис.6 - 7).

У контролі питома швидкість росту золотої рибки складала 5,190,22%; ефективність використання їжі становила 17,830,71%. Стимулюючий ефект присутності нікелю у воді виявлявся при його концентрації до 2,5 мг/л. Подальше зростання концентрації нікелю викликає зниження біопродукційних параметрів. В усіх варіантах дослідів з вивчення впливу нікелю на біопродукційні параметри риб максимальною амплітудою відхилень від контролю відрізнявся індекс оптимальності середовища. Йому притаманна також ще одна властивість - він змінюється найбільш пропорційно кон-центрації нікелю у воді і тому найповніше віддзеркалює ступінь забруднення води. Причому важливо підкреслити, що необхідно враховувати будь-яке його відхилення від контролю - як зростання, так і зниження. Питома швидкість росту і ефективність конвертування корму зі зростанням концентрації нікелю змінюються ступінчато(рис.6 - 7).

Вплив свинцю на біопродукційні параметри риб.

Досліди з золотою рибкою показали, що свинець у концентраціях від 0,1 до 5 мг/л істотно не впливає на питому швидкість росту (за результатами 28-ми добового експерименту (табл.2).

Таблиця 2. Динаміка питомої швидкості росту у золотої рибки (віком від 2 до 3 місяців) у контролі (абсолютні значення) та за різних концентрацій свинцю у воді ( в % від контролю). n=16

Але за умов наявності у воді свинцю питома швидкість росту істотно коливається в часі. Аналогічна закономірність притаманні і ефективності використання їжі на ріст (табл.3).

Таблиця 3.Ефективність конвертування їжі у контролі (абсолютні значення) та за різних концентрацій свинцю ( в % від контролю) у золотої рибки (віком від 2 до 3 місяців). n = 16.

В контролі питома швидкість росту і ефективність використання їжі на ріст мало змінювалися протягом 28 діб, у той час як за різних концентрацій свинцю спостерігаються значні коливання обох параметрів. І хоч в кінці експерименту питома швидкість росту і ефективність використання їжі на ріст мало відрізнялися від контрольних значень (за винятком концентрації свинцю 10 мг/л, за якої в кінці другого- на початку третього тижня спостерігалася елімінація більшості особин), значні коливання цих параметрів в умовах наявності свинцю у воді свідчать про токсичність середовища (рис.8). В цілому за 28 діб експерименту виявлено, що за різних концентрацій свинцю досліджені параметри змінювалися досить скачкоподібно (рис.10) і за концентрації свинцю10 мг/л відбувалася елімінація риб.

Таким чином, досліджені біопродукційні параметри мають значну динаміку у часі за умов впливу різних концентрацій свинцю. Те ж явище ми спостерігали і у випадку впливу шестивалентного хрому і нікелю. Тобто ми можемо вже говорити про загальні закономірності токсичного впливу трьох досліджених нами токсикантів. Але вплив свинцю має і свої особливості. З вивчених нами важких металів його вплив досить своєрідний: істотного зниження біопродукційних параметрів він не викликав у діапазоні досліджених нами концентрацій аж до 5 мг/л і лише за його вмісту у воді 10 мг/л спостерігалася загибель більшості піддослідних риб. В той час як хром і нікель навіть у концентраціях до 50 мг/л практично не призводили до елімінації ні гупі, ні золотої рибки, але викликали істотне зниження біопродукційних параметрів.

Вплив хрому і нікелю на елементи фосфорного обміну у риб

Оскільки в умовах досить значних концентрацій досліджених нами токсикантів часто спостерігалася стимуляція біопродукційних параметрів, було досліджено вплив хрому і нікелю на дуже чутливий параметр фосфорного обміну (як складової пластичного і енергетичного обміну) - рівень екскреції фосфору.

Вплив хрому на рівень екскреції фосфору Встановлено, що інтенсивність екскреції фосфору значною мірою залежить від величини добового раціону риб (Гандзюра, 1986). Тому вивчення екскреції ми проводили при різних раціонах.

В наших експериментах при живленні досхочу всі досліджені види риб поглинали фосфор з води.

А в умовах концентрації Cr⁶⁺ 1 мг/л (при максимальному раціоні) золоті рибки екскретували фосфор з інтенсивністю 0,59 мкг/г на добу, у той час як у контролі риби поглинали фосфор з води з інтенсивнісю 0,66 мкг/г на добу ( рис.10). Аналогічну картину спостерігали і у дослідах з гупі.

Таким чином, в усіх випадках досліджені концентрації хрому викликали значні порушення фосфорного обміну риб, що знаходило свій прояв у значному зростанні рівнів екскреції фосфору та до зміни його абсорбції на екскрецію при живленні риб досхочу (рис.10 - 12).

При порівнянні змін в екскреції фосфору і в рівнях дихання в умовах впливу хрому звертає на себе увагу кілька фактів. По-перше, вплив хрому призводить до значного зростання екскреції фосфору. При живленні досхочу абсорбція фосфору не спостерігається. Натомість має місце його екскреція. По-друге. В умовах впливу хрому рівень дихання знижується. Причому найістотніші зміни спостерігаються за умов живлення риб досхочу (табл. 4 ).

Таблиця 4 . Інтенсивність дихання, екскреції і абсорбції фосфору у лина в контролі та за умов впливу шестивалентного хрому у концентрації 1 мг/л. (маса тіла однієї особини складала 13,64 г) при різних значеннях величини добового раціону. n=6

Схожі результаи отримані нами і у дослідах з пліткою.

Вплив хрому на вміст фосфору в тілі риб.

У зв*язку з встановленими нами істотними порушеннями фосфорного обміну риб в умовах тосичного впливу шестивалентного хрому були проведені досліди по з*ясуванню впливу хрому на вміст фосфору в тілі піддослідних риб. Протягом 45 діб риб тримали в умовах концентрації хрому 0,05 мг/л.. Результати були досить однозначними (табл.5).

Таким чином нами встановлено статистично достовірне зниження рівня загального фосфору в тілі всіх досліджених нами видів риб в умовах утримання їх у воді з концентрацією хрому 0,05 мг/л. (Р 0,01) Причому в середньому це зниження складало 9,05 % (в порівнянні з контролем). А відтак можна зробити висновок, що рівень загального фосфору в тілі риб також до певної міри є відображенням ступеня забруднення води.

Таблиця 5. Вміст сухої речовини і фосфору в тілі риб в кінці 45-ти добового досліду в контролі та за концентрації 0,05 мг Cr⁶⁺ /л

Вплив нікелю на екскрецію фосфору.

Встановлені нами істотні зміни в рівнях екскретції фосфору під впливом шестивалентного хрому спонукали нас до дослідження впливу нікелю на цей параметр. Досліди, проведені на молоді золотої рибки свідчать про суттєвий вплив нікелю на рівень екскреції фосфору (рис.13)

За умов концентрації нікелю 0,01 мг/л, що складає 1 рибогосподарську ГПК. При голодуванні у золотої рибки в контролі рівень екскреції фосфору складав 2,78 мкг/г за добу, в той час як у досліді він був 3,67 мкг/г ( що становить 131 % від контролю). При живленні досхочу в контролі абсорбція фосфору складала 1,29 мкг/г на добу, а у досліді золоті рибки екскретували фосфор з інтенсивністю 1,52 мкг/г на добу.

При наявності нікелю у воді в діапазоні досліджених нами концентрацій в жодному варіанті не спостерігалося абсорбції фосфору з води (при живленні досхочу). Натомість мала місце його екскреція, інтенсивність якої зростала з і зростанням концентрації токсиканту у воді.

Таким чином рівень екскреції фосфору досить чутливо реагує на наявність токсикантів у воді, а тому значне зростання екскреції фосфору може свідчити про токсичність середовища. Звичайно, вивчення цього питання потребує про-ведення подальших досліджень.

Таким чином, з досліджених нами параметрів за чутливістю до наявності у воді токсикантів можна виділити два - індекс оптимальності середовища, який дає найбільш однозначну картину стану якості води (змінюється найбільш пропорційно концентрації токсикантів), і рівень екскреції фосфору, який дуже чутливо реагує на наявність у воді токсикантів (хрому і нікелю).

Щодо чутливості різних параметрів до наявності в середовищі токсикантів, то рівень екскреції фосфору характеризувався максимальною амплітудою, яка значно перевищувала коливання рівнів дихання. Так, у дослідах з впливом сантоксикологічної концентрації хрому (0,05 мг/л) у тримісячної молоді золотої рибки при голодуванні інтенсивність дихання зменшувалась на 20%, а рівень екскреції фосфору зростав на 144%. У дослідах з впливом хрому у концентрації 0,001 мг/л ( що складає 1 рибогосподарську ГПК ) рівень екскреції фосфору перевищував контрольні значення на 160%; за раціону 0,5 від максимального екскреція фосфору в умовах впливу хрому (10 мг/л) перевищувала рівень його екскреції у контролі в 4,5 рази.

Важливо відзначити, що встановлені нами істотні порушення фосфорного обміну у риб (значне зростання екскреції фосфору, зменшення його вмісту в тілі ри) в умовах впливу тих концентрацій хрому і ніікелю, які викликають певну стимуляцію питомої швидкості росту і ефективності використання їжі на ріст. Таким чином, певна стимуляція продукційних параметрів токсикантами не може розглядатися як позитивний вплив на організм риб. Тому, використовуючи біопродукційні параметри для діагностики якості води, важливо встановлювати будь-яке відхилення іх значень від контрольних і проведення ретельного аналізу цих змін.

Висновки

токсикант риба фосфорний біопродукційний

Досліджені нами токсиканти за певних концентрацій (для хрому до 0,1 мг/л; для нікелю до 0,05 мг/л) викликають незначне зростання біопродукційних параметрів риб. Причому стимулюючий ефект даних зберігався протягом всього досліду (28 діб). Але навіть за концентрацій для хрому 0,001 мг/л, для нікелю 0,01 мг/л спостерігаються значні коливання у часі всіх досліджених параметрів, що свідчить про наявність токсичного ефекту.

Наявність свинцю у воді у концентраціях від 1 до 50 ГПК практично не викликала зниження ні темпів росту, ні ефективності конвертування їжі і лише у концентраціях, близьких до летальних ( 100 ГПК, тобто 10 мг/л) пригнічувала біопродукційні параметри. Однак його наявність у середовищі викликала значні коливання досліджених параметрів і за його вмісту у воді 10,0 мг/л спостерігалася загибель піддослідних риб.

За чутливістю до наявності у воді токсикантів гупі значно перевершують молодь золотої рибки. З кожним місяцем чутливість риб до токсикантів істотно знижується.

Встановлені особливості впливу досліджених токсикантів на біопродукційні параметри. Хром і нікель подібні за своїм впливом: за концентрації до 0,05 для нікелю і до 0,1 мг/л для хрому вони викликають певне зростання біопродукційних параметрів: більш високі концентрації призводять до закономірного їх зменшення. Свинець не викликав істотного зниження досліджених параметрів аж до концентрацій, що спричинювали елімінацію риб (10 мг/л).

Хром у концентрації 0,001 мг/л (що відповідає 1 ГПК ) і вище і нікель за концентрації від 0,01 мг/л і вище викликають істотні порушення фосфорного обміну у риб, що знаходить свій прояв у значному зростанні його екскреції. За умов живлення риб досхочу вони не поглинали фосфор з води, що мало місце у контролі, а лише екскретували його. Це врешті призводить до зниження відносного його вмісту в тілі риб.

В усіх випадках найбільш чутливим (до наявності токсикантів у воді) з біопродукційних параметрів виявився індекс оптимальності середовища. Він мав максимальні відхилення від контрольних значень у всіх варіантах дослідів.

Досліджені параметри в порядку чутливості до наявності токсикантів розташовані (у порядку зменшення) таким чином: рівень екскреції фосфору - індекс оптимальності середовища - питома швидкість росту - валова ефективність використання їжі на ріст - рівень дихання.

Біопродукційні параметри риб можуть використовуватися для діагностики екотоксикологічної ситуації. При цьому важливо враховувати будь-яке відхилення їх значень від контрольних (за умов концентрації токсикантів, що складають кілька ГПК, спостерігається зростання темпу росту і ефективності конвертування їжі, проте відбувається порушення елементів фосфорного обміну).

Рівень екскреції фосфору у риб може бути рекомендованим для оцінки наявності токсикантів у середовищі. При цьому особливе значення має режим харчування (максимальні відхилення від контролю спостерігається при живленні риб досхочу). У цьому випадку натомість абсорбції фосфору у контролі має місце його екскреція ( за умови наявності токсиканта у воді).

При дослідженні біопродукційних параметрів риб необхідно враховувати екотоксикологічну ситуацію у водоймі, яка істотно впливає як на продукційні, так і на інші метаболічні процеси у риб. Тому використання розрахункових методів визначення рибопродуктивності водойм має грунтуватися також і на результатах їх екотоксикологічної характеристики.

Попередні практичні рекомендації

Отримані результати досліджень дозволяють запропонувати попередні рекомендації щодо застосування біопродукційних параметрів риб для діагностики якості води, розрахунку рибопродуктивності водойм та корекції раціону риб в умовах впливу токсикантів.

1.Найадекватнішу картину екотоксикологічної ситуації можна отримати за допомогою індекса оптимальності середовища. Якщо ж визначення добового раціну викликає труднощі, доцільно використовувати питому швидкість росту риб.

2.В усіх випадках треба мати на увазі, що будь-яке відхилення біопродук-ційних параметрів від їх контрольних значень може бути сигналом про зміну токсикологічної ситуації.

3.Рівень екскреції рибами фосфору може бути рекомендований для діагностики токсикологічної ситуації. Істотний вплив величини добового раціону на інтенсивність екскреції фосфору вимагає ретельного дотримання режиму годівлі. Можна рекомендувати два варіанти - використання риб, що голодують протягом 2 - 3 діб - у цьому випадку можна досягти досить постійного рівня екскреторних процесів. Однак більш надійні і однозначні результати можна отримати на рибах, що живляться досхочу. В цьому варіанті зміна абсорбції фосфору на його екскрецію онозначно вкаже на наявність токсикантів у воді.

4.При використанні розрахункових методів визначення рибопродуктивності водойм необхідно враховувати екотоксикологічну ситуація. Це дозволить або внести певні корективи в розрахунки, або ж встановити причину невід-повідності прогнозованих величин і реально отриманих рибопродукційних параметрів.

При вирощуванні риб в умовах токсичного забруднення вод хромом і нікелем доцільно особливу увагу звернути на підвищений вміст фосфору в раціоні для компенсації його втрат в результаті порушення екскреторно-абсорбційних процесів риб.

Для удосконалення запропонованих рекомендацій необхідно проведення подальших досліджень по уточненню взаємозв*язку між якістю води і біопродукційними параметрами риб, а також урахування змін метаболічних процесів в умовах впливу різних токсикантів.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад Оцінка якості води за біопродукційними параметрами риб //Вісник Київського університету.--Біологія.--1998.--Вип.28.-- С.--51--52.

2.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив хрому і нікелю на екскрецію фосфору рибами //Вісник Київського університету.--Біологія.--1998.--Вип.28.--С.53--55.

3.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад Вплив Cr⁶⁺, Ni²⁺, Pb²⁺ на біопродукційні параметри риб//Вісник Київського університету.--Біологія.--1998.--Вип.28.--С.55--57.

4.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Діагностика якості водного середовища за продукційно-біологічними параметрами молоді риб // Екологічна освіта та виховання учнівської молоді/Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції, м. Кам*янець-Подільський, 25--26 лютого 1998 р.--Кам*янець-Подільський, 1998.--С.82--85.

5.Гандзюра В.В., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на екскрецію фосфору у риб // Екологічна освіта та виховання учнівської молоді/Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції, м. Кам*янець-Подільський, 25--26 лютого 1998 р.--Кам*янець-Подільський, 1998.--С. 85--86.

6.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад, Вплив токсикантів на біопродукційні параметри риб // Екологічна освіта та виховання учнівської молоді/Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції, м. Кам*янець-Подільський, 25--26 лютого 1998 р.--Кам*янець-Подільський, 1998.--С.86--88.

7.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на екскрецію фосфору у риб //Четверті Каришинські читання.--Всеукраїнська міжвузівська науково-метод.конф.--Збірник статей.--Полтава, 1998.--Частина1.--С. 113--116.

8.Гандзюра В.П., Ашфак Ахмад. Вплив токсикантів на екскрецію фосфору рибами //Другий з*їзд гідроекологічного товариства України.--Київ, 27-31 жовтня 1997 р..--Тези доп.--Т.2.--С. 116.

Размещено на Allbest.ru