БИОТЕСТИРОВАНИЕ ВОДНЫХ СРЕД С УЧЕТОМ МНОГОФАКТОРНОСТИ ОТВЕТНЫХ РЕАКЦИЙ PARAMECIUM CAUDATUM

БИОТЕСТИРОВАНИЕ ВОДНЫХ СРЕД С УЧЕТОМ МНОГОФАКТОРНОСТИ ОТВЕТНЫХ РЕАКЦИЙ PARAMECIUM CAUDATUM

Умиров Аруан Канатович

студент, Торайгыров Университет,

Казахстан, г. Павлодар

Уалиева Римма Мейрамовна

доктор PhD, асс. проф., Торайгыров Университет,

Казахстан, г. Павлодар

BIOTESTING OF AQUATIC ENVIRONMENTS CONSIDERING THE MULTI-FACTOR RESPONSE OF PARAMECIUM CAUDATUM

Aruan Umirov

student, Toraighyrov University,

Kazakhstan, Pavlodar

Rimma Ualiyeva

PhD, Associate Professor, Toraighyrov University,

Kazakhstan, Pavlodar

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается вопрос применения Paramecium caudatum в качестве объекта биотестирования. В исследовании применяется метод моделирования водных сред добавлением солей металлов. Приводятся результаты исследований ответных реакций тест-объектов на воздействие токсических веществ в водных средах.

ABSTRACT

The article deals with the issue of using Paramecium caudatum as an object of biotesting. The research uses the method of modeling aquatic environments by adding metal salts. The results of research of response reactions of test objects to the effects of toxic substances in aquatic environments are presented.

Ключевые слова: Paramecium caudatum, биотестирование, тест-объекты, токсические вещества.

Keywords: Paramecium caudatum, biotesting, test objects, toxic substances.

В биотестировании использовалась 10-суточная культура Paramecium caudatum, полученная с помощью настоя аквариумной воды на банановой кожуре. Paramecium caudatum были выбраны в качестве тест объекта по причине их простоты и дешевезны получения, а также быстрой ответной реакцией на воздействие среды. Опыты на чувствительность к исследуемым веществам проводились на иммунологических планшетах в микроаквариумах с ёмкостью ячейки 0,3 мл. Через 1 час проведения опыта из микроаквариумов среда помещалась на предметное стекло и происходила регистрация полученных результатов с помощью светового микроскопа. В качестве среды для культивирования Paramecium caudatum использовалась среда Лозино-Лозинского. Она же использовалась для контроля и для разбавления тестируемых сред с целью уменьшения концентрации. Состав среда Лозино-Лозинского: NaCL – 0,01 %, KCL – 0,001 %, СаСL2 6-водный – 0,001 %, MgCL2 6-водный – 0,001 %, NaHC03 – 0,002 %.

В ячейки иммунологического планшета помещалась культурная среда с живыми 10 тест-объектами в объеме 0,15 мл. Для контроля количества инфузорий использовались пастеровские пипетки с укороченным концом. Затем в ячейки добавлялся раствор необходимой концентрации исследуемого вещества в объеме 0,15 мл. Наблюдение за реакцей тест объектов осуществлялось в течение 1 часа. По истечению данного времени регистрировалось количество живых Paramecium caudatum.

Количественная оценка параметра тест-реакции, характеризующего токсическое действие, производится путем расчета соотношения числа клеток инфузорий, наблюдаемых в контрольной и исследуемой пробах, и выражается в виде индекса токсичности Т (таблица 1) [1].

Таблица 1.

Классификация проб, анализируемых с помощью Paramecium caudatum

Расчет индекса токсичности производится по формуле (1):

                                                                           (1)

где Т – индекс токсичности (у. е.);

  – количество живых клеток в контрольной пробе;

 – количество живых клеток в исследуемой пробе.

В ходе эксперимента было изучено влияние различных веществ на жизнедеятельность тест-объекта – P. caudatum. В исследовании применялось моделирование загрязнения воды для установления чувствительности тест-объектов. В качестве загрязняющих веществ были использованы соли металлов: цинка, кадмия, меди и ртути. В качестве исходной концентрации вещества были использованы нормативы ПДК веществ, увеличенных в 10–100 раз.

Наибольший токсический эффект на P. caudatum оказывала ртуть. При концентрации 0,0005 мг/л, что соответствует ПДК этого вещества в воде, было замечено в пробах 8, 7 и 9 живых тест-объектов. Стоит отметить, что живые организмы имели нарушенный характер движения, P. caudatum двигались на месте по кругу. При повышении концентрации закономерно увеличивалась смертность тест-объектов: при концентрации 0,001 мг/л составила 50 %; при 0,005 мг/л – 80 %; 0,01 мг/л – 94 %; 0,05 мг/л – 100 %. На основе этих данных был построен график взаимоотношения концентрации ртути и летальности (рисунок 1).

Рисунок 1. Процентный показатель смертности P. caudatum средах с содержанием ртути

В средах с добавлением сульфата кадмия при максимальной концентрации 10 мг/л только в одной из трех проб наблюдалось гибель 100 % P. caudatum, в оставшихся двух пробах были обнаружены живые особи в количестве 2 и 1 соответственно (рисунок 3). Несмотря на наличие 3 живых особей при данной концентрации, их координация движения была нарушена. При концентрации 5 мг/л средний показатель выживших P. caudatum составил 4 шт. Закономерно с уменьшением концентрации вещества уменьшалась летальность (Приложение А, таблица А.1). Так в пробах с содержанием кадмия в концентрации 0,1 мг/л выраженные нарушения передвижения у части P. caudatum было замечено через 25 минут. На основе этих данных можно сделать вывод, что кадмий оказывает острый токсический даже в маленьких концентрациях, а тест-объекты показали высокий уровень чувствительности.

Рисунок 2. Процентный показатель смертности P. caudatum средах с содержанием сульфата кадмия

Медь и цинк имеют показатель ПДК в 1 мг/л, следовательно, в пробах использовались одинаковые концентрации этих веществ. В этих опытах также было использовано 5 проб и контрольная проба, каждые в 3 повторениях. При концентрации равной ПДК в пробах с цинком и медью отмечалась смертность 14 % и 24 % соответственно. При максимальной концентрации 10 мг/л отмечалась 100 % смертность тест-объектов в пробе с цинком и меди (рисунок 3). Медь и цинк показали схожие данные токсичности. Сульфат меди показал большую токсичность при концентрациях 1 и 2,5 мг/л, однако сульфат цинка был более летален для P. caudatum при концентрациях 5 и 7,5 мг/л.

Рисунок 3. Смертность P. caudatum в средах с содержанием сульфатов цинка и меди

Установлено, что ртуть имеет вызывает ответную реакцию даже при концентрации равной ПДК, что составляет 0,0005 мг/л в воде водоемов. Это показывает, что ртуть в малых концентрациях токсична для P. caudatum и позволяет использовать их в качестве тест-объектов на чувствительность к данному металлу. Высокая токсичность ртути и данные по ответной реакции P. caudatum установленные в данной работе в целом совпадают с литературными источниками по данной теме и показывает схожие результаты [2]. Также стоить обратить внимание что токсичность меди и цинка имеют схожие результаты между собой, за исключением того, что в низких концентрациях большую токсичность показывает медь, а в более высоких – цинк. Такие же результаты были представлены в работах других авторов. Содержание кадмия 1 мг/л показал большую токсичность по сравнению с медью и цинком в той же концентрации, однако при концентрации 10 мг/л медь и цинк оказывают большую токсичность, так как в опытах с кадмием 10 мг/л оставались живые особи в количестве 3 штук.

Вывод. В результате эксперимента была выявлена прямая зависимость между концентрацией веществ и ответной реакцией P. caudatum, также была установлена их высокая чувствительность к этим веществам. В течение одного часа у тест-объектов были выявлены пороги чувствительности в зависимости от концентрации веществ. Так, 100 % летальность наблюдается в средах с содержанием хлорида ртути в концентрации 0,05 мг/л, сульфатов меди, цинка и кадмия – 10 мг/л.

Список литературы:

1. Олькова А. С. Геоэкологическая оценка природно-техногенных систем : подходы, критерии, методы : учеб. -метод. пособие / А. С. Олькова, А. И. Фокина, Т. А. Адамович, А. Н. Васильева. – Киров : Радуга-ПРЕСС, 2013. – 170 с.
2. Лыгин С. А. Горох и фасоль – биоиндикаторы тяжелых металлов / С. А. Лыгин, Е. С. Пурина, Р. И. Лыгина // Естественные и математические науки в современном мире. – Новосибирск : СибАК, 2014. – № 20. – С. 70–75.