Спосіб біоіндикації водойм

Реферат: Спосіб біоіндикації водойм дослідження печінки риб і тестують за її морфологічними показниками. UA 119573 U (12) UA 119573 U UA 119573 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до екології навколишнього середовища, зокрема до методів біотестування водних середовищ, і може бути використаний для визначення якості водного середовища, оцінки забруднення водних екосистем внаслідок їх експлуатації, аналізу фізикохімічного забруднення річок та внесення екологічних оцінок у бізнес-плани інвестиційних проектів та проведення моніторингових досліджень як біотест-система для екологічного контролю. Водне середовище забруднюється промисловими стічними водами, (осіданням на водну поверхню повітряних викидів промисловості), надходження отрутохімікатів, фосфатів і нітратів з сільськогосподарських угідь з ґрунтовим стоком і через атмосферу, з опадами тощо. Як наслідок високої швидкості цих процесів в організмі гідробіонтів не встигають активізуватися наявні та швидко сформуватися нові системи захисту до токсинів у зв'язку з їх неспецифічністю та багатоваріантністю. Тому, зміни, що проходять в організмі риби, системах органів та в окремих органах, варто об'єктивно опрацьовувати, аналізувати що слугуватиме подальшій розробці заходів з підтримки гомеостазу організму риби (Руднева И.И. Применения биомаркеров рыб для экотоксикологической диагностики водной среды / И.И. Руднева//Рыб. хоз-во. Укр., 2006. - №1. - С. 20-30.). Протягом життя гідробіонти постійно зазнають дії несприятливих екологічних чинників. До тих з них, що повторюються відносяться абіотичні (критичні межі та флуктуації температури, рН, іонний склад води тощо) та біотичні (голодування, хижацтво, конкуренція тощо) - у риби сформувалися адаптації. На відміну від природних чинників, антропогенні стресори, зокрема хімічні - небезпека для водних організмів. Слід зазначити, що гідробіонти, у першу чергу риби, менш стійкі до токсинів, ніж ссавці. Токсичний вплив на рибу проходить у прямій дії, так й у непрямій - у зміні екологічних умов водоймищ (зниження вмісту розчиненого у воді кисню, нижче граничнодопустимих величин; поступового забруднення водойм, внаслідок відмирання вищих водних рослин та водоростей; появи нітритів; надлишкової вуглекислоти й сірководню). Зміна сапрофітної мікрофлори і зоопланктону також вказує на зміни в біотичному середовищі перебування риб (Артамонов Б.Б. Екологічна експертиза / Б.Б. Артамонов, Н.Г. Міронова //Львів: Новий світ - 2000, 2016. - 142 с.). Цей метод використовують для прісноводих, морських або солоноводних риб. Суть методу полягає у визначенні за заданих умов концентрацій, при яких речовина є летальною для 50 % випробовуваної популяції риб родини лососевих після того, як її помістили на 24; 48; 72; 96 ч у воду, що містить це речовина. Середні летальні концентрації позначають як 24 ч - Lc50; 48 ч 1×50; 72 ч - Lc50 і 96 ч - 1×50. Випробування проводили в два етапи: а) І етап - дає приблизно гостру середню летальну концентрацію і служить для визначення діапазону концентрацій для остаточного випробування; б) II етап - результати якого реєструють. Відомий спосіб встановлює метод визначення тривалої токсичності речовин на струмковій форелі. Суть методу полягає у визначенні концентрацій речовин, які статистично значно знижують темпи зростання випробовуваної популяції струмкової форелі після витримки 14 і 28 днів. Відомі методи біотестування рибою як тест-об'єктами базуються на визначенні гострої летальної токсичності речовин на звичайних прісноводних рибах родини лососевих, реєстрації таких тест-реакцій як поведінка, рухова активність, інтенсивність серцебиття та дихання, зміна рівня пігментації, порушення активності ферментів тощо. Використовується в біосигналізаторах поведінкова реакція риб. Проте протоплазматичні та гемолітичні токсиканти порушують також клітинний метаболізм, викликаючи дистрофію, розпад еритроцитів і некробіоз клітин паренхіматозних органів. Морфометричні дослідження вказують на дистрофічні, некробіотичні та інші деструктивні зміни в зябрах, паренхіматозних органах, зокрема у печінці. (Биотестсистемы для задач экологического контроля: Методические рекомендации по практическому использованию стандартизованных тест-культур (В.А. Терехова, Воронина Л.П., Гершкович Д.В., Ипатова В.И., Исакова Е.Ф., Котелевцев С.В., Попутникова Т.О., Рахлеева А.А., Самойлова Т.А., Филенко О.Ф.). - М.: Доброе слово, 2014 г. - 48 с.) Найближчим аналогом є спосіб біоіндикації токсичності водного середовища включає біологічну оцінку токсичностіводного середовища. Обчислюють співвідношення вмісту металотіонеїнів у печінці риби за рівнем тіолових груп у білку та вмістом металів та класифікують рівень токсичності середовища як малий (адекватна відповідь), середній (стан тривоги, залучення металотіонеїнів до антиоксидантного захисту) або високий (стан виснаження, втрата здатності зв'язувати метали у нетоксичні комплекси та реагувати на забруднення збільшенням вмісту білка) залежно від величини цього співвідношення і абсолютного рівня його складових у двох групах порівняння (Пат. Ua86249, МПК G01N 33/00. 1 UA 119573 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Спосіб біоіндикації токсичності водного середовища/ Столяр О.Б., Фальфушинська Г.І., Гнатишина Л.Л., Турта О.О.; Тернопільський НПУ ім. В. Гнатюка - u201306529; Заявл. 27.05.2013. Опцбл. 25.12.2013, бюл. № 25). Недоліком способу є дороговартість; визначення рівня толових груп у білку та вмістом металів лише у печінці карася, що обумовлює потребу у використанні різних широко поширених видів риб з різним спектром живлення, що дасть змогу охопити всі шари води у водоймі. Морфоаналіз морфометричних параметрів печінки клінічно здорових прісноводних риб основа біоіндикації раннього неблагополуччя об'єктів прісноводного рибництва та аквакультури та своєчасного попередження існуючої небезпеки. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб біоіндикації. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб біоіндикації водойм шляхом дослідження печінки риби за морфологічними параметрами, що забезпечить визначення якості водного середовища, рівнів токсичності водних зразків на рівні організму. Запропонований спосіб виконують наступним чином. Для оцінки впливу антропогенного забруднення водного середовища використовують риби з природних водойм. Відбір біологічного об'єкта - риби довжиною і масою залежно від виду. Досліджували вплив токсикантів на кожен тест-організм. Як біотест-об'єкт використовують печінку клінічно здорових кісткових риб. Оцінку токсичного забруднення проводять за зміною показників морфометрії печінки. Беруть по 8 екземплярів дворічок широко розповсюджених видів риб, різних за характером живлення та умовами існування: стерлядь (Acipenser ruthenus. L.), форель райдужна (Salmo gairdneri irideus Gibbons), звичайна щука (Esox lucius L.), строкатий товстолобик (Aristichthys nobilis (Rich.)), сріблястий карась (Careassius auratus gibelio Block.), короп (Cyprinus carpio L.), звичайний сом (Siluris glanis L.), судак (Lucioperca lucioperca), окунь (Perca fluviatilis). Печінку отримують шляхом анатомічного розтину від свіжовиловленої риби, яку для запобігання негативного впливу стрес-фактора попередньо присипають розчином гіпнодилу (510 мг/л). Порожнину тіла риби розтинають в трьох напрямках. Ножицями роблять перший розріз черева паралельно середній лінії від анального отвору до основи грудних плавців. Другим розрізом розтинають м'язи черевної стінки, дорсально від основи грудних плавців до початку спинних м'язів; третім - від початку спинних м'язів до анального отвору. Здійснюючи розтин порожнини тіла риб, спостерігають відсутність або наявність рідини та газів. При зовнішньому огляді печінки звертають увагу на колір, консистенцію, кровонаповнення, наявність крововиливів, новоутворень. Для промірів відокремлену печінку риб поміщають в кювету або в чашки Петрі. Лінійкою вимірюють довжину та ширину органа. Після цього орган зважують на електронних вагах ВЛКТ-500г-М. Об'єм органа визначають за кількістю витісненої рідини. Для цього мірний циліндр заповнюють водою, записують початковий об'єм води, занурюють у воду орган та записують кінцевий об'єм води. Для фіксації відбирають фрагменти печінки товщиною 0,3-0,5 см. Фіксацію матеріалу проводять в 10 %-ному водному розчині нейтрального формаліну впродовж 24 год. при кімнатній температурі. Після фіксації матеріал промиють впродовж 2 год. проточною водою, зневоднюють спиртами зростаючої концентрації та заливають в парафін. Зрізи товщиною 10 мкм виготовляють на мікротомі МПС-2 та фарбують гематоксиліном і еозином. Виготовлені гістологічні препарати вивчають за допомогою мікроскопів Axiostar plus. Обчислення проводять за допомогою світлового мікроскопа "Біолам-Ломо", використовуючи окуляр-мікрометр Х гвинтовий МОВ-1-16 (Горальський Л.П., Хомич В.Т., Кононський О.І., 2005). При встановленні морфометричних показників печінки вираховують середнє арифметичне, похибку середнього арифметичного, рівень вірогідності показників відповідно до вимог біометричних посібників (Лакин Г.Ф. Биометрия. - М: Высш. шк.1980. - 280 с). 50 2 UA 119573 U Показники макроморфометрії печінки кісткових риб (M±m, n=8) Види риб Стерлядь Форель райдужна Звичайна щука Короп Строкатий товстолобик Сріблястий карась Звичайний сом Судак Окунь Показники Абсолютна Щільність Індекс 3 Довжина (см) Ширина (см) Об'єм (cм ) 3 маса (г) (г/см ) органа 11,01±0,165*** 0,85±0,057*** 5,01±0,146*** 4,19±0,114*** 0,84±0,013*** 2,51 3,34±0,174*** 1,44±0,110*** 3,00±0,166*** 3,03±0,182*** 1,01±0,020*** 1,58 11,19±0,188*** 1,88±0,073*** 7,90±0,362*** 7,93±0,350*** 1,01±0,006*** 1,33 12,53±0,771*** 3,21±0,137** 12,01±0,552*** 10,88±0,337*** 0,91±0,025*** 2,56 11,33±0,378*** 3,34±0,169*** 8,73±0,608*** 8,94±0,691*** 1,03±0,040*** 1,43 10,46±0,212*** 1,00±0,065** 9,41±0,344*** 9,00±0,608*** 0,95±0,041*** 3,19 10,66±0,360*** 5,35±0,260*** 32,23±1,156*** 31,86±1,156*** 0,99±0,003*** 2,11 5,73±0,389*** 1,68±0,200*** 1,35±0,362*** 1,20±0,321*** 0,89±0,022 6,50±0,322*** 2,06±0,180*** 3,18±0,305*** 2,31±0,183*** 0,75±0,053*** 0,84 1,85 Примітка: ***-р