Адаптация простейших к хроническим факторам

Среда обитания животных определяется комплексом воздействующих факторов и изменяется в результате жизнедеятельности биосистем. Большим количеством хронических факторов характеризуется антропогенная среда — изменение климата, газового состава атмосферы, электромагнитного и радиационного фона, трансформация природных экосистем и т.д. Изучение закономерностей развития адаптивных реакций при хронически действующих факторах позволяет оценивать и прогнозировать экологическую направленность антропогенных и природных воздействий на биосистемы [Карташев, 2014].

В основе комплекса реакций организма, имеющих защитный характер и обеспечивающих адаптацию к меняющимся условиям в ответ на воздействие различных неблагоприятных факторов, в том числе и токсических агентов, лежат общие фундаментальные механизмы адаптации. Одноклеточные инфузории характеризуются большой поверхностью соприкосновения с внешней средой и вступают в контакт с токсикантами, реагируя на химическое действие целым комплексом биологических, физиологических и биохимических изменений: хемотаксисом, реверсией ресничной активности, скоростью размножения [Карпухина, Гумаргалиева, 2013]. Проведенные Карпухиной О.В., Гумаргалиевой К.З. эксперименты по влиянию токсических веществ - индикторов оксидантного стресса и защитного действия антиоксидантных соединений на ресничные инфузории вида Paramecium caudaturn, свидетельствуют о высокой чувствительности одноклеточных микроорганизмов к таким распространенным экотоксикантам, как соли кадмия и свинца, что позволяет использовать инфузории в биотестах для оценки токсичности сред, содержащих тяжелые металлы. Антиоксидантная система организма многокомпонентна, способна предотвращать образование активных форм кислорода и разрушать как свободные радикалы, так и первичные и вторичные продукты реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ). В исследованиях О.В. Карпухиной, К.З. Гумаргали- евой аскорбиновая кислота и структурно-модифицированный ней- ротропный препарат пирацетам оказались эффективными протекторами от возникших под воздействием солей тяжелых металлов и перекиси водорода процессов ПОЛ у одноклеточных организмов [Карпухина, Гумаргалиева, 2013].

По результатам исследований А.В. Приходько пришла к выводу, что углеводородные пленки и эмульсии нефтепродуктов оказывают различное влияние на инфузории: пленки обволакивают клетки, закупоривают выделительные поры сократительных вакуолей, в результате чего сократительные вакуоли увеличиваются в размерах до тех пор, пока оболочка клеток не разорвется. При воздействии эмульсии на инфузории происходит фагоцитирование нефтепродуктов, клетки замедляют движение, останавливаются и медленно разрушаются. Сообщества инфузорий, обитающие в сточных водах очистных сооружений, более устойчивы к воздействию нефтепродуктов, чем пресноводные виды, что обусловлено морфоэкологической эволюцией, происходящей под влиянием загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах. В результате у цилиат появляются новые морфоэкологические признаки, обеспечивающие внутривидовой полиморфизм. Устойчивость инфузорий к действию нефтепродуктов возрастает в следующем ряду: Paramecium caudatum, Vorticella convallaria, Colpoda maupasi. Выявленные признаки гибели у парамеций, кольпод, перитрих и продолжительность жизни цилиат позволяют говорить об индикаторной роли почвенных инфузорий в процессах загрязнения нефтепродуктами [Приходько, 2009].

Изучение хронического действия нефтяного загрязнения Н.М. Ковальчук, А.Г. Петухова проводили на дафниях (Daphnia magna) и инфузориях туфельках {Paramecium caudatum). В экспериментах с дафниями оценивали влияние хронического (2 месяца) действия водорастворимой фракции нефти (ВРФН) в полулетальной концентрации (1 % раствор ВРФН) и возрастающих концентрациях (от 0,5 до 3,5 %) токсиканта, растворенного в воде. Показано, что первичный контакт дафний с токсикантами в концентрации 3,5 % приводит к гибели рачков. При постепенном повышении концентрации ВРФН дафнии смогли жить и размножаться в среде, концентрация токсиканта в которой превосходила полулетальную в 3,5 раза. При достижении 4 % ВРФН в среде системы физиологической адаптации, ответственные за нефтеустойчивость, не выдерживали нагрузки и организмы массово погибали. В отличие от дафний, у парамеций, наряду с физиологическими, большую роль играют генетические механизмы адаптации. С физиологической адаптацией, обусловливающей выживаемость инфузорий при возрастании концентрации нефти в грунте, отмечена элиминация части наиболее чувствительных особей. Выжившая часть популяции инфузорий адаптировалась к действию токсиканта в повышенной концентрации. Установлено наличие у парамеций длительного сохранения эффектов, как у особей, кратковременно контактировавших с тестируемым токсикантом, так и у их потомков. Эффекты от нефтяной обработки сохранялись у инфузорий в течение 40 поколений после воздействия и выражались в снижении жизнеспособности организмов и интенсивности проявления их поведенческих реакций. Длительное сохранение эффектов нефтяной обработки может свидетельствовать об изменениях в генетической информации парамеций, а следовательно, о генетической опасности нефтяного загрязнения для отдельных организмов, популяций и экосистем [Петухова, Ковальчук, 2002].

Щавелива А.Д. исследовала адаптивные возможности Paramecium caudatum Ehrenberg по отношению к фитонцидам Allium sativum. Обнаружено, что при адаптации инфузорий к фитонцидам наблюдается явление фазности. С увеличением концентрации фитонцидов до 3-5 % происходит снижение устойчивости простейших к данному агенту. Относительно высокая численность клеток цилиат удерживается в среде 0,5 % и 1 % растворов вытяжек чеснока. Следовательно, можно говорить об адаптивной модификации простейших. Популяции инфузорий в течение продолжительного времени репродукции (3,5 месяца) характеризуются высокой численностью клеток. Токсический эффект фитонцидов влияет на морфофизиологические показатели цилиат. Установлено, что происходит уменьшение диаметра и повышение частоты пульсации сократительных вакуолей, увеличение размеров макронуклеуса, укрупнение клеток. Исследовались особенности взаимодействия цилиат Paramecium caudatum Ehrenberg, Stentor polymorphus Miiller,

Spirostomum minus Ehrenberg, Coleps hirtus Nitzsch с нефтью и дизельным топливом. Соотношение среды к нефти 1:20 является пороговым для простейших. Экспериментально установлено, что зимнее дизельное топливо токсичнее тюменской нефти. Нефтепродукт не вызывает активизацию процесса деления цилиат. Токсичность дизельного топлива увеличивается с уменьшением его концентрации— инверсия токсичности. Значительную чувствительность к нефти проявляет популяция инфузорий Coleps hirtus. Популяция Paramecium с. устойчива к нефтезагрязнениям. Низкие концентрации нефти в течение непродолжительного периода времени стимулируют развитие инфузорий, используемых в эксперименте, высокие — угнетают [Щавелива, 2004].

Анализ данных, полученных в лабораторных условиях А.Г. Карташевым, Т.В. Смолиной, позволил выделить 4 стадии адаптации сообщества раковинных амеб в зависимости от длительности влияния разных концентраций нефтяного поллютанта: первая стадия — стадия резистентности; вторая — стадия уменьшения численности и снижения видового разнообразия; третья — депрессивная стадия вымирания простейших; четвертая — восстановительная стадия. Устойчивость амеб и выживаемость существенно зависят от их морфологических особенностей [Карташев, Смолина, 2007].

В исследованиях А.Г. Карташева, М.В. Ковальской установлена статистически достоверная зависимость увеличения численности коловраток при неблагоприятных изменениях среды обитания. Повышенную численность беспозвоночных обеспечивает ускоренное развитие яиц. В качестве неблагоприятных факторов рассматривается недостаток кислорода и влияние нефтезагрязнений. Адаптивные реакции численности популяций коловраток носят волнообразный, затухающий во времени характер. Показано, что влияние нефти приводит к более выраженным колебаниям, сокращению периодов длительности высокой численности без существенных фазовых сдвигов. Установлено также, что нефть при недостатке кислорода оказывает более выраженное негативное влияние на все исследованные возрастные группы коловраток [Карташев, Ковальская, 2006].

К особенностям адаптации сообществ животных к хроническим факторам можно отнести усиление колебаний численности и десинхронизацию колебательных динамик внутри сообществ. Адаптация сообществ начинается и заканчивается колебательными процессами численности при реализации новой структуры сообществ. В основе колебательных процессов лежит борьба за питание и различная степень устойчивости видов сообщества к воздействующим факторам [Карташев, 2014].

Таким образом, на основании анализа литературных данных можно отметить, что процесс формирования адаптивных признаков сообществ почвенных инфузорий к меняющимся условиям среды изучен недостаточно.

Почвенные инфузории являются неотъемлемым компонентом естественных и антропогенных биогеоценозов, участвуют в почвообразовательном процессе. В настоящее время практически отсутствуют данные о численности и видовой структуре почвенных инфузорий Западной Сибири и Томской области. Недостаточно исследовано биотопическое распределение почвенных инфузорий в зависимости от вида растительности.

Немногочислены данные по сезонной динамике почвенных инфузорий в Западной Сибири. Практически не исследовано влияние нефтезагрязнения на почвенных инфузорий на территории Западной Сибири и Томской области.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >