теоретические и прикладные аспекты биоэкологии
advertisement
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЭКОЛОГИИ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЭКОЛОГИИ Калининград 2003 КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЭКОЛОГИИ Юбилейный сборник научных трудов Издательство Калининградского государственного университета 2003 УДК (573.2:573.6:574)(08) ББК 28.0я43 Т 338 Рецензент В.А. Шкицкий, доктор биологических наук, профессор Калининградского государственного технического университета Редакционная коллегия В.П. Дедков, д-р биол. наук, проф. – отв. ред. (Калининградский госуниверситет); Н.Т. Сергеева, д-р биол. наук, проф. (Калининградский государственный технический университет); С.М. Никитина, д-р биол. наук, проф. (Калининградский госуниверситет); Г.Н. Чупахина, д-р биол. наук, проф. – отв. секр. (Калининградский госуниверситет) Печатается по решению Редакционно-издательского совета Калининградского государственного университета. Т 338 Теоретические и прикладные аспекты биоэкологии: Юбилейный сб. науч. тр. – Калининград: Изд-во КГУ, 2003. – 159 с. ISBN 5-88874-402-6. Включены научные статьи, касающиеся изучения биоразнообразия Калининградской области, физиологии и механизмов адаптации растений и беспозвоночных животных к стрессовым условиям, распространения радионуклидов в почвах и растениеводческой продукции, оценке качества воды прибрежной зоны Куршского залива и Балтийского моря, а также проблем валеологии. Предназначен для научных сотрудников, преподавателей вузов, аспирантов, студентов и экологов-практиков. УДК (573.2:573.6:574)(08) ББК 28.0я43 © Издательство КГУ, 2003 ISBN 5-88874-402-6 © Коллектив авторов, 2003 Научное издание ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЭКОЛОГИ Юбилейный сборник научных трудов Редактор М.В. Королева. Корректор М.В. Бурлетова Оригинал-макет подготовлен И.А. Хрусталевым Подписано в печать 25.09.2003 г. Бумага офсетная. Формат 60×90 1/16. Гарнитура «Таймс». Усл. печ. л. 9,9. Уч.-изд. л. 9,7. Тираж 150 экз. Заказ . Издательство Калининградского государственного университета 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14 СОДЕРЖАНИЕ Ботаника Дедков В.П. Стратегия и перспективы развития факультета биоэкологии в свете национальной доктрины и модернизации образования в Российской Федерации .......................................... Дедков В.П., Фещенко Ю.В., Малышко В.О., Лукьянова М.Н., Гладких О.Л., Радутный Д.А. Урожайность популяции облепихи крушиновой (Hippophae rhamnoides L.) в Калининградской области в 1999 – 2001 гг. ........................................................ Шиварова Н.А. Цветение средне- и высокорослых сортов из класса Бородатые ирисы (Pogoniris, Bearded irises), интродуцированных в Ботанический сад КГУ в 1993 – 2000 гг. ............. Губарева И.Ю. Конспект семейств порядка лилейные Калининградской области (кроме семейств гиацинтовые, ирисовые и луковые) ......................................................................................... Губарева И.Ю., Донич И.А. История изучения фитопланктона Куршского и Калининградского (Вислинского) заливов ........... Соколов А.А. Метод квадратных сеток в ботанических исследованиях Калининградской области ............................................. 5 16 18 24 31 35 Биохимия растений Чупахина Г.Н., Масленников П.В. Биосинтез антоцианов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного .............. 39 Чупахина Г.Н., Куркина М.В. Влияние света на образование триоз в листьях ячменя .................................................................... 49 Куркина М.В. Влияние органических кислот цикла Кребса на образование триоз в листьях ячменя ............................................. 58 Исследования беспозвоночных и рыб Никитина С.М. О роли глюкокортикоидов при адаптации к стрессовым условиям у гидробионтов .......................................... 65 Лидванов В.В., Львова Т.Г. Особенности организации нейро- 70 3 эндокринной системы Daphnia magna (Cladocera) ....................... Кононенко Н.Л., Жуков В.В. Фармакологические свидетельства присутствия 5-НТ рецепторов в нервно-мышечном соединении брюхоногих моллюсков ....................................................... Тартаковская О.С., Борисенко С.Л., Жуков В.В. Световая депривация не влияет на характер протекания регенерации глаза гигантской африканской улитки Achatina fulica .......................... Борисенко С.Л. Электрические реакции глаза брюхоногого моллюска Lymnaea stagnalis L. ....................................................... Ваколюк И.А., Жуков В.В. Различают ли наземные легочные моллюски плоскость поляризации света? ..................................... Боричева Е.С., Бондаренко В.Ф., Рудая С.И. Влияние срока голодания и химических сигналов будущего корма на скорость выработки пищевого предпочтения к нему у катушки роговой Planorbarius corneus ........................................................... Стародубцева Е.Г., Дедков В.П. Возрастное распределение, выживаемость и смертность виноградной улитки Helix pomatia L. в экосистемах Калининградской области .................. Сергеева Н.Т., Воробьев В.И., Перловская И.В. Физиологобиохимический статус молоди форели, выращиваемой на кормах с введением коллагенсоржащего компонента из отходов рыбопереработки ...................................................................... 77 86 94 104 111 117 128 Экология Панасин В.И., Слобожанинова В.Д., Новикова С.И., Рыжова Е.П. Влияние фосфоросодержащих удобрений на поступление радионуклидов в растениеводческую продукцию .... 134 Прохорычева Н.П., Агапова Т.Н., Моторина Л.Н. Содержание калия-40 в почвах берегов водоёмов и лугов отдельных районов Калининградской области ..................................................... 139 Кунигелис А.С., Чупахина Г.Н., Андреянова Е.Н., Карницкая Е.Г. Оценка качества воды прибрежной зоны Куршского залива и Балтийского моря в районе Зеленоградска ............................................................................................................. 145 Валеология Бугрова О.Г. Оценка репродуктивного здоровья старшеклассников Калининграда ........................................................................ 152 4 Клеймёнов В.Н., Болдырева Е.А., Хоменко Ю.А. Родительская и будущая семья в восприятии старшеклассников ...................... 155 5 БОТАНИКА В.П. Дедков Стратегия и перспективы развития факультета биоэкологии в свете национальной доктрины и модернизации образования в Российской Федерации В концептуальном виде рассматривается стратегия и перспективы развития в Калининградской области экологического и биологического образования. Впервые обсуждается вопрос об организации на базе факультета биоэкологии регионального научно-исследовательского центра экологического мониторинга, биологического разнообразия, экологической экспертизы, биоресурсов суши и пропаганды здорового образа жизни. Согласно национальной доктрине образование в Российской Федерации провозглашается сферой ответственности и интересов государства и его институтов. В соответствии с этим система современного образования должна быть направлена на обеспечение исторической преемственности поколений, сохранение, распространение и развитие национальной культуры, а также на воспитание бережного отношения к природному и культурному наследию народов России. Хорошо известно, что образовательный уровень населения в первую очередь определяет положение государства в современном мире и человека в обществе. Отечественное образование имеет глубокие исторические корни и общепризнанные достижения: в ХХ веке Россия стала страной всеобщей грамотности, достигла выдающихся успехов в освоении космического пространства и передовых 6 В.П. Дедков позиций во всех областях фундаментальной науки, существенно обогатила мировую культуру. Вместе с тем в последние десятилетия многие завоевания отечественного образования оказались утраченными. Заметно снизился уровень бюджетного финансирования, что в итоге привело к деградации и без того материально слабой технической базы учебного процесса и вузовской науки. Поэтому именно сейчас государству (государственным органам) необходимо сосредоточиться не только на укреплении в общественном сознании представления об образовании и науке как определяющих факторах развития современного российского общества, но и на увеличении бюджетных ассигнований в науку и образование. Именно образование и наука должны помочь российскому государству ответить на вопросы экономической и социальной сфер об обеспечении государственной безопасности и укреплении институтов власти. При этом «социальный заказ» общества и государства определял ранее и будет определять впредь направление развития и изменения системы образования России и подготовку специалистов в первом десятилетии ХХI века. Среди приоритетных направлений национальной доктрины образования эколого-биологическому образованию, направленному на формирование бережного отношения населения к природе и воспитание здорового образа жизни, принадлежит решающая роль. Именно на решение этих стратегических задач в перспективе должна быть направлена деятельность факультета биоэкологии Калининградского государственного университета. Биологический факультет в Калининградском государственном университете был создан в 1977 году на базе факультета естественных наук в связи с большой потребностью школ города и области, а также медицинских и производственных учреждений в квалифицированных биологах. В соответствии с духом времени в 1999 году факультет получил новое название – факультет биоэкологии. В настоящее время биоэкологический факультет на очной, вечерней и заочной формах обучения готовит специалистов в области экологии и биологии по специальностям 013500 «биоэкология» и 011600 «биология» с квалификацией «Биолог. Преподаватель» и «Биолог-эколог. Преподаватель». Фундаментальная подготовка специалистов осуществляется на основе глубокого изучения физики, математики, химии, ботаники, зоологии, экологии и биогеоценологии, генетики, паразитологии, 7 Ботаника эволюции, физиологии растений, микробиологии, анатомии, цитологии и гистологии, физиологии человека и животных, биофизики, анатомии и морфологии растений, биохимии и молекулярной биологии, иммунологии, почвоведения, основ медицинских знаний. На I и II курсах наряду с теоретической подготовкой студенты выезжают на учебную полевую практику по зоологии и ботанике, которая проводится в различных районах Калининградской области. В период практики студенты знакомятся с флорой и фауной области, а также овладевают методикой полевых исследований. Собранный материал в дальнейшем используется студентами при написании курсовых и дипломных работ, а также при подготовке научных статей и докладов на различные научные форумы. Специализацию студентов осуществляют четыре кафедры: ботаники и экологии растений, экологии и зоологии, медицинской валеоэкологии, а также общей и экологической физиологии человека и животных. Знакомство с основами педагогических знаний и приобретение умений и навыков преподавательской деятельности начинается с I курса. На IV курсе педагогическая практика проходит в различных школах, гимназиях и лицеях. Параллельно с этим студенты изучают большой блок психолого-педагогических дисциплин, среди которых психология, педагогика, возрастная психология, конфликтология, методика преподавания биологии, экологии и химии. Завершается психолого-педагогический цикл двухмесячной педагогической практикой на выпускном курсе. Всего за период обучения на факультете студенты сдают более 25 экзаменов и 66 зачетов, защищают 2 курсовые работы. Итогом обучения является дипломная работа, которую студенты публично защищают на открытом заседании Государственной аттестационной комиссии. Выпускники факультета, проявившие в период обучения склонность к научно-исследовательской работе, продолжают обучение в очной и очно-заочной аспирантуре по специальностям 03.00.13 «физиология человека и животных», 03.00.05 «ботаника», 03.00.12 «физиология растений», 03.00.16 «экология». Завершенные диссертационные работы по специальностям «ботаника» и «экология» защищаются в диссертационном совете, действующем на факультете. За 30-летний период своего существования факультет подготовил более трех тысяч квалифицированных специалистов, которые в 8 В.П. Дедков настоящее время работают в сфере народного образования, сельском хозяйстве, здравоохранении, промышленности и других областях. Стратегия развития факультета биоэкологии в целом и входящих в него кафедр, специальностей, специализаций и научно-исследовательских направлений должна учитывать складывающуюся в России ситуацию на рынке труда. Подготовка конкурентоспособных специалистов настоятельно диктует не только перестройку и модернизацию образовательных стандартов, но и существенное обновление материально-технической базы и идеологии подготовки. В соответствии с этим в области экологии и рационального природопользования деятельность факультета должна быть сконцентрирована на максимально полном удовлетворении потребностей регионального рынка труда в специалистах-экологах и биологах, а также специалистах смежных профессий, специальностей и специализаций. В этот список входят научно-педагогические и педагогические кадры для вузов эксклавного региона, школ и дошкольных учреждений, специалисты для организаций и предприятий, связанных с природопользованием (нефтедобывающие, лесохозяйственные, охотничьи), экологическим туризмом, рекреацией, специалисты в области экологической экспертизы, таможенной и карантинной служб, министерства природных ресурсов и управленцев областного, городского и районного уровней. На факультете биоэкологии силами ученых и преподавателей кафедр ботаники и экологии растений, экологии и зоологии через многообразие вариантов образовательных стандартов начаты работы по разработке учебных планов, программ, учебных пособий для подготовки специалистов XXI века по новым для региона направлениям, отвечающим потребностям современного и перспективного рынка труда: • организация и проведение экологической экспертизы проектов, а также оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС); • лицензирование различных видов деятельности, способных повлечь нежелательные экологические последствия; • экологический мониторинг; • выделение и реабилитация территорий с опасными изменениями качества окружающей природной среды (зоны экологического бедствия и экологического неблагополучия); • организация и управление систем особо охраняемых природных территорий; • разработка и реализация мероприятий по сохранению редких и исчезающих видов живых организмов, экосистем и ландшафтов; 9 Ботаника • экологический, охотничий и краеведческий туризм; • оценка и мониторинг состояния важнейших компонентов биологического разнообразия; • мониторинг загрязнений водной среды путем биоиндикации; • экологический менеджмент; • юридические основы природопользования. Важным моментом на пути становления специалистов нового поколения является унификация образовательных программ через расширение международного сотрудничества между факультетом биоэкологии Калининградского государственного университета и ведущими университетами Европы. Исключительно полезными и плодотворными эти контакты оказались с университетами Германии (Вюрцбургский, Ахенский, Кельнский, Дрезденский, Гамбургский, Кильский), Дании (Датский педагогический университет), Швеции (университет г. Мальмо), Польши (университет г. Ольштына). В рамках совместных научных и образовательных проектов и программ получены разнообразные данные по особенностям адаптации растений Куршской косы к экстремальным условиям произрастания, дана оценка современного состояния придорожных аллей в Калининградской области, выполнены уникальные биохимические исследования растений, перспективных для использования в медицине. Реализован «Балтийский проект» по выявлению ключевых орнитологических территорий, выполнена работа по проекту «План охраны природы Калининградской области». В ближайшие годы планируется реализовать ряд совместных проектов со странами Балтийского региона по проблемам сохранения биоразнообразия растений и животных при широком участии в них студентов, аспирантов и преподавателей факультета, в том числе и путем научных стажировок в российских и зарубежных университетах и исследовательских центрах. В рамках проекта ТЕМПУС и регионального центра Agenda 21 (повестка XXI века) студенты, аспиранты и преподаватели факультета совместно с коллегами из Дании и Швеции принимают активное участие в разработке и реализации программы междисциплинарного и межфакультетского образовательного курса «Экологическое образование для устойчивого развития Балтийского региона» и дистанционного курса «Экологическое образование для устойчивого развития общества». В условиях острой конкуренции на рынке образовательных услуг привлечение абитуриентов в университет эксклавного региона 10 В.П. Дедков возможно только путем предложения оригинальных образовательных программ подготовки специалистов по новым направлениям, например: по фитодизайну, садово-парковому строительству, биомедицинскому направлению (валеология, иммунология, медицинская и аналитическая биохимия и микробиология, экологическая генетика человека, экология человека), биотехнология, ресурсное направление. Для подготовки таких специалистов факультет располагает необходимым количеством высококвалифицированных преподавателей, необходимым программным и дидактическим обеспечением, хорошей лабораторной базой, позволяющей осваивать сложные методики работ, а также Ботаническим садом с его уникальными коллекциями растений как в открытом грунте, так и в оранжерее. Накопленный в предыдущие годы потенциал (кадры, материальная и техническая база учебного процесса, научно-исследовательские работы) уже сейчас позволяет рассматривать факультет как региональный центр не только экологического и биологического образования, но и научно-исследовательских работ в области биологического разнообразия, биоресурсов и экологической экспертизы. Важнейшие задачи центра: • максимально полное участие в региональных программах кадастра и мониторинга, программах сохранения биологического разнообразия; • эксклавное положение области и высокий уровень исследовательских и природоохранных работ в странах Балтийского региона диктуют настоятельную необходимость подготовки конкурентоспособных специалистов по ряду групп растений и животных, которые практически не исследованы. Это, в частности, касается многих групп низших растений (водоросли, грибы, лишайники), а также беспозвоночных и позвоночных животных. Подготовку специалистов этого профиля необходимо осуществлять при кооперации с ведущими университетами и научно-исследовательскими институтами России, а также стран Балтийского моря (Германии, Швеции, Дании, Польши, Литвы). Интеграция научно-исследовательских работ и образовательных программ между университетами должна проходить, с одной стороны, в форме обязательного участия студентов в научных исследованиях, с другой – в трансформации конкретных результатов научных разработок в образовательные программы и учебные пособия. 11 Ботаника Конечным результатом, позволяющим судить об эффективности использования в учебном процессе научных исследований, может служить создание учебных пособий и новых специальных курсов подготовки. В частности, в основе ряда спецкурсов и учебных пособий, используемых на факультете, лежат разработки, основанные на материалах научно-исследовательских работ, выполненных по теме «Комплексная оценка состояния биологического разнообразия на территории Калининградской области». Результаты научных исследований по систематике растений и животных, гидробиологии, орнитологии, генетике используются при совершенствовании таких курсов, как «Экология растений», «Санитарная гидробиология», «Фауна и экология птиц Балтийского региона», «Охрана фауны». Второе перспективное направление в развитии факультета связано с биомедицинским и валеологическим образованием. Вопрос о целях биомедицинского и валеоэкологического образования является решающим, так как именно социально обусловленная цель определяет в конкретно-исторический момент отбор содержания учебного материала, методы и формы обучения. Факультет биоэкологии провозглашает в числе основных задач валеологического, экологического и биологического образования выработку этики отношений к природе, формирование ответственности личности за принятие решений, касающихся окружающей среды, здоровья людей, улучшение окружающей среды, устойчивое развитие природы и общества. Здоровье человека как физическое, так и духовное во многом зависит от окружающей среды – природной, социогенной, техногенной (единой геоэкосоциосистемы), по отношению к которой духовный, образовательный и культурный уровни развития общества играют корректирующую роль. В связи с этим борьба за здоровье современного человека – это не только попытка изменения экологической обстановки. Здоровье людей и здоровый образ жизни невозможны без глубокой перестройки менталитета людей, их привычек и установок. Анализ патогенеза современных болезней, в том числе имеющих экологическое происхождение, показывает, что они нередко связаны с образом и стилем жизни людей. Решение этих задач коллектив факультета видит в повсеместной экологизации и валеологизации содержания образования и педагогического пространства в целом, чему может способствовать: 1) создание школьной и вузовской валеологических служб слежения за здоровьем и развитием учащихся, основанных на комплексной оценке состояния здоровья и его поддержке; 12 В.П. Дедков 2) разработка и реализация в школьной практике междисциплинарных информационно-образовательных модулей, факультативов, проводимых студентами факультета биоэкологии, специализирующихся по физиологии человека и животных, валеологии и экологии человека. Такой подход в соответствии с Национальной доктриной образования совершенствует образовательный процесс за счет многообразия видов и форм образовательных программ, учитывающих интересы и способности личности. Сохранение и укрепление здоровья, а не только борьба с болезнями, становится задачей, которая должна решаться через культуру оздоровления и формирования в обществе и у каждого индивидуума мотивационных механизмов в здоровом образе жизни – имидже здоровья, как это показано на схеме (см. рис.). ЗДОРОВЬЕ ДЛЯ ВСЕХ (цель стратегии – снижение заболеваемости и смертности) Здоровый образ жизни Здоровая окружающая среда Службы здравоохранения Рис. Механизм сохранения и укрепления здоровья по программе «Здоровье для всех» Представленная схема программы «Здоровье для всех» Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) определена в шести положениях, определяющих содержание образовательных циклов и курсов: • сокращение существующих различий в состоянии здоровья различных групп населения; • укрепление здоровья, предупреждение болезней; 13 Ботаника • здоровый образ жизни как прерогатива популяции, реализуемая усилиями людей; • сотрудничество между различными властными структурами в деле охраны здоровья населения; • базовое медицинское обслуживание по месту жительства и работы; • первостепенная роль первичной медико-санитарной помощи в здравоохранении. Интеграция России в мировое пространство позволяет думать, что магистральным путем является адаптация концепции ВОЗ к реалиям России, положениям Национальной доктрины образования и региональным задачам. Перечисленные приоритеты – повышение ценности здоровой и продолжительной жизни по шкале государственных и индивидуальных ценностей – уже сейчас позволяют говорить о неэффективности болезнецентристской парадигмы, где в центре системы охраны здоровья стоит больной человек. Очевидно, что здоровье населения и продолжительность жизни служат наиболее ярким показателем благополучия или, наоборот, неблагополучия государства. При этом подтверждена тесная зависимость качества здоровья населения от степени социально-экономического развития того или иного региона. Реализация Государственного образовательного стандарта в части биомедицинской и валеологической подготовки студентовбиологов и биоэкологов и проведение углубленной подготовки специалистов по валеологии, иммунологии, биохимии, микробиологии видится в интеграции биомедицины и валеологии с базисными дисциплинами учебного плана, направленными на формирование культуры здоровья и организацию здорового образа жизни (ЗОЖ). С этой целью преподавателями написаны, опубликованы и широко используются студентами разных факультетов методические рекомендации, включающие задания для самостоятельной работы и списки необходимой литературы. Учебная образовательная программа – это полифункциональная креативная (индивидуальная) образовательная модель, которая состоит из следующих последовательно проводимых циклов: • общей валеологии – курс сопряжен с гуманитарными и естественнонаучными дисциплинами; включает изучение закономерностей формирования здоровья; основы медицинских знаний; функционально-структурные основы обеспечения жизнедеятельности на различных уровнях биологической организации; 14 В.П. Дедков • пропедевтики валеологии – дифференцированное изучение здоровья и болезни, оценка состояния и степени здоровья; профилактика болезней; • интегрированной валеологии – включает изучение специальных разделов валеологии – медицинского, педагогического, психологического, креативного, реабилитационного, коррекционного; • основы современных валеологических технологий и индивидуальных программ оздоровления, формирования мотиваций физической, психологической, интеллектуальной культуры. В контексте Национальной доктрины образования лишь тесное сопряжение образовательных и оздоровительных программ в единую систему – единственный путь изменения образа и стиля жизни, формирования позитивных мотиваций и качества жизни через индивидуальные (креативные) программы оздоровления, защиты жизни, сохранности здоровья. Соединением научного и учебно-образовательного процессов на факультете определены принципы и методология конструирования оздоровительных программ. Считаем, что эта перспективная работа будет продолжаться и совершенствоваться. Особое место в подготовке специалиста будет уделяться обучению умениям и навыкам валеологического и психологического консультирования, а также использования традиционных и нетрадиционных биомедицинских оздоровительных средств и технологий. Таким образом, сочетание мероприятий и технологий мониторинга здоровья, систем его укрепления и поддержки, формирование в обществе здоровьеценностных мотиваций предопределяют будущее биомедицины, валеологии и экологии человека как наиболее перспективных направлений. Актуальными и перспективными проблемами также являются: • определение специфики региональных задач валеологического образования и изучения механизмов устойчивости систем жизнеобеспечения с выделением типовых региональных компонентов в содержании этого образования и научного поиска факультета. Для решения этой проблемы необходимы интеграция и синтез самой разнообразной информации по природным и общественным явлениям. При этом регион имеет исключительное значение, так как именно к нему привязываются все природные, социальные, экономические условия жизни, а также этнические, антропологические, генетические особенности населения и экологические проблемы, – иными словами, все то, что определяет качество жизни человека; 15 Ботаника • валеологическая и экологическая подготовка в системе дополнительного профессионального образования (ДПО). Определенный опыт, накопленный преподавателями факультета, позволил сформулировать концепцию профессиональной подготовки и переподготовки педагогов-валеологов, ориентированную на решение двух задач: 1) педагогической, направленной на передачу знаний о здоровом образе жизни, воспитании, создании стойкой мотивации на здоровье и на обучение ЗОЖ; 2) методической, оказывающей помощь данному индивидууму или данному контингенту лиц в сохранении и укреплении здоровья, в использовании возможностей организма для достижения состояния здоровья, в разработке личных программ оздоровления. В общем, схема подготовки должна включать три последовательных этапа: 1) валеологическую пропедевтику (основы медицинских знаний), общую возрастную психологию и физиологию, основы экологии человека; 2) общую валеологию – концепцию здоровья, принципы ЗОЖ, экологию и диагностику здоровья, представления об адаптации человека и «третьем состоянии», основы личной психогигиены, репродуктивное здоровье, средства и методы укрепления здоровья, современные валеологические оздоровительные технологии; 3) психолого-педагогическую валеологию. Критерием профессионализма педагога-валеолога служит не объем знаний по ЗОЖ, а способность грамотно планировать и осуществлять валеологические преобразования, единое валеологическое образовательное поле, что требует большой специальной подготовки. Полученное валеологами образование должно формировать установки на постоянное саморазвитие и быть сходной с подготовкой психолога и социального педагога, нежели учителя-предметника. Цель педагога-валеолога – воспитание культуры здоровья и формирование здоровьесберегающих условий в образовательном учреждении, то есть валеологизация образовательной среды и учебного процесса. Педагог-валеолог – не столько учитель, сколько воспитатель, ибо нельзя научить, можно только научиться. Задачи валеологии предполагают большую, чем в других дисциплинах, психологизацию предметного содержания и форм работы, активное использование арсенала современных психолого-педагогических и валеологических технологий. 16 В.П. Дедков В заключение еще раз подчеркнем основные приоритеты факультета биоэкологии в первой половине XXI столетия, соответствующие Национальной доктрине образования в Российской Федерации: • накопленный в течение последних 30 лет педагогический опыт, создание лабораторной базы и библиотеки, внедрение новых технологий обучения (дистантационного обучения с использованием сети Интернет) позволяют факультету занять лидирующее положение на рынке образовательных услуг в сфере подготовки специалистов по направлениям – экология, биология, рациональное природопользование и охрана окружающей среды; • учитывая большую потребность рынка труда в специалистах прикладного характера, факультет планирует расширение спектра образовательных услуг при подготовке специалистов биомедицинского профиля (медицинская и аналитическая биохимия и микробиология, иммунология, валеология), связанных с экологией и генетикой человека, биотехнологией, а также в области флористики (фитодизайн, садово-парковое строительство) как на очной, вечерней и заочной формах обучения, так и через систему университетского центра дополнительного профессионального образования; • формирование на базе факультета регионального научно-исследовательского центра экологического мониторинга, биологического разнообразия, экологической экспертизы, биоресурсов суши и пропаганды здорового образа жизни. В.П. Дедков, Ю.В. Фещенко, В.О. Малышко, М.Н. Лукьянова, О.Л. Гладких, Д.А. Радутный Урожайность популяции облепихи крушиновой (Hippophae rhamnoides L.) в Калининградской области в 1999 – 2001 годах Впервые для Калининградской области приводится урожай плодов облепихи крушиновой погодично за многолетний период. Территория, занимаемая облепишниками в Калининградской области, составляет чуть более 1000 га [1]. Лекарственные, поливитаминные и ценные пищевые качества сделали это растение довольно 17 Ботаника известным: полным ходом идут работы по селекции и отбору наиболее урожайных, крупноплодных, доступных к сбору безколючковых форм. Активно внедряются в культуру уже выведенные сорта. Но площади, занимаемые естественными облепишниками, играют еще главенствующую роль в сборе плодов облепихи. Каждую осень сотни людей отправляются на побережье Самбийского (Калининградского) полуострова Калининградской области для сбора плодов облепихи. Объем собираемых плодов никем не контролируется, способ сбора не определен, урожайность облепихи в Калининградской области неизвестна, – все это послужило нам стимулом для решения поставленных задач: какова урожайность облепишников Калининградского взморья; какой способ сбора плодов из известных наиболее приемлем для нашей области при наименьшем повреждении деревьев; определить объем допустимого сбора плодов облепихи в области за год. Работа проводилась в 1999 – 2001 гг. В процессе работы для определения таксационных показателей использовались стандартные геоботанические методики [2]. Возраст растений определялся с помощью бура Пресслера. Все данные систематизировались и заносились в дневники. В результате работе была определена урожайность облепишников Калининградской области за 1999 – 2001 гг. (см. табл.). Урожайность облепихи крушиновой в Калининградской области по единицам эксплуатации за 1999 – 2001 гг. Единица эксплуатации Балтийск Янтарный Донское Всего Территория занимаемая облепихой, га 250 400 190 1040 Урожайность, т 1999 2000 2001 270,8 ± 3,7 453,3 ± 6,1 182,5 ± 4,2 1159,3 ± 7,1 467,5 ± 6,2 692,4 ± 7,2 290,3 ± 5,2 1725,5 ± 6,7 283,1 ± 7,4 480 ± 9,8 133,7 ± 3,2 1076,7 ± 7,5 Как видно из таблицы, урожай облепихи в Калининградской области варьировал от 1 076,7 т в 2001 году до 1 725,5 т в 2000 году. Это все связано с погодными условиями во время цветения облепихи, так как при неблагоприятных погодных условиях весной качество опыления мужскими растениями женских снижается. Зацветают первыми 18 В.П. Дедков, Ю.В. Фещенко, В.О. Малышко, М.Н. Лукьянова и др. мужские деревья, а затем через сутки или более зацветают женские растения, соцветия распускаются одновременно с листьями. Очень большую роль в формировании урожая играют погодные условия предыдущего года (общее количество выпавших осадков, количество солнечных дней и т.д.), так как облепиха зимует с уже сформировавшимися цветами, а они у нее расположены в основном на побегах второго года жизни [3]. Если погодные условия во время дифференцировки женских соцветий неблагоприятные, то урожай будет невысоким. Таким образом, можно делать приблизительные прогнозы по обильности урожая плодов облепихи на следующий год, методика этих прогнозов на данный момент проходит апробацию. Список литературы 1. Дедков В.П., Фещенко Ю.В., Малышко В.О., Лукьянова М.Н. Облепиха крушиновая (Hippophae rhamnoides L.) в Калининградской области // Теоретические и прикладные аспекты экологии и биологии: Сб. ст. Калининград, 2001. С. 13 – 17. 2. Родин Л.Е., Ремизов Н.П., Базилевич Н.Н. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. Л., 1968. 3. Плеханова М.Н. Облепиха. Л.,1988. С. 16 – 17. Н.А. Шиварова Цветение средне- и высокорослых сортов из класса Бородатые ирисы (Pogoniris, Bearded Irises), интродуцированных в Ботанический сад КГУ в 1993 – 2000 гг. Приводятся данные по срокам и продолжительности цветения в 1996 – 2001 гг. ирисов (52 культивара), впервые интродуцированных в Ботанический сад КГУ за последние восемь лет. Для двадцати трех сортов установлена периодичность омоложения делением корневищ. Выявлено десять наиболее сильных сортов (по способности образовывать соцветия). Бородатые ирисы, имеющие полоску из густых волосков (так называемую «бородку») на центральной жилке наружных, а иногда и 19 Ботаника внутренних долей околоцветника, по-прежнему вызывают интерес у цветоводов (и профессионалов, и любителей): очарованные красотой «цветка радуги» (изысканная форма, пьянящий аромат, многообразие окраски) они желают видеть эти «северные орхидеи» и в интерьере (в качестве срезочной культуры), и в оформлении миксбордеров, газонов, уличных контейнеров – ваз различной конфигурации. Для этих целей лучше использовать обильно и продолжительно цветущие сорта. Класс Бородатые ирисы представлен в Ботаническом саду КГУ 121 сортом (из них 31 – карликовые, низкорослые). В данной статье рассмотрены только высокорослые (70 см и выше) и среднерослые касатики (37 – 69 см высотой) 52 сортов отечественной (12) и зарубежной (40) селекции, которые впервые стали выращиваться в нашем Саду в 1993 – 2000 гг. и никогда в Калининградской области не изучались. Деление ирисов на группы дано по высоте цветоноса, согласно наиболее простой и удобной в работе классификации, принятой в нашей стране [1]. Нам пока неизвестен год выведения 22 культиваров, остальные 30 сортов селекции 1924 – 1983 гг. Ирисы были интродуцированы в основном из Каунаса (15), Киева (13) и Домодедова (10); а также из Москвы (5), Гаретова (2) и СанктПетербурга (1). Источник происхождения одного сеянца точно неизвестен. Семь культиваров получены от местных (калининградских) При проведении цветоводов-любителей. фенологических наблюдений использовалась методика Всесоюзного института растениеводства им. Н.И. Вавилова [2]. Пять раз в неделю осуществлялся учёт цветущих растений. Хотелось определить и сравнить сорта ирисов по интенсивности цветения (под которой мы понимаем способность растения наиболее ярко проявлять свою индивидуальность, декоративность в период цветения). На наш взгляд, её характеризуют количество бутонов в соцветии и одновременно открытых цветов, общее число сформировавшихся за сезон соцветий, а главное – количество одновременно цветущих соцветий. Чаще всего в соцветии насчитывалось пять цветков (23 сорта). Наибольшее число цветков в соцветии (12) закладывалось у двух культиваров: `Limonen Fakel` и `Port Wine`. До десяти цветков в соцветии отмечалось у двух отечественных сортов (`Абхазия` и `Ночное Небо`), до девяти – у литовского культивара `Fėja`, до восьми – у 20 Н.А. Шиварова трёх таксонов (`Black Hills`, `Espada`, `Северный Полюс`*), до семи – у четырёх (`Michelangelo`, `Pixie Skiers`, `Rainbow Room` и `Spring Waltz`). Максимум по четыре цветка в соцветии имели шесть сортов. Учёт по количеству цветков в соцветии не проводился у четырех таксонов (`Cliffs of Dover`, `Олимпийский`, `Pipes of Pan`, `S̊iaurinè`). Одновременно в роспуске до пяти цветков в соцветии наблюдалось лишь у сорта `Port Wine`, до четырёх – у десяти сортов (`Amethyst Flame`, `Desert Song`, `Goldsaule`, `Harbor Blue`, `Limonen Fakel`, `Maharaja`, `Нежность`, `Ночное Небо`, `Северный Полюс`, `Утро Кавказа`); до трёх – у большинства сортов (27). Остальные (8 из 46 учтённых культиваров) имели до двух цветов одновременно в роспуске. Было интересно узнать, через какое время после посадки ирисы образуют наибольшее количество соцветий. Максимальное число соцветий на третий год после посадки сформировал сорт `Pixie Skiers`, на четвёртый год – девять культиваров: `Apricot Glow`, `Black Hills`, `Espada`, `Ирлев`, `Mary Vernon`, `Мечта`, `Северный Полюс`, `Willjam Corei` и безымянный сорт №79; на третий и четвёртый годы – два сорта (`Desert Song`, `Spring Waltz`); на пятый год – семь сортов: `Chatterbox`, `Нежность`, `Port Wine`, `Scout's Honor`, `Утро Кавказа`, `Юбилейный` и `Золото Канады`; на четвёртый и пятый годы – `Ночное Небо`; на шестой год – четыре сорта (`Андрей Князев`, `Baccarat`, `Black Castle`, `Voila`); на пятый и шестой годы – `Violet Harmony`; на седьмой год – `Deep Black`. Полученные данные говорят о том, что в условиях Калининграда рассмотренные высокорослые и среднерослые сорта следует делить не раньше чем через 3 и не позднее чем через 7 лет. Двенадцать культиваров целесообразно рассаживать через 3 – 4 года, семь сортов рекомендуется омолаживать через 5 лет, четыре культивара – через 6 лет. Имеющихся данных недостаточно, чтобы сделать аналогичные выводы по другим двадцати шести сортам. Сравним ирисы по способности образовывать соцветия, учитывая изначальную разницу между сортами по числу высаженных «делёнок» (посадочных единиц) и вееров листьев. Первое место принадлежит сорту `Port Wine` (17 соцветий), второе – ирису `Ночное Небо` (13), третье – `Chatterbox` и `Нежность` (12); остальные тридцать культиваров располагаются следующим образом: `Утро Кавказа` (11), * Здесь и далее названия культиваров даются в соответствии с Международным кодексом ботанической номенклатуры [4]. 21 Ботаника `Андрей Князев` и `Black Castle` (9), `Ирлев` и `Мечта` (7), `Voila` (около 6,7), `Золото Канады` (6), `Scout`s Honor` (около 5,8), `Espada` (около 5,2); `Apricot Glow`, `Baccarat`, Broadway Star`, `Stepping Out` (5); `Black Hills`, `Deep Black`, `Юбилейный` (4); `Северный Полюс` (3,6), `Spring Waltz` (3,3), `Harbor Blue` (3), `Pixie Skiers` (3), безымянный сорт №79 (2,5), `Rainbow Room` (2,4), `Mary Vernon`(около 2,1), `Desert Song` (2), `Maharaja` (2), `Violet Harmony` (2), `Willjam Corei` (2). Рассмотрим сроки и продолжительность цветения сорока четырех высокорослых и семи среднерослых сортов. Ни разу не цвёл только один культивар (`Cliffs of Dover`). Сроки цветения резко колебались по годам, аналогично карликовым сортам [3]. Если сравнить даты начала цветения тридцати культиваров в течение 3 – 6 лет, то разница достигала в зависимости от сорта 10 – 43 дней. Чаще всего эта разница составляла 3 – 4 недели (у 17 сортов из 30), менее 21 дня – у семи культиваров, более 28 дней – у шести сортов. Наиболее контрастными по срокам цветения были 1997 и 2000 гг. Почти все ирисы (28 из 30 сортов) зацвели в 2000 г. раньше (4 – 26 мая), чем в предыдущие годы; а наиболее поздно (4 – 18 июня) – в 1997 г. (21 из 30 сортов). Таким образом, крайние значения даты начала цветения в зависимости от сорта и года наблюдения – 4 мая (2000 г. – сорт `Voila`) и 18 июня (1997 г. – `Rainbow Room`). Завершали своё цветение высокорослые и среднерослые бородатые ирисы тоже по-разному, в период с 21 мая (2000 г. – сорт `Voila`) по 6 – 7 июля (`Rainbow Room`, cоответственно 1997 и 1996 гг.). Сроки цветения всей коллекции рассматриваемых сортов за 6 лет: с 4 мая – 4 июня по 25 июня – 7 июля. Продолжительность жизни одного цветка у семи обследованных культиваров была от 2 до 4 дней, среди них до 4 дней в роспуске – два сорта (`Marriot` и `Юбилейный`), до 3 – `Chatterbox`, `Deep Black` и `Violet Harmony`. Продолжительность цветения одного соцветия у тридцати двух сортов – 7 – 21 день. Как известно, на продолжительность цветения влияют многие факторы, и в первую очередь погода. Благоприятные условия (отсутствие жары, ветра или дождя) увеличивали продолжительность цветения сортов: `Harbor Blue` на 3 дня (14 – 11), `Академик Королёв` на 4 дня (13 – 9), `Юбилейный` – 8 дней (19 – 11). Если ориентироваться на максимальную цифру, то по продолжительности цветения одного соцветия тридцать два сорта располагаются в следующем порядке: `Charmeur` (21 день), безымянный сорт №132 (20), `Юбилейный` (19), `Абхазия` и `Rudenėlei` (18); `Amethyst Flame`, 22 Н.А. Шиварова `Северный Полюс` и `Violet Harmony` (17); `Desert Song` и безымянный сеянец №144 (16); `Harbor Blue` и `Limonen Fakel` (14); `Академик Королёв`, `Creithie`, `Ирлев` и `Marriot` (13); `Broadway Star`, `Matinata`, `Rainbow Room`, ` S̊iaurinè `, `Золото Канады` и безымянный сорт №106 «б» (12); `Олимпийский` и `Pipes of Pan` (по 11); `Black Hills`, `Deep Black`, `Goldsaule`, `Мечта` и `Нежность` (10); `Stepping Out` (9); `Black Castle` и `Pixie Skiers` (7). Продолжительность цветения всех экземпляров (посадочных единиц, всех соцветий) в пределах одного сорта тоже резко колебалась и составляла от 5 – 17 до 14 – 36 дней (в зависимости от культивара и года наблюдений). Предварительно по длительности цветения всех экземпляров (от роспуска первого до увядания последнего цветка) тридцати девяти сортов ирисов располагаются в следующем порядке: `Espada` (до 36 дней), №79 (до 32),`Apricot Glow` (до 30); `Ирлев`, `Мечта` и `Rainbow Room` (до 29); `Port Wine` (до 28); `Chatterbox`, `Ночное Небо` и `Willjam Corei` (до 27); `Spring Waltz` (до 26); `Андрей Князев`, `Broadway Star` и `Mary Vernon` (до 25); `Harbor Blue`, `Maharaja`, `Нежность` и `Rudenėlei` (до 24); `Абхазия`, `Helen Collingwood` и `Marriot` (до 23); `Deep Black` и `Cеверный Полюс` (до 22); `Baccarat`, `Michaelangelo` и `Stepping Out` (до 21); `Desert Song`, `Fėja`, `Limonen Fakel`, `Pixie Skiers`, `Утро Кавказа` и №132 (до 20); `Violet Harmony` и `Voila` (до 18); `Золото Канады` и `Юбилейный` (до 17); `Black Castle` и 'Scout`s Honor'(до 16); `Black Hills` (до 14). В 1996 – 2001 годах период цветения всей новой коллекции среднеи высокорослых бородатых ирисов, интродуцированных в Ботаническом саду КГУ за последние 8 лет (52 культивара), длился от 33 дней (1997 г., цвели 19 сортов) до 53 дней (2000 г., цвели 45 сортов). В перспективе небходимо продолжить наблюдения за сорока тремя сортами средне- и высокорослых ирисов, которые позволят объективно и в полной мере оценить их цветение. Предстоит изучить массовое цветение, выявить истинные сроки начала и конца цветения, так как посадочного материала было мало. Необходимо провести учёт цветов в одном соцветии и количества одновременно открытых цветов в одном соцветии у шести сортов. Целесообразно изучить сроки цветения в течение хотя бы трёх лет у двадцати одного таксона. Объективно сравнить сорта между собой возможно только при наличии одинакового и большого количества исходного посадочного материала, а также многолетних (в течение 3 – 6 лет) наблюдений за всеми культиварами. Интересно будет подвергнуть репрезентативную выборку данных 23 Ботаника математической обработке и сделать достоверные выводы. Для получения полной биологической характеристики каждого сорта предстоит большая работа по морфологическому описанию образцов, следует оценить декоративность, продуктивность цветения, жизнестойкость ирисов (зимостойкость, устойчивость к ветру, болезням и вредителям), определить коэффициент размножения, среднемноголетние сроки цветения и вегетации ирисов в условиях Калининградской области. Подытоживая вышесказанное, считаем необходимым продолжить изучение сорока трех новых для коллекции Ботанического сада КГУ сортов высокорослых и среднерослых бородатых ирисов, которых пока нет в озеленении Калининграда. Многие из них могли бы стать украшением улиц и скверов родного города в период, когда широко распространённые цветы либо уже отцвели, например тюльпаны, либо ещё не распустились, в частности розы. Бородатые ирисы, выделяющиеся не только эффектным внешним видом, но и засухоустойчивостью, по времени цветения могут занимать достойное место среди других растений в течение 3 – 6 лет. Выводы 1. В одном соцветии закладывалось от четырех до двенадцати цветков (учёт проведён по 48 сортам), чаще всего – пять цветков (23 сорта). Среди среднерослых ирисов наибольшее количество цветков было семь (`Pixie Skiers`), среди высокорослых – двенадцать (`Limonen Fakel` и `Port Wine`). 2. У 38 культиваров в одном соцветии может быть открыто одновременно до трех – пяти цветков: пять – `Port Wine`, четыре – у десяти сортов, три – у двадцати семи культиваров. Одновременно в роспуске до двух цветков в соцветии имели восемь из сорока шести учтённых сортов. 3. В условиях Калининграда бородатые ирисы следует делить не раньше чем через 3 года и не позднее чем через 7 лет. Двенадцать сортов целесообразно рассаживать через 3 – 4 года, семь сортов можно омолаживать через 5 лет, четыре культивара – через 6 лет. 4. Наиболее сильные сорта (по способности образовывать соцветия): `Port Wine` (17 соцветий), `Ночное Небо` (13), `Chatterbox` и `Нежность` (12), `Утро Кавказа` (11); `Андрей Князев` и `Black Castle` (9), `Ирлев` и `Мечта` (7), `Voila` (6, 7); у остальных (21 из 31 24 Н.А. Шиварова сорта) максимальное число соцветий спустя 3 – 7 лет после посадки одной «делёнки» составляло от двух до шести. 5. Цветение средне- и высокорослых бородатых ирисов в условиях Калининграда в 1996 – 2001 гг. наступало с 4 мая – 4 июня и длилось по 25 июня – 7 июля. В зависимости от сорта разница в дате начала цветения достигала по годам наблюдений 10 – 43 дней. По срокам цветения наиболее контрастными были 1997 и 2000 гг. 6. Продолжительность цветения бородатых ирисов: цветка – 2 – 4 дня, соцветия – 7 – 21, сорта – от 5 – 17 до 14 – 36 дней, всей коллекции – от 33 (в 1997 г. цвели 24 сорта) до 53 дней (в 2000 г. цвели 45 сортов). Список литературы 1. Родионенко Г.И. Ирисы. Л., 1988. 2. Методика первичного сортоиспытания коллекции ириса гибридного / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т растениеводства им. Н.И. Вавилова; Всесоюз. акад. с.х. наук; Сост. Т.С. Корнилова; Под ред. канд. биол. наук Т.Г. Тамберг. Л., 1971. 3. Шиварова Н.А. Цветение низкорослых сортов бородатых ирисов (Dwarf bearded Irises) в Ботаническом саду Калининградского госуниверситета // Проблемы интродукции и акклиматизации растений: Отчёт. Ин. № 02200104906 / Калинингр. ун-т. Калининград, 2000. С. 28 – 34. 4. Международный кодекс ботанической номенклатуры (Сент-Луисский кодекс), принятый XVI Международным ботаническим конгрессом, СентЛуис, Миссури, июль – август 1999 г. / Пер. с англ. СПб., 2001. С. 80. И.Ю. Губарева Конспект семейств порядка лилейные Калининградской области (кроме семейств гиацинтовые, ирисовые и луковые) Впервые более чем за шестидесятилетний период приводится полный конспект представителей порядка лилейных Калининградской области (14 дикорастущих и 13 культивируемых видов из 9 семейств). Материалом для конспекта послужили: обработка фондового гербария КГУ (1965 – 2002 гг.), списки травянистых растений бота25 Ботаника нического сада КГУ и собственные сборы и наблюдения автора в природе. Структура предлагаемого конспекта представляет собой уже разработанную форму для других видов Калининградской области [3 – 5] и состоит из названия вида; цитаты первоописания; также цитируются основные источники, в которых упоминается данный вид на территории Калининградской области [2; 6 – 8]. Далее указывается жизненная форма; частота встречаемости V и Z (согласно шкале, предложенной для Пруссии J. Abromeit [8]); места обитания вида и распространение по районам Калининградской области согласно административно-территориальному делению [1]. Последовательность перечисления районов совпадает с таковой в прежних флористических сводках. Семейства и виды в конспекте расположены в алфавитном порядке. Нумерация – сквозная (кроме культивируемых растений). Виды, которые в области в настоящее время известны только по литературным источникам и не подтверждены гербарными сборами или устными сообщениями после 1955 года, выделены курсивом и отмечены знаком «?». Для растений, имеющих широкое распространение, указывается «по всей области», без уточнения районов распространения. Знаком «*» отмечены редкие в Калининградской области виды, а «+» – культивируемые. За оказанную помощь в сборе и обработке гербарного материала хочу выразить свою благодарность всем сотрудникам и студентам факультета биоэкологии. За консультации и помощь в выявлении культивируемых видов – сотрудникам ботанического сада КГУ, а за помощь в переводе конспектов немецких ботаников – Г.Е. Пустовой и А.А. Соколову. Семейство Asparagaceae Juss. – аспарагусовые* 1. Asparagus officinalis L. 1753, Sp. Pl.: 313, p. p.; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1114; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260. – Спаржа аптечная. Геофит. V 3 Z 2 – 3. Песчаные берега рек, заливов, морские берега, опушки и поляны в сосняках и смешанных лесах, окраины дорог. По всей области. Также культивируется как декоративное. * Здесь и далее названия видов растений даются в соответствии с Международным кодексом ботанической номенклатуры. 26 И.Ю. Губарева Семейство Asphodelaceae Juss. – асфоделовые 2. Anthericum ramosum L. 1753, Sp. Pl.: 310; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1107; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 259; Икон. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 214. – Венечник ветвистый. Геофит. V 2 Z 2 – 3. В смешанных лесах, по опушкам и окраинам дорог. Известны места обитания: Плс.: окрестности пос. Новая деревня: «от п/ст. № 7 на Ю-В, 4,5 км, смешанный лес, 20.07.1989, Космынцева О.» и Нст.: «лес Красный, пос. Jagdbude на р. Красной, склон у дороги, 1996 – 1998, Напреенко М., Соколов А.». Семейство Colchicaceae DC. – безвременниковые 3. *+ Colchicum autumnale L. 1753, Sp. Pl.: 341; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1098; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 259; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 220. – Безвременник осенний. Геофит. Изредка как одичавшее. Например, известны обитания из Плс. района: «между ж.-д. переездом пос. Саранское, 400 м в сторону пос. Петино, ж.-д. откос, 05.06.1994, Степанова Н.», но в основном культивируется как декоративное растение. Семейство Convallariaceae Horan. – ландышевые 4. Convallaria majalis L. 1753, Sp. Pl.: 314; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1115; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 256. – Ландыш майский. Геофит. V 3 – 4 Z 4 – 5. В широколиственных, смешанных и хвойных лесах. По всей области. Также культивируется в садах и парках. 5. Maianthemum bifolium (L.) F. W. Schmidt 1794, Fl. Boem. Inch. 4: 55; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1116; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 256. – Майник двулистный. Геофит. V4 Z 4 – 5. В широколиственных, смешанных и хвойных лесах. По всей области. 27 Ботаника 6. Polygonatum multiflorum (L.) All. 1785, Fl. Pedem. 1: 131; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1120; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 259. – Купена многоцветковая. Геофит. V 3 Z 3 – 4. Широколиственные и смешанные леса, реже – сосняки. По всей области. 7. P. odoratum (Mill.) Druce 1906, Ann. Scott. Nat. Hist.: 226; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 260. – P. officinale All: Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1118; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260. – К. душистая. Геофит. V 2 Z 2 – 3. Светлые лиственные и смешанные леса, сосняки. Встречается реже, чем Polygonatum multiflorum All. По всей области (Злн. КК.). 8. P. verticillatum (L.) All. 1785, Fl. Pedem. 1: 131; Abr. et al., 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1116; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260. – К. мутовчатая. Геофит. V 2 Z 2 – 3. Лиственные и смешанные леса. Известны находки из окрестностей оз. Мариново, леса Красного (Нст.) в 1996 и 1998 гг. и леса Сквозного (Бгр.): «обочина дороги, опушка у ручья, 21.06.96, Соколов А., Напреенко М.». Семейство Hemerocallidaceae R. Br. – гемерокаллисовые + Hemerocallis fulva L. 1762, Sp. Pl., ed. 2: 462; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1114; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 259; Икон. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 217. – Красоднев рыжий. Геофит. Культивируется, дичает. Изредка обнаруживаются находки на месте разрушенных хуторов, парков, кладбищ. Семейство Hostaceae (Funkiaceae) – хостовые + Hosta × fortunei (Baker) Bailey – Хоста Форчуна. Многочисленные сорта часто культивируются в садах и парках области. + H. plantaginea (Lam.) Aschers. – Х. подорожниковая. Культивируется в садах и парках области. 28 И.Ю. Губарева + H. x undulata (Otto et Dietr.) Baile. – Х. волнистая. Указывается в культуре для Ботанического сада КГУ. + H. ventricosa (Salisb.) Stearn – Х. вздутоцветковая. Самый культивируемый в садах и парках области вид. Семейство Liliaceae Juss. – лилейные + Erithronium sp. – Кандык. Имеются сведения о культивировании растения в Ботаническом саду КГУ без уточнения вида. + Fritillaria imperialis L. – Рябчик роскошный. Культивируется в садах и парках. По всей области. + F. meleagris L. 1753, Sp. Pl.: 303; Бар. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 237; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1102. – Р. шахматный. Изредка культивируется. 9. Gagea lutea (L.) 1809, Curtis`s Bot. Mag. 30: tab. 1200; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1102; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 324; Давл., 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 228. – Гусиный лук желтый. Геофит. V 4 – 5 Z 5. На влажных глинистых почвах в широколиственных, смешанных лесах и парках, в зарослях кустарников, часто в лесах по берегам ручьев. По всей области. * 10. G. minima (L.) Ker 1816, Jorn. Sci. Arts, 1: 180; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1101; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 259. – Г. л. малый. Геофит. V 1 Z 1 – 2. Леса, заросли кустарников, облесенные склоны. В настоящее время известно только одно местообитание в окрестности г. Приморска: «2,5 – 2 км восточнее г. Приморска в сторону Светлого, лиственный лес, 05.05.1986, Кученева Г., Киреева Е.; локально, редко». Ранее вид указывался для многих округов Восточной Пруссии (Abromeit et all, 1940). Во флоре Европейской части СССР (Давлианидзе, 1979) указаний о распространении этого вида в Прибалтике нет. 29 Ботаника * 11. G. pratensis (Pers.) Dumort. 1827, Fl. Belg.: 140; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1099; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 259; Давл. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 231. – Г. л. луговой. Геофит. V 2 Z 2 – 3. На полянах и по окраинам дорог. В настоящее время известны места обитания только в Калининграде: «старый парк, 16.04. 1974, Киреева Е.» и на Бальге (Бгр.): «окраина луга, рядом с дорогой, 15.04.1990, Комарова Т.». Ранее вид отмечался в округах, соответствующих сейчас следующим районам: Злн. (1871/96); Чрн. (1906); Бгр. (1871) и в Кёнигсберге (1812/17/ 87/96). * 12. G. spathacea (Hayne) Salisb. 1806, Ann. Bot. (Konig a. Sims) 2, 3: 556; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1100; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 259. – Г. л. покрывальцевый. Геофит. V 2 Z 2 – 3. По берегам ручьев во влажных ольшаниках и широколиственных лесах. Чаще встречается в юго-западных районах области. Известны находки из Злн. района: «15 км Светлогорского шоссе, старые посадки дуба, липы, на берегу озера, 20.04.1990, Губарева И.» и «2 км севернее пос. Люблино, в ольшаннике у ручья, 12.04.1998, Губарева И.». Во флоре Европейской части СССР (Давлианидзе, 1979) указаний о распространении этого вида в Прибалтике нет. + Lilium bulbiferum L. 1753, Sp. Pl.:302; Бар. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 240; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1103. – Лилия луковиценосная. Часто культивируется в садах. По всей области. + L. candidum L. – Л. белая. Культивируются. Встречается главным образом в любительских коллекциях садоводов области. + L. × hybridum – Л. гибридная. Многочисленные сорта часто культивируются в садах и парках области. + L. lancifolium Thunb. 1794, Trans. Linn. Soc. (Bot.), 2: 333; Бар. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 239. – L. tigrinum Ker-Grawl.: Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1103. – Л. ланцетолистная, л. тигровая. Часто культивируется в садах. Изредка дичает. По всей области. 30 И.Ю. Губарева 13. L. martagon L. 1753, Sp. Pl.: 303; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1103; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 260; Бар. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 238. – Л. кудреватая. Геофит. V 2 Z 2 – 3. В смешанных лесах и парках, чаще на местах старых усадеб. Плс. (1985/90); Нст. (1972/96/98); Прв. (1989). Также изредка в культуре. + Tulipa × hybrida hort. – Тюльпан гибридный. Данный гибрид произошел в результате гибридизации T. gesneriana L. с другими видами. В настоящее время часто культивируется в садах и парках области. Существует много сортов и форм. Изредка встречается как одичавший на месте заброшенных садов и парков. ? T. sylvestris L. Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1098. – Т. лесной. Указывался «как одичавший на лужайках, в садах, на кладбищах» (Abromeit et all, 1940). В настоящее время не встречается. Семейство Melanthiacea Batsch – мелантиевые ? Tofieldia calyculata (L.) Wahl. 1812, Fl. Lapp.: 90; Abr. et al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr.: 1097; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 206. – Тофиэльдия чашечковая. Указывалась немецкими ботаниками во флоре Пруссии для территорий граничащих с Калининградской областью на юго-востоке (Abromeit et all, 1940). В настоящее время сведений о распространении в области не имеется. Семейство Trilliaceae Lindl. – триллиевые 14. Paris quadrifolia L. 1753, Sp. Pl.: 367; Abr. et. al. 1940, Fl. v. Ost- u. Westpr. 1120; Побед. 1955, Тр. БИН АН СССР: 261; Цвел. 1979, Фл. евр. ч. СССР, 4: 261. – Вороний глаз четырехлистный. Геофит. V 3 – 4 Z 3. Широколиственные и смешанные леса на богатых почвах. Изредка встречаются также пятилистные экземпляры. По всей области. Список литературы 31 Ботаника 1. Административно-территориальное деление Калининградской области. Калининград, 1989. 2. Губарева И.Ю. Флористические находки на Вислинской косе // Бот. журн. 1995. Т. 80. №8. С. 113 – 116. 3. Она же. Конспект папоротников Калининградской области // Теоретические и прикладные аспекты биологии: Межвуз. сб. науч. тр. / Калинингр. ун-т. Калининград, 1999. С. 8 – 14. 4. Губарева И.Ю., Соколов А.А. Конспект семейства Orchidaceae Juss. – орхидные Калининградской области // Теоретические и прикладные аспекты биологии: Межвуз. сб. науч. тр. / Калинингр. ун-т. Калининград, 2001. С. 28 – 38. 5. Губарева И.Ю. Конспект семейства Juncaceae Juss. – ситниковые Калининградской области // Гидробиология на рубеже веков тысячелетий: Сб. науч. тр. Калининград, 2001. С. 197 – 206. 6. Победимова Е.Г. Состав флоры Калининградской области и ее распространение и хозяйственное значение // Тр. Бот. ин-та АН СССР. 1955. Сер. 3. Вып. 10. С. 225 – 329. 7. Соколов Д.Д., Голуб В.Б. Флористические находки в Калининградской области // Бот. журн. 1996. Т. 81. №12. С. 124 – 126. 8. Abromeit J., Neuhoff W., Steffen H., Jentzsch A., Vogel G. Flora von Ostund Westpreussen. Berlin, 1889 – 1940. Bd. 1 – 3. И.Ю. Губарева, И.А. Донич История изучения фитопланктона Куршского и Калининградского (Вислинского) заливов Приводится обзор различных литературных источников, посвященных изучению фитопланктона Куршского и Вислинского заливов, вышедших в период с 1940 по 2000 г. На территории Калининградской области расположены две довольно крупные по площади водные экосистемы: Куршский и Калининградский (Вислинский) заливы. В границах России первый имеет площадь около 1056 км², второй – 861 км². Куршский залив относится к пресным водоемам и только в районе Клайпедского пролива, где его связь с Балтийским морем проявляется в большей степени, соленость достигает 3 ‰. По 32 И.Ю. Губарева, И.А. Донич площади и объему вод Калининградский (Вислинский) залив меньше Куршского примерно в два раза [1; 4; 10]. Его соленость колеблется в пределах от 0,5 до 7,5 ‰ [10]. Заливы располагаются по обе стороны Самбийского полуострова и отделены узкими полосками песчаных кос от Балтийского моря (соответственно Куршской и Балтийской (Вислинской) косой). Заливы в целом и окружающие их прибрежные территории играют важную роль в климатическом, гидрологическом, народнохозяйственном и природоохранном плане, относятся к одному Балтийскому бассейну. В связи с этим исследования, проводимые с целью изучения видового состава флоры и фауны заливов, представляют особый интерес не только с научной, но и с практической точки зрения. Фитопланктон является неотъемлемой и важнейшей частью любой водной экосистемы. Исследованиям этой первичной структуры цепи питания гидробионтов в заливах было посвящено немало публикаций. В данной же работе, касающейся изученности фитопланктона Куршского и Калининградского (Вислинского) заливов, мы попытались обобщить все имеющиеся по этому вопросу материалы. Один из первых наиболее полных списков фитопланктона Куршского залива опубликовал в 1940 году H. Schmidt-Ries [14]. Автор также указал сезонные изменения состава ведущих форм фитопланктона залива за период с 1927 по 1936 г. Всего им было отмечено 203 вида планктонных водорослей. В пятидесятых годах XX в. некоторые сведения, содержащие информацию о фитопланктоне Куршского залива, указывались в статье И.И. Николаева «Основные эколого-географические комплексы фитопланктона Балтийского моря и их распределение» [5]. В это же время вышла работа С. Уселите, в которой была дана подробная характеристика видового состава фитопланктона на основании анализа сезонной динамики, вертикального и горизонтального распределения и значения фитопланктона в общей продуктивности Куршского залива. Работа была написана по итогам комплексных экспедиций АН ЛитССР, проведенных в 1951 и 1954 – 1957 гг. Список планктонных водорослей, приведенный в книге «Куршю марес», включал 146 видов [11]. С 1974 по 1982 г. исследованием фитопланктона и бентоса Куршского и Калининградского (Вислинского) заливов занималась О.И. Крылова. По итогам исследований была защищена диссертация 33 Ботаника «Функционирование планктона и бентоса Куршского и Вислинского заливов Балтийского моря в связи с их экологическими различиями» [2], в которой представлен как видовой состав, так и данные по биомассе и сезонной динамике фитопланктона, а также прослежены пищевые взаимоотношения гидробионтов в обоих заливах начиная с первичной продукции. По итогам научных исследований и с учетом обобщения полученных ранее материалов в 1992 г. О.И. Крылова совместно с Е.Н. Науменко опубликовала работу «Фитопланктон и первичная продукция Вислинского залива» [3], где для Вислинского залива указывалось 78 видов фитопланктона из четырех отделов. Кроме того, были выявлены структурное ядро из пяти видов фитопланктона и основные доминанты водорослей по сезонам. Исследованием северной части Куршского залива от Клайпеды до Юодкранте в 90-х гг. XX в. занималась Г. Янкавичюте. Ею составлен список водорослей данного района, насчитывающий 98 видов [12]. Многолетний период исследований (1980 – 1995 гг.) фитопланктона Куршского залива и прибрежной зоны юго-восточной части Балтийского моря позволил другому исследователю – И.А. Олейниной – составить новый, более подробный список видов фитопланктона косы с учетом новейших данных по систематике, экологии и распространению водорослей. Кроме того, обобщив и преобразовав имеющиеся ранее данные [6], она объединила в таблицу списки планктонных водорослей по материалам публикаций четырех авторов: H. Schmidt-Ries (1940), С. Уселите (1959), О.И. Крыловой (1985), Г. Янкавичюте (1991). В 90-е гг. исследованием видового состава фитопланктона обоих заливов занималась С.Н. Семенова. В 1998 г. вышла ее работа совместно с М.М. Хлопниковым «Современное состояние альгофлоры Калининградской области» [7], где подводится итог многолетних исследований заливов и даются списки видов фитопланктона за последние 40 лет. К сожалению, по-видимому, авторы не были знакомы с работой И.А. Олейниной, вышедшей двумя годами ранее, и в некоторых моментах повторили проделанный ею анализ списков водорослей разных авторов. Однако статья содержит много интересных сведений, касающихся видового разнообразия планктонных водорослей различных водоемов Калининградской области, их распространения, обилия, практического значения и угрозы исчезновения, что до последних лет оставалось неизвестным. 34 И.Ю. Губарева, И.А. Донич Говоря о фитопланктоне Вислинского залива, также необходимо указать работу, на которую ссылаются многие авторы. Это материалы исследований D. Szarejko-Lukaszewich [13], в которых характеризуется видовой состав и встречаемость фитопланктона западного района Вислинского залива, относящегося к республике Польша. К сожалению, кроме перечисленных выше работ, данных о фитопланктоне Вислинского залива имеется гораздо меньше, чем о планктонных водорослях Куршского залива. В заключение следует отметить еще две работы, опубликованные С.Н. Семеновой в 2000 г.: «Сезонные флюктуации фитоцена Калининградского морского канала в 1992 году» и «Современное состояние фитоцена водной системы “река Преголя – канал – Калининградский залив Балтийского моря”» [8; 9]. Поскольку и Калининградский морской канал, и Калининградский залив имеют непосредственную связь с Вислинским заливом, то, естественно, не могут не оказывать на него самого непосредственного влияния (в том числе и на видовой состав фитопланктона). Список литературы 1. Гуделис В. Геологические и физико-географические условия залива Куршю марес и территории, окаймляющей залив // Куршю марес / АН ЛитССР. Вильнюс, 1959. С. 7 – 21. 2. Крылова О.И. Функционирование планктона и бентоса Куршского и Вислинского заливов Балтийского моря в связи с их экологическими отличиями / АтлантНИИ рыб. хоз-ва и океанографии. Калининград, 1985. Деп. в ЦНИИЕЭИРХ 21.10.85, №714-РХ. 3. Крылова О.И., Науменко Е.Н. Фитопланктон и первичная продукция Вислинского залива // Экологические рыбохозяйственные исследования в Вислинском заливе Балтийского моря: Сб. науч. тр. / АтлантНИИ рыб. хозва и океанографии. Калининград, 1992. С. 14 – 33. 4. Кунскас Р. Физико-географическое описание Куршского залива // Куршский залив, природные условия и развитие. Вильнюс, 1978. Т. 1. С. 11 – 50. 5. Николаев И.И. Основные эколого-географические комплексы фитопланктона Балтийского моря и их распределение // Ботан. журн. 1950. Т. 35. № 6. С. 602 – 611. 6. Оленина И. Видовой состав фитопланктона залива Куршю марес и прибрежной зоны юго-восточной части Балтийского моря // Botanica Lithuanica. 1996. 2(3). С. 259 – 300. 7. Семенова С.Н., Хлопников М.М. Современное состояние альгофлоры Калининградской области // Промыслово-биологические исследования Ат- 35 Ботаника лантНИИРО в Балтийском море в 1996 – 1997 гг.: Сб. науч. тр. / АтлантНИИ рыб. хоз-ва и океанографии. Калининград, 1998. С. 96 – 128. 8. Семенова С.Н. Сезонные флюктуации фитоцена Калининградского морского канала в 1992 году // Гидробиологические исследования в бассейне Атлантического океана: Тр. АтлантНИРО. Калининград, 2000. С. 9 – 20. 9. Она же. Современное состояние фитоцена водной системы «река Преголя – канал – Калининградский залив Балтийского моря» // Гидробиологические исследования в бассейне Атлантического океана: Тр. АтлантНИРО. Калининград, 2000. С. 20 – 36. 10. Соловьев И.И. Географическое положение и границы залива // Гидрометеорологическиий режим Вислинского залива. Л., 1971. С. 6 – 8. 11. Уселите С. Фитопланктон залива Куршю Марес и его сезонная динамика // Куршю Марес: Итоги комплексного исследования / АН ЛитССР. Вильнюс, 1959. С. 139 – 163. 12. Янкавичюте Г. Видовая структура фитопланктона залива Куршю Марес // Экология, 1:5. 1991. С. 23. 13. Szarejko-Lukaszewich D. Badania jakociowe fitoplanctonu Zalewu Wislanego w roku 1953 // Prace Morskiego Instytutu Rybackego w Gdyni. 1957. № 9. S. 439 – 451. 14. Schmidt-Ries H. Untersuchungen zur Kennthis des Pelagials eines Strangewassers (Kurishes Haff) // Zeitchriften fur Fischerei und deren Hilfwissenschiften. 1940. Bd. 6. H. 2. S. 138 – 321. А.А. Соколов Метод квадратных сеток в ботанических исследованиях Калининградской области Предложен метод квадратных сеток, адаптированный к территории Калининградской области для проведения флористических исследований. Изучение флоры определённой территории ставит целью не только выявление разнообразия растительного мира, но и учёт распространения видов в пространстве. Особое значение приобретает анализ распространения конкретных видов при исследовании редких растений, позволяющий выявить определённые закономерности их территориальной и биогеоценотической приуроченности. Флористическое изучение территории Калининградской области началось с конца XVI века и продолжается до настоящего времени. Наиболее 36 А.А. Соколов полным трудом, обобщившим все предшествующие исследования до 1940 года, является работа «Flora von Ost- und Westpreussen», изданная в период с 1898 по 1940 года под руководством доктора Иоганна Абромайта (Johannes Abromeit) (Abromeit et all., 1989 – 1940). Широта распространения видов в этой капитальной работе характеризуется пятибалльной шкалой встречаемости (очень редко, редко, не так редко, часто, широко), дополненной для первых трёх её ступеней перечислением конкретных мест произрастания, распределённых по административным округам. По административному принципу деления сделан анализ флоры Калининградской области и в первой послевоенной работе Е.Г. Победимовой «Состав, распределение по районам и хозяйственное значение флоры Калининградской области». Подобный метод при характеристике распространения видов флоры области использовался и во всех последующих ботанических работах. Время и опыт работы при сравнительном анализе распространения растений показали, что данный метод имеет ряд недостатков: границы районов довольно обширны, что не позволяет точно указывать локализацию произрастания растений; районы выделены искусственно и имеют сложные очертания, не связанные с границами ландшафтов; границы и названия районов непостоянны (несколько раз изменялись за столетие), что не позволяет достоверно сравнивать изменения распространения конкретных видов во времени. В целях оптимизации флористических исследований и хорологического анализа видов на территории Калининградской области был адаптирован и апробирован метод квадратных сеток (Соколов, 1999), широко применяемый в европейских странах (Толмачёв, 1974; Optima-Projekt, 1979, 1981; Лайвиньш, 1983; Nagel, Cordes, 1993). Автором была предложена сетка, горизонтальные линии которой нанесены через каждые 4', начиная с 54°16' с. ш., а вертикальные – через 8', начиная с 19°36' в. д. В результате территория области была условно разделена на 258 (174 полных и 84 неполных) квадратов размером 7,5 км × 8,5 км каждый и площадью около 63,8 км2. Всем квадратам присвоен номер, отражающий горизонтальную структуру сетки и литер, определяющий квадраты по вертикали (например, «K14») (см. рис.). Для более точного обозначения места произрастания растений квадрат разделён на четыре сектора: a, b, c, d. Название сектора указывается после названия квадрата (например, «K14d»). Если место произрастания растения попадает на пересечение квадратов или секторов, то они записываются через 37 Ботаника косую черту (например, «K14b/d» или «K14d/K15c») (см. рис.). Данный метод позволяет не только более подробно описывать распространение видов по территории Калининградской области, но и анализировать их широту распространения по количеству квадратов, в силу относительно небольших размеров последних. Кроме того, он даёт возможность определять концентрацию видов поквадратно, а также проводить временной сравнительный анализ, что было продемонстрировано на примере редких и охраняемых растений (Соколов, 1999). Предложенная квадратная сетка может быть сопряжена с международной сетью квадратов, используемых для ботанических исследований. 38 А.А. Соколов 39 Ботаника Список литературы 1. Лайвиньш М.Я. Система квадратных сеток для биогеографической инвентаризации в Латвийской ССР // Охрана флоры речных долин в Прибалтийских республиках. Рига, 1983. С. 89 – 92. 2. Победимова Е.Г. Состав, распределение по районам и хозяйственное значение флоры Калининградской области // Тр. Бот. инст. АН СССР. 1955 (1956). Сер. 3 (геобот.). Вып. 10. С. 225 – 329. 3. Соколов А.А. Редкие сосудистые растения Калининградской области и их охрана. Автореф. дис… канд. биол. наук. Калининград, 1999. 4. Толмачёв А.И. Введение в географию растений. Л., 1974. 5. Nagel A., Cordes H. Atlas der gefährdeten und seltenen Forn- und Blütenpflanzen im Land Bremen. Naturwissenschaftlicher Verien zu Bremen. Bremen, 1993. S. 159 – 580. 6. Abromeit J, Neuhoff W., Steffen H., Jentzsch A., Vogel G. Flora von Ostund Westpreussen. Berlin, 1889 – 1940. Bd. 1 – 3. 7. Optima-Projekt: Kartierung der mediterronen Orchideen // Beih. Veröff. Naturschutz Landschaftspflage Bad. Württ. Karlsruhe, 1979. Bd. 14. S. 1 – 163; 1981. Bd. 19. S. 1 – 138. 40 БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников Биосинтез антоцианов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного Проведено исследование накопления антоциановых пигментов, хлорофилла и каротиноидов в листьях зеленых и альбиносных проростков ячменя обыкновенного, экспонируемых при различных световых режимах и субстратах. Показано, что увеличение интенсивности света вызывает усиление накопления антоцианов как в зеленых, так и в альбиносных листьях ячменя, но в меньшей степени, что может отражать частичную зависимость биосинтеза антоцианов от накопления хлорофилла, уровень которого уменьшается при увеличении интенсивности света или в результате действия ингибитора биосинтеза зеленых пигментов – стрептомицина. Антоцианы – пигменты из группы водно-растворимых флавоноидов, содержащихся в клеточном соке цветов, плодов и листьев растений, окрашивающих их в красный, фиолетовый, голубой цвета и их различные сочетания [1]. Синтезируются данные соединения в цитоплазме и депонируются в клеточные вакуоли при помощи глутатионовой помпы [2]. 41 Биохимия растений Антоцианы обнаружены в специальных везикулах – антоцианопластах, хлоропластах, а также в кристаллическом виде в плазме некоторых видов лука и клеточном соке плодов апельсина [3]. Общеизвестный факт активации биосинтеза антоцианов у растений в стрессовых условиях еще не получил глубокого физиологобиохимического обоснования. Возможно, что антоцианы не несут никакой функциональной нагрузки, а синтезируются как конечный продукт насыщенного флавоноидного пути, получившего вакуолярное ответвление с целью конечного депонирования ненужных растению фенольных соединений. С другой стороны, антоциановая индукция, вызванная определенными факторами окружающей среды [4], а также предсказуемость появления антоцианинов из года в год в периоды специфических этапов развития листа, их яркая выраженность в особых экологических нишах [5], возможно, способствуют адаптации растительных организмов к тем или иным стрессовым условиям. В обычных условиях биосинтез антоцианов и зеленых пигментов идет более или менее параллельно, о чем может свидетельствовать сходный характер накопления этих веществ в растениях при воздействии светом на разных этапах развития [6]. Данные о характере накопления антоциановых пигментов в условиях ингибирования биосинтеза основных фотосинтетических пигментов отсутствуют. В связи с этим целью данной работы явилось изучение биосинтеза антоциановых пигментов в альбиносных и зеленых проростках ячменя. Исследовалось влияние света различной интенсивности на накопление данных пигментов. Для реализации данной цели нами изучалось содержание антоцианинов, хлорофилла а, хлорофилла b, каротиноидов в зеленых и альбиносных листьях ячменя обыкновенного. Кроме этого изучалось влияние возможного субстрата биосинтеза антоцианов на их накопление в условиях различного освещения. Объекты и методы исследования В качестве объекта исследования использовали 6 – 20-дневные зеленые проростки ячменя обыкновенного (Hordeum vulgare L.) сорта Роланд, а также альбиносные проростки, полученные из семян предварительно обработанных 0,25%-ным раствором стрептоми42 Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников цина, первые листья которых в нижней части (2/3 листа) не синтезировали зеленых пигментов [7]. Растения выращивались при постоянном освещении светом люминесцентных ламп ЛБУ-30 в установке ТКШ-1 Флора, при интенсивности света 5 Дж/м2⋅с, при 18 – 22 °С. Для анализа пигментов у альбиносных проростков использовали непигментированную часть, а у зеленых – соответствующий ей нижний участок листа. Срезанные участки листьев основаниями помещались в воду или в 1%-ный раствор глюкозы (альбиносы) и освещались полихроматическим светом различной интенсивности (5 – 25 Дж/м2⋅с) в течение 48 часов, контрольные – находились в темноте. Перед опытом растения выдерживались в темноте в течение 24 часов. По истечении времени освещения исследуемых листьев растений определялся уровень антоцианов [8], хлорофилла и каротиноидов спектрофотометрическим методом [9]. Полученные данные обработаны статистически. На рисунках представлены средние арифметические значения из 3 – 6 независимых экспериментов, каждый из которых проведен в трехкратной биологической повторности, их средние квадратичные отклонения, а также кривые аппроксимаций графиков прямых функциональных зависимостей данных величин, их уравнения и величины достоверности аппроксимаций (R^2). Результаты и обсуждение Данные, полученные в экспериментах с использованием альбиносных и зеленых растений, показывают, что ингибирование биосинтеза основных фотосинтетических пигментов не затрагивает биосинтез антоцианов в первые дни культивирования (6 – 10 дней). Показано одновременное снижение содержания антоцианов как в альбиносных, так и в зеленых проростках ячменя обыкновенного. В дальнейшем, начиная с 10 – 12-го дня, разница в содержании антоцианов у различно пигментированных растений становилась более заметной и статистически достоверной, достигая максимума к 20-му дню. Обнаружено более резкое снижение содержания антоцианинов в альбиносных проростках по сравнению с зелеными аналогами: содержание данных пигментов в зеленых листьях ячменя обыкновенного превосходило в 2,9 раза аналогичный уровень в альбиносах (рис. 1). 43 Биохимия растений мг/г 3 y (альб.) = 0,0271x2 - 0,5474x + 3,0323 2,5 R2 = 0,9886 y (зел.) = 0,0412x2 - 0,5169x + 3,0138 2 R2 = 0,9501 1,5 1 0,5 0 6 8 10 12 Альбиносные листья 14 16 18 20 Возр аст, дни Зеленые листья Полиноминальный тип Рис. 1. Биосинтез антоциановых пигментов в зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного, выращенных при интенсивности света 5 Дж/м2⋅с Проведённые эксперименты по изучению влияния полихроматического света на образование антоциановых пигментов в альбиносных и зеленых участках ячменя показали зависимость образования этих пигментов от величины интенсивности светового потока. Динамика накопления антоцианов в листьях исследуемых растений на свету различной интенсивности представлена на рисунках 2 и 3. Показано, что стимуляция накопления антоцианов нарастает с повышением интенсивности света и превосходит исходный уровень при максимально использованной интенсивности света в 25 Дж/м2⋅с в зеленых листьях – в 2,8 и в альбиносах – 2,3 раза (рис. 2). 44 Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников мг/г 2 y(зел.) = 0,0617x + 0,1724x + 1,1325 2 R = 0,9719 6 5 2 4 y(альб.) = 0,0224x - 0,0847x + 0,4441 2 R = 0,9376 3 2 1 Дж/м2⋅с 0 Исходное содержание 0 5 10 Альбиносные листья 15 20 25 Зеленые листья Полиноминальный тип Рис. 2. Влияние условий освещения на биосинтез антоцианинов в 20-дневных зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов Кроме того, отмечено усиление накопления антоцианов в альбиносных листьях в присутствии субстрата гликолиза – 1%-ного раствора глюкозы – по сравнению с аналогичными листьями, находящимися на воде при увеличении интенсивности полихроматического света. Наблюдалось возрастание уровня антоцианов в 1,6 раза при максимально использованной интенсивности света в 25 Дж/м2⋅с (рис. 3). Таким образом, свет стимулирует накопление антоциановых пигментов как в зелёных листьях растений, так и в альбиносных, хотя и в меньшей степени, а при добавлении возможного субстрата биосинтеза антоцианов [10] еще и в большей степени. 45 Биохимия растений 1,8 мг/г 2 y (глюкоза)= 0,0454x - 0,2233x + 0,657 2 R = 0,9642 1,6 1,4 1,2 1 2 y(вода)= 0,0175x - 0,0616x + 0,4527 2 R = 0,9805 0,8 0,6 0,4 0,2 Дж/м2⋅с 0 Исходное содержание 0 5 Вода 10 15 20 25 1%-ный раствор глюкозы Полиноминальный тип Рис. 3. Биосинтез антоциановых пигментов в 20-дневных альбиносных проростках ячменя обыкновенного на разных субстратах, экспозиция 48 часов Исследование уровня основных фотосинтетических пигментов в листьях растений, имеющих измененный пигментный состав вследствие действия стрептомицина, показало подавление синтеза хлорофиллов и каротиноидных пигментов (рис. 4). Так, например, содержание хлорофилла а и b в зеленых листьях ячменя превышало аналогичные показатели в альбиносах в 73,8 и 7,2 раза соответственно, каротиноидов – в 19,6 раза. Увеличение интенсивности света вызывает незначительное увеличение уровня как хлорофилла а, так и хлорофилла b в альбиносных листьях ячменя, в отличие от зеленых, где их уровень понижается (рис. 5). 46 Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников мкг/г 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Исходное содержание мг/г 1,2 1 1 2 0,8 0,6 3 0,4 4 0,2 0 Дж/м2⋅с 0 5 10 15 20 25 Рис. 4. Влияние освещения на биосинтез пигментов в 20-дневных альбиносных проростках ячменя обыкновенного: 1 – хлорофилл b; 2 – антоцианы (дополнительная ось); 3 – хлорофилл а; 4 – каротиноиды 2500 мг/г 6 1 5 2000 4 мкг/г 3000 1500 2 1000 3 2 3 4 500 0 Исходное содержание 0 5 10 15 20 25 1 0 Дж/м2⋅с Рис. 5. Влияние освещения на биосинтез пигментов в 20-дневных зеленых проростках ячменя обыкновенного: 1 – антоцианы (дополнительная ось); 2 – хлорофилл а; 3 – хлорофилл b; 4 – каротиноиды 47 Биохимия растений Кроме этого, получены данные об изменениях в соотношении основных групп пигментов изучаемых растений. Показано, что действие стрептомицина способствует увеличению отношения антоцианов и хлорофилла а (рис. 6), антоцианов и хлорофилла b (рис. 7) в альбиносных проростках ячменя. В противоположность этому отношение хлорофилл а и b в альбиносах уменьшается по сравнению с зелеными аналогами (рис. 8). 25 Антоцианы/хлорофилл а 20 2 y(альб.) = 0,3775x - 1,8568x + 15,284 2 R = 0,9421 2 y(зел.) = 0,1286x - 0,5532x + 1,4073 2 R = 0,9895 15 10 5 Дж/м2⋅с 0 Исходное содержание 0 5 Альбиносные листья 10 15 20 25 Зеленые листья Полиноминальный тип Рис. 6. Влияние условий освещения на соотношение антоцианы/хлорофилл а в 20-дневных зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов 48 Антоцианы/хлорофилл b Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников 2 14 y(альб.) = 0,2304x - 0,9709x + 6,1519 2 R = 0,9627 12 10 8 2 y(зел.) = 0,4109x - 1,8733x + 4,5037 2 R = 0,9709 6 4 2 Дж/м2⋅с 0 Исходное 0 содержание 5 Альбиносные листья 10 15 20 25 Зеленые листья Полиноминальный тип Рис. 7. Влияние условий освещения на соотношение антоцианы/хлорофилл b в 20-дневных зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов Хлорофилл а /b 2 y(зел.) = -0,0374x + 0,1213x + 3,2456 2 2 y(альб.) = 0,006x - 0,034x + 0,46 4 R = 0,9029 2 3,5 R = 0,7046 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Дж/м2⋅с Исходное 0 5 10 15 20 25 содержание Альбиносные листья Зеленые листья Полиноминальный тип Рис. 8. Влияние условий освещения на соотношение хлорофилл а/b в 20-дневных зеленых и альбиносных проростках ячменя обыкновенного, экспозиция 48 часов 49 Биохимия растений Увеличение интенсивности света вызывает увеличение данных показателей как в альбиносных, так и в зеленых проростках, за исключением отношения хлорофилл a/b, уменьшающегося в листьях ячменя обыкновенного. Таким образом, увеличение интенсивности света вызывает усиление накопления антоциановых пигментов как в зеленых, так и в альбиносных листьях ячменя, но в меньшей степени, что может отражать частичную зависимость биосинтеза антоцианов от уровня хлорофилла, обусловливая возможное субстратное взаимодействие между уровнем сахаров и флавоноидов в растительной клетке. Зависимость накопления антоцианов от фотосинтетических продуктов также подтверждается в экспериментах с добавлением субстрата гликолиза – 1%-ного раствора глюкозы, стимулирующего накопление последних в альбиносных проростках по сравнению с контролем (вода). Физиологическая роль и механизм индукции биосинтеза антоцианов ещё не вполне выяснены. Обнаруженная закономерность накопления в зеленых и альбиносных листьях ячменя антоцианов, локализованных главным образом в эпидермальных тканях, при увеличении интенсивности света может свидетельствовать о выполнении данными пигментами защитной функции в отношении фотосинтетической системы хлоропластов и ДНК генома клетки [11]. Экранирование активных центров мембранных пигментов и белков фотосистемы II антоцианами от избыточных потоков света высокой интенсивности также может защитить фотосинтетический аппарат от фотоокислительных процессов. Кроме этого, устойчивость растений к ингибированию светом высокой интенсивности может быть связана с повышением эффективности поглощения световой радиации в красной области спектра и предохранением светособирающего комплекса (ССК) от действия свободно-радикальных частиц [11; 12]. Увеличение уровня антоциановых пигментов в зеленых и альбиносных листьях может быть связано с поглощением дополнительной световой энергии, которая может иметь отношение и к активируемым светом реакциям дыхательного метаболизма, учитывая, что митохондриальные цитохромы имеют полосу поглощения в зелёной области спектра, или может использоваться для стимуляции биосинтеза аскорбиновой кислоты (АК), спектр действия которой совпадает с максимумом поглощения антоциановых пигментов [13]. Активация биосинтеза антоциановых пигментов также может увеличить фотосинтетическую способность альбиносных тканей, имеющих следовое количество зеленых пигментов. 50 Г.Н. Чупахина, П.В. Масленников Список литературы 1. Harborn J.B. The flavonoids: recent advances // Plant pigments / Ed. T.W. Goodwin. London: Academic Press, 1988. P. 229 – 343. 2. Mars K.A., Alfenito M.R., Lloyd A.M., Walbot V. A Glutathione S-transferase involved in vacuolar transfer encoded by the maize gene bronze-2 // Nature. 1995. V. 375. Р. 397 – 400. 3. Rogerson F.S., Vale E., Grande H.J., Silva M.C. Alternative processing of PortWine using pectolytic enzymes // Cienc. tecnol. aliment. 2000. V. 2. P. 222 – 227. 4. Chalker-Scott L. Environmental significance of anthocyanins in plant stress responses // Photochemistry and photobiology. 1999. V. 70. P. 1 – 9. 5. Lee D.W., Brammeier S., Smith A.P. The Selective advantages of anthocyanins in developing leaves of mango and cacao // Biotropica. 1987. V. 19. P. 40–49. 6. Волынец А.А., Прохорчик Р.А. Ароматические оксисоединения – продукты и регуляторы фотосинтеза. Минск: Наука и техника, 1983. 7. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений: Практикум. Калининград: Изд-во КГУ, 2000. 8. Муравьёва Д.А., Бубенчикова В.Н., Беликов В.В. Спектрофотометрическое определение суммы антоцианов в цветках василька синего // Фармакология. 1987. Т. 36. С. 28 – 29. 9. Окунцов М.М. Специальный практикум по биохимии и физиологии. Томск: Изд-во ТГУ, 1974. 10. Wiebold B. The color purple // Integrated pest and management newsletter / University of Missouri-Columbia. 2000. V. 10. №4. Art. 3. P. 1. 11. Gould K.S., Kuhn D.N., Lee D.W., Oberbauer S.F. Why leaves are sometimes red // Nature. 1995. V. уц378. P. 241 – 242. 12. Yamasaki H. A Function of colour // Trends in plant science. 1997. V. 2. P. 7 – 8. 13. Чупахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений: Монография / Калининградский государственный университет. Калининград, 1997. Г.Н. Чупахина, М.В. Куркина Влияние света на образование триоз в листьях ячменя Исследуется влияние условий освещения на образование триоз в листьях ячменя. Показано стимулирующее действие света и экзогенного субстрата – 1%-ного раствора глюкозы – на накопление триоз в зеленых листьях ячменя, а также светозависимое 51 Биохимия растений накопление триоз в альбиносных листьях, снабженных экзогенным субстратом. Благодаря использованию разобщителя дыхания и окислительного фосфорилирования – 2,4-динитрофенола, ингибитора гликолиза – фторида натрия, а также растений с депигментированными листьями установлено наличие связи между светозависимым образованием триоз и дыханием. Проблема взаимосвязи фотосинтеза и дыхания является одной из основных в физиологии растений, поэтому изучение обмена углеводов для решения вопроса о соотношении двух энергетических процессов имеет важное значение. Одно из центральных мест в обменных реакциях углеводов занимают фосфотриозы – диоксиацетонфосфат (ДОАФ) и фосфоглицериновый альдегид (ФГА). Однако вопрос формирования пула фосфотриоз в растениях практически не изучен. Имеется лишь несколько работ по данной теме. В частности, о влиянии температуры на размеры пулов фосфотриоз кукурузы и ячменя [1] и об увеличении содержания промежуточных продуктов цикла Кальвина, в том числе и ДОАФ в листьях ячменя, зараженных мучнистой росой [2]. В других работах представлены сведения об изменении концентрационного уровня ДОАФ в листьях кукурузы в течение суток [3] и уровня фосфотриоз при прорастании семян, т. е. в период активного глюконеогенеза [4]. Целью данного исследования явилось изучение влияния света на накопление фосфотриоз в листьях ячменя. Поскольку ДОАФ и ФГА в растениях образуются в процессе дыхания, фотосинтеза и глюконеогенеза, то для разграничения данных пулов фосфотриоз нами исследовалось влияние света на уровень этих соединений в зеленых и альбиносных проростках ячменя, а также в условиях ингибирования гликолиза и дыхательного процесса в целом. Методика В качестве объекта исследования использовали 8 – 13-дневные проростки ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Роланд, выращенные в установке ТКШ-1 «Флора» при постоянном освещении светом люминесцентных ламп белого света ЛБУ-30 интенсивностью 5 Дж/м2⋅с. Альбиносные проростки получали из семян, обработанных 52 Г.Н. Чупахина, М.В. Куркина 0,25%-ным раствором стрептомицина. Перед опытом растения выдерживали в темноте в течение 24 часов. В качестве разобщителя дыхания и окислительного фосфорилирования использовали 0,001 М раствор 2,4-динитрофенола, гликолиз затормаживали 0,015 М раствором фторида натрия – ингибитором энолазной реакции. Срезанные листья помещали основаниями в воду и в растворы субстрата или ингибитора и освещали в течение 24 часов светом различной интенсивности. Опыты включали и темновой вариант. Содержание триоз определяли фотоколориметрическим методом [5] и рассчитывали в мкг/г сырого веса, используя калибровочную кривую для диоксиацетона. Опыты проводили в двух биологических повторностях и воспроизводили два – четыре раза. Полученные данные обработаны статистически методом парных сравнений. На рисунках представлены средние арифметические значения. Результаты и обсуждение Для выяснения условий, определяющих образование фосфотриоз в растениях, изучалось влияние освещения и экзогенного субстрата – 1%-ного раствора глюкозы – на биосинтез ДОАФ и ФГА в зеленых листьях ячменя (рис.1). мкг/г 1000 500 0 Исходное содержание На воде Свет Темнота На 1%-ном растворе глюкозы Рис. 1. Влияние света (12 Дж/м2⋅с) на содержание триоз в 10 – 11-дневных зеленых листьях ячменя в присутствии 53 Биохимия растений 1%-ного раствора глюкозы. Экспозиция 24 часа Исследования показали, что содержание моносахаридов триоз в освещенных листьях было в 2,5 раза выше, чем в неосвещенных. Можно предположить, что увеличение уровня фосфотриоз произошло за счет новообразования их в цикле Кальвина в условиях интенсивного фотосинтеза. Присутствие экзогенного субстрата – 1%-ного раствора глюкозы – стимулировало накопление ДОАФ и ФГА на свету, в результате чего уровень фосфотриоз превысил таковой у неосвещенных листьев в 2,8 раза. Накопление ДОАФ и ФГА в неосвещенных листьях на растворе глюкозы также имело место, но уровень их был всегда ниже, чем на свету, так как из-за отсутствия фотосинтеза в темноте накопление фосфотриоз шло только за счет дыхательного процесса. Таким образом, представленные данные показывают положительное действие экзогенного субстрата – 1%-ного раствора глюкозы – на биосинтез фосфотриоз и стимулирующее действие света на данный процесс. Увеличение уровня фосфотриоз в темноте может быть связано с гликолизом и окислительным пентозофосфатным циклом, которые, вероятно, активируются при наличии глюкозы. Что касается работы этих окислительных процессов на свету, то в научной литературе имеются данные о функционировании гликолиза и окислительного пентозофосфатного цикла в разных зонах растущего листа ячменя [6]. Авторы указанной работы говорят о том, что в клетках меристематической зоны не происходит ингибирования гликолиза и окислительного пентозофосфатного цикла на свету. В зоне растяжения и зрелых клеток листа эти процессы ингибированы на 40 – 50 %. В наших исследованиях отмечено светозависимое увеличение уровня фосфотриоз в присутствии глюкозы – общего субстрата для этих окислительных процессов, поэтому можно предположить, что на свету пул фосфотриоз формируется и за счет дыхания. Связь светозависимого накопления фосфотриоз с процессом дыхания проверяли на опытах: дыхательный процесс ингибировали 0,001 М раствором 2,4-динитрофенола – разобщителем дыхания и окислительного фосфорилирования (рис. 2). Ингибирование в равной степени снизило уровень фосфотриоз в освещенных и неосвещенных листьях по сравнению с контролем. 54 Г.Н. Чупахина, М.В. Куркина Следовательно, и на свету пул фосфотриоз в зеленых листьях ячменя пополняется ДОАФ и ФГА дыхательного метаболизма. 600 мкг/г 400 200 0 Исходное содержание На воде Свет Темнота На 0,001 М растворе 2,4-динитрофенола Рис. 2. Влияние света (12 Дж/м2⋅с) на содержание триоз в 10-дневных зеленых листьях ячменя в присутствии 0,001 М раствора 2,4-динитрофенола. Экспозиция 24 часа С целью разделения пулов триоз фотосинтетического и дыхательного происхождения в опытах наряду с зелеными проростками использовали и альбиносные (рис. 3). Исследования показали, что альбиносные листья содержали несколько меньше фосфотриоз и их уровень не зависел от освещения, но в присутствии экзогенного субстрата светозависимое накопление наблюдалось и у альбиносов, что подтверждает полученные другими авторами данные [7] о стимулировании светом гликолиза и окислительного пентозофосфатного пути у альбиносов. Таким образом, исследования, проведенные на зеленых и альбиносных растениях, показали, что формирование пула фосфотриоз на свету происходит за счет ДОАФ и ФГА не только фотосинтетического, но и дыхательного происхождения. Известно, что окисление глюкозы идет по гликолитическому и пентозофосфатному пути, причем эндогенный сахар окисляется преимущественно гликолитическими ферментами с вовлечением образовавшихся продуктов в цикл трикарбоновых кислот, а превращение экзогенной глюкозы в основном связано с работой окислительного 55 Биохимия растений пентозофосфатного цикла [8]. Поэтому можно предположить, что увеличение уровня фосфотриоз в листьях на экзогенном субстрате шло за счет их образования в реакциях пентозофосфатного пути. 150мкг/г 100 50 0 Исходное содержание На воде Свет Темнота На 1%-ном растворе глюкозы Рис. 3. Влияние света (12 Дж/м2⋅с) на содержание триоз в 12 – 13-дневных альбиносных листьях ячменя в присутствии 1%-ного раствора глюкозы. Экспозиция 24 часа Вклад гликолиза в образование фосфотриоз исследовали в опытах с использованием ингибитора энолазной реакции гликолиза – 0,015 М раствора фторида натрия. Опыты, проведенные с зелеными проростками ячменя (рис. 4), показали, что увеличение уровня ДОАФ и ФГА в освещенных листьях, находящихся на воде (контроль), составило 84 %, а в присутствии ингибитора – 68 % от исходного содержания. Экзогенная 1%-ная глюкоза стимулировала накопление фосфотриоз на 156 %, а при добавлении фторида натрия – на 122 %. Следовательно, в зеленых листьях ячменя накопление фосфотриоз происходит и за счет их образования при окислении глюкозы по гликолитическому пути в условиях освещения. Что касается альбиносных растений, то данные опыта (рис. 5) показывают, что уровень триоз в освещенных и неосвещенных листьях на воде не изменился по сравнению с исходным содержанием. 56 Г.Н. Чупахина, М.В. Куркина При стимуляции накопления фосфотриоз 1%-ным раствором глюкозы происходило увеличение уровня ДОАФ и ФГА на свету на 207 %, а в темноте на 88 %. В варианте, где в субстрат был добавлен МКМММММ мкг/г 600 400 200 0 Исходное содержание Свет Темнота На воде На 0,015 М растворе фторида натрия На 1%-ном растворе глюкозы На 1%-ном растворе глюкозы + + 0,015 М растворе фторида натрия Рис. 4. Влияние света (12 Дж/м2⋅с) на содержание триоз при ингибировании гликолиза 0,015 М раствором фторида натрия в 9 – 10-дневных зеленых листьях ячменя, находящихся на воде и 1%-ном растворе глюкозы. Экспозиция 24 часа ингибитор гликолиза – фторид натрия, это увеличение составило только 64 % и 24 % соответственно. Следовательно, и в альбиносных листьях ячменя пул фосфотриоз на свету пополняется за счет ДОАФ и ФГА гликолитического происхождения. Следует отметить, что уровень фосфотриоз в освещенных листьях на субстрате и в варианте опыта, где к субстрату был добавлен ингибитор, был всегда выше, чем в неосвещенных. Таким образом, свет оказывал положительное действие на биосинтез фосфотриоз в альбиносных листьях ячменя в присутствии экзогенного субстрата. Светозависимое накопление фосфотриоз зависело от интенсивности света (рис. 6). Содержание ДОАФ и ФГА в зеленых листьях на воде и на 1%-ном растворе глюкозы повышалось с увеличением ин57 Биохимия растений тенсивности света, причем уровень их в листьях на субстрате, как всегда, был выше, чем в его отсутствии. Что касается альбиносных проростков, то уровень фосфотриоз в листьях, находящихся на воде, не 600мкг/г 400 200 0 Исходное содержание Свет Темнота На воде На 0,015 М растворе фторида натрия На 1%-ном растворе глюкозы На 1%-ном растворе глюкозы + 0,015 М растворе фторида натрия Рис. 5. Влияние света (12 Дж/м2⋅с) на содержание триоз при ингибировании гликолиза 0,015 М раствором фторида натрия в 8 – 10-дневных альбиносных листьях ячменя, находящихся на воде и 1%-ном растворе глюкозы. Экспозиция 24 часа зависел от интенсивности света, но в присутствии экзогенного субстрата у альбиносов, так же как и в зеленых листьях, наблюдалось с увеличением интенсивности света повышение содержания этих соединений. Следовательно, показана положительная зависимость накопления ДОАФ и ФГА от интенсивности света, что может быть связано с увеличением пула фотосинтетических и дыхательных триоз у зеленых листьев и с повышением уровня триоз дыхательного метаболизма у альбиносных листьев, снабженных субстратом. Таким образом, исследования условий формирования пула фосфотриоз показали, что в зеленых листьях ячменя накопление ДОАФ и ФГА дыхательного метаболизма может стимулироваться светом и экзогенным субстратом – 1%-ным раствором глюкозы. В 58 Г.Н. Чупахина, М.В. Куркина отсутствии фотосинтеза у альбиносных проростков светозависимое мкг/г накопление фосфотриоз имеет место только в присутствии экзоген900 ного субстрата. 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Исходное содержание 0 7,4 12,7 17,8 Дж/м2⋅с Зеленые листья Альбиносные листья Зеленые листья на воде Альбиносные листья на воде Зеленые листья на 1%-ном растворе глюкозы Альбиносные листья на 1%-ном растворе глюкозы Рис. 6. Влияние света различной интенсивности на содержание триоз в 8 – 13-дневных зеленых и альбиносных листьях ячменя, находящихся на воде и 1%-ном растворе глюкозы. Экспозиция 24 часа Список литературы 1. Labate C.A., Adcock M.D., Leegood R.C. Effects of temperature on the regulation of photosynthetic carbon assimilation in leaves of maize and barley // Planta. 1990. Vol. 181. № 4. P. 547 – 554. 2. Scholes J.D., Lee P., Horton P., Lewis D.H. The effect of powdery mildew of barley on the concentration of calvin cycle metabolites and on the partioning of carbohydrate // Meet. photosynth. London, 4 – 6 Apr., 1990 / Agr. and food res. counc. London, 1990. P. 20 – 21. 3. Hideaki U., Kalt-Torres W., Kerr P.S., Huber S.C. Diurnal changes in maize leaf photosynthesis. Levels of metabolic intermediates of sucrose synthesis and the regulatory metabolite fructose 2,6-biphosphate // Plant physiol. 1987. Vol. 83. № 2. P. 289 – 293. 59 Биохимия растений 4. Kobr M., Beevers H.. Gluconeogenesis in the castor bean endosperm. Changes in glucolytic intermediates // Plant physiol. 1971. Vol. 47. № 1. P. 48 – 52. 5. Чупахина Г.Н., Куркина М.В. Фотоколориметрический метод определения триоз в растительном материале // Физиологические и биохимические методы анализа растений: Практикум / Калинингр. ун-т; Авт.-сост. Г.Н. Чупахина. Калининград, 2000. С. 32 – 34. 6. Филиппова Л.А., Мамушина Н.С., Зубкова Е.К., Мирославов Е.А., Кудинова Л.И. Взаимоотношение фотосинтеза и дыхания у ассимилирующих клеток в разных зонах растущего листа ячменя // Физиология растений. 1986. Т. 33. Вып. 1. С. 66 – 74. 7. Зубкова Е.К., Филиппова Л.А., Мамушина Н.С., Чупахина Г.Н. Действие света на темновое дыхание альбиносных и зеленых участков листа ячменя // Физиология растений. 1988. Т. 35. Вып. 2. С. 254 – 259. 8. Шугаева Н.А., Выскребенцева Э.И. Принципиальные различия окислительного метаболизма экзогенного и эндогенного сахара // Физиология растений. 1985. Т. 32. Вып. 6. С. 1188 – 1190. М.В. Куркина Влияние органических кислот цикла Кребса на образование триоз в листьях ячменя Исследуется влияние органических кислот цикла Кребса на содержание триоз в листьях ячменя. Показано, что биосинтез триоз в зеленых и альбиносных листьях ячменя регулируется экзогенными интермедиатами цикла Кребса. Янтарная кислота стимулирует накопление триоз в зеленых листьях ячменя на свету и в темноте, лимонная – только в темноте, а фумаровая – ингибирует светозависимое образование триоз. В альбиносных листьях только янтарная кислота стимулирует образование триоз на свету. Для изучения различных физиолого-биохимических процессов растительной клетки большое внимание уделяется влияющим на эти процессы органическим кислотам, а именно тем, которые функционируют в цикле Кребса – лимонной, янтарной, яблочной и фумаровой. Известно, что данные кислоты, введенные экзогенно, легко проникают в митохондрии и используются так же быстро, как и их эндогенные формы [1]. В научной литературе имеются данные о том, 60 М.В. Куркина что лимонная кислота является ингибитором гликолиза на уровне фосфофруктокиназы и пируваткиназы и регулирует пропускную способность гликолиза, а значит, и содержание пирувата. При введении экзогенной лимонной кислоты обнаружено увеличение пировиноградной кислоты на свету [2]. Подобная закономерность характерна и при использовании других субстратов цикла Кребса – яблочной и янтарной кислот [3]. Янтарная кислота, введенная экзогенно, оказывает активирующее действие на различные физиолого-биохимические процессы у растений, причем действие ее проявляется в относительно низких концентрациях [4]. Данная кислота может изменять энергетический уровень ферментов, повышать всхожесть семян и продуктивность некоторых растений [5], стимулировать ростовые процессы и активизировать синтез аскорбиновой кислоты [6]. Целью данной работы явилось изучение влияния органических кислот цикла Кребса на содержание моносахаридов триоз в листьях ячменя в связи с освещением. Методика Объектом исследования служили 8 – 13-дневные зеленые и альбиносные проростки ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Роланд, выращенные в установке ТКШ-1 «Флора» при интенсивности света 5 Дж/м2⋅ с. Альбиносные проростки получали из семян, обработанных 0,25%-ным раствором стрептомицина. Перед опытом растения выдерживали в темноте в течение 24 часов. Для выяснения роли органических кислот цикла Кребса в образовании триоз в качестве субстратов использовали 0,005 М растворы яблочной, янтарной, лимонной и фумаровой кислот. Срезанные листья помещали на воду и на растворы органических кислот и освещали светом люминесцентных ламп белого света ЛБУ-30 интенсивностью 12 Дж/м2⋅ с в течение суток. Через 24 часа определяли содержание триоз фотоколориметрическим методом [7] и рассчитывали в мкг/г сырого веса, используя калибровочную кривую для диоксиацетона. Опыты проводили в двух биологических повторностях и воспроизводили два – четыре раза. Полученные данные были обработаны статистически методом парных сравнений. На рисунках представлены средние арифметические значения. Результаты и обсуждение 61 Биохимия растений Результаты опытов, проведенных с зелеными проростками ячменя, свидетельствуют о том, что из всех используемых органических кислот цикла Кребса только янтарная кислота стимулировала образование моносахаридов триоз в листьях на свету, увеличив их уровень в 1,2 раза по сравнению с контролем (рис. 1). мкг/г 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Исходное содержание Свет Т емнота На 0,005 М растворе янтарной кислоты Рис. 1. Влияние янтарной кислоты на образование триоз в 6 – 10-дневных зеленых листьях ячменя Яблочная и лимонная кислоты не влияли на образование данных соединений на свету (рис. 2, 3). мкг/г 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Исходное содержание 62 Свет Темнота М.В. Куркина На воде На 0,005 М растворе яблочной кислоты Рис. 2. Влияние яблочной кислоты на образование триоз в 6 – 12-дневных зеленых листьях ячменя мкг/г 600 500 400 300 200 100 0 Исходное содержание На воде Свет Темнота На 0,005 М растворе лимонной кислоты Рис. 3. Влияние лимонной кислоты на образование триоз в 6 – 7-дневных зеленых листьях ячменя Фумаровая кислота ингибировала синтез триоз на 17 % по отношению к контролю (рис. 4). мкг/г 500 400 300 200 100 0 Исходное содержание Свет Темнота 63 Биохимия растений На воде На 0,005 М растворе фумаровой кислоты Рис. 4. Влияние фумаровой кислоты на образование триоз в 6 – 12-дневных зеленых листьях ячменя В неосвещенных листьях стимулирующее действие на содержание триоз оказали лимонная и янтарная кислоты, увеличив их уровень в 1,2 и 1,3 раза соответственно. Действие яблочной и фумаровой кислот было нейтральным. Увеличение уровня триоз в темноте под действием лимонной и янтарной кислот, видимо, связано с активацией обменных процессов растительной клетки. С одной стороны, лимонная кислота, введенная экзогенно, возможно, включается в работу цикла Кребса и приводит к накоплению щавелевоуксусной и пировиноградной кислот, которые остаются невостребованными для синтеза лимонной кислоты и через обращенный гликолиз превращаются в триозы. С другой стороны, экзогенная лимонная кислота может ускорять ход глиоксилатного цикла и, следовательно, увеличивать образование промежуточного продукта – янтарной кислоты, которая выходит из глиоксисом, превращается в щавелевоуксусную кислоту и участвует в глюконеогенезе (обращенном гликолизе) и других процессах, что может привести к увеличению уровня триоз. Янтарная кислота, введенная экзогенно так же, как и лимонная, может преобразовываться в митохондриях в цикле Кребса и цитоплазме. Образованная при этом щавелевоуксусная кислота ведет к накоплению триоз через ряд промежуточных реакций. Увеличение уровня триоз в листьях, снабженных янтарной кислотой, в наших исследованиях происходило и в освещенных листьях. На свету в цитоплазме может возникать конкуренция за АДФ и неорганический фосфор (Фн) между энергодающими реакциями гликолиза и фотосинтетическим фосфорилированием [8]. При введении экзогенной янтарной кислоты затормаживается реакция субстратного фосфорилирования (образование янтарной кислоты из сукцинилСоА, АДФ и Фн) и АДФ и Фн могут выходить в цитоплазму. Ситуации, приводящей к конкуренции между фотосинтезом и анаэробной стадией дыхания, не возникает, поэтому ингибирования гликолиза на свету не наблюдается, а образование триоз идет за счет фотосинтеза и дыхания. Фумаровая кислота в отличие от янтарной оказывала ингибирующее влияние на биосинтез триоз в зеленых листьях на свету. Из всех исследо64 М.В. Куркина ванных в опытах кислот данная кислота используется только в реакциях цикла Кребса, тогда как остальные участвуют еще и в глиоксилатном цикле, а также в обменных процессах в цитоплазме и через ряд промежуточных веществ могут пополнять пул триоз. Фумаровая кислота, возможно, ускоряет реакции цикла Кребса, в результате чего активно используются продукты гликолиза, в том числе и триозы. Так как данная кислота не участвует в других обменных процессах, пополняющих пул триоз, поэтому и наблюдается снижение их количественного содержания в присутствии экзогенной фумаровой кислоты. Таким образом, в зелёных листьях ячменя на свету экзогенные интермедиаты цикла Кребса – 0,005 М растворы яблочной и лимонной кислот не изменяли уровень фосфотриоз по сравнению с контролем, фумаровая кислота ингибировала биосинтез данных соединений, а янтарная, наоборот, стимулировала их образование. В темноте положительное действие на накопление моносахаридов – триоз – оказали янтарная и лимонная кислоты. Данные по влиянию интермедиатов цикла Кребса на образование триоз в альбиносных листьях ячменя показали, что освещенные листья, находящиеся на растворах яблочной, фумаровой, лимонной и яблочной кислотах, хотя и характеризовались повышенным содержанием триоз, но статистически достоверно только янтарная кислота активировала их накопление, увеличив уровень так же, как и в зеленых, в 1,2 раза (рис. 5). В темновом варианте опыта данные кислоты не повышали содержание триоз в альбиносных листьях ячменя. Следовательно, из всех используемых экзогенных интермедиатов стимулирующим эффектом в образовании триоз обладала янтарная кислота. мкг/г 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Исходное содержание Свет Темнота 65 Биохимия растений На воде На 0,005 М растворе янтарной кислоты Рис. 5. Влияние янтарной кислоты на образование триоз в 7 – 12-дневных альбиносных листьях ячменя Таким образом, стимуляция цикла Кребса его интермедиатами может регулировать уровень триоз в листьях ячменя. Важная роль в активации накопления триоз принадлежит янтарной и лимонным кислотам, которые быстро проникают в растительную клетку и включаются в обменные процессы. Список литературы 1. Верхотурова Г.С., Астафурова Л.И., Кудинова Л.И. Работа цикла Кребса на свету и некоторые механизмы его регуляции // Вопросы взаимосвязи фотосинтеза и дыхания / Под ред. В.Л. Вознесенского. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1988. С. 19 – 29. 2. Постовалова В.М., Верхотурова Г.С. Изучение функционирования заключительного этапа гликолиза в листьях растений на свету: Тез. докл. III съезда Всероссийского общества физиологов растений. Санкт-Петербург, 1993. С. 190. 3. Астафурова Т.П., Верхотурова Г.С., Волкова О.В., Боровая О.А. К вопросу о функционировании гликолиза в зеленых листьях растений на свету // Вопросы взаимосвязи фотосинтеза и дыхания / Под ред. В.Л. Вознесенского. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1988. С. 30 – 36. 4. Максютова Н.Н., Яковлева В.Г. Действие экзогенной янтарной кислоты на растения // Проблемы ботаники на рубеже ХХ – ХХI веков: Тез. докл. II(Х) съезда Русского ботанического общества. СПб.: Ботанический институт РАН, 1998. С.179. 5. Косакович Е.В., Викторова Л.В., Максютова Н.Н., Яковлева В.Г. Влияние янтарной кислоты на продуктивность и качество урожая пшеницы: Тез. докл. III съезда Всероссийского общества физиологов растений. СанктПетербург, 1993. С. 625. 6. Чупахина Г.Н., Романчук А.Ю. Возможный механизм стимулирования ростовых процессов янтарной кислотой // Теоретические и прикладные аспекты биологии: Межвуз. сб. науч. тр. / Калинингр. ун-т; Отв. ред. В.П. Дедков. Калининград, 1999. С. 46 – 51. 7. Чупахина Г.Н., Куркина М.В. Фотоколориметрический метод определения триоз в растительном материале // Физиологические и биохимические 66 М.В. Куркина методы анализа растений: Практикум / Калинингр. ун-т; Авт.-сост. Г.Н. Чупахина. Калининград, 2000. С. 32 – 34. 8. Мамушина Н.С., Филиппова Л.А., Зубкова Е.К. О функционировании гликолиза и окислительного пентозофосфатного цикла в ассимилирующей клетке на свету и в темноте // Вопросы взаимосвязи фотосинтеза и дыхания / Под ред. В.Л. Вознесенского. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1988. С. 5 – 17. 67 ИССЛЕДОВАНИЯ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ И РЫБ С.М. Никитина О роли глюкокортикоидов при адаптации к стрессовым условиям у гидробионтов Установлено, что экзогенные глюкокортикоиды (гидрокортизон и преднизолон) уменьшают токсическое действие среды в условиях химического стресса у гидробионтов разного таксономического уровня (инфузории, губки, гидры, планарии, мшанки, моллюски, дафнии). В воздушной среде метаболиты, в том числе и производные гормонов, ограничено используются животными в информационном обмене. В водной среде все метаболиты выделяются гидробионтами в воду. В местах с большой плотностью гидробионтов (устричные, мидиевые банки, нерестовые скопления и др.) биологически активные вещества, входящие в состав метаболитов, не могут не оказывать влияния на состояние экосистем, которое зависит от возможности гидробионтов проявлять свои адаптивные и репродуктивные свойства, регулируемые эндокринным аппаратом. Подавление этих свойств является одним из главных показателей интоксикации у ряда гидробионтов в условиях всё возрастающего антропогенного пресса на водоемы. В настоящее время не вызывает сомнения наличие эндокринной регуляции у беспозвоночных различных структурных и филогенетических уровней. Широко признана гипотеза универсальных блоков. Доказана идентичность у беспозвоночных и позвоночных животных стероидных гормонов, обеспечивающих как индивидуальное (глюкокортикоиды) так и видовое (половые стероиды) выживание у позвоночных. 68 С.М. Никитина Относительно полно изучена роль половых гормонов в осуществлении репродуктивной стратегии у беспозвоночных разных таксонов. Накоплены данные о физиологической активности ряда нейрогормонов и комплекса стероидных гормонов позвоночных у беспозвоночных, которые позволяют предполагать отсутствие принципиальных функциональных отличий этих соединений в животном мире. Существенно менее полный анализ, по сравнению с анализом роли половых стероидов, можно провести, рассматривая данные о возможном компенсаторном воздействии глюкокортикоидов у гидробионтов разных систематических групп в условиях антропогенного пресса на водоемы. В нашем регионе водоёмы загружаются различными стоками: промышленными (ЦБЗ, портовые службы и др.), бытовыми, а также стоками сельскохозяйственных предприятий, в которых среди многих опознаваемых и неопознаваемых компонентов содержатся сульфат натрия (Na2SO4), сульфид натрия (Na2S) и тетрагидрат парамолибдата аммония (ТПА). Отсутствие массовых видов гидробионтов (инфузории, гидры, планарии, моллюски, дафнии и др.) в особо загрязнённых зонах водоёма свидетельствует, на наш взгляд, о том, что эндогенные системы обеспечения выживания и размножения гидробионтов оказались не в состоянии противостоять антропогенному прессу. В связи с этим представляет интерес изучение реакции гидробионтов на экзогенные биологически активные вещества (Na2SO4, Na2S, ТПА, гидрокортизон или его синтетический аналог – преднизолон, гонадотропин) и сточные воды ЦБЗ. Экзогенные глюкокортикоиды существенно ускоряют размножение и соответственно обеспечивают рост численности инфузорий (Parаmecium caudatum). Стоки ЦБЗ и их разведения, разные концентрации сульфида и сульфата натрия, а также тетрагидрат парамолибдата аммония оказывают острое токсическое действие на жизнестойкость, поведение, двигательную активность (ДА) и репродуктивную функцию инфузорий. Внесение в среду с угнетённой культурой гидрокортизона (Гк) приводит к незначительному повышению жизнестойкости, нормализации ДА и увеличению численности инфузорий. Губки – показатели чистой воды – не выживают при химических и других загрязнениях водоёмов, а также не выдерживают и пресса собственных метаболитов – необходим проток. Стероидогенез описан, но сведений о синтезе глюкокортикоидов и половых стероидов нет. Однако соматический эмбриогенез (развитие из группы сомати69 Исследования беспозвоночных и рыб ческих клеток) и бластогенез (развитие из геммул) пресноводных губок гормонозависимы (нейрогормоны и преднизолон) до завершения стадии агрегации диссоциированных клеток и образования устойчивых конгломератов. У морских стрекающих кишечнополостных установлено наличие комплекса стероидных гормонов. Достоверно известно влияние гонадотропина (Гтр), группы гормональных препаратов окситоцинового ряда и особенно преднизолона (с уровнем значимости 0,01) на почкование пресноводной гидры. Гтр провоцирует начало бесполого размножения. При закладке одновременно двух почек, Гтр стимулирует их развитие при наличии даже одного сформированного головного отдела развивающихся почек. Образование у них хотя бы одного подошвенного отдела усиливает влияние гонадотропина и включает влияние преднизолона на скорость развития почек. В контрольной группе гидр (при 22 °С) гибель животных не наблюдалась. Добавление в среду гонадотропина привело к 100%-ной гибели гидр к 17-м суткам эксперимента, 50 % – погибли на четвёртые сутки, что может быть связано с переходом их к половому размножению, после которого родительские особи погибают. Сульфид натрия и ТПА вызвали гибель 50 % особей в первые сутки эксперимента. При сочетании Na2S и ТПА 50 % гидр погибли на третьи сутки и 100 % – на четвёртые сутки опыта. Добавление в среду с Na2S, ТПА и их сочетаний с Гтр увеличило продолжительность жизни гидр (при 50%-ной гибели к четвёртым – пятым суткам эксперимента) до 8 – 10 суток. Понижение температуры до 10 °C вызвало переход гидр контрольной группы к половому размножению с последующей 100%-ной гибелью родительских особей. Через 39 – 40 суток произошло прорастание гидр из оплодотворённых яйцеклеток и через 10 – 12 суток началось активное почкование. Понижение температуры в эксперименте повысило устойчивость гидр к сульфиду натрия, но не явилось стимулом, даже в присутствии Гтр, к половому размножению. Добавление в среду с Na2S Гк увеличило продолжительность жизни 50 % гидр (в зависимости от концентрации Na2S) с 6 до 72 – 216 часов и с 72 до 288 часов. Аналогичный характер влияния наблюдался при использовании в эксперименте Na2SO4. В контрольной группе гидр незначительное почкование отмечено к 168 часам. В среде с Гк гидры активно почковались начиная с 72 – 96 часов эксперимента. Удвоение 70 С.М. Никитина числа гидр в опыте произошло к 168 – 192 часам эксперимента. При возвращении гидр из среды с Гк в воду незначительное почкование продолжалось до 360 часов наблюдений. Перенос гидр из среды с Na2SO4 или Na2S в воду приводил к очень незначительному уменьшению численности, в среду с Гк – к не очень активному почкованию, начиная со 144 – 168 часов опыта. Результаты изучения влияния Na2SO4, Na2S и Гк на регенерацию гидр свидетельствуют о том, что к 7-м суткам после операции в контрольной группе произошла полная регенерация и оральных, и подошвенных регенерантов. Гк ускорил регенерацию орального регенеранта на сутки. Подошвенные регенеранты полностью восстановились одновременно с контрольной группой. На 2-е и 3-и сутки становится ярко выраженным влияние Гк, стимулирующее восстановительный процесс. У головных и подошвенных регенерантов, помещённых в среду с Na2SO4 или Na2S, процесс регенерации шёл более медленно и завершался на 2 – 3 суток позднее, чем в контроле. Следует отметить, что начиная с 4-х суток эксперимента появляются первые признаки лизиса щупалец орального регенеранта. Сульфат натрия и ТПА в среде культивирования пресноводной мшанки приводили к 100%-ному прекращению бесполого размножения: статобласты, образованные в колониях, содержащихся в токсических средах, отличались по массе и размерам от контрольных статобластов, но в отличие от них были пустыми. Анализ выживаемости и ДА двух видов планарий в воде различных участков реки Преголи, в том числе в районе стоков ЦБЗ, позволяют говорить о том, что в городской части акватории реки наиболее загрязнённым участком является участок морского порта. Установлена острая токсичность стоков ЦБЗ. Экзогенный гидрокортизон приближает ДА планарий к контрольным величинам при содержании их в воде с разной степенью загрязнённости. Наиболее выражена реакция на изменение среды содержания (вода реки Преголи и её нелетальные разведения, Гк) отмечается в первые минуты и часы эксперимента. К трём часам опыта ДА планарий в экспериментальных группах либо приближается к контрольным величинам, либо стабилизируется на новом уровне. Изучено влияние ТПА, Гк и их сочетаний на регенерацию пресноводных планарий. Для оценки характера регенерации использован стандартный метод Тираса. 71 Исследования беспозвоночных и рыб Суточный прирост бластемы у головных регенерантов в среде с Гк постоянно выше, чем в контрольной группе, при содержании их в среде ТПА с Гк – меньше, чем в контроле, но выше, чем в ТПА. Восстановление размеров тела (Кр) наиболее интенсивно происходит при содержании головных регенерантов в среде с Гк. Уменьшение интенсивности восстановления размеров тела отмечено в той же последовательности: контроль, ТПА + Гк и ТПА. Интенсивность морфогенетических процессов (СУСР) в среде с Гк больше, чем в контрольной группе в 1 – 4-е сутки опыта. В остальные сроки эксперимента СУСР регенерантов в контроле больше таковых в средах с Гк, ТПА с Гк и ТПА. Характер влияния Гк, ТПА с Гк и ТПА на восстановление туловищных регенерантов очень сходно с их влиянием на регенерацию головных регенерантов. Таким образом, Гк стимулирует процессы регенерации, ТПА подавляет восстановительный процесс на протяжении всего эксперимента, Гк незначительно, но постоянно снижает отрицательный эффект ТПА. Экзогенные глюкокортикоиды изменяли содержание и распределение в теле мидий всего комплекса стероидных гормонов и резко увеличивали активность фильтрации при содержании их в среде с низкой (12 ‰) и высокой (42 – 50 ‰) солёностью, в которой фильтрация у мидий, акклимированных к 24 ‰, не происходит. Почки самок перловиц, готовых к нересту, реагируют на дефицит кислорода увеличением содержания в них Гк более чем в два раза. Наличие и динамика эндогенных гидрокортизона и кортикостерона в теле дафний и чувствительность дафний к широкому спектру экзогенных гормональных соединений отражают сезонные особенности их жизненного цикла. Острое токсическое действие сточных вод ЦБЗ и их разведений, сульфида натрия, ТПА и сочетания ТПА Na2S приводит к сокращению продолжительности жизни дафний, снижению темпа роста, уменьшению плодовитости и удлинению периода их постэмбрионального развития. Экзогенный Гк способствует повышению жизнестойкости и репродуктивной активности дафний, содержащихся в токсичной среде. Заслуживает внимания сходство характера ответной реакции дафний (в четырёх поколениях) на воздействие ТПА, Na2S, сточных вод ЦБЗ. Это сходство позволяет говорить о неспецифической реакции дафний на химический стресс. Компенсаторное действие (в лабораторных условиях) экзогенных глюкокортекоидов у гидробионтов (от одноклеточных до мол72 С.М. Никитина люсков и ракообразных) является еще одним подтверждением гипотезы Селье об участии глюкокортикоидов в обеспечении адаптации к стрессовым условиям беспозвоночных животных, что можно рассматривать как ещё один пример универсальности регуляторных механизмов в животном мире. В.В. Лидванов, Т.Г. Львова Особенности организации нейроэндокринной системы Daphnia magna (Cladocera) Методом световой микроскопии при использовании цитоморфологических (окрашивание альдегид-функсином по Гомори-Габу) и функциональных критериев соответствия стадий клеточного цикла репродуктивному состоянию животных изучена ЦНС Daphnia magna (Cladocera, Crustacea). Выявлены два типа нейронов, различающихся размерами, строением и тинкториальными свойствами. Гомори-положительные клетки II типа обладают секреторной активностью. Полифункциональность большинства нейронов ЦНС, отсутствие специализированных структур характеризует нейроэндокринную систему D. magna в качестве примитивной и соответствующей уровню организации аннелид. Изучение строения и функционирования нейроэндокринной системы (НЭС), способов взаимодействия ее компонентов между собой, а также с отдельными элементами других функциональных систем организма является одним из основных направлений современных фундаментальных исследований. Значительные успехи уже достигнуты у позвоночных животных, тогда как у беспозвоночных эта система исследована недостаточно, а большинство работ посвящено высокоорганизованным представителям. Среди ракообразных эта система хорошо изучена у высших раков. Немногочисленные сведения, касающиеся представителей низших раков, свидетельствуют о наличии принципиальных отличий в строении их НЭС, что не позволяет 73 Исследования беспозвоночных и рыб проводить обобщений и требует дальнейших исследований в этой области. Целью настоящей работы является исследование структурной организации НЭС D. magna. Помимо неизученности данного вида, выбор объекта исследования обусловлен еще и широким использованием его в эколого-физиологических и токсикологических экспериментах. В связи с этим полученные данные могут послужить основой для изучения роли НЭС в реакциях организма на изменение факторов окружающей среды. Изучение НЭС D. magna проводили на серийных гистологических срезах толщиной 7 мкм, окрашенных альдегид-фуксином по Гомори-Габу и изготовленных из фиксированных в жидкости Буэна животных, находящихся на разных стадиях репродуктивного цикла (неполовозрелые самки размером 1,5 мм, половозрелые – размером 1,8 – 2,0 мм, самки размером 2,2 – 2,6 мм с яйцами, а также эмбрионами в выводковой камере, составившие I, II, III и IV группы соответственно). Помимо характера окрашивания секреторная активность нейронов выявлялась на основании корреляции их секреторных циклов с физиологическим состоянием животных. С этой целью из 300 нейронов мозга в каждой из указанных групп подсчитывалось относительное количество клеток, находящихся на разных стадиях секреторного цикла. Полученные результаты показали, что структурные элементы НЭС D. magna локализованы в ЦНС, которая представлена непарным оптическим ганглием, головным мозгом и брюшной нервной лестницей. Головной мозг располагается в клювовидном отростке под печеночными выростами и включает три отдела с соответствующим набором нейропилей, характерных для ракообразных. Тела нейронов распределены по поверхности: некоторые из них лежат одиночно, другие – концентрируются в группы (рис. 1). На основании окрашивания альдегид-фуксином в ЦНС выделено два типа нейронов. Нейроны I типа имеют округлую форму и небольшие размеры (d = 4,2 мкм; ядро – 2,7 мкм). Цитоплазма тонким слоем окружает ядро; Гомори-отрицательна. Нередко, однако, в перинуклеарной области выявляется узкое гомогенное Гомори-положительное кольцо, охватывающее ядро. 74 В.В. Лидванов, Т.Г. Львова а б в Рис. 1. Схема организации мозга D. magna с прилежащим оптическим ганглием: а; б; в – дорсальная, центральная и вентральная области мозга соответственно: 1, 2 – нейропили передней и задней долей оптического ганглия; 3 – оптический ствол; терминально-оптический (4) и терминально-ольфакторно-акцессорный (5) тракты; 6 – тракты дейтоцеребрума, идущие в окологлоточную коннективу; 7 – нейропиль антенн; 8 – группа нейронов нейропиля антенн; латеральная оптическая (9) и медиальная оптическая (10) группы нейронов; 11 – оптический нейропиль; 12 – центральное тело; обонятельная (13) и добавочная (14) доли; 15 – нейропиль антеннул; передняя латеральная (16), латеральная ольфакторно-акцессорная (17) и латеральная акцессорная (18) группы нейронов; ольфакторно-ольфакторный (19), акцессорно-акцессорный (20), ольфакторно-акцессорный (21), антеннулярноакцессорный (22), антеннулярно-антеннулярный (23) и оптико-ольфакторноакцессорный (24) тракты; 25 – центральный нейропиль; 26 – вентральная группа нейронов центрального нейропиля; 27 – передняя вентральная группа нейронов дейтоцеребрума; 28 – нижний край протоцеребрума; группы НСК протоцеребрума (29) и дейтоцеребрума (30, 31) 75 Исследования беспозвоночных и рыб Нейроны II типа округлой или грушевидной формы, размером 5,0 × 3,5 мкм; ядро – 3,0 мкм и более. Их цитоплазма содержит материал, положительно окрашивающийся по Гомори, давая несколько вариантов окраски. Наблюдаемые от среза к срезу цитоморфологические и тинкториальные изменения нейронов этого типа в одних и тех же участках ЦНС свидетельствуют о том, что для них характерен секреторный цикл (рис. 2). Цитоплазма нейронов, находящихся на стадии накопления нейросекрета (I стадия), окрашена полностью и более или менее гомогенно, интенсивность окраски – самая высокая. В ходе этого процесса объем цитоплазмы увеличивается и клетка вытягивается. Появление небольшого числа светлых вакуолей по периферии клетки (II стадия) указывает на переход ее в стадию выведения нейросекрета, в течение которого количество вакуолей увеличивается и секреторный материал приобретает гранулярную структуру (III стадия). И в случае угасания секретообразования вакуоли сливаются, цитоплазма обычно пылевидно окрашивается лишь в перинуклеарной области и у аксонного холмика (IV стадия), выведение нейросекрета завершается. В общем, клетки III и IV стадии секреторного цикла, как правило, отличаются бóльшими размерами, более выраженной грушевидной формой перикариона и эксцентричным расположением ядра. I II III IV Рис. 2. Стадии секреторного цикла нейросекреторных клеток протоцеребрума D. magna: I – накопление; II, III – выведение; IV – завершение выведения нейросекрета Важным является тот факт, что грань между нейронами I и II типа довольно условна, поэтому в ходе своего функционирования 76 В.В. Лидванов, Т.Г. Львова одни способны превращаться в другие. Наблюдаемые морфологические изменения позволяют считать, что нейроны I типа не обладают секреторной активностью, но способны изменять свое функциональное состояние и приступать к синтезу нейросекрета, вступая в секреторный цикл, который ими же и замыкается при угасании специфического синтеза в секреторных нейронах. Нейроны обоих типов равномерно распределены по отделам ЦНС. Однако количество нейронов II типа значительно больше нейронов I типа и составляет около 70 – 80 %. Кроме того, соотношение нейронов I и II типа изменяется в зависимости от стадии онтогенеза, и прежде всего от состояния репродуктивной системы (рис. 3). Так, в мозговом ганглии относительное количество клеток II типа изменяется от 62 (у неполовозрелых самок) до 80 % (у самок с эмбрионами в выводковой камере). % 85 80 80 78 75 70 66 65 62 60 55 50 1 2 3 4 Группа животных Рис. 3. Динамика секретирующих нейронов мозга в пересчете на 300 клеток на разных стадиях онтогенеза D. magna Таким образом, наличие секреторного цикла у Гомори-положительных нейронов ганглиев D. magna, а также взаимосвязь секреторной активности с состоянием репродуктивной системы позволяют сделать вывод об их способности к секреции. Эти данные не противоречат современным положениям нейронной теории [1]. В 77 Исследования беспозвоночных и рыб соответствии с ней каждый нейрон обладает несколькими группами регуляторных веществ, и поэтому, учитывая многообразие нейропептидов, неудивительно, что около 80 % нервных клеток ведут их синтез. То, что секреторно неактивные нейроны способны переключаться на синтез нейропептидов и превращаться в секреторные нейроны, указывает на их метаболическую пластичность и подтверждает одно из положений этой теории. Несмотря на это, принимать подавляющее большинство Гомори–положительных нейронов D. magna за специализированные нейросекреторные клетки (НСК) нет никаких оснований, потому что, во-первых, они не образуют ни ограниченных областей выведения нейрогормона в гемолимфу, ни специализированных для этого структур, и, во-вторых, не формируют обособленные группы. Вероятнее всего, у организмов данного уровня организации ярко проявляется низкая специализация и связанная с ней полифункциональность нейронов, поэтому нейроны предпочтительнее обозначать секретирующими. В мозговом ганглии среди них выделяются клетки, отличающиеся рядом морфологических особенностей и характером функционирования. Они обладают ярко выраженным секреторным циклом, на определенных стадиях которого имеют крупные размеры и хорошо выявляемые, часто широкие аксоны, набитые секреторным материалом. Такие клетки располагаются группами, образуемыми не только телами, но и их аксонами. Их морфология на разных стадиях секреторного цикла указывает на то, что основной путь выведения нейросекрета проходит через аксон. К сожалению, терминали аксонов обнаружить так и не удалось. Тем не менее указанное позволяет считать данные группы клеток более специализированными к процессам секреции, в связи с чем мы рассматриваем их как НСК. В головном мозге выделено три парные группы НСК: одна принадлежит протоцеребруму, две другие – дейтоцеребруму (рис. 1). В медиальной оптической группе нейронов протоцеребрума локализована группа из 5 – 7 НСК грушевидной формы с округлыми ядрами, функционирующими асинхронно. В зависимости от стадии секреторного цикла средние размеры их тел изменяются от 6,6 × 3,5 мк до 9,0 × 5,5 мк, ядер – от 3,1 до 4,3 мк соответственно. Секреторный материал на всех стадиях – гомогенный и не образует 78 В.В. Лидванов, Т.Г. Львова гранулярной структуры. Тела клеток плавно переходят в аксоны, которые сходятся в общий пучок. В его составе они движутся вдоль нейропилярного центрального тела, а затем расходятся, направляясь, по-видимому, к дорсальной поверхности мозга. Следующая группа состоит из 3 – 4 НСК грушевидной формы и локализована в области латеральной акцессорной группы нейронов дейтоцеребрума. Тела клеток и их аксоны тесно примыкают друг к другу. Клетки функционируют синхронно, на стадии накопления средние размеры тел равны 6,4 × 4,5 мк, ядер – 3,4 мк, на последующих стадиях длина достигает 10 мк, ширина – 6,7 мк, а диаметр ядра – 4,2 мк. На стадии выведения секреторный материал имеет крупногранулярную структуру. Тела клеток без резких границ переходят в длинные и прямые аксоны, двигающиеся к медиальной линии мозга. Третья парная группа, состоящая из 2 – 3 НСК, лежит в непарной передней вентральной группе нейронов дейтоцеребрума. Клетки имеют округлую форму и слегка овальное ядро. Функционируют синхронно, и в ходе секреторного цикла размеры их тел и ядер изменяются незначительно. Ярко выражена характерная для клеточного цикла трансформация секреторного материала, структура которого изменяется от гомогенного до гранулярного. Средний диаметр тел клеток равняется 7,2 мк, а ядер – 3,4 мк. Толщина аксонов на стадии выведения достигает 1,5 мк, на некотором расстоянии от тел клеток они делают резкий изгиб в горизонтальной плоскости и, по-видимому, направляются книзу. Итак, полученные нами данные позволяют заключить, что центральные отделы НЭС D. magna образованы неспециализированными секретирующими нейронами и более специализированными группами НСК. Нейрогемальные структуры, обеспечивающие выброс нейрогормонов в гемолимфу, отсутствуют, и в частности центральный нейросекреторный комплекс Х-органа с синусной железой, характерный для высших раков, не сформирован. Наши данные, касающиеся представленности периферических эндокринных желез, находящихся под нейрогуморальным контролем, очень ограничены. Установлено лишь, что в основании антенн располагаются образования, состоящие из 2 – 3 гигантских клеток. Характер окрашивания цитоплазмы (пенистый вид, крупно-гранулярные включения) указывает на их секреторную функцию и позволяет предположить, что это – Y-орган. 79 Исследования беспозвоночных и рыб Анализируя имеющиеся в научной литературе и собственные данные, можно сделать вывод о сходстве структурной организации НЭС D. magna и других низших раков из отряда Anostraca. В частности, описанные Э. Е. Кулаковским [2, 3] у последних группы НСК по локализации, морфологии и особенностям функционирования сходны с таковыми у D. magna. Это свидетельствует о полной гомологии групп НСК Cladocera и Anostraca, что подтверждает их близкое эволюционное родство. Однако в некоторых аспектах полученные нами результаты расходятся с данными указанного автора. Прежде всего, в отношении определения доли нейронов, вовлеченных в секреторный процесс. Признавая вслед за ним секреторную активность определенных специализированных нейронов церебрального ганглия, мы также считаем возможным выполнение этой функции большинством других Гомори-положительных клеток ЦНС в связи с наличием у них секреторного цикла и изменений их функционального состояния в соответствии с изменением уровня физиологического напряжения организма, определяемого состоянием репродуктивной системы. Список литературы 1. Новожилова А.П., Бамбминдра В.П. Нейронная теория и новые концепции строения нервной системы // Морфология. 1996. Т. 110. №4. С. 7– 16. 2. Кулаковский Э.Е. Нейросекреторные клетки и их циклы в мозгу Artemia salina // Зоол. журн. 1976. Т. 60. №3. С. 354 – 362. 3. Кулаковский Э.Е. Нейросекреторная система Streptocephalus torvicornis (Crustacea, Branchiopoda) // Зоол. журн. 1980. Т. 59. №2. С. 181 – 185. Н.Л. Кононенко, В.В. Жуков Фармакологические свидетельства присутствия 5-НТ рецепторов в нервно-мышечном соединении брюхоногих моллюсков Исследовано влияние аппликации серотонина и его двух антагонистов (миансерина и метерголина) на сокращения дорсальной продольной мышцы гастроподного моллюска Lymnaea staganalis L., вызванные элек80 Н.Л. Кононенко, В.В. Жуков трическим раздражением n. cervicalis inferior. Установлено, что увеличение концентрации серотонина в физиологическом растворе вызывало двоякое действие: в концентрации 2⋅10 -8 – 10 -6 М он усиливал мышечные сокращения, а в концентрациях свыше 10 -5, напротив, ослаблял. Блокирующее действие антагонистов серотонина на амплитуду вызванных сокращений возрастало с увеличением их концентраций в исследованном диапазоне от 10 -5 – 10 -3 М (для миансерина) и от 5⋅10 -8 – 10 -4 М (для метерголина). Предполагается, что 5-HT рецепторы, участвующие в нервно-мышечной передаче в исследованном соединении, имеют иной фармакологический профиль, чем 5-HТ рецепторы позвоночных животных. Введение Основной объем сведений о механизмах нервно-мышечной передачи дают исследования синапсов на мускулатуре позвоночных и членистоногих животных. Соответствующие эксперименты, проведенные на брюхоногих моллюсках, сравнительно немногочисленны. И это притом, что разнообразие как гистологии и свойств мышечных волокон, так и их функциональных взаимоотношений с нейронами у брюхоногих может быть не меньше, чем у животных других систематических групп. Так же, как и у членистоногих, каждая мышечная клетка этих животных может быть иннервирована функционально различными типами волокон – как возбуждающими (фазными или тоническими), так и тормозными [1]. Сами мышечные волокна могут быть связаны между собой электрически, что в большинстве случаев оставляет открытым вопрос о числе и типе иннервирующих их аксонов, которые могут образовывать на миоцитах многочисленные окончания [2]. Столь же разнообразной представляется химическая природа медиаторов нервно-мышечной передачи у этих животных. Наиболее распространенными типами нейротрансмиттеров являются соединения группы моноаминов (ацетилхолин, серотонин, дофамин), а также аминокислоты (глутамин) и нейропептиды (FMRF-амид) [3 – 6]. Поэтому любые исследования, дополняющие пока еще сравнительно разрозненную картину сведений о нервно-мышечной передаче брюхоногих моллюсков, важны для эволюционного анализа физиологических функций животного организма. 81 Исследования беспозвоночных и рыб В качестве модели исследования было выбрано нервно-мышечное соединение n. cervicalis inferior с продольной дорсальной мышцей Lymnaea stagnalis, которая является одним из эффекторов оборонительного рефлекса [7]. Известно, что тела управляющих этой мышцей мотонейронов обнаружены в большинстве ганглиев ЦНС моллюска [8]. Эти нейроны принимают возбуждающие сигналы с механо- и фоторецепторов кожной поверхности тела и направляют свои аксоны к указанной мышце в составе n. cervicalis inferior и n. cervicalis superior [9; 10]. Сведения о структурной организации синапсов, присутствующих на миоцитах продольной дорсальной мышцы Lymnaea stagnalis в литературе отсутствуют. Однако предыдущими исследованиями было показано угнетающее действие двухвалентных катионов на амплитуду вызванных мышечных сокращений, что может свидетельствовать о химическом механизме нервномышечной передачи [11]. Одновременно было показано участие в этом процессе серотонинергических механизмов и соответствующих рецепторов. Настоящая работа представляет собой шаг в направлении детализации их фармакологических свойств этих механизмов. Материалы и методы Животные. Опыты выполнены на взрослых особях Lymnaea stagnalis (высота раковины около 3 см), собранных в прудах Калининграда, которых содержали в лабораторных условиях. Препарат состоял из ноги и мантии моллюска, рассеченной по средней линии. Центральный конец нерва, n. cervicalis inferior (номенклатура по [12]), иннервирующего дорсальную продольную мышцу (название мышцы дается по [13]), помещали во всасывающий электрод. Состав физиологического раствора (мМ): NaCl – 40; KCl – 3; CaCl2 – 3; MgCl2 – 1. Значение РН = 7,5 – 7,6 поддерживали карбонатным буфером (NaHCO3). Исследуемые вещества. В ходе экспериментов применяли серотонин (5-НТ), миансерин и метерголин (Sigma Chemical Co). Маточные растворы веществ готовили на дистиллированной воде (серотонин, миансерин) или на 0,1 Н растворе HCl (метерголин). Рабочие растворы получали путем разведения маточных в физиологическом. Оборудование. Датчик для регистрации сокращения мышцы был изготовлен из пары проволочных тензосопротивлений, наклеенных 82 Н.Л. Кононенко, В.В. Жуков на противоположные стороны полоски гибкой пленки [14]. Сопротивление тензодатчика изменялось при деформации пленки, вызванной натяжением лески, прикрепленной с помощью металлического крючка к исследуемой мышце. Исходное натяжение лески устанавливали вручную винтом манипулятора. Тензосопротивления включали в схему мостика Уитстона, с которого электрический сигнал подавали на вход усилителя постоянного тока. Усиленный сигнал поступал на осциллограф С1-67 и чернильный автоматический потенциометр К-201 (Германия). Стимуляцию нерва осуществляли сериями электрических импульсов (длительностью 2 мс, амплитудой около 5 В), которые подавали на хлорсеребряный электрод, вмонтированный в трубочку всасывающего электрода. Второй хлорсеребряный электрод помещали в физиологический раствор в экспериментальной камере. Ход эксперимента 1. Электрическая стимуляция препарата в физиологическом растворе. 2. Замена физиологического раствора на растворы веществ и спустя 10 минут электрическая стимуляция нерва. Перед каждым новым раствором с последовательно увеличивающейся концентрацией вещества препарат промывали в физиологическом растворе в течение 30 минут. 3. Промывка препарата в физиологическом растворе в течение 30 минут и электрическая стимуляция. Статистическая оценка полученных результатов проводилась по Т-критерию Уилкоксона [15]. Результаты Аппликация серотонина в концентрациях в диапазоне от 2⋅10-8 М до 10-6 М усиливала мышечные сокращения, причем эффект наблюдался спустя 10 минут после добавления вещества в ванночку и мог сохраняться на протяжении получаса после возврата к физиологическому раствору. Более высокие концентрации серотонина (10-5 М и выше), напротив, снижали амплитуду мышечных сокращений. Максимальный усиливающий эффект серотонина проявлялся при его концентрации в ванночке 83 Исследования беспозвоночных и рыб около 10-7 М (рис. 1). Эта концентрация серотонина сама по себе вызывала небольшое укорочение мышцы. Изменения амплитуды сокращений, которые наблюдались в присутствии серотонина 10-8 и 10-6 М, статистически не подтверждались. 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 Рис. 1. Концентрационная зависимость влияния серотонина на сокращения дорсальной продольной мышцы Lymnaea stagnalis L., вызванные ритмической стимуляцией n. cervicalis inferior: ось абсцисс – отрицательный десятичный логарифм концентрации серотонина в нормальном физиологическом растворе; ось ординат – отношение амплитуды мышечных сокращений в растворе серотонина к амплитуде мышечных сокращений в физиологическом растворе; вертикальные линии – стандартное отклонение (n = 5) Аппликация миансерина снижала амплитуду вызванных сокращений. Статистически значимый эффект миансерина проявлялся в концентрациях от 10-4 до 10-3 М (рис. 2а). Более низкие концентрации миансерина (5⋅10-5 М и ниже) статистически выявляемого влияния на амплитуду мышечных сокращений не оказывали. Эффект действия миансерина, в отличие от серотонина, проявлялся непосредственно после его аппликации. Аппликация метерголина также снижала амплитуду вызванных мышечных сокращений. Однако статистически значимый эффект метерголина проявлялся в концентрациях от 10-5 до 10-4 М (рис. 2б). Эффект действия метерголина проявлялся спустя 15 минут после его аппликации. 84 Н.Л. Кононенко, В.В. Жуков 1,5 1,5 1 1 0,5 0,5 0 0 7,5 6,5 5,5 4,5 3,5 5,5 а 4,5 3,5 2,5 б Рис. 2. Концентрационные зависимости влияния миансерина (а) и метерголина (б) на сокращения дорсальной продольной мышцы Lymnaea stagnalis L., вызванные ритмической стимуляцией n. cervicalis inferior: оси абсцисс – отрицательный десятичный логарифм концентраций исследованных препаратов в нормальном физиологическом растворе; оси ординат – отношение амплитуды мышечных сокращений в физиологическом растворе к амплитуде мышечных сокращений в метерголине или миансерине; вертикальные линии – стандартное отклонение (n = 5) Обсуждение Усиливающее действие серотонина (5-HT) на нервно-мышечную передачу было отмечено у многих видов моллюсков [3 – 5]. Известно, что действие этого вещества проявляется через большое количество типов и субтипов рецепторов. К настоящему времени у позвоночных животных было клонировано семь различных 5-HT рецепторов: 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1C, 5-HT1Dα, 5-HT1Dβ, 5-HT2 и фармакологически не охарактеризованный 5-HT рецептор человека [16]. Однако сведения о 5-HT рецепторах в нервной системе беспозвоночных в большинстве случаев отрывочны и не поддаются классификации, установленной для позвоночных животных. Как показали наши наблюдения, серотонин усиливает, а его антагонисты – миансерин и метерголин – подавляют амплитуду вызванных сокращений дорсальной продольной мышцы. Возможно, что механизм увеличения амплитуды вызванных мышечных сокращений в присутствии серотонина может указывать на возможную роль последнего как медиатора нервно-мышечной передачи. В этом случае взаимодействие экзогенного серотонина с синаптическими 5-HT рецепторами мышечных клеток может приводить к их деполяризации и повышению возбудимости. Частичное сокращение исследуемой мышцы 85 Исследования беспозвоночных и рыб при добавлении серотонина в физиологический раствор, вероятно, согласуется с таким предположением. Исчезновение усиливающего действия экзогенного серотонина при повышении его концентрации до 10-6 М мы склонны объяснять развивающейся десенситизацией 5-HT рецепторов. Угнетающее действие антагонистов серотонина на мышечные сокращения также может быть следствием их взаимодействия с синаптическими рецепторами. В наших опытах метерголин и миансерин проявляли свое действие в значительно более высоких концентрациях по сравнению с серотонином. В таких концентрациях эти вещества могут блокировать одновременно 5-HT1A и 5-HT2 типы серотониновых рецепторов, обнаруженные у L. stagnalis, фармакологический профиль которых в исследованных гигантских церебральных клетках совпадает с профилем этих рецепторов у позвоночных [17 – 19]. Поэтому влияние низких концентраций серотонина можно было бы объяснить взаимодействием его молекул с другим типом серотониновых рецепторов, например 5-HT3. Последний был обнаружен в нервной системе L. stagnalis при исследовании фармакологических свойств нейронов церебрального ганглия [20]. К настоящему моменту известно, что набор агонистов и антагонистов для 5-HT рецепторов беспозвоночных значительно отличается от набора фармакологических агентов 5-HT рецепторов позвоночных животных. К примеру, константа диссоциации (Ki, нМ) для метерголина в отношении 5-HTlym составляет 55, а при связывании с 5-HT1 и 5-HT2 рецепторами позвоночных животных 10 и 2,1 соответственно [21, 16]. Отмечается, что 5-HT рецепторы беспозвоночных животных характеризуются иными фармакологическими и функциональными свойствами, чем рецепторы позвоночных [22]. Кроме того, филогенетические различия между моллюсками и позвоночными животными настолько велики, что фармакологический профиль соответствующих рецепторов беспозвоночных видов вряд ли может быть полностью подобен профилю рецепторов позвоночных животных, поэтому требует для дифференциации других фармакологических агентов [23, 24]. Возможно, что в данном нервно-мышечном соединении присутствует особый тип серотониновых рецепторов, чей фармакологический профиль отличается от уже известных. Высокие же значения эффективных концентраций мианзерина и метерголина могут свидетельствовать о высоком значении константы диссоциации этих веществ для данного типа рецептора. По крайней мере, фармакологическая характеристика 5-HTLym рецеп86 Н.Л. Кононенко, В.В. Жуков тора, недавно полученного методом клонирования в культуре нервных клеток L. stagnalis, не совпадает ни с одним из фармакологических профилей 5-HT1 рецепторов позвоночных. На основе чего авторы сделали предположение о дополнительном субклассе – 5-HT1 – подобных рецепторов, еще не обнаруженном у позвоночных [16]. Для поиска ответа на вопрос: сходны ли свойства серотониновых рецепторов нервно-мышечного соединения и центральных нейронов моллюска L. stagnalis – необходимо существенно расширить спектр исследуемых соединений. Авторы приносят благодарность профессорам Ф.-В. Шурману (университет Геттингена) и Г. Брилла за любезно представленные фармакологические препараты, а также К.А. Судоплатову за техническую помощь в организации экспериментов. Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ИНТАС-РФФИ №97-04-71075 (IR-97-798) и Минобразования №97-0-10.0-207. Список литературы 1. Muneoka Y., Twarog B. Neuromuscular transmission and excitationcontraction coupling in molluscan muscle // The Mollusca / Eds. A.S.M. Saleuddin, K.M. Wilbur. New-York; London: Academic Press, 1983. V. 4. P. 35 – 64. 2. Heyer C.B., Katert S.B., Karlsson U.L. Neuromuscular systems in mollusca // Amer. Zool. 1973. V. 13. P. 217 – 270. 3. Fox L.E., Lloyd P.E. Serotonergic neurons differentially modulate the efficacy of two motor neurons innervating the same muscle fibers in Aplysia // J. Neurophysiology. 1998. V.80. P. 647 – 655. 4. Versen B., Gokorsch S., Fiedler A., Schipp R. Monoamines and the isolated auricle of Sepia officinalis: are there β-like receptors in the heart of a cephalopod? // J. Exp. Biol. 1999. V. 202. P. 1067 – 1079. 5. Yoshida M., Kobayashi M. Modulation of the buccal muscle contraction by identified serotonergic and peptidergic neurons in the snail Achatina fulica // J. Exp. Biol. 1995. V. 198. 729 – 738. 6. Fox L.E., Lloyd P.E. Glutamate is a fast excitatory transmitter at some buccal neuromuscular synapses in Aplysia // J. Neurophysiology. 1999. V. 82. P. 1477 – 1488. 7. Cook A. The withdrawal response of a freshwater snail (Lymnaea stagnalis) // J. Exp. Biol. 1975. V.62. P. 783 – 796. 8. Ferguson G.P., Benjamin P.R. The whole-body withdrawal response of Lymnaea stagnalis. I. Identification of central motoneurones and muscles // J. Exp. Biol. 1991. V. 158. Р. 63 – 95. 87 Исследования беспозвоночных и рыб 9. Ferguson G.P., Benjamin P.R. The whole-body withdrawal response of Lymnaea stagnalis. II. Activation of central motoneurones and muscles of sensory input // J. Exp. Biol. 1991. V. 158. Р. 97 – 116. 10. Судоплатов К.А., Жуков В.В. Электрические реакции периферических нервов моллюска Lymnaea stagnalis на фотостимуляцию кожной поверхности // Журн. эволюц. биох. и физиол. 1999. Т. 35. №4. С. 274 – 280. 11. Жуков В.В., Кононенко Н.Л. Возможное участие серотонина в периферическом звене оборонительного рефлекса моллюска Lymnaea staganalis // Журн. эволюц. биохим. и физиол. 2002. Т.38. C.225 – 231. 12. Elo J.E. Das Nervensystem von Limnaea stagnalis (L.) Lam // Ann. Zool. Soc. Zool.-Bot. Fen. Vanamo. 1938. T. 6. №4. S. 1 – 40. 13. Plesh B., Janse C., Boer H. Gross morphology and hystology of the freshwater pulmonate Lymnaea stagnalis // Neth. J. Zool. 1975. V. 25. №3. P. 332 – 352. 14. Блаттнер Р., Классен Х., Денерт Х., Деринг Х. Эксперименты на изолированных препаратах гладких мышц. М., 1983. 15. Лакин Г.Ф. Биометрия. M., 1990. 16. Sugamori K.S., Sunahara R. K., Guan H.-C., Bulloch A.G., Tensen C.P., Seeman P., Niznik H.B., Van Tol H.H.M. Serotonin receptor cDNA cloned from Lymnaea stagnalis // Proc. Natl. Acad. Sci. 1993. V. 90. P. 11 – 15. 17. Hatakeyama P., Ito E. Three-dimensional reconstruction and mapping of serotonin-like immunoreactive neurons in the CNS of the pond snail, Lymnaea stagnalis, with the confocal laser scanning microscope // Bioimages. 1999. №7 (1). P. 1 – 12. 18. Walcourt-Ambakederemo A., Winlow W. 5-HT receptors on identical Lymnaea neurons in culture. Pharmacological characterization of 5-HT1A receptors // J. Comp. Biochem. Physiol. 1994. V. 107C. № 1. P. 129 – 141. 19. Walcourt-Ambakederemo A., Winlow W. 5-HT receptors on identical Lymnaea neurons in culture. Pharmacological characterization of 5-HT2 receptors // J. Gen. Pharmacology. 1995. V. 26. № 3. P. 553 – 561. 20. Walcourt-Ambakederemo A., Winlow W. 5-HT receptors on identical Lymnaea neurons in culture. Pharmacological characterization of 5-HT3 receptors // J. Gen. Pharmacology. 1994. V. 25. P. 1079 – 1092. 21. Peroutka S.J., Snyder S.H. Multiple serotonin receptors and their physiological significance // Federation Proc. 1983. V. 42. P. 213 – 217. 22. Zang B., Harris-Warrick R.M. Multiple receptors mediate the modulatory effects of serotonergic neurons in a small neural network // J. Exp. Biol. 1994. V. 190. P. 55 – 77. 23. Tierney A.J. Structure and function of invertebrate 5-HT receptors: a review // J. Comp. Bioch. and Physiol. Part A. 2001. V. 128. P. 791 – 804. 24. Tabor J.N., Cooper R.L. Physiologically identified 5-HT2-like receptors at the crayfish neuromuscular junction // Brain Research. 2002. V. 932. P. 91 – 98. 88 О.С. Тартаковская, С.Л. Борисенко, В.В. Жуков О.С. Тартаковская, С.Л. Борисенко, В.В. Жуков Световая депривация не влияет на характер протекания регенерации глаза гигантской африканской улитки Achatina fulica Исследовали морфо-функциональную регенерацию периферического отдела зрительной системы брюхоногого моллюска Achatina fulica в условиях постоянного освещения и световой депривации. Показано, что свет не является лимитирующим фактором и не оказывает модулирующего воздействия на протекание регенерации глаза моллюска. Введение Свет является жизненно важным и лимитирующим экологическим фактором организмов и их сообществ [3]. При этом влияние этого фактора на протекание процессов регенерации мало изучено. Известно, что содержание при разных световых режимах влияет на скорость регенерации хвоста у ящериц Hemidactylus flaviviridis [13] таким образом, что длинный фотопериод стимулирует процесс регенерации, а короткий – замедляет. Световая депривация несколько замедляет регенерацию оптического нерва у золотых рыбок Carassius auratus по сравнению с особями, содержащимися при стандартных световых условиях [12]. Сведения о влиянии депривации света на регенерацию глаза у брюхоногих моллюсков крайне скудны. Gillary [10] отмечает, что содержание моллюсков Strombus luhuanus с удаленными щупальцами в постоянной темноте не оказывает принципиального влияния на течение регенерации. По крайней мере, не изменяется ни форма электрических ответов глаза на световую стимуляцию (ЭРГ), ни спектральная чувствительность глаза. Исследования процессов структурной регенерации глаза и его электрических ответов проводились и на других видах улиток [9, 10], однако вопрос о влиянии световой депривации на течение регенерации не изучался. В отношении регенерации органа зрения гигантская африканская улитка Achatina fulica выделяется особо. У сравнительно взрослых особей этого моллюска после удаления оптического щупальца вос89 Исследования беспозвоночных и рыб становление глаза протекает с аномалиями [5, 8], которые выражаются в различного вида отклонениях структуры вновь образующегося глаза от нормальной, а также в появлении нескольких (2 – 3) структурно независимых глаз. Представлялось логичным выяснить, не является ли свет дополнительным к возрасту фактором, определяющим течение процесса регенерации. Были поставлены задачи: определить, влияет ли световая депривация на скорость и полноту регенерации структуры глаза A. fulica, а также на ЭРГ регенерировавших глаз. Методики и материалы Объект исследования. Опыты проводили на особях лабораторной культуры Achatina fulica. Улиток содержали в частично затененных террариумах в специально оборудованном помещении при поддерживаемых температуре (26 – 28 °С), влажности воздуха (98 – 100 %) и постоянных условиях освещения (две лампы дневного света ЛБ-40). Моллюсков кормили морковью, капустой, листьями одуванчика, яичной скорлупой 2 – 3 раза в неделю, 1 – 2 раза в месяц животных мыли и производили замену грунта (песок). Плотность содержания молодых животных не превышала 100 особей на 1 м2. Были сформированы две экспериментальные и две контрольные группы только что вышедших из яйцевой капсулы животных, по десять моллюсков в каждой группе. Животные первой экспериментальной и первой контрольной группы содержались при круглосуточном освещении (две лампы дневного света ЛБ-40), животные второй экспериментальной и второй контрольной группы содержались в темноте. Удаление оптических щупалец проводили через одну неделю после вылупления моллюсков в обеих экспериментальных группах животных. Визуально определяли количество щупалец, содержавших регенерировавшие глаза, через одну, две и три недели, а также через месяц после операции. Гистология и морфометрия регенерировавших и нативных глаз. Фиксацию дистальной части оптического щупальца проводили в жидкости Буэна, заливку в парафин проводили по стандартной методике [2, 4]. Срезы толщиной 3 – 4 мкм изготавливали на санном микротоме МС. Препараты окрашивали гематоксилин-гемаляумом или гематоксилином по Генденгайну. 90 О.С. Тартаковская, С.Л. Борисенко, В.В. Жуков Полученные препараты рассматривали при помощи микроскопа БИОЛАМ-70, фотографировали на цифровую камеру и на фотографическую пленку. Измерения при помощи окуляр-микрометра проводили на трех последовательных максимальных по размеру срезах каждого глаза. Измеряемые параметры: – максимальные размеры главного глаза в длину (Lгл) и ширину (Hгл); – длина (Lхр) и ширина (Hхр) хрусталика главного глаза; – толщина капсулы глаза (hкап); роговицы (hрог); пигментного (hпигм), ядерного (hяд) и микровиллярного (hмик) слоев сетчатки главного глаза. Электрофизиология. Регистрировали электрические ответы нативных и регенерировавших глаз на предъявление парных вспышек света. Отсеченное глазное щупальце помещали в ванночку с физиологическим раствором. Дальнейшее приготовление препарата проводили под источником красного света с тепловым фильтром. Глазной бокал очищали от окружающих тканей и по возможности ориентировали роговицей в направлении стимулирующего светового потока. Приготовленный препарат глаза оставляли в экспериментальной камере на 30 минут для темновой адаптации. Регистрацию электрических сигналов глаза осуществляли стеклянным электродом-присоской с диаметром кончика 70 мкм. Подводимый сверху электрод прижимали к середине глазного бокала и создавали в электроде разряжение 20 – 30 см водяного столба. Сигнал с хлор-серебряных электродов подавали на вход усилителя постоянного тока и оцифровывали (АЦП L-761 фирмы Lcard). Источником световой стимуляции служила лампа КГМ-150. Световой поток, пропущенный через монохроматор (λ = 500 нм), подавали на препарат по световолоконному жгуту. Величину квантового потока регулировали оптическим клином и измеряли фотометром. Подачу светового стимула продолжительностью в одну секунду регулировали электромагнитным затвором. Перед началом измерений определяли величину квантового потока, вызывающего максимальный по амплитуде электрический ответ глаза. В ходе измерений применяли свет интенсивностью 50 % полученной величины. Время между двумя предъявляемыми стимулами изменяли от 20 до 1 секунды. На каждом препарате выполняли три серии опытов по 7 – 9 пар стимулов в каждой. Время между парами стимулов в каждом опыте составляло 3 минуты, а перерыв между сериями опытов – 10 минут. Физиологический раствор (мМ): NaCl – 61; KCl – 3,2; CaCl2 – 10; MgCl2 – 13; глюкоза – 5; pH – 7,6 – 7,8 (Tris-HCl) [14]. 91 Исследования беспозвоночных и рыб Статистическая обработка. Определяли средние латентности первого и второго ответов, отношение второй амплитуды к первой и коэффициент корреляции между интервалом, между стимулами и вычисленными величинами [1]. Результаты При визуальном наблюдении за оперированными животными обеих экспериментальных групп отмечали образование пигментных пятен на оставшихся участках щупалец на третьей неделе после операции. Через месяц после операции глаза регенерировали в 100 % случаев как у животных, содержавшихся на свету, так и у животных, содержавшихся в темноте. В ряде случаев у нативных и регенерирующих глаз животных, содержавшихся в темноте, наблюдали большую толщину микровиллярного слоя и меньшую толщину пигментного слоя по сравнению с глазами животных, содержавшихся на свету. Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что происходит полное восстановление линейных размеров структур регенерировавших глаз. Статистически достоверные различия в толщине микровиллярного и пигментного слоев светоадаптированного и темноадаптированного глаз не выявлены. Таблица 1 Линейные размеры параметров глаза Achatina fulica, содержавшихся при различных световых режимах, через месяц после удаления щупалец, мкм Глаза Нативные Условия содер- L гл жания Свет H гл L хр H хр h пигм h яд h мк h рог h кап 215,00 164,08 84,58 64,42 17,08 10,25 12,33 35,33 4,08 ±2,57 ±9,07 ±13,52 ±6,56 ±2,60 ±1,99 ±2,37 ±5,34 ±0,34 212,92 158,88 79,31 59,00 14,13 12,63 12,13 31,75 6,13 227,94 168,83 89,24 60,13 28,22 17,90 16,11 29,83 3,92 Темнота ±27,34 ±11,88 ±22,25 ±20,23 ±2,56 ±2,44 ±1,94 ±6,86 ±10,24 Регене- Свет ±40,41 ±46,59 ±18,30 ±14,54 ±7,95 ±2,68 ±4,89 ±0,62 ±1,10 рировавшие Темнота 199,30 150,42 71,00 51,70 20,00 17,37 11,90 24,71 3,13 ±42,08 ±19,59 ±16,28 ±19,44 ±6,83 ±5,93 ±2,84 ±6,90 ±0,87 92 О.С. Тартаковская, С.Л. Борисенко, В.В. Жуков Электроретинограмма (ЭРГ) регенерировавшего глаза Achatina fulica характеризуется наличием фаз быстрой деполяризации и более медленной реполяризации, характерных также для ЭРГ нативных глаз (рис. 1). ЭРГ глаз животных, содержавшихся на свету и в темноте, принципиально не отличались друг от друга. а б Рис. 1. ЭРГ нативного а и регенерировавшего б глаз содержавшихся на свету моллюсков A. Fulica в ответ на предъявление двух вспышек света с интервалом в 10 с. Стрелками обозначены моменты нанесения световой стимуляции При предъявлении пары световых стимулов средние латентности второй ЭРГ глаз животных всех групп были больше по сравнению с латентностями первого ответа. Статистически достоверных различий латентностей как первого, так и второго ответов глаза на световую стимуляцию между группами моллюсков не выявлено (табл. 2). 93 Исследования беспозвоночных и рыб Таблица 2 Средние латентности ответов нативного и регенерировавшего глаз Параметр ЭРГ Количество ЭРГ Латентность 1-го ответа, мс Латентность 2-го ответа, мс Отношение средних латентностей Нативные глаза ДепривироСветовые ванные 72 46 91,87 63,50 ±19,29 ±19,56 124,56 91,89 ±21,27 ±26,85 1,45 1,36 Регенерировавшие глаза ДепривироСветовые ванные 199 55 72,02 66,60 ±28,40 ±14,05 85,80 95,96 ±37,51 ±27,40 1,19 1,44 Амплитуда второго ответа ЭРГ глаз моллюсков всех групп была меньше первой при интервале между ними до трех минут. При уменьшении интервала между стимулами наблюдалось статистически достоверное уменьшение амплитуд второго ответа. Об этом свидетельствует статистически значимая положительная корреляция между межстимульным интервалом и отношением амплитуды второго ответа к амплитуде первого ответа (табл. 3). Таблица 3 Коэффициент корреляции межстимульного интервала с латентостями первого и второго ответов глаза и с отношением амплитуд ЭРГ Параметр ЭРГ Латентность 1-го ответа Латентность 2-го ответа Отношение амплитуд 2-го и 1-го ответов Глаза моллюсков, содержавшихся на свету РегенериНативные ровавшие -0,23 -0,24 -0,39 -0,26 0,64 0,52 Глаза светодепривированных моллюсков РегенериНативные ровавшие -0,14 0,09 0,19 -0,14 0,83 0,68 Латентности второго ответа показывают незначительную тенденцию к уменьшению при увеличении интервала между стимулами, однако коэффициент корреляции интервала между двумя вспышками света и латентностью первого и второго ответов статистически недостоверен (табл. 3). 94 О.С. Тартаковская, С.Л. Борисенко, В.В. Жуков Слияние отдельных ЭРГ на последовательные вспышки света происходит при межстимульном интервале в 1 – 2 секунды у нативных глаз моллюсков обеих групп и регенерировавших глаз моллюсков, содержавшихся на свету (рис. 2а, б). Ответы регенерировавших глаз светодепривированных животных сливаются при интервале около 5 секунд (рис. 2в, г). а в б г Рис. 2. ЭРГ нативного (а, б) и регенерировавшего (в, г) глаз светодепривированных моллюсков A. fulica. Стрелками обозначены моменты нанесения световой стимуляции. Интервал между стимулами: а – 1 с, б – 2 с, в – 5 с, г – 10 с Обсуждение Световая депривация влияет на некоторые проявления жизнедеятельности Achatina fulica. В частности, содержание этих моллюсков при отсутствии света негативно сказывается на их репродуктивных способностях [11]. Уменьшаются также двигательная активность животных и количество потребляемой ими пищи. С другой стороны, постоянная темнота, так же как и удаление оптических щупалец, не приводит к изменению циркадианного ритма A. fulica [15]. 95 Исследования беспозвоночных и рыб Ограничение светового потока на сетчатку глаза нарушает формирование зрения в онтогенезе за счет недоразвития центрального отдела сенсорной системы как у позвоночных [6], так и у беспозвоночных [7] животных. Показано также, что длительная монохроматическая депривация приводит к нарушениям структуры соответствующих колбочек сетчатки рыбы [16]. Основываясь на сходстве процесса регенерации с формированием органов в онтогенезе, можно было бы предположить, что световая депривация влияет хотя бы на скорость восстановления глаза A. fulica. Однако наши исследования показали, что световая депривация не влияет на восстановление структуры и электрических свойств глаз брюхоногих моллюсков. Скорость регенерации глаз была одинакова у животных обеих экспериментальных групп: через месяц после удаления дистальной части оптического щупальца восстановление структур глаза наблюдалось в 100 % случаев. Восстановление линейных размеров глаза происходит также через месяц после операции. Наши данные, полученные на молодых особях A. fulica, подтверждают предварительные выводы [10], полученные на Strombus luhuanus. Таким образом, световая стимуляция не является необходимым фактором для протекания регенерационных процессов в периферическом отделе зрительной системы у брюхоногих моллюсков. Более того, электрические ответы регенерировавших глаз животных, содержавшихся в темноте, не отличаются от ответов регенерировавших глаз животных, содержавшихся при постоянном освещении. Остается, однако, вероятность того, что световые условия содержания регенерирующих улиток могут влиять на восстановление связей формирующегося глаза с нейронами церебральных ганглиев, что, безусловно, требует специального исследования. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант №02-04-48261). Список литературы 1. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биологов спец. вузов. М., 1990. 2. Меркулов Г.А. Гистологическая техника. М., 1961. 3. Одум Ю. Экология. М., 1986. 4. Ромейс Б. Микроскопическая техника. М., 1954. 96 О.С. Тартаковская, С.Л. Борисенко, В.В. Жуков 5. Сидельников А.П. Регенерация глазного щупальца у гигантской африканской улитки Achatina fulica // Изв. РАН. Сер. биол. 1991. №5. С. 716 – 725. 6. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. М., 1990. 7. Barth M., Hirsch H.V., Meinertzhagen I.A., Heisenberg M. Experience-dependent developmental plasticity in the optic lobe of Drosophila melanogaster // J. Neurosci. 1997. Vol. 17(4). Р. 1493 – 1504 8. Chase R., Kamil R. Morphology and odor sensitivity of regenerated snail tentacles // J. Neurobiol. 1983. Vol. 14. №1. Р. 43 – 50. 9. Eakin R.M., Ferlatte M.M. Studies of eye regeneration in a snail, Helix aspersa // J. Exp. Zool. 1973. Vol. 184. №1. P. 81 – 95. 10. Gillary H. Electrical potentials from the regenerating eye of Strombus // J. Exp. Biol. 1983. Vol. 107. P. 293 – 310. 11. Hodasi J.K.M. The effects of different light regimes on the behaviour and biology of Achatina (Linne) // J. Moll. stud. 1982. Vol. 48. Р. 283 – 293. 12. Leitner D., Francis A., Gazzaniga M. Optic nerve regeneration in goldfish under light deprivation // Brain Research Bulletin. 1982. Vol. 8. Р. 105 – 107. 13. Ramachandran A.V., Ndukuba P.I. Preliminary evidence for pinealmediated extraretinal photoreception in relation to tail regeneration in the Gekkonid lizard, Hemidactylus flaviviridis // J. Pineal. Res. 1989. Vol. 6(2). P. 121 – 134. 14. Suzuki H., Watanabe M., Tsukahara Y., Tasaki K. Duplex system in the simple retina of a gastropode mollusc, Limax flavus L. // J. Comp. Physiol. 1979. Vol. 133. P. 125 – 130. 15. Takeda N., Ozaki T. Induction of locomotor behavior in the giant african snail, Achatina fulica // Comp. Biochem. Physiol. 1986. Vol. 83A. №1. P. 77 – 82. 16. Wagner H.J., Kroger R.H.H. Effects of long-term spectral deprivation on the morphological organisation of the outer retina of the blue acara (Aequidens pulcher) // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 2000. Vol. 355. P. 1249 – 1252. С.Л. Борисенко Электрические реакции глаза брюхоногого моллюска Lymnaea stagnalis L. Микроэлектродное исследование глаза Lymnaea stagnalis выявило два типа электрических сигналов: постоянный потенциал и его изменения в ответ на световую стимуляцию (ЭРГ). Установлено, что полярность фаз ЭРГ не зависит от точки на поверхности 97 Исследования беспозвоночных и рыб глазного бокала, в которой производилось погружение микроэлектрода в сетчатку. Сравнение динамики компонентов ЭРГ позволяет сделать предположение об их различном происхождении, а также о существовании профиля полярности и амплитуды ЭРГ по толщине сетчатки. Введение Камерный глаз брюхоногих моллюсков сравнительно редко выступает объектом электрофизиологических исследований. Можно указать лишь на небольшое число работ, в которых производилась регистрация электроретинограммы (ЭРГ) или электрических ответов фоторецепторных клеток сетчатки глаза морских и сухопутных видов [1]. Поэтому логичной кажется постановка такой экспериментальной задачи по отношению к глазу пресноводного легочного моллюска. Объектом настоящей работы был выбран большой прудовик Lymnaea stagnalis. Камерный глаз этого моллюска имеет строение, типичное для брюхоногих, и включает в себя роговицу, хрусталик, стекловидное тело и однослойную сетчатку с микровиллярными фоторецепторными клетками [2]. Особенностью строения является геометрия сетчатки, внутренняя поверхность которой образует характерные углубления – дорсальную и более глубокую вентральную ямки [3]. Ранее была описана ЭРГ, полученная всасывающим электродом в области основания глазного бокала в месте формирования оптического нерва [4]. В данной работе производилась микроэлектродная регистрация электрических сигналов глаза в различных топографических точках. При этом ставилась цель – получить представление о пространственном распределении электрических потенциалов в глазном бокале в условиях темновой адаптации и при генерации ответа на световую стимуляцию. Материалы и методы Объект исследования. Взрослые особи Lymnaea stagnalis L. с раковиной высотой 2 см были собраны прудах Калининграда и содержались в емкостях с отстоянной водопроводной водой. Световой режим 12 С : 12 Т устанавливали лампами накаливания. 98 С.Л. Борисенко Препарат. Глаз размером около 300 мкм по продольной и 200 мкм по поперечной оси с обрубком оптического нерва длиной около 700 мкм выделяли под красным светом (фильтр КС-10). Препарат изолированного глаза фиксировали в экспериментальной камере за отходящие от него пучки коллагеновых волокон вольфрамовыми иглами, заточенными электролитически. При этом апертурное отверстие глаза ориентировали навстречу стимулирующему световому потоку. Физиологический раствор (мМ): NaCl – 40; KCl – 3; CaCl2 – 3; MgCl2 – 1; рН = 7,5 поддерживали карбонатным буфером [5]. Электрофизиологическая установка. Эксперименты проводились в электрофизиологической установке, состоящей из измерительного комплекса для работы с микроэлектродами, цифрового осциллографа С9-8 и чернильного графопостроителя Н306. Световая стимуляция осуществлялась источником света (лампа КГМ-150) с регулируемым накалом. Световые стимулы продолжительностью 0,5 с формировали электромеханическим затвором, которым управляли электронным стимулятором ЭС-50 – 1. После прохождения абсорбционных фильтров (ФИ-05) световой пучок по оптоволоконному кабелю направляли к препарату и фокусировали на нем. Микроэлектроды с диаметром кончика менее 1 мкм изготавливали на горизонтальной кузнице Leitz. Электроды заполняли 3 М раствором KCl. Сопротивление микроэлектродной системы в физиологическом растворе было около 15 – 20 МОм и контролировалось перед каждым погружением микроэлектрода. Ход эксперимента. Позиционирование микроэлектрода проводили при красном свете, подаваемом через световолоконный жгут, снабженный фильтром КС-10. После темновой адаптации длительностью 30 мин осуществляли погружение микроэлектрода до появления устойчивой разности потенциалов и проводили контрольное освещение препарата. Если ответа не было, погружение продолжали. В ходе каждого эксперимента производили серию последовательных регистраций вдоль длинной оси глазного бокала, начиная от края роговицы и до окончания области нейропиля. Точки отведения на разных препаратах выбирали визуально – ориентируясь относительно границ пигментного слоя глазного бокала. С достаточной уверенностью удалось идентифицировать три основные точки отведения потенциала (рис. 1, 2). Для каждой точки проводили последовательно три – четыре 99 Исследования беспозвоночных и рыб 1 2 0,5 Мв 3 б 1 2 а б а Рис. 1. Примеры ЭРГ, полученные микроэлектродным отведением в области роговицы (а) и средней части глазного бокала Lymnaea stagnalis (б). Точки погружения микроэлектрода показаны на вставке. Отметка стимуляции общая для всех приведенных ЭРГ электрических ответа на световую стимуляцию. В связи с тем, что длительность регистрации электрических потенциалов глаза была ограничена (сеанс регистрации из каждой точки, как правило, не превышал 20 – 30 мин), отведения от всех трех точек получены не для каждого препарата. Но на 12 препаратах удалось провести во всех точках весь набор отведений. Всего было исследовано 72 препарата и произведено 229 записей ЭРГ. 100 С.Л. Борисенко 1 5 6 2 3 4 Рис. 2. Примеры ЭРГ, полученные микроэлектродным отведением в области нейропиля глазного бокала Lymnaea stagnalis. Место погружения микроэлектрода указано на вставке. Для каждого столбца записей показана общая отметка стимуляции Результаты Было зарегистрировано два вида электрических сигналов: постоянный потенциал (ПП) положительного или отрицательного знака относительно индифферентного электрода и его быстрые изменения в ответ на световую стимуляцию – ЭРГ, которая могла состоять из одного или нескольких медленных компонентов (волн) и более быстрых пиков. Употребляемая при описании ЭРГ терминология – отрицательный или положительный компонент (волна или пик) – относится к направлению смещения потенциала во время ответа относительно исходного ПП. Ниже следует описание ответов, полученных в различных точках глазного бокала. 101 Исследования беспозвоночных и рыб Область роговицы. При проколе микроэлектродом в районе роговицы фиксировали положительный ПП амплитудой до 12 мВ. Волна ЭРГ с равной вероятностью могла иметь как положительную (амплитуда до 3 мВ, рис 1а 1), так и отрицательную (амплитуда до 10 – 11 мВ, рис. 1а 2) полярность. Фаза реполяризации более медленная, чем соответствующий компонент ЭРГ в нейропиле. Погружение электрода приводит к увеличению положительного значения потенциала. Быстрых изменений потенциала на фоне развивающейся ЭРГ, характерных для области нейропиля, зафиксировано не было. Зарегистрированная в этой области форма ЭРГ была наиболее стабильной по сравнению с отведениями в других точках: со временем наблюдалось лишь изменение амплитуды при сохранении направления и динамики фаз. В этой точке была получена 61 ЭРГ. Средняя часть глазного бокала. При проколе бокала регистрировали небольшой положительный ПП до двух мВ, который при длительном нахождении электрода в этой точке мог падать до нуля. ЭРГ, полученные в этих точках, имели вид волн, среди которых встречались как положительные, так и отрицательные. Были зарегистрированы двух- и трехфазные волны ЭРГ (рис. 1б 1 – 3) При дальнейшем погружении микроэлектрода ПП падал до нулевого значения, вместе с тем уменьшалась и амплитуда ЭРГ без заметного искажения фаз. В этой части бокала было получено 69 ЭРГ. Нейропиль. На первых этапах погружения электрода в глазной бокал наблюдался отрицательный ПП величиной до 10 мВ. В этой точке регистрировали ЭРГ, по крайней мере, трех видов. 1. Отрицательная монофазная волна амплитудой до 7 мВ, состоящая из относительно быстрого смещения потенциала и более медленного его возврата к исходному значению (реполяризация) (рис. 2 4). Такой вид имели около 45 % из 99 зарегистрированных в этой точке ЭРГ. 2. В стольких же случаях регистрировали сходную по кинетике положительную волну ЭРГ амплитудой до 8 мВ (рис. 2 3). 3. В 10 % случаев медленные волны ЭРГ сочетались с быстрыми колебаниями, не привязанными к определенной фазе волны. Среди них быстрые отрицательные (рис. 2 6) и положительные пики (рис. 2 2, 5) с отрицательной медленной последующей волной, а также множества положительных пиков на фоне общей медленной деполяризации (рис. 2 1). С течением времени форма ЭРГ этих пиков могла изменяться. Наблюдаемые изменения касались как амплитуды, 102 С.Л. Борисенко так и (иногда) полярности компонентов ответов (рис. 3). При дальнейшем погружении электрода сначала наблюдали увеличение ПП и амплитуды фаз ЭРГ, а затем – уменьшение обоих сигналов. Обсуждение Рис. 3. Динамика ЭРГ, полученной микроэлектродным отведением в области нейропиля глазного бокала Lymnaea stagnalis, при стимуляции светом (отметка в верхней части рисунка) через каждые 3 минуты Задача регистрации электрических сигналов от различных участков изолированного глаза брюхоногого моллюска ставилась и прежде. Исследованиями на Strombus luhuanus [6] и Helix aspersa [7] показано, что полярности фаз ЭРГ, получаемых электродами-присосками от основания глазного бокала и области роговицы, противоположны. Перемещение электрода внутри глазного бокала от микровиллярного слоя глаза H. aspersa к роговице также сопровождается инверсией полярности волны ЭРГ с отрицательной на положительную [7]. Изменение полярности фаз ЭРГ в зависимости от положения регистрирующего электрода-присоски наблюдалась также и в исследованиях на Achatina fulica. При этом в области боковой поверхности бокала была получена двухфазная ЭРГ, состоящая из быстрого пика положительной и последующей медленной отрицательной волны [8]. В своих опытах мы получили результат, противоречащий на первый взгляд приведенным данным. 103 Исследования беспозвоночных и рыб Так, в независимых экспериментах при погружении микроэлектрода в топографически близкие точки глазного бокала могла быть получена различная полярность компонентов ЭРГ. Более того, как оказалось, при длительной регистрации в одном и том же положении микроэлектрода форма и полярность компонентов ЭРГ могли претерпевать изменения. Причину наблюдаемой динамики можно усматривать в том, что в разных отведениях кончик микроэлектрода был погружен в сетчатку на различную глубину. При продолжительной же регистрации силы деформации мягкой ткани глаза, возникшие при погружении микроэлектрода, могли вызывать ее постепенное движение и, таким образом, смещение глубины точки регистрации относительно первоначального положения в бокале. Если такое рассуждение справедливо, то следует признать наличие зависимости амплитуды и полярности ЭРГ от глубины погружения электрода, как это было показано на примере глаза насекомых, который по сравнению с моллюсками имеет более жесткую структуру, дающую возможность послойного анализа электрических сигналов. Таким методом был получен профиль постоянного потенциала, коррелирующий с амплитудой ЭРГ [9]. Для объяснения существования пиков в профиле постоянного потенциала, а также точки реверсии амплитуды ЭРГ был использован подход к глазу насекомого как объемному проводнику, содержащему много источников тока. Предполагалось существование нескольких контуров темнового тока, разбалансировка которых при освещении приводит к возникновению компонентов ЭРГ. В частности, такие токи могут генерироваться последовательно расположенными на пути погружения микроэлектрода фоторецепторами и нейронами ламины. В структуре сетчатки L. stagnalis можно указать, по крайней мере, на два типа клеток, которые могли бы генерировать токи и вносить вклад в формирование ЭРГ: непосредственно фоторецепторные и нервные клетки [2]. Ультраструктурными исследованиями функциональная связь между этими клетками до сих пор не установлена [2, 10], и предположение о том, что в сетчатке L. stagnalis именно в клетках второго порядка формируется импульсный сигнал в ответ на освещение сетчатки, основывается на электрофизиологических данных [11]. Сам вопрос о том, в каких клетках глаза брюхоногих моллюсков происходит генерация распространяющегося потенциала действия, является важным для понимания функциональной организации сетчатки этих животных. Импульсная активность фоторецепторных 104 С.Л. Борисенко клеток обнаружена в сетчатке голожаберных моллюсков Aplysia californica [12] и Hermissenda crassicornis [13, 14], а также в светочувствительных клетках малого ганглия заднежаберного Clione limacina [15]. Фоторецепторы S. luhuanus [16] и A. fulica [8] отвечают на освещение лишь градуальными изменениями мембранного потенциала и импульсный ответ формируется вероятнее всего в клетках второго порядка. Нам не удалось обнаружить явных признаков потенциалов действия в электрических ответах на освещение глаза L. stagnalis, хотя в составе ЭРГ, полученной от области нейропиля, часто присутствовали быстрые пики, появление которых может быть обязано синхронному возбуждению нейронов. Можно полагать, что зоны генерации потенциалов действия локализованы главным образом как раз в этой области. Такое предположение может объяснить тот факт, что ЭРГ, полученные в области роговицы или средней части глазного бокала, практически не содержат быстрых пиков. Во всяком случае сравнительно независимое изменение быстрых и медленных компонент ЭРГ наводит на мысль о том, что они могут генерироваться различными элементами сетчатки. Световые ответы некоторых фоторецепторов S. luhuanus содержат фазы быстрой и более медленной деполяризации, последняя из которых, вероятно, имеет синаптическое происхождение [17]. Реакции на свет фоторецепторов голожаберных моллюсков A. californica [12] и H. crassicornis [13, 14] еще более разнообразны, частично вследствие взаимодействия клеток сетчатки. Если учесть, что в сетчатке L. stagnalis можно выделить два морфологических типа фоторецепторных клеток [2], то можно рассуждать об их относительном вкладе в ЭРГ. Все же очевидно, что вопрос о различном клеточном происхождении компонентов электрического ответа и функциональной гетерогенности сетчатки L. stagnalis требует детального ее исследования, и результаты, полученные нами, представляют собой лишь первый шаг в этом направлении. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 02-04-48261. Список литературы 1. Messenger J.B. Comparative physiology of vision in molluscs // Handbook of sensory physiology / Ed. H. Autrum. Berlin; Heidelberg; New-York: SpringerVerlag. 1981. 7/6C. P. 93 – 200. 105 Исследования беспозвоночных и рыб 2. Бобкова М.В. Структурно-функциональная организация периферического отдела зрительной системы прудовика обыкновенного Lymnaea stagnalis // Журн. эвол. биох. и физиол. 1998. 34 (6). С. 716 – 731. 3. Она же. Форма сетчатки, структура хрусталика и природа экранирующего пигмента глаза Lymnaea stagnalis // Журн. эвол. биох. и физиол. 1996. 32 (1). С. 109 – 112. 4. Жуков В.В., Грибакин Ф.Г. Спектральная чувствительность глаза моллюска Lymnaea stagnalis и Planorbarius corneus в ультрафиолетовой и видимой области спектра // Сенсорные системы. 1990. 4 (4). С. 341 – 350. 5. Suzuki H., Watanabe M., Tsukahara Y., Tasaki K. Duplex system in the simple retina of a gastropode mollusc Limax flavus L. // J. comp. physiol. 1979. Vol. 133. P. 125 – 130. 6. Gillary H.L. Light-evoked electrical potentials from the eye and optic nerve of Strombus: response waveform and spectral sensitivity // J. exp. biol. 1974. Vol. 60. P. 383 – 396. 7. Idem. Electrical responses from the eye of Helix to photic stimulation and simultaneous electrical stimulation of the optic nerve // Vision Res. 1970. Vol. 10. P. 977 – 991. 8. Tamamaki N. Visible light reception of accessory eye in the giant snail, Achatina fulica, as revealed by an electrophysiological study // Zoological science. 1989. Vol. 6. P. 867 – 875. 9. Грибакин Ф.Г. Механизмы фоторецепции насекомых. Л.: Наука, 1981. 10. Stoll C.J. Observations on the ultrastructure of the eye of the basommatophoran snail Lymnaea stagnalis (L.) // Proc. Kon. Ned. Akad. Wet. 1973. Vol. 76. P. 414 – 424. 11. Stoll C.J., Bijlsma A. Optic nerve activity in Lymnaea stagnalis (L.) to photic stimulation of the eye // Proc. Kon. Ned. Akad. Wet. 1973. Vol. 76. P. 406 – 413. 12. Jacklet J.W., Rolerson C. Electrical activity and structure of retinal cells of the Aplysia eye: II. Photoreceptors // J. exp. biol. 1982. Vol. 99. P. 381 – 395. 13. Dennis M.J. Electrophysiology of the visual system in a nudibranch mollusc // J. neurophysiol. 1967. Vol. 30. P. 1439 – 1465. 14. Alkon D.L., Fuortes M.G.F. Responses of photoreceptors in Hermissenda // The j. gen. physiol. 1972. Vol. 60. P. 631 – 649. 15. Аршавский Ю.И., Орловский Г.Н., Панчин Ю.В. Электрофизиологическое исследование фоторецепторных клеток у заднежаберных моллюсков Clione limacina и Coryphella rufibranchialis // Сенсорные системы. 1990. Т. 4 (3). С. 331 – 334. 16. Quandt F.N., Gillary H.L. Classes of light-evoked response in the retina of Strombus // J. exp. biol. 1979. Vol. 80. P. 287 – 297. 17. Iidem. Separable phases of light-evoked depolarization in the retina of Strombus // J. exp. biol. 1980. Vol. 84. P. 137 – 148. 106 И.А. Ваколюк, В.В. Жуков И.А. Ваколюк, В.В. Жуков Различают ли наземные легочные моллюски плоскость поляризации света? На основе фототаксиса проведены исследования поляризационной чувствительности четырех видов наземных брюхоногих моллюсков: Cepaea nemoralis, Trichia hispida, Arion rufus, Deroceras agrestе. Лишь для D. agrestе экспериментально получены основания предполагать способность животного различать положение плоскости поляризации света. Введение Исследования фоточувствительности животных не могут быть полными без оценки их способности воспринимать поляризованный свет. Поляризационная чувствительность встречается более чем у ста видов животных в трех больших типах высших многоклеточных, в том числе у моллюсков класса Cephalopoda [3, 12]. Работ по изучению этого вида рецепции у представителей класса Gastropoda крайне мало, и в основном они выполнены на литторальных или морских видах [5 – 9]. Использование наземными моллюсками положения е-вектора для ориентации в естественной среде, как кажется, было бы им выгодно, поскольку в результате первичного рассеивания и выборочного отражения в атмосфере неполяризованный направленный солнечный свет (а также свет луны, звезд, биолюминесценция) становится частично линейно поляризованным [10, 12]. Кроме того, у ряда видов наземных брюхоногих обнаружены дополнительные структуры глаза, значение которых до конца не выяснено [11]. Не исключено, что эти добавочные глаза, не приспособленные к выполнению зрительной функции, служат для оценки иных, чем освещенность, параметров светового потока, например положения плоскости поляризации. В связи с этим изучение поляризационной чувствительности у легочных моллюсков, особенно наземных, представляет несомненный интерес в области экологической и сенсорной физиологии. 107 Исследования беспозвоночных и рыб Материал и методы исследования Животные. В экспериментах исследованы взрослые особи четырех видов наземных брюхоногих моллюсков: Cepaea nemoralis, Trichia hispida, Arion rufus, Deroceras agrestе. Животных отлавливали в садово-парковой зоне города c мая по сентябрь в период с 1999 по 2001 г. Для проведения опытов отбирали группы животных одинакового размера. В лабораторных условиях наземных улиток и слизней содержали в террариумах с влажной почвой, на которой располагались укрытия, при температуре в диапазоне 20 – 25 °C; смену почвы производили один раз в неделю. Кормили всех животных ежедневно листьями одуванчиков, периодически добавляя в рацион морковь. Экспериментальная камера представляла собой стеклянный цилиндр с нанесенной на внешней стороне дна координатной сеткой. Диаметр (D) и высоту (h) цилиндра подбирали в соответствии со средней величиной видов моллюсков, используемых в экспериментах: D = 31 см, h = 30 см – для С. nemoralis и A. rufus, D = 18 см, h = 20 см – для D. agreste, D = 9 см, h = 2 см – для T. hispida. Боковые стенки цилиндра покрывали снаружи черной бумагой. Цилиндр помещали на белую поверхность основания установки и экранировали со всех сторон светонепроницаемым коробом. Во всех экспериментах использовали один источник световой стимуляции (лампа накаливания 100 Вт, 220 В либо 25 Вт, 220 В), свет от которого поступал в камеру сверху через прорезь в экранирующем коробе. Источник света в ходе эксперимента располагали на неизменной высоте, которую подбирали для каждого вида моллюсков, и контролировали его положение, оценивая уровень освещенности при помощи люксметра. Между источником света и экспериментальной установкой помещали тепловой и рассеивающий фильтры. В прорези экранирующего короба горизонтально устанавливали поляризатор. Условия проведения и ход эксперимента. Формировали экспериментальные группы из десяти интактных моллюсков. Перед опытами животные подвергались темновой адаптации в течение одного часа. Наблюдения за поведением проводили при температуре в диапазоне 20 – 23°. После каждого опыта с рабочих поверхностей камеры тщательно удаляли следы слизи, чтобы снизить до минимума влияние химического следа, оставленного предыдущими животными. 108 И.А. Ваколюк, В.В. Жуков Опыты выполняли по следующей схеме: одного моллюска экспериментальной группы помещали в центре камеры. Камеру закрывали экранирующим коробом, затем включали источник света. Положение животного периодически контролировали через боковое отверстие в экране. По достижении животным стенки цилиндрической камеры наблюдение прекращали и фиксировали координаты. В ходе эксперимента было проведено по четыре серии опытов для экспериментальной группы каждого вида. Положение плоскости поляризации света в каждой последующей серии опытов изменяли относительно предыдущего поворотом поляризатора на 90° по часовой стрелке. При необходимости серии опытов повторяли. Оценка результатов. Влияние положения плоскости поляризации света на ориентацию моллюсков оценивали по распределению векторов перемещения моллюсков на основе теста пространственного распределения (Rao`s spacing test [4]) и определения длины среднего вектора (Rayleigh test [4]). Вектор перемещения животного определяли как отрезок прямой, соединяющий центр дна и точку боковой стенки цилиндра, которой оно достигало. Длину среднего вектора определяли как скаляр усредненной суммы векторов перемещения каждого животного экспериментальной группы. Результаты исследования По координатам векторов перемещения моллюсков экспериментальной группы для каждой серии опытов был рассчитан критерий U (тест пространственного распределения). Значения критерия U, полученные в ходе статистической обработки экспериментальных данных во всех сериях опытов оказались ниже табличных, даже для вероятности ошибочной оценки р = 0,05 (табл. 1). Этот факт не позволяет отвергнуть нулевую гипотезу о случайном выборе моллюсками направления движения, независимо от положения поляризатора (а значит, и плоскости поляризации). Значения критерия U, полученные по результатам наблюдений за распределением по плоскости камеры слизней вида A. rufus, также оказались ниже, чем табличные. На другом виде слизней – D. agreste – в четырех из восьми серий опытов были получены значения критерия U, превышающие табличные (см. табл. 1), что позволяет предположить детерминированное распределение моллюсков в пространстве при стимуляции их поляризованным светом. В связи с этим в 109 Исследования беспозвоночных и рыб качестве контроля были проведены дополнительные серии опытов на животных этого же вида, но с удаленными глазами, а также с интактными особями этого же вида в отсутствие поляризатора. Эти опыты продемонстрировали с высокой степенью статистической значимости случайность распределения по рабочей поверхности камеры как интактных животных в отсутствие поляризатора (U=135), так и безглазых слизней – при различных положениях поляризатора (например, U0° = 100, U90° = 110). Таблица 1 Значения критерия U в экспериментах по определению поляризационной чувствительности моллюсков в цилиндрической камере Виды Trichia hispida Cepaea nemoralis Arion rufus Deroceras agreste Экспериментальные значения Табличные значения 0° 90° 180° 270° p = 0,01 p = 0,05 135 81 121 114 (n = 9) (n = 10) (n = 10) (n = 10) 137 165 139 141 195,1 173,5 (n = 10) (n = 10) (n = 10) (n = 10) (n = 9) (n = 9) 155 137 166 162 (n = 10) (n = 10) (n = 10) (n = 10) 192,2 172,1 145 46 198 192 (n = 9) (n = 10) (n = 9) (n = 9) (n = 10) (n = 10) 122 154 201 172 (n = 10) (n = 10) (n = 10) (n = 10) Примечание: в скобках указано количество проб в каждой серии опытов; серым цветом выделены статистически подтверждаемые значения критерия U; для Deroceras agreste в первой строке значения данные получены по результатам экспериментов, проведенных на интактных животных летом 2000 года, во второй – летом 2001. Возникшие сомнения в отношении поляризационной чувствительности Deroceras agreste помогло разрешить использование более чувствительного метода статистической обработки аксиальных данных (Rayleigh test). Определенные нами результирующие вектора перемещения и их скалярные величины позволили оценить среднее направление и характер распределения моллюсков при каждом положении поляризатора в каждом варианте эксперимента. 110 И.А. Ваколюк, В.В. Жуков Таблица 2 Скаляры результирующих векторов в опытах по определению поляризационной чувствительности Deroceras agreste в цилиндрической камере Вариант эксперимента Интактные животные, лето 2000 Интактные животные, лето 2001 Интактные животные, лето 2000, без поляризатора Ослепленные животные, лето 2000 Углы результирующих векторов 0° 90° 180° 270° r = 0,134 r = 0,442 r = 0,506 r = 0,256 p > 0,846 p=0,145 p > 0,085 p = 0,558 r = 0,482 r = 0,302 r = 0,198 r = 0,293 p = 0,098 p = 0,417 p = 0,709 p > 0,417 r = 0,415 p > 0,12 r = 0,184 r = 0,006 r = 0,161 r = 0,106 p = 0,733 p > 0,900 p = 0,783 p > 0,897 Примечание: в каждой ячейке таблицы указаны длина результирующего вектора (r) и соответствующий ему критический уровень (p). Как видно из таблицы 2, критические уровни вероятности ошибочной оценки оказались значительно выше принятых в биологической статистике, что не позволяет отвергнуть нулевую гипотезу об отсутствии детерминированной реакции Deroceras agreste на плоскополяризованный свет. Обсуждение Способность к различению положения плоскости поляризации света обнаружена у животных, обитающих как в водной, так и в воздушной среде и обладающих глазами различной степени сложности. Однако все виды, в отношении которых поляризационная чувствительность доказана, имеют особо устроенные фоторецепторы: их световоспринимающие элементы – микровиллы – организованы как рабдомы. При этом возникает предпочтительное расположение дипольного момента молекул зрительного пигмента, что, вероятно, и создает морфологическую основу для поляризационной чувствительности [1 – 3, 10, 12]. Кроме того, различение положения плоскости поляризации света оптической системой может, в принципе, обеспечиваться и линзой-анализатором, например хрусталиком, хотя 111 Исследования беспозвоночных и рыб в этом случае ориентационные реакции связаны оценкой фоторецепторами распределения освещенности в пространстве. Исследованные нами наземные виды брюхоногих моллюсков, как выяснилось в ходе морфологических исследований (Бобкова М., персональное сообщение), обладают цефалическими глазами камерного типа, сетчатка которых не содержит фоторецепторов с упорядоченным расположением микровилл, образующих структуры типа рабдомов насекомых или головоногих. В связи с этим отсутствие поляризационной чувствительности у большинства этих видов брюхоногих кажется понятным. Исключение составляет D. agreste. У этого вида слизней рядом с основным глазом есть дополнительный – содержащий не только дополнительную сетчатку, но и собственный хрусталик, и именно этот вид в половине наших экспериментов показал неслучайное распределение в пространстве под действием поляризованного света. Функции этого добавочного образования точно не установлены. Дополнительная сетчатка не содержит пигментных клеток, а дополнительный хрусталик занимает практически весь объем внутриглазной полости (собственные наблюдения). Такие особенности структуры делают невозможным выполнение дополнительным глазом функции органа зрения. При этом на ультратонких срезах можно видеть, что микровиллы фоторецепторов дополнительной ретины расположены плотно и упорядоченно, образуя геометрически правильную гексагональную структуру (Бобкова М.В., персональное сообщение). Этот факт наводит на мысль о возможной роли дополнительного глаза у слизней данного вида как анализатора поляризованного света. Хотя моллюск Littorina littoralis, способный ориентироваться в пространстве с использованием поляризованного света [7, 8], вообще не имеет дополнительных оптических структур. С другой стороны, D. agreste – не единственный вид наземных брюхоногих, у которого имеется дополнительная сетчатка. Слизни родственного вида D. reticulatum также имеют дополнительную сетчатку, но у них отсутствует дополнительный хрусталик. Проведенное нами тестирование животных этого вида в цилиндрической камере при четырех положениях поляризатора (0° – исходное положение, 90°, 180°, 270°) показало случайность распределения моллюсков в камере в каждом случае, что свидетельствует об отсутствии у D. reticulatum поляризационной чувствительности. Гипотетически участие в анализе положения е-вектора может принимать и дополни112 И.А. Ваколюк, В.В. Жуков тельный хрусталик. Мы рассматривали хрусталики D. agreste, извлеченные из полости дополнительного глазного бокала, в проходящем поляризованном свете. Однако нам не удалось обнаружить анизотропию вещества хрусталика при изменении положения плоскости поляризации светового потока. В заключение отметим следующее. Наземные брюхоногие моллюски исследованных нами видов, скорее всего, не используют плоско поляризованный свет для ориентации в пространстве. Однако отсутствие у животного ориентационной реакции на стимул еще не означает отсутствия способности его восприятия. К тому же упомянутые выше особенности строения сетчатки дополнительного глаза D. agreste, так же как и результаты наблюдений его поведения, не позволяют полностью отвергнуть мысль о наличии у этого слизня поляризационной чувствительности. Выяснение ответа на этот вопрос, несомненно, требует дополнительных исследований. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №00-04-48556. Список литературы 1. Винников Я.А. Эволюция рецепторов. Цитологический, мембранный и молекулярный уровни. Л.: Наука, 1979. 2. Грибакин Ф.Г. Механизмы фоторецепции насекомых. Л.: Наука, 1981. 3. Грибакин Ф.Г., Шуколюков С.А. Механизмы фоторецепции беспозвоночных // Физиология зрения / Под ред. А.Л. Бызов. М.: Наука, 1992. С. 59 – 109. 4. Batschelet E. Circular statistics in Biology (Mathematics in biology). L.; New-York: Acad. Press, 1981. 5. Baylor E.R. The responses of snails to polarized light // J. Exp. Biol. 1959. Vol. 36. № 2. P. 369 – 376. 6. Burdon-Jones C., Charles G.H. Light reactions of littoral gastropods // Nature. 1958. № 4602. P. 129 – 131. 7. Charles G.H. The orientation of Littorina species to polarized light // J. Exp. Biol. 1961. Vol. 38. P. 189 – 202. 8. Idem. The mechanism of orientation of freely moving Littorina littoralis (L.) to polarized light // J. Exp. Biol. 1961. Vol. 38. P. 203 – 212. 9. Idem. Orientational movements of the foot of Littorina species in relation to the plane of vibration of polarized light // J. Exp. Biol. 1961. Vol. 38. P. 213 – 224. 10. Cronin T.W., Shashar N. The linearly polarized light field in clear, tropical marine waters: spatial and temporal variation of light intensity, degree of polarization and e-vector angle // J. Exp. Biol. 2001. Vol. 204. P. 2461 – 2467. 113 Исследования беспозвоночных и рыб 11. Tamamaki N., Kawai K. Ultrastructure of the accessory eye of the giant snail, Achatina fulica (Gastropoda, Pulmonata) // Zoomorfology. 1983. Vol. 102. P. 205 – 213. 12. Waterman T.H. Polarization sensitivity // Handbook of Sensory Physiology / Ed. H. Autrum. Berlin; Heidelberg; New-York: Springer-Verlag, 1981. Vol. VII/6B. P. 281 – 469. Е.С. Боричева, В.Ф. Бондаренко, С.И. Рудая Влияние срока голодания и химических сигналов будущего корма на скорость выработки пищевого предпочтения к нему у катушки роговой Planorbarius corneus Изучена пластичность пищевых предпочтений моллюска катушки роговой в зависимости от срока голодания в присутствии химических сигналов будущего корма в водной среде. У брюхоногих моллюсков хеморецепция является одним из основных видов сенсорного восприятия, без которого невозможны оценка химического состава окружающей среды, размножение, хоминг, избегание врагов, а также поиск и выбор пищи [3]. Последний связан с пищевыми предпочтениями, которые определяются как врожденными реакциями на химические сигналы, так и предварительным опытом питания тем или иным кормом [3; 4]. Измерение латентного периода ориентации Achatina fulica на запах корма показало влияние мотивационных факторов (голодания) на пластичность пищевого поведения брюхоногих моллюсков. Латентный период реакции выбора корма животными в этих экспериментах уменьшался при голодании более семи дней. Показано также, что голодные Achatina fulica в течение недели после последнего приема пищи чаще выбирали запах хорошо знакомого корма по сравнению с запахом нового. Однако влияние времени голодания на скорость выработки пищевого предпочтения у водных брюхоногих моллюсков ранее не изучалось. Неизвестно также, как может влиять на эффективность выработки пищевого предпочтения к химическим сигналам будущего корма присутствие этих сигналов в окружающей среде в период голодания моллюсков. Поэтому целью нашего исследования было изучение влияния срока голодания и химических сигналов буду114 Е.С. Боричева, В.Ф. Бондаренко, С.И. Рудая щего корма на скорость выработки пищевого предпочтения к нему у моллюска катушки роговой. Материал и методика Моллюски были собраны в водоемах Калининграда в количестве 150 особей. Работа включала две серии экспериментов, каждая из которых была проведена на 75 животных. В первой серии экспериментов оценивали изменение эффективностей экстрактов старого и нового кормов у катушки роговой после различных сроков голодания. Животных разделили на пять групп по 15 особей и поместили в отдельные емкости объемом по 8 литров. Воду в аквариумах меняли каждые двое суток. Вторая серия экспериментов отличалась от первой тем, что животные голодали в присутствии химических сигналов будущего корма. Для этого пять групп моллюсков по 15 экземпляров в каждой содержали в одном аквариуме объемом 40 литров, разделенном перегородками со множеством отверстий диаметром 5 мм на пять равных секций. Воду в общем аквариуме не меняли, а лишь доливали необходимое количество свежей воды для поддержания постоянного уровня. Температура воды во всех экспериментах была +20 – 24 ºС. Исследование длилось 64 дня, и методика оценки эффективности кормов в обеих последовательных сериях наблюдений была одинаковой. В первые 7 дней эксперимента всех моллюсков кормили кусочками свежей моркови ad libitum. Затем животных в первом аквариуме и в первой секции общего аквариума начинали кормить листьями капусты. Раз в два дня определяли эффективность экстрактов старого (морковь) и нового (капуста) кормов. В это время в остальных четырех аквариумах первой серии опытов и четырех секциях общего аквариума второй серии опытов до начала кормления капустой катушки голодали в течение 5, 10, 15 и 20 дней соответственно. По истечении этих сроков голодания оценивали эффективность экстрактов кормов. Для приготовления водных экстрактов корнеплод моркови и лист капусты натирали на мелкой терке, к чайной ложке каждого корма добавляли по 50 мл отстоянной водопроводной воды, настаивали в течение одного часа и затем фильтровали. После этого регистрировали реакции на каждый экстракт у десяти выбранных случайным образом животных. Для этого моллюска переносили из аквариума в стеклянный стакан с 20 мл профильтрованной аквариумной воды и в течение трех минут подсчитывали суммарное число 115 Исследования беспозвоночных и рыб скребковых движений радулы (ЧСД). Эта величина считалась фоновой ЧСД. Затем в стакан с помощью пипетки добавляли 1 мл экстракта и снова определяли ЧСД, которую считали вызванной. Затем определяли среднюю эффективность экстракта каждого корма в стимуляции ЧСД по формуле: Σ ЧСДвызв. – Σ ЧСДфон./ n, где n = 10. Уровни значимости влияния водных экстрактов кормов на ЧСД моллюсков и достоверность различий между эффективностями старого и нового кормов по дням эксперимента оценивали с помощью t-критерия Стьюдента [2]. Таким образом, за 64 дня было проведено 52 измерения эффективности кормов, каждое на основании 20 наблюдений с учетом контроля. Результаты В первой серии экспериментов регистрировали эффективности экстрактов старого и нового кормов в стимуляции ЧСД у катушки роговой в отсутствии химических сигналов нового корма. На рисунке 1 показано изменение эффективностей этих экстрактов в группе питавшихся животных и в группах со сроками голодания 5, 10, 15 и 20 дней. В первом аквариуме, в котором моллюски без голодания перешли на новый корм, в первый и второй дни кормления им отдавали предпочтение старому корму – моркови. Причем в первый день экстракт нового корма даже тормозил пищевое поведение катушки роговой. Однако на четвертый день питания новым кормом разница эффективностей экстрактов старого и нового кормов уже была статистически недостоверной. Во втором аквариуме животные, несмотря на 5 дней голодания, не предпочитали химические сигналы какого-либо из кормов. В третьем аквариуме (10 дней голодания) предпочтение животными экстракта нового корма становится статистически достоверным только на шестой день питания этим кормом. В четвертом аквариуме (15 дней голодания) животные начали предпочитать экстракт нового корма уже на четвертый день питания. В пятом аквариуме моллюски, голодавшие в течение 20 дней, предпочитали экстракт нового корма при первом же предъявлении. 116 Е.С. Боричева, В.Ф. Бондаренко, С.И. Рудая Во второй серии экспериментов наблюдали за изменением эффективностей старого и нового кормов в зависимости от сроков голодания в присутствии химических сигналов будущего корма (рис. 2). 117 Исследования беспозвоночных и рыб 118 Е.С. Боричева, В.Ф. Бондаренко, С.И. Рудая 119 Исследования беспозвоночных и рыб В первой секции общего аквариума моллюски не голодали, а сразу после прекращения питания морковью были переведены на новый корм – капусту. На второй и четвертый дни кормления новым кормом разница в эффективностях экстрактов кормов была статистически недостоверной. В секциях аквариума с 5 и 10 днями голодания моллюски не отдавали предпочтения экстракту нового корма. Только после 15 дней голодания моллюски стали статистически достоверно его предпочитать (рис. 2). Это предпочтение экстракта нового корма наблюдалось и в группе животных, голодавших в течение 20 дней. Обсуждение результатов Результаты первой серии экспериментов показывают, что увеличение срока голодания сокращает время выработки у животных ассоциаций химических сигналов, сопровождающих питание, с потребляемым кормом. Голодание в течение двадцати дней изменяет функциональное состояние животных таким образом, что они после первых же суток питания новым кормом начинают отличать его экстракт от экстракта прежнего корма. Jager [5] в своей работе по изучению влияния голодания на ЧСД радулы пресноводного легочного моллюска прудовика обыкновенного отмечает, что голодание в течение 3 – 6 дней повышает ответ на раствор сахарозы у этого животного по сравнению с голоданием в течение 9 дней или отсутствием голодания. В нашем эксперименте при максимальном сроке голодания в 20 дней средняя пищевая реакция на экстракт нового корма выше таковой при голодании в 5, 10, 15 дней или при отсутствии голодания. По-видимому, это различие объясняется тем, что катушка роговая легче переносит голодание, чем прудовик обыкновенный, и угнетение пищевой активности, вызванное голоданием у этого вида моллюсков, наблюдается в более отдаленные сроки. Во второй серии экспериментов наблюдали такую же закономерность во влиянии голодания на выработку пищевого предпочтения к новому корму, что и в предыдущей серии. Присутствие же химических сигналов будущего корма в окружающей моллюсков среде во время голодания не влияло положительно на эффективность выработки предпочтения к будущему корму после начала питания им. Так, в первой серии эксперимента достоверное предпочтение экстракта нового корма наблюдалось после 10 дней голодания на шестой день кормления этим кормом. Во второй серии экспериментов моллюски стали отдавать предпочтение экстракту нового корма лишь после 15 120 Е.С. Боричева, В.Ф. Бондаренко, С.И. Рудая дней голодания на второй день питания новым кормом. Это позволяет предположить, что химические стимулы при отсутствии питания, даже будучи сигналами потенциального корма, не воспринимаются моллюсками как химические сигналы пищи. Можно предположить, что этот вид относится к тем брюхоногим моллюскам, для которых существует достаточно широкий спектр потенциальных пищевых объектов и чьи хемосенсорные предпочтения в каждый момент времени преимущественно определяются потребляемым кормом. Подобная пластичность в изменении хемосенсорных пищевых стимулов была продемонстрирована у виноградной улитки Helix pomatia [6], африканской улитки Achatina fulica [4] и катушки роговой Planorbarius corneus [1]. Первые два вида наземных моллюсков ориентировались при поиске пищи главным образом на запах того корма, которым в это время питались (морковь, картофель или огурец). Аналогичным образом происходит хемосенсорная адаптация и у катушки роговой в водной среде с использованием водных экстрактов растительных кормов. Список литература 1. Бондаренко В.Ф. Хемосенсорная адаптация к кормам катушки роговой Planorbarius corneus (L.) // Теоретические и прикладные аспекты биологии: Межвуз. сб. науч. тр. / Калинингр. ун-т. Калининград, 1999. С. 92 – 96. 2. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1990. 3. Croll R.P. Gastropod chemoreception // Biol. Rev. 1983. Vol. 58. P. 293 – 319. 4. Croll R.P., Chase R. Plasticity of olfactory orientation to foods in the snail Achatina fulica // J. comp. physiol. 1980. Vol. 136. P. 267 – 277. 5. Jager J.C. A quantitative study of a chemoresponse to sugars in Lymnaea stagnalis (L.) // Netherl. j. zool. 1971. Vol. 21(1). P. 1 – 59. 6. Teyke T. Food attraction condicioning in the snail, Helix pomatia // Comp. physiol. 1995. Vol. 117. № 4. P. 409 – 414. Е.Г. Стародубцева, В.П. Дедков Возрастное распределение, выживаемость и смертность виноградной улитки Helix pomatia L. в экосистемах Калининградской области В рамках комплексной работы по изучению экологии и биологии виноградной улитки Helix pomatia (Linnaeus, 1758) на территории Калининградской области проведено исследование возрастного распреде121 Исследования беспозвоночных и рыб ления, выживаемости и смертности в трех природных популяциях данного вида. Наблюдения проводились в августе 2001 года на популяциях Helix pomatia, изолированных друг от друга и от других популяций своего вида. На основе данных по возрастному распределению, собранных при проведении полевых работ, построены демографические таблицы и кривые выживания для всех трех популяций. Проведенное исследование показало, что предельная продолжительность жизни виноградной улитки в естественных условиях составляет 8 – 9 лет. Величина выживания, специфичная для каждой возрастной группы, остается на протяжении всего жизненного цикла у изученных популяций более или менее постоянной. До репродуктивного возраста доживают около 60 % новорожденных улиток. Интенсивность смертности ощутимо увеличивается только на шестом году жизни моллюсков. Природные популяции имеют S-образный тип кривой выживания. Высокий уровень смертности характерен для новорожденных улиток (возраст до одного года), а также для половозрелых моллюсков в возрасте четырех лет и более. Введение В последние годы наблюдается устойчивая тенденция к расширению спектра используемых человеком природных ресурсов. В число объектов эксплуатации в Калининградской области попала и виноградная улитка Helix pomatia (Linnaeus, 1758), используемая в пищу в ряде европейских стран. В последнее время начался интенсивный сбор и заготовка данного вида моллюсков для экспорта за рубеж. Виноградная улитка – самый крупный наземный моллюск в Калининградской области, бесконтрольный сбор которого может привести к уничтожению природных популяций Helix pomatia и значительным нарушениям биотического круговорота в экосистемах области. На сегодняшний день слабо изучено распространение виноградной улитки по исследуемой территории, мало данных о величине общей продуктивности моллюска, отсутствуют сведения о структуре популяций этого вида, особенностях жизнедеятельности на территории области. Всестороннее изучение данного вида – цель 122 Е.Г. Стародубцева, В.П. Дедков предпринимаемого в настоящее время исследования [3]. Частью данной работы является изучение возрастного распределения, выживаемости и смертности виноградной улитки на территории Калининградской области. Оценка этих показателей была предпринята для трех природных популяций Helix pomatia, обитающих в Гурьевском, Озерском и Черняховском районах Калининградской области. Материалы и методика исследования Изучение возрастного распределения, выживаемости и смертности виноградной улитки проводилось на трех относительно изолированных природных популяциях, которые обитают в следующих районах Калининградской области: – часть лесного массива на 2-м км шоссе Ушаково – Ладушкин (недалеко от пос. Ульяновка) – 32 га; – небольшой лесной массив в окрестностях пос. Жучково Озерского района – 24 га; – участок леса на 6-м км шоссе Талпаки – Большаково (у пос. Дивное) – 36 га. Выбор этих трех точек не случаен: полностью исключаются контакты и миграции животных из одной изучаемой популяции в другую, а кроме того, эти точки выбраны в различных физико-географических районах области [4]. У всех трех лесных массивов схожий тип растительности (лиственный лес с преобладанием в верхнем ярусе липы, клена и иногда ольхи черной, а в нижнем ярусе сныти обыкновенной) и почвенногрунтовые условия (увлажненные почвы, богатые перегноем, толщина подстилки примерно 10 см). Это небольшие по площади участки леса, ограниченные со всех сторон дорогами, лугами, ручьями и реками. Такие условия делают обитающие там популяции виноградной улитки относительно изолированными, практически предотвращая эмиграцию и иммиграцию животных данного вида. Кроме того, проводились опросы местных жителей в местах учетных работ на предмет отсутствия промысла виноградной улитки в предыдущие годы и в 2001 году. Исследование проведено в середине августа 2001 года. К этому времени появление молоди виноградной улитки уже заканчивается и учету, таким образом, были подвергнуты все животные, появившиеся в год исследования. Полевые работы включали в себя: – предварительный осмотр района исследования с последующим проведением стратификации; 123 Исследования беспозвоночных и рыб – закладка учетных пробных площадей; – учетные работы. Пробные площади для учета численности виноградной улитки закладывались по всей площади изучаемого лесного массива, причем частота закладки зависела от результатов проведенной ранее стратификации. Размеры учетных площадей составляли 4 м2 (квадрат 2×2 м), их количество на профилях варьировало от 5 до 15, а расстояние между пробными площадями – от 5 до 10 метров. В первой и третьей точках было заложено 100 учетных площадей, а во второй – 80. На первом участке учтено 160 животных, на втором – 144, на третьем – 68. Полученные в результате исследований данные обрабатывались с использованием методик, приведенных в работах С.С. Крамаренко [6], К.К. Фасулати [10] и Г. Коли [5], с учетом особенностей биологии и экологии изучаемого вида [7, 11]. Результаты В природных условиях измерить признаки популяции трудно или невозможно. До некоторой степени эти трудности можно преодолеть по мере развития методов исследования популяций. Поэтому разработка более совершенных методов измерения популяционных признаков у различных организмов, имеющих большое значение, – весьма плодотворное направление современных экологических исследований. Сомнительно, однако, что даже при значительном усовершенствовании методов все популяционные признаки можно будет измерять в природе с одинаковой точностью. К счастью, чтобы получить адекватную картину популяции, измерять их все нет необходимости. Часто один показатель можно рассчитать по данным о другом. Таким образом, точное измерение одного или двух показателей оказывается более ценным, чем приближенное измерение нескольких [8]. В качестве такого показателя в настоящем исследовании взято возрастное распределение особей в природных популяциях виноградной улитки, а на основании возрастной структуры рассчитаны показатели динамики численности – выживаемость и смертность моллюсков разных возВыживаемость, групп. обозначаемая lx, характеризует часть популяции, растных дожившей до конкретного возраста х. Этот показатель рассчитывается как отношение числа моллюсков возраста х (Fx) к начальной численности популяции (F0): lx = Fx / F0. Таким образом, величина lx характеризует вероятность каждого новорожденного дожить до воз124 Е.Г. Стародубцева, В.П. Дедков раста х [6]. Она представляет собой долю животных, доживших до данного возраста (возрастного интервала) [2]. Смертность относится к числу факторов, уменьшающих численность популяции. Она связана с гибелью особей вследствие старения, болезней, выедания хищниками, воздействия человека и других факторов [2] и сильно зависит от возраста, в связи с чем большой интерес представляет определение этого показателя для возможно большего числа возрастных групп, поскольку это позволяет установить силы, лежащие в основе механизмов, определяющих общую смертность в популяции [8]. Смертность, обозначаемая dx, – величина, обратная выживаемости. Это вероятность гибели особей в возрастном интервале от х до х + 1. Определяется она как разность между двумя последовательными значениями lx: dx = lx – lx+1. Удельная смертность qx соответствует доле животных в возрасте х, погибающих в интервале времени до х + 1, т.е. qx = dx / lx. Удельная выживаемость px – это доля животных в возрасте х, доживающих до возраста х + 1, которая вычисляется по формуле px = 1 – qx [2]. Другой формой выражения удельной смертности является показатель интенсивности смертности kx: kx = lg Fx – lg Fx+1 [6]. Перечисленные популяционные показатели – это различные способы записи одной и той же информации, позволяющие рассматривать и использовать ее с различных точек зрения. Так, доля выживших lx и погибших dx особей используется почти во всех уравнениях популяционной динамики, а удельная смертность и выживаемость – в основном при изучении генетических и эволюционных последствий самой смертности, а также при моделировании популяционных процессов с помощью ЭВМ [2]. Кроме того, эти показатели используются при составлении демографических таблиц. Демографические таблицы – это таблицы структуры популяции по продолжительности жизни особей. Кривые, построенные на основе таблиц структуры природной популяции по продолжительности жизни особей, весьма информативны. Если откладывать интервалы времени по оси абсцисс, а число выживших особей – по оси ординат, то получится кривая, называемая кривой выживания [1; 9]. Кривые выживания – это графическое изображение процесса изменения численности популяций во времени. Построение этих кривых помогает выяснить, в каком возрасте популяция наиболее уязвима. Установив причины смертности в этом возрасте, можно понять, как и чем регулируется величина популяции. 125 Исследования беспозвоночных и рыб Кроме того, форма кривой выживания является в целом специфичной для каждой популяции, поэтому возможно сравнение демографических процессов между различными популяциями изучаемого вида [6]. Так как сбор наземных моллюсков (особенно при высоком уровне плотности) основан на вероятностном подходе, иногда может возникнуть ситуация, когда моллюсков возрастной группы х меньше, чем возрастной группы х+1. Для того чтобы избежать появления в демографической таблице бессмысленных отрицательных величин, исходные данные полевых исследований подвергают преобразованию, используя линейное сглаживание по трем ординатам: F0 = (5 · f0 + 2 · f1 – f2) / 6; Fx = 1/3 (fx+1 + fx + fx-1); Fn = (5 · fn + 2 · fn-1 – fn-2) / 6, где fx, fx-1, fx+1 – число особей возрастного класса х, предыдущего и последующего возрастных классов соответственно, а f0, f1, f2, fn-2, fn-1 и fn – число особей нулевого, первого, второго, предпредпоследнего, предпоследнего и последнего возрастных классов соответственно. Так вычисляются теоретические значения численности каждой возрастной группы (Fx). Теоретические значения заносятся в демографическую таблицу, и на их основе рассчитываются показатели смертности и выживаемости каждого возрастного класса [6]. Описанная выше последовательность обработки данных полевых исследований была проведена для трех природных популяций виноградной улитки, и полученные результаты обобщены в таблицах 1, 2 для популяции из окрестностей пос. Ушаково, в таблицах 3, 4 для популяции из окрестностей пос. Жучково и в таблицах 5, 6 для популяции из окрестностей пос. Дивное. На основании данных демографических таблиц построены кривые выживания для этих популяций (рис. 1 – 3). Таблица 1 Результаты учетов виноградной улитки разных возрастных групп, проведенных в окрестностях пос. Ушаково Гурьевского р-на Возраст в годах, х 0 1 2 3 126 Количество найденных особей (данные учетов), fx 31 26 20 22 Теоретические данные после проведения сглаживания, Fx 31 26 23 22 Е.Г. Стародубцева, В.П. Дедков Окончание табл. 1 Возраст в годах, х 4 5 6 7 8 9 Количество найденных особей (данные учетов), fx 23 17 12 5 3 1 Теоретические данные после проведения сглаживания, Fx 21 17 11 7 3 1 Таблица 2 Демографическая таблица, построенная по результатам учетов виноградной улитки, проведенных в окрестностях пос. Ушаково Гурьевского р-на x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Fx 31 26 23 22 21 17 11 7 3 1 lx 1,000 0,839 0,742 0,710 0,677 0,548 0,355 0,226 0,097 0,032 dx 0,161 0,097 0,032 0,033 0,129 0,193 0,129 0,129 0,065 – qx 0,161 0,116 0,043 0,047 0,191 0,352 0,363 0,571 0,670 – px 0,839 0,884 0,957 0,953 0,809 0,648 0,637 0,429 0,330 – kx 0,076 0,053 0,019 0,020 0,092 0,189 0,196 0,368 0,477 – Таблица 3 Результаты учетов виноградной улитки разных возрастных групп, проведенных в окрестностях пос. Жучково Озерского р-на Возраст в годах, х 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Количество найденных особей (данные учетов), fx 28 24 20 22 16 17 12 4 1 Теоретические данные после проведения сглаживания, Fx 28 24 22 19 18 15 11 6 1 127 Исследования беспозвоночных и рыб Таблица 4 Демографическая таблица, построенная по результатам учетов виноградной улитки, проведенных в окрестностях пос. Жучково Озерского р-на x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Fx 28 24 22 19 18 15 11 6 1 lx 1,000 0,857 0,786 0,679 0,643 0,536 0,393 0,214 0,036 dx 0,143 0,071 0,107 0,036 0,107 0,143 0,179 0,178 – qx 0,143 0,083 0,136 0,053 0,166 0,267 0,456 0,832 – px 0,857 0,917 0,864 0,947 0,834 0,733 0,544 0,168 – kx 0,067 0,038 0,064 0,024 0,079 0,135 0,263 0,778 – Таблица 5 Результаты учетов виноградной улитки разных возрастных групп, проведенных в Черняховском р-не в окрестностях пос. Дивное Возраст в годах, х 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Количество найденных особей (данные учетов), fx 14 10 12 8 8 7 6 2 1 Теоретические данные после проведения сглаживания, Fx 13 12 10 9 8 7 5 3 1 Таблица 6 Демографическая таблица, построенная по результатам учетов виноградной улитки, проведенных в Черняховском р-не в окрестностях пос. Дивное x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 128 Fx 13 12 10 9 8 7 5 3 1 lx 1,000 0,923 0,769 0,692 0,615 0,539 0,385 0,231 0,077 dx 0,077 0,154 0,077 0,077 0,076 0,154 0,154 0,154 – qx 0,077 0,167 0,100 0,111 0,124 0,286 0,400 0,667 – px 0,923 0,833 0,900 0,889 0,876 0,714 0,600 0,333 – kx 0,035 0,079 0,046 0,051 0,058 0,146 0,222 0,477 – Е.Г. Стародубцева, В.П. Дедков 1 1,000 0,9 0,839 Выживаемость 0,8 0,742 0,710 0,7 0,677 0,6 0,548 0,5 0,4 0,355 0,3 0,226 0,2 0,097 0,1 0,032 0 0 0 1 2 3 4 5 Возраст 6 7 8 9 10 Рис. 1. Кривая выживания популяции виноградной улитки, обитающей в окрестностях пос. Ушаково Гурьевского р-на 1 1,000 0,9 0,857 0,786 Выживаемость 0,8 0,7 0,679 0,6 0,643 0,536 0,5 0,4 0,393 0,3 0,214 0,2 0,1 0,036 0 0 1 2 3 4 5 Возраст 6 7 8 0 9 Рис. 2. Кривая выживания популяции виноградной улитки, обитающей в окрестностях пос. Жучково Озерского р-на 129 Исследования беспозвоночных и рыб 1,000 1 0,923 0,9 0,8 0,769 0,692 Выживаемость 0,7 0,615 0,6 0,539 0,5 0,4 0,385 0,3 0,231 0,2 0,077 0,1 0 0 0 1 2 3 4 5 Возраст 6 7 8 9 Рис. 3. Кривая выживания популяции виноградной улитки, обитающей в Черняховском р-не в окрестностях пос. Дивное Как показало проведенное исследование, предельная продолжительность жизни виноградной улитки в естественных условиях составляет 8 – 9 лет (табл. 1, 3, 5). Величина выживания, специфичная для каждой возрастной группы, остается на протяжении всего жизненного цикла у изученных популяций более или менее постоянной. До репродуктивного возраста, наступающего на четвертый год жизни особей, доживают около 60 % новорожденных улиток. Интенсивность смертности ощутимо увеличивается только на шестом году жизни моллюсков (табл. 2, 4, 6). Это может быть связано с тем, что животные данного возраста вступают в репродуктивную фазу уже третий раз за период жизни, а также имеют крупные размеры и высокую активность, что в совокупности отражается на показателе смертности этой возрастной группы. Несмотря на то, что изучению подверглись популяции, обитающие в различных по физико-географическим характеристикам районах области, существенных различий по возрастному распределению, уровню выживаемости и смертности между ними не выявлено. Все три популяции имеют S-образный тип кривой выживания (рис. 1 – 3). Такой тип кривых характеризуется высоким уровнем смертности 130 Е.Г. Стародубцева, В.П. Дедков новорожденных улиток в силу их уязвимости, а также половозрелых моллюсков, которые находятся в ослабленном состоянии после процесса воспроизводства и сильнее подвержены воздействиям болезней и паразитов, а также неблагоприятных факторов внешней среды. Выводы Проведенное исследование позволяет заключить следующее: 1. Продолжительность жизни виноградной улитки в природе не превышает 8 – 9 лет. 2. Половозрелости достигают около 60 % новорожденных моллюсков. 3. Для природных популяций виноградной улитки характерна Sобразная форма кривой выживания, что подтверждается и литературными данными [6]. 4. Животные изучаемого вида наиболее уязвимы в возрасте до года и в репродуктивный период с четвертого по девятый годы жизни особей. Список литературы 1. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества: В 2 т. / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 2. Бирюков Н.П. Теоретические основы рыбного и охотничьего хозяйства: Учеб. пособие / Калинингр. ун-т. Калининград, 1988. 3. Дедков В.П., Стародубцева Е.Г. Виноградная улитка Helix pomatia L. в Калининградской области // Экология. Информатика. Цивилизация. Научная конференция студентов и аспирантов КГУ: Тезисы докладов. Калининград: Изд-во КГУ, 2001. Ч. 1. С. 19. 4. Калининградская область. Очерки природы. Калининград: Кн. изд-во, 1969. 5. Коли Г. Анализ популяций позвоночных / Пер. с англ. М.: Мир, 1979. 6. Крамаренко С.С. Некоторые методы популяционной биологии наземных моллюсков. Николаев, 1995. 7. Лихарев И.М., Раммельмейер Е.С. Наземные моллюски фауны СССР. М.; Л.: Изд-во Зоол. ин-та АН СССР, 1952. 8. Одум Ю. Основы экологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 9. Одум Ю. Экология: В 2 т. / Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 10. Фасулати К.К. Полевое изучение наземных беспозвоночных: Учеб. пособие для ун-тов. М.: Высш. шк., 1971. 11. Шилейко А.А. Наземные моллюски надсемейства Helicoidea. Л.: Наука, 1978. 131 Исследования беспозвоночных и рыб Н.Т. Сергеева, В.И. Воробьев, И.В. Перловская Физиолого-биохимический статус молоди форели, выращиваемой на кормах с введением коллагенсоржащего компонента из отходов рыбопереработки Проведены физиолого-биохимические и рыбоводные испытания эффективности замены 10, 20 и 30 % рыбной муки на коллагенсодержащий компонент в комбикормах при выращивании молоди форели. Установлено, что введение в комбикорм коллагенсодержащего компонента в количестве 15 % оказало положительное влияние на гематологические показатели крови, обмен белков и липидов в организме форели, что обусловило более высокий темп роста рыб при более низких затратах корма по сравнению с контролем. При существующей перестройке экономики в рыбной отрасли России происходит ликвидация энергоёмких производств, и в частности береговых жиромучных цехов рыбообрабатывающих предприятий малой и средней мощности. При этом часть получаемых отходов (кости, шкура, чешуя и др.), которые ранее перерабатывались в этих цехах, в настоящее время практически не используются (выбрасываются, загрязняя тем самым окружающую среду) из-за жёсткой структуры данных отходов, отрицательно влияющих на процессы пищеварения у животных. Однако данные коллагенсодержашие отходы могут быть использованы в кормах для рыб, так как содержат значительное количество питательных веществ и являются хорошими связующими веществами. Использование коллагенсодержаших отходов при гранулировании кормов способствует снижению крошимости и повышению водостойкости гранул. В связи с изложенным выше целью работы является рыбоводнобиологическая характеристика эффективности введения коллагенсодержашего компонента в комбикорма при выращивании форели. Испытания замены 10, 20 и 30 % рыбной муки на коллагенсодержащий компонент проводились в условиях НВХ «Прибрежное» Калининградской области с 27 мая по 4 августа 2001 г. Форель начальной средней массой 4,9 – 5,3 г выращивали в садках по 13 000 132 Н.Т. Сергеева, В.И. Воробьев, И.В. Перловская штук. Выращивание форели проводили при температуре 14,0 – 22,5 ºС, содержание кислорода в воде составляло 8,0 – 10,7 мг/л. Проведено три серии опытов. В опытах 1, 2 и 3 форель кормили гранулированным кормом с введением коллагенсодержащего компонента и рыбной муки соответственно 15 и 30, 25 и 20, 35 и 10 %. Комбикорма были изготовлены на лабораторной установке гранулированных кормов КГТУ и в течение эксперимента хранились в специально оборудованном помещении с соблюдением требуемых условий хранения. Показатели качества липидов комбикормов соответствовали ТУ 15-615-84, при этом показатели перекисного и кислотного чисел не превышали нормативных величин. Кормление рыб проводили вручную согласно «Руководству по кормлению радужной форели полноценными гранулированными кормами» ВНИИПРХ [1]. Эффективность применения добавок коллагенсодержащего компонента оценивали: – по гематологическим и биохимическим показателям крови; – по интенсивности роста рыб; – по накоплению питательных веществ кормов (сухое вещество, сырой протеин, липиды, минеральные вещества) на 1 кг первоначальной массы рыб; – по выживаемости рыб; – по затратам корма на единицу прироста массы рыб. Количественное определение гематологических показателей крови, сухого вещества, сырого протеина, липидов, минеральных веществ проводили по общепринятым методикам [2; 3]. В таблице 1 представлены данные о химическом составе опытных комбикормов. Из таблицы 1 видно, что содержание в кормах сырого протеина и его обеспеченность энергией соответствовало потребностям форели. Качество липидов корма было высоким в течение всего эксперимента. В таблице 2 представлены некоторые физиолого-биохимические показатели крови. Анализ данных таблицы показывает, что содержание гемоглобина в крови рыб опытов 1, 2 и 3 находится на одном уровне и не отличается от 1-го дня эксперимента, но при этом на 40 – 50 % выше, чем в контроле. Различия между содержанием эритроцитов в опытах и контроле статистически недостоверны. В опыте 1 133 Исследования беспозвоночных и рыб содержание лейкоцитов, лимфоцитов и нейтрофилов у рыб достоверно не отличается от 1-го дня опыта и контроля. В крови рыб опыта 2 отмечено некоторое повышение содержания лейкоцитов, нейтрофилов и моноцитов, а лимфоцитов – понижение, в то время как в опыте 3 содержание лейкоцитов и моноцитов повысилось, а лимфоцитов – понизилось, что свидетельствует о влиянии добавок коллагенсодержащего компонента на иммунитет рыб. При этом в опытах 1 и 2 содержание лимфоцитов и нейтрофилов достоверно не отличается от контроля, а в опыте 3 отмечено достоверное снижение лимфоцитов на 12,2 % и повышение нейтрофилов на 28,6 % по сравнению с контролем. В опытах 1, 2 и 3 выявлен более высокий уровень моноцитов, чем в контроле, при этом в опытах 1 и 2 он не отличается от 1-го дня эксперимента, а в опыте 3 этот показатель превышает данные других авторов [4]. Низкий уровень фагоцитарных клеток (моноцитов и нейтрофилов) свидетельствует об отсутствии воспалительных процессов, нормальном функционировании иммунной системы и здоровье рыбы в целом [3]. В целом количество нейтрофилов в лейкоцитарной формуле находилось на одном уровне с контролем и хорошо согласуется с многочисленными литературными данными о повышенной способности нейтрофилов рыб к фагоцитозу при различных заболеваниях. В таблице 3 представлены рыбоводные результаты испытаний эффективности введения в комбикорма добавок коллагенсодержащего компонента при выращивании молоди форели. Таблица 1 Химический состав комбикормов и коллагенсодержащего препарата для молоди форели, % абсолютно сухого вещества Показатель Сырой протеин Липиды Углеводы (гидролизуемые) Минеральные вещества Вода Энерго-протеиновое отношение, кДж/г 134 1 48,4 14,7 16,8 11,5 7,6 Опыт 2 47,1 13,1 15,2 13,2 7,4 3 45,3 15,5 15,6 13,6 7,4 42,1:1 40,0:1 43,6:1 Контроль 46,8 11,6 12,8 11,0 7,4 41,5:1 Н.Т. Сергеева, В.И. Воробьев, И.В. Перловская БЭВ 8,6 11,4 10,0 17,8 135 Исследования беспозвоночных и рыб 136 Н.Т. Сергеева, В.И. Воробьев, И.В. Перловская Таблица 3 Рыбоводные результаты испытаний эффективности введения коллагенсодержашего компонента в комбикорм при выращивании молоди форели в условиях НВХ «Прибрежное» в весенне-летний период 2001 г. Показатель Средняя масса рыб, г: начальная конечная Прирост массы рыб, г: абсолютный относительный Отход рыб, % Кормовой коэффициент 1 Опыт 2 3 5,3 23,0 4,8 17,5 4,9 16,9 4,9 19,6 17,7 334 0,02 1,03 12,7 264,6 0,02 1,07 12,0 244,9 0,04 1,30 14,7 300 0,02 1,1 Контроль Анализ данных таблицы 3 показал, что за весь период выращивания молоди форели (с 27 мая по 4 августа 2001 г.) в опыте 1 абсолютный, относительный и среднесуточный приросты рыб, а также абсолютный прирост ихтиомассы были соответственно выше на 20,4; 11,3; 4,0; 21,7 и 32,0 %, а в опытах 2 и 3 – соответственно ниже на 13,6 и 17,2; 11,8 и 18,4; 5,0 и 8,5; 13,1 и 20,1 %, чем в контроле. При этом затраты корма в опытах 1 и 2 были ниже соответственно на 7,9 и 2,7 %, а в опыте 3 – выше на 18,2 % по сравнению с контролем. Для оценки направленности и интенсивности пластического обмена были использованы показатели накопления питательных веществ на 1 кг первоначальной массы, рассчитанные на основе данных об изменении массы рыб и химического состава тела рыб в начале и в конце эксперимента. Полученные данные приведены в таблице 4. Таблица 4 Влияние введения коллагенсодержащего компонента в комбикорм на накопление сухих веществ, сырого протеина, общих липидов и минеральных веществ в теле молоди форели на 1 кг первоначальной массы, г. Показатель Сухое вещество Сырой протеин Липиды Минеральные вещества 1 904,7 502,4 186,7 70,4 Опыт 2 609,6 377,3 106,6 67,5 3 622,1 362,8 147,6 68,1 Контроль 709,5 431,4 106,2 83,1 137 Исследования беспозвоночных и рыб Анализ данных таблицы 4 позволил установить, что в опыте 1 с введением в комбикорм коллагенсодержащего компонента и рыбной муки в количестве соответственно 30 и 15 % содержание сухого вещества, протеина и минеральных веществ на 1 кг первоначальной массы молоди форели было выше на 27,5; 16,5; 75,8 %, а минеральных веществ – ниже на 18,0 %, чем в контроле. В опыте 2 с введением в комбикорм коллагенсодержащего компонента и рыбной муки в количестве соответственно 25 и 20 % содержание сухого вещества, протеина и минеральных веществ на 1 кг первоначальной массы молоди форели было соответственно ниже на 14,1; 12,5 и 19,0 %, а содержание липидов достоверно не отличалось от контроля. В опыте 3 при введении в комбикорм коллагенсодержащего компонента и рыбной муки в количестве соответственно 35 и 10 % содержание сухого вещества, протеина и минеральных веществ на 1 кг первоначальной массы молоди форели было ниже на 12,3; 15,9 и 18,1 %, а содержание липидов – выше на 39,0 %, чем в контроле. Сопоставление темпа роста рыб с накоплением основных групп органических веществ показало, что наибольший абсолютный прирост был получен в опыте 1 – на комбикорме с введением 30 % рыбной муки и 10 % коллагенсодержащего компонента. Таким образом, анализ полученных данных свидетельствует о том, что введение коллагенсодержащего компонента в комбикорм в количестве 15 % оказало положительное влияние на гематологические показатели крови обмен белков и липидов в организме форели, что обусловило более высокий темп роста рыб при более низких затратах корма по сравнению с контролем. Список литературы 1. Канидьев А.Н., Гамыгин Е.А. Руководство по кормлению радужной форели полноценными гранулированными кормами. М.: ВНИИПРХ, 1977. 2. Лазаревский А.А. Техно-химический контроль в рыбоперерабатывающей промышленности. М.: Политиздат, 1955. 3. Головина Н.А. Методы гематологических исследований в ихтиопатологической практике // ЭИ. Сер. Рыбохозяйственное использование внутренних водоёмов. М.: ЦНИИТЭИРХ, 1979. №4. С. 8 – 18. 4. Шилин И.В. Эффективность хитозансодержащих композиций в составе комбикормов для радужной форели: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: ВНИИПРХ, 2002. 138 ЭКОЛОГИЯ В.И. Панасин, В.Д. Слобожанинова, С.И. Новикова, Е.П. Рыжова Влияние фосфоросодержащих удобрений на поступление радионуклидов в растениеводческую продукцию Определено влияние фосфоросодержащих удобрений на накопление 90Sr и 137Cs в зерновых, силосных и овощных культурах на дерново-подзолистых почвах Калининградской области. Сельскохозяйственная радиоэкология в настоящее время имеет огромное практическое значение и занимает одно из особо значимых мест в охране окружающей среды, так как потребление радионуклидсодержащих сельскохозяйственных продуктов приводит к формированию источника внутреннего облучения человека. В почвенной оболочке биосферы (педосфере) происходит локализация искусственных радионуклидов, сбрасываемых в окружающую человека среду вследствие его техногенной деятельности. Почва, обладая уникальной сорбционной способностью радионуклидов, создает длительно действующий природный источник радиоактивных веществ для корневого поглощения растениями. Однако сильная сорбция радионуклидов твердой фазой почвы ограничивает их поглощение корневыми системами расте139 Экология ний. Особенность сорбции радионуклидов почвенным поглощающим комплексом способствует длительному процессу их накопления растениями. Накопление растениями радионуклидов зависит от многих факторов: физико-химических свойств радионуклидов, почв, биологических особенностей растений и агротехники возделывания сельскохозяйственных культур. Одними из наиболее важных в загрязнении сельскохозяйственной продукции радионуклидами являются стронций-90 (90Sr) и цезий-137(137Cs): 90Sr относится к долгоживущим техногенным радионуклидам (Т1/2 = 28,5 лет), 137Cs сорбируется почвами прочнее, чем 90 Sr, но длительность периода полураспада (Т1/2 = 30,17 лет) и его биологическая значимость играют важную роль в загрязнении сельскохозяйственной продукции. В агрохимии важнейшим способом уменьшения концентрации радионуклидов является внесение средств химизации [1 – 3]. Ряд авторов [2; 4] отмечают, что из минеральных удобрений в наибольшей степени снижает поступление радиостронция в растения применение фосфорных удобрений. Калининградская область является регионом широкого применения различных средств химизации. Однако до последнего времени отсутствовали местные данные по миграции радионуклидов в системе «почва – растение» под влиянием агрохимикатов. В этой связи нами проведен ряд исследований, направленных на определение влияния фосфоросодержащих удобрений на накопление радионуклидов различными сельскохозяйственными культурами. Серия мелкоделяночных опытов проведена на песчаных, легко- и среднесуглинистых дерново-слабоподзолистых почвах с различным содержанием элементов питания под зерновыми, силосными и овощными культурами. Почвы под ячменем имели близкую к нейтральной реакцию среды, среднее содержание подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О), стронция 90 (90Sr) и цезия 137 (137Cs) соответственно 2,76 ± 0,01 и 17,5 ± 0,46 Бк/кг. Применение фосфоритной муки (Рф) в дозе 1 и 2 т/га на фоне минеральных удобрений способствовало увеличению урожая на 6,6 ц/га. При увеличениии количества фосфоритной муки отмечено более интенсивное накопление 137Cs в соломе ярового ячменя 140 В.И. Панасин, В.Д. Слобожанинова, С.И. Новикова, Е.П. Рыжова (табл. 1). Коэффициент накопления (Кн) в соломе равен 0,05, тогда как по зерну – 0,01 во всех вариантах. По литературным данным [4], для 137Cs коэффициент накопления колеблется (0,02 … 1,1). Таблица 1 Влияние фосфоритования на переход радионуклидов в урожай ярового ячменя, Бк/кг 90 137 Sr Вариант В зерне х ± Sх V, % Cs В соломе х ± Sх V, % Контроль 0,31±0,008 8,9 1,9 ±0,05 9,9 1 т Рф 0,35±0,003 3,0 2,0±0,04 7,1 2 т Рф 0,33±0,004 4,4 1,9±0,03 5,4 HCP0,5 0,06 0,23 Fтабл. 5,14 5,14 Fфакт. 1,00 1,19 В зерне х ± Sх V, % В соломе х ± Sх V, % 0,22±0,03 31,4 0,74±0,05 12,4 0,21±0,03 27,9 0,70±0,09 28,3 0,23±0,03 26,4 0,81±0,03 6,7 0,12 0,22 5,14 5,14 0,13 1,25 Темпы переноса радионуклидов в системе «почва – растение» зависят от количества изотопных и неизотопных носителей. Неизотопными носителями 90Sr и 137Cs являются соответственно кальций и калий, что обусловливает зависимость накопления радионуклидов от плодородности почв. Для учета сопряженного переноса 90Sr–Са и 137Cs–К введен термин «коэффициент дискриминации микроколичеств радионуклида относительно макроколичеств носителя» (КД) [4]. Наши исследования показали, что КД (137Cs–К) под ячменем составил 0,11 и относится к группе слабой дискриминации. Фосфоритование почв под яровым ячменем не оказывает существенного влияния на дискриминацию 137Cs. Почва под силосными мешанками (горох, продсолнечник, овес) имела сильнокислую реакцию среды, очень низкую обеспеченность подвижным фосфором и низкую обменным калием, с содержанием 90 Sr – 4,26 ± 0,11, 137Cs – 16,9 ± 0,4 Бк/кг. Данные радиологических исследований приведены в таблице 2. 141 Экология Таблица 2 Влияние фосфоритования на переход радионуклидов в силосные мешанки, Бк/кг Вариант N68P20K60 - фон Фон + 1т Рф Фон + 1,5т Рф Фон + 2т Рф HCP0,5 Fтабл. Fфакт. 90 137 Sr х ± Sх 1,28 ± 0,13 1,28 ± 0,09 1,70 ± 0,09 1,55 ± 0,10 0,5 3,86 1,96 V, % 19,5 14,8 10,7 26,1 Cs х ± Sх 1,65 ± 0,12 1,48 ± 0,14 1,83 ± 0,13 1,60 ± 0,07 0,4 3,86 1,73 V, % 14,4 19,4 14,4 8,8 Кн 137Cs находился в пределах 0,09…0,11 вне зависимости от дозы фосфоритной муки, тогда как фосфоритование в дозах 1,5 и 2 т/га увеличивало Кн 90Sr с 0,30 (фон и 1 т/га) до 0,35…0,36 соответственно. Другой опыт с силосными мешанками проводился на слабокислой почве с повышенным содержанием гумуса, подвижного фосфора и очень высоким – обменного калия; с содержанием 90Sr – 1,6 ± 0,1 и 137 Cs – 6,7 ± 0,2 Бк/кг. Силосные мешанки состояли из подсолнечника, бобов, вики, гороха, овса (табл. 3). Таблица 3 Влияние фосфоритной муки на переход радионуклидов в растения, Бк/кг Вариант Контроль 1,8 т/га Рф НСР0,5 Fтабл. Fфакт. 137 Cs х ± Sх 0,40 ± 0,03 0,51 ± 0,04 0,13 10,13 7,22 V, % 12,5 15,5 90 Sr х ± Sх 1,4 ± 0,2 2,0 ± 0,2 0,7 10,13 6,39 V, % 20,7 15,0 При внесении фосфоритной муки уровень накопления 137Cs увеличился в 1,3 раза, 90Sr – в 1,4 раза. Однако значения Fфакт. не подтверждают достоверность данных различий. В то же время при проведении фосфоритования Кн 137Cs увеличился на 0,02, 90Sr – на 0,07.КД (137Cs–К) на контроле составил 0,23, при внесении 1,8 т/га фосфоритной муки – 0,19 (группа слабой дискриминации). Вероятно, в кислых и слабокислых почвах фосфоритная мука не способствует закреплению 90Sr и 137Cs в почве. 142 В.И. Панасин, В.Д. Слобожанинова, С.И. Новикова, Е.П. Рыжова Опыт с поздней капустой проводился на нейтральной почве со средним содержанием гумуса, с очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием; с содержанием 90Sr – 1,7, 137 Cs – 6,4 Бк/кг. Почва относится к первой группе условий классификации – хорошо удерживающих 90Sr. Полученные данные свидетельствуют об уменьшении коэффициента накопления (Кн) 90Sr с 0,23 на фоне до 0,15 на варианте фон + Р240 (табл. 4). Таблица 4 Влияние фосфорных удобрений на поступление радионуклидов в урожай капусты, Бк/кг Вариант Фон + N150K120 Фон + Р120 Фон + Р240 НСР0,5 Fфакт. 137 Cs х ± Sх V, % 0,78 ± 0,077 19 0,67 ± 0,02 5 0,67 ± 0,01 3 0,07 29,8 90 Кн 0,012 0,010 0,010 х ± Sх 5,41 ± 0,48 4,3 ± 0,33 3,44 ± 0,22 Sr V, % 13 13 12 0,63 9,4 Кн 0,23 0,19 0,15 При увеличении дозы фосфорных удобрений до 120...240 кг/га на фоне азота и калия (N150 и К120) снижается содержание 137Cs в капусте с 0,78 до 0,67, 90Sr – с 5,41 до 3,44 Бк/кг. Исследования свидетельствуют, что внесение гранулированного суперфосфата на нейтральных окультуренных почвах способствует закреплению радионуклидов в почве и препятствует их поступлению в растения. В то время как применение фосфоритной муки на слабоокультуренных кислых почвах не оказывает существенного влияния на переход радионуклидов из почвы в растения. Следует отметить, что улучшая условия питания, стимулируя процессы роста и развития растений, фосфоритная мука в то же время в определенных условиях может повысить уровни накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур. Проведение фосфоритования в некоторой степени усиливает дискриминацию микроколичеств радионуклида относительно макроколичеств носителя. Список литературы 1. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. Сельскохозяйственная радиобиология. М.: Колос, 1973. 2. Сельскохозяйственная радиология / Под ред. Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. М.: Экология, 1992. 143 Экология 3. Санжарова Н.И., Кузнецов В.К., Бровкин В.И., Котик Ж.А. Оценка эффективных защитных мероприятий на почвах, загрязненных радионуклидами // Агрохимический вестник. 1998. № 4. С. 22 – 26. 4. Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. и др. Агроэкология. М.: Колос, 2000. Н.П. Прохорычева, Т.Н. Агапова, Л.Н. Моторина Содержание калия-40 в почвах берегов водоёмов и лугов отдельных районов Калининградской области Показана миграция природного радионуклида калия-40 в фитоценозах, не подверженных воздействию человека. Установлена зависимость содержания радионуклида от высот расположения фитоценоза над уровнем моря и различия в накоплении радионуклидов в почвах низинных и суходольных лугов. Радионуклид калий-40 присутствует в природных биогеоценозах и как примесь вносится с удобрениями, поэтому при внесении их в почву может повыситься суммарный уровень данного радионуклида в почве. Ионизирующие излучения, исходящие от радионуклида, могут создавать дополнительные нагрузки на живые организмы, изменить их обмен веществ, в связи с этим мониторинг накопления радионуклидов в почве является весьма актуальным. Для исследования были выбраны биогеоценозы – это берега различных водоёмов, а также почвы суходольных и низинных лугов, где вносятся минеральные удобрения в качестве подкормки. На берегах водоёмов и лугах выбирались характерные для фитоценоза площадки, на них проводились вертикальные разрезы почв глубиной 70 см, с горизонтов в 10 см отбирался образец почвы размером 10 см3. В образце определялся механический состав почвы: почва измельчалась, высушивалась и подвергалась гамма-спектроскопии на универсальном спектроскопическом комплексе УСК «Гамма-плюс». Отбирались почвы берегов озера Верхнего, рек Товарной и Преголи в черте Калининграда, канала им. Матросова в Славском районе и берега реки Лавы в Правдинском районе. Обнаружено, что калий-40 в 1998 – 2000 годах в почвах берегов водоёмов был распределен неравномерно. 144 Н.П. Прохорычева, Т.Н. Агапова, Л.Н. Моторина Так, почвы, отобранные с берега реки Преголи в черте г. Калининграда, содержали калий-40 в пределах 20 – 140 Бк/кг (рис. 1). Супесь Лёгкий суглинок Тяжелый суглинок Удельная активность, 160 Бк/кг 140 120 100 80 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 а 10 20 30 40 50 60 70 б Глубина залегания, см Cупесь Удельная активность, 700 Бк/кг 600 Лёгкий суглинок 500 400 300 200 100 0 10 20 30 40 в 50 60 70 Глубина залегания, см Рис. 1. Содержание калия-40 в почвах вертикальных разрезов прибрежной полосы р. Товарной (а), Преголи (б) и о. Верхнего (в) в 1999 году На глубине 70 см лёгкие суглинки накапливали равное или меньшее количество радионуклида, чем тяжелые, поэтому можно говорить о прямой зависимости распределения элемента от механического состава почвы. 145 Экология Почвы подтопляемого берега реки Товарной (черта Калининграда) содержали по всему разрезу радионуклид в пределах 120 – 150 Бк/кг. В Славском районе в почвах на берегу канала содержание радионуклида составило 50 – 350 Бк/кг (1999) и 20 – 200 Бк/кг (2000) (рис. 2а). Удельная активность, 400 Бк/кг Песок Супесь 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 70 1999 г. 10 20 30 40 50 60 70 а Глубина залегания, см 2000 г. Удельная активность, 600 Бк/кг Песок 500 Тяжелый суглинок Супесь 400 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 70 1999 г. 10 20 30 40 50 60 70 б Глубина залегания, см 2000 г. Рис. 2. Содержание калия-40 в почвах вертикальных разрезов прибрежной полосы канала им. Матросова Славского р-на (а) и берега р. Лавы Правдинского р-на (б) 146 Н.П. Прохорычева, Т.Н. Агапова, Л.Н. Моторина В почвах берега реки Лавы Правдинского района радионуклид обнаружен в количестве 400 – 550 Бк/кг. Такое повышенное содержание калия-40 связано с его переходом из агроценоза, который граничит с берегом реки. На глубине 70 см в 2000 году элемент содержался в водоемах в разных концентрациях, в 2001 – произошло снижение его содержания по всей глубине исследования. Одно из высоких содержаний радионуклида отмечено в почвах берега озера Верхнего – 400 – 600 Бк/кг (рис. 1в). Это водоём, в который стекают воды с большой территории города, принося с собой калий-40. По глубине исследования радионуклид распределен неравномерно. Отмечается и прямая зависимость содержания калия-40 от механического состава почвы. Почвы по накопительной способности распределились следующим образом: супесь – лёгкий суглинок – тяжелый Таким суглинок. образом, можно отметить: – почвы берегов замкнутых водоёмов накапливают радионуклид в повышенных количествах; – калий-40 в почвах подтопляемых берегов распределен равномерно; – наблюдается прямая зависимость содержания радионуклида от механического состава почвы; – по накопительной способности к радионуклиду почвы распределились: супесь – легкий суглинок – тяжелый суглинок. Также были исследованы на содержание калия-40 почвы суходольных и низинных лугов Полесского, Славского и Правдинского районов. Выбор лугов был обусловлен их расположением по отношению к уровню моря. В Полесском районе на высоте уровня моря почвы лугов Полесской моренной равнины и ландшафта приустьевых песчаных равнин содержали калий-40 в пределах 150 – 300 Бк/кг (рис. 3а). Луга Вармийской возвышенности (высота над уровнем моря 80 см) имели концентрацию элемента 650 – 1000 В течение Бк/кг (рис. двух 3б). лет количество радионуклида в почвах разрезов Полесской моренной равнины и Вармийской возвышенности распределялось равномерно. Луга Славского района, расположенные ниже уровня моря на 2 – 4 метра, имели содержание калия-40 в почвах суходольного луга 200 – 500 Бк/кг, а в почвах низинного луга – 150 – 700 Бк/кг. По глубине 70 см в течение года радионуклид находился на одном уровне. В течение второго года исследования содержание калия-40 резко упало до 50 – 120 Бк/кг на обоих лугах, что, вероятно, было связано с уменьшенным количеством выпадаемых осадков в 2000 году и вымыванием радионуклида (рис. 4). 147 Экология Удельная активность, 700 Бк/кг Супесь 600 Легкий суглинок 500 400 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 1998 г. Глубина залегания, см 1999 г. а Удельная активность, Бк/кг 1100 Тяжёлый суглинок Глина 900 700 500 300 100 -100 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 1998 г. Глубина залегания, см 1999 г. б Рис. 3. Содержание естественного радионуклида К-40 по горизонтам в вертикальном разрезе почв суходольных лугов Полесского района (Полесской моренной равнины (а), района приустьевых песчаных равнин, Вармийской возвышенности (б)) Почвы суходольного луга Правдинского района (высота над уровнем моря 20 – 60 м) в 2000 году содержали калий-40 в пределах 280 – 950 Бк/кг, а в 2001 – 180 – 780 Бк/кг, то есть произошло незначительное вымывание радионуклида в 2001 году по всем горизонтам (рис. 5). 148 Н.П. Прохорычева, Т.Н. Агапова, Л.Н. Моторина Удельная активность, Бк/кг 700 Супесь 600 Песок 500 400 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 1999 г. Глубина залегания, см 2000 г. а 600 500 Удельная активность, Бк/кг Cупесь Песок 400 300 200 100 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 1999 г. Глубина залегания, см 2000 г. б Рис. 4. Содержание калия-40 в вертикальном разрезе почвы низинного (а) и суходольного (б) лугов Славского района в 1999 – 2000 годах 149 Экология 1200 1000 Удельная активность, БК/кг Средний суглинок Тяжёлый суглинок 800 600 400 200 0 10 20 30 40 50 60 70 2000 г. 10 20 30 40 50 60 70 Глубина залегания, см 2001 г. Рис. 5. Содержание калия-40 в вертикальном разрезе почвы суходольного луга Dactylis glomerata + Phleoides + Trifolium protense Правдинского района Таким образом, можно сделать следующие выводы: – чем выше над уровнем моря расположены луга, тем большее количество калия-40 накапливают их почвы; – калий-40 в почвах разрезов лугов, расположенных на высоте моря и ниже, распределен равномерно; – почвы низинных лугов, расположенных на одной высоте с уровнем моря, содержат калия-40 больше, чем почвы суходольных лугов. А.С. Кунигелис, Г.Н. Чупахина, Е.Н. Андреянова, Е.Г. Карницкая Оценка качества воды прибрежной зоны Куршского залива и Балтийского моря в районе Зеленоградска Приведены микробиологические и гидрохимические показатели качества воды прибрежной зоны Куршского залива и Балтийского моря в районе Зеленоградска. Проблема загрязнения воды Балтийского моря и Куршского залива приобрела в настоящее время международный характер. Уве150 А.С. Кунигелис, Г.Н. Чупахина, Е.Н. Андреянова, Е.Г. Карницкая личение использования Балтийского побережья как курортной зоны федерального значения и Куршского залива в качестве зон рекреации, приводящее к их загрязнению, требует постоянного контроля за качеством воды по санитарно-эпидемиологическим показателям. Также необходим постоянный мониторинг гидрохимических показателей для дальнейшего прогнозирования загрязнения моря. Микробиологические процессы определяют накопление и превращение веществ в Балтийском море, они составляют важное звено в системе продукционных процессов. Микроорганизмы, обладая особой биохимической организацией клетки, чрезвычайно быстро реагируют на изменение абиотических условий среды, поэтому являются тонким индикатором состояния морской экосистемы. Изучение условно-патогенной микрофлоры в настоящее время очень актуально, поскольку регион Куршского залива находится под значительной мутагенной нагрузкой. Один из аспектов генетических последствий изменения экологических условий Куршского залива касается обилия кишечной палочки и совместного обитания патогенных бактерий. В такой ситуации, сопровождающейся аккумуляцией мутагенов, природа сама ведет опыты по генетической инженерии. При помощи плазмид и ретровирусов кишечная палочка вполне реально может приобрести гены патогенности сальмонелл, шигелл, гонококков и других возбудителей заболеваний. В конкретной экосистеме появляются условные Цельюпатогены работы [1]. явилось исследование качества воды прибрежной зоны Балтийского моря и Куршского залива в районе Зеленоградска. Для этого были изучены микробиологические (видовой состав микрофлоры и величина коли-индекса) и гидрохимические (биологическое потребление кислорода (БПК), количество растворенного в воде кислорода, величина pH, наличие в воде тяжелых металлов) характеристики. Пробы воды отбирались в шести точках прибрежной зоны Балтийского моря (в районе пионерского лагеря «Рыбак», поселка Сокольники, спасательной станции, туристических баз «Лесное» и «Дюны», базы отдыха школы МВД) и пяти точках прибрежной зоны Куршского залива (в районе дома отдыха Госбанка, туристических баз «Дюны» и «Лесное», музея Куршской косы, пионерского лагеря «Алые паруса») на протяжении весенне-летнего периода 2001 года. Отбор, хранение, транспортировка и дальнейшее исследование проб воды производились в соответствии с общепринятыми методическими указаниями по санитарно-микробиологическому анализу воды поверхностных водоемов [2]. В качестве основного показателя степени фекального 151 Экология загрязнения воды определяли лактозоположительные кишечные палочки (ЛКП), к которым относят грамотрицательные, не образующие спор палочки. Число ЛКП (в одном литре воды определяли методом мембранных фильтров [2]. Определяли наличие сапрофитных, условнопатогенных микроорганизмов, способных образовывать на питательном агаре данного состава колонии, видимые при увеличении в два раза. Биологическую потребность кислорода определяли стандартным методом [3]. Был исследован видовой состав условно-патогенной микрофлоры Балтийского моря и Куршского залива в точках исследования (см. табл.). Микрофлора воды Куршского залива и Балтийского моря Семейство Vibrionaceae Род Vidrio Enterobacteriaceae Proteus Escherichia Citrobacter Klebsiella Hafnia Serratia Pseudomonadaceae Pseudomonas Вид в Куршском заливе в Балтийском море Nag І гр. Хайберга Nag І гр. Хайберга VΙΙ, VΙΙΙ VΙΙ, VΙΙΙ P. vulgaris P. vulgaris P. mirabilis P. rettgeri P. morganii P. mirabilis P. morganii P. inconstans E. coli E. coli C. freundii C. freundii C. intermedius K. ozaenae K. ozaenae H. alvei H. alvei S. marcescens S. marcescens P. aeruginosa — Так, экосистема прибрежной части Балтийского моря в районе Зеленоградска была представлена 12 видами, относящимся к 7 родам двух семейств: Vibrionaceae и Enterobacteriaceae. А видовой состав исследуемых микроорганизмов прибрежной части Куршского залива включал 10 видов, относящихся к девяти родам трех семейств: Vibrionaceae, Enterobacteriaceae и Pseudomonadaceae. В Куршском заливе отмечалось присутствие кокковых форм и галофильных видов бактерий, что указывает на приток в залив соленых морских вод. Кроме того, была изучена динамика коли-индекса воды Балтийского моря и Куршского залива как санитарно-эпидемиологического 152 А.С. Кунигелис, Г.Н. Чупахина, Е.Н. Андреянова, Е.Г. Карницкая показателя. Так, за весенне-летний период в исследуемых районах максимальное значение коли-индекса было выявлено в июле и составило 2 862 в районе туристической базы «Дюны» на побережье Балтийского моря (рис. 1) и 4 000 в районе дома отдыха Госбанка побережья Куршского залива (рис. 2). Таким образом, величина коли-индекса (КИ) не превышала санитарную норму (5 000). Сезонное изменение численности бактериопланктона, отмеченное в июле и совпадающее с максимальной температурой воды, связано с увеличением поступления органики в воду моря и залива. 3000 База отдыха школы МВД 2700 Спасательная станция 2400 П/л «Рыбак» 2100 Пос. Сокольники 1800 Турбаза «Дюны» 1500 Турбаза «Лесное» 1200 900 600 300 0 21.05 8.06 18.06 02.07 9.07 12.07 23.07 30.07 03.08 13.08 Рис. 1. Значение КИ воды Балтийского моря в 2001 г. 4500 4000 Турбаза Д/о Лесное«Лесное» 3500 Турбаза Дюны 3000 «Дюны» Дом отдыха Госбанк Госбанка П/л «Алые паруса» муз. Куршской Музей Куршской косы косы 2500 Алые паруса 2000 1500 1000 500 0 08.06.01. 18.06.01. 02.07.01. 09.07.2001 23.07.01. 30.07.2001 153 Экология Рис. 2. Значение КИ воды Куршского залива в 2001 г. Проанализировано количество растворенного кислорода в исследуемых пробах воды (рис. 3). В начале марта из-за низких температур количество растворенного кислорода в воде Куршского залива было максимальным и составило в среднем 16,73 мг/л, а в прибрежной зоне Балтийского моря – 12,2 мг/л. К августу значение данного показателя снизилось и в среднем достигало величины 11,19 мг/л в Куршском заливе и 10,79 мг/л в Балтийском море, следовательно, насыщенность воды кислородом несколько выше у воды залива. Динамика изменения биологического потребления кислорода (БПК) воды Куршского залива имела скачкообразный характер и несколько превышала допустимые значения (3 – 6 мг/л). Отклонение от нормы в сторону верхних границ наблюдалось в июле в районе туристической базы «Дюны», где значение БПК составило 9,42 мг/л (рис. 4), а также в районе туристической базы «Лесное»: величина БПК достигала 9,97 мг/л (рис. 5). Значение БПК воды Балтийского моря не превышало санитарную норму. 25 20 15 10 Растворенный кислород в воде Балтийского моря Растворенный кислород в воде Куршского залива 5 Температура воды Балтийского моря Температура воды Куршского залива 0 16.05 08.06 20.06 04.07 09.07 26.07 30.07 13.08 Рис. 3. Средняя величина растворенного кислорода 154 23.08 А.С. Кунигелис, Г.Н. Чупахина, Е.Н. Андреянова, Е.Г. Карницкая в воде Куршского залива и Балтийского моря в 2001 г. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 16.05 08.06 20.06 04.07 09.07 26.07 30.07 23.08 Рис. 4. Значение БПК воды Куршского залива в районе туристической базы «Лесное» Зеленоградска в 2001 г. 12 10 8 6 4 2 0 16.05 08.06 20.06 04.07 09.07 26.07 30.07 23.08 Рис. 5. Значение БПК воды Куршского залива в районе туристической базы «Дюны» Зеленоградска в 2001 г. Таким образом, были изучены пробы воды двух экосистем – прибрежных зон Балтийского моря и Куршского залива. Для обеих экосистем характерно присутствие таких микроорганизмов, как: 155 Экология Proteus vulgaris, Proteus morgani, Proteus mirabilis, относящихся к роду Proteus; Hafnia alvei, рода Hafnia; Escherichia coli из рода Escherichia семейства Enterobacteriaceae. Отмечено, что значения гидрохимических показателей pH, растворенного кислорода, БПК, температуры были выше в исследуемых пробах воды Куршского залива, чем в пробах воды Балтийского моря. Величина показателей температуры и растворенного кислорода уменьшалась от марта к августу. Выявлена обратная корреляционная зависимость коли-индекса и концентрации ионов водорода в пробах воды обеих экосистем. Эту зависимость можно объяснить тем, что с уменьшением концентрации водородных ионов уменьшается количество микроорганизмов, так как для их развития необходима благоприятная слабощелочная среда, где pH = 7,2 – 7,6. В данном случае речь идет об индикаторных микроорганизмах, по наличию которых судят о загрязнении объектов водной среды [4]. Анализ кислородного режима и pH в прибрежной зоне Балтийского моря позволяет признать его благоприятным для протекания различных биохимических процессов, дающих хорошую потенциальную возможность морю к самоочищению, а также для поддерживания условий, способствующих сохранению высокой его продуктивности. Следовательно, прибрежный участок Балтийского моря как водоем пока справляется с антропогенной нагрузкой. Список литературы 1. Вельнер Х.А. Охрана вод Балтийского моря и конвенция по защите морской среды района Балтийского моря // Труды XІІ конференции балтийских океанологов. СПб., 1990. С. 70 – 74. 2. Багдасян Г.А. Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу воды поверхностных водоемов. М., 1981. 3. Голубева М.Т. Пособие по методам санитарно-химического исследования воды. М., 1959. 4. Гулядис В.К. Биогеохимия Куршского залива. Вильнюс, 1983. С. 23 – 28. 156 ВАЛЕОЛОГИЯ О.Г. Бугрова Оценка репродуктивного здоровья старшеклассников Калининграда При проведение профосмотров в 9-х классах школ города выявлено 45 % девочек, страдающих гинекологическими заболеваниями, поэтому показана необходимость проведения занятий по половому образованию среди школьниц, что позволит снизить процент заболеваемости вдвое. Каирская конференция по народонаселению и развитию, состоявшаяся в 1994 году, приняла концепцию по охране репродуктивного здоровья и призвала к включению этого вопроса в программы по планированию семьи. По мере развития и реализации этой концепции стало очевидно, что ключевым моментом в охране репродуктивного здоровья должна стать просветительская работа не только с женщинами, но и с сексуально активными парами. Всемирная организация здравоохранения и ООН определили репродуктивное здоровье и его охрану следующим образом: «Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия, а не просто отсутствие болезней или недугов во всех вопросах, касающихся репродуктивной системы и ее функций и процессов. Охрана репродуктивного здоровья определяется как сочетание методов, способов и услуг, ко157 Валеология торые способствуют репродуктивному здоровью и благополучию за счет предупреждения и устранения проблем, связанных с репродуктивным здоровьем». Хотя у специалистов имеются расхождения в представлениях о том, какие компоненты входят в охрану репродуктивного здоровья, этот перечень, как правило, включает: консультирование по вопросам планирования семьи; профилактика и лечение инфекций, передаваемых половым путем (ИППП), в том числе ВИЧ/СПИДа; наблюдение в период беременности; помощь в родах; послеродовое обслуживание; рекомендации по грудному вскармливанию, питанию матери и ребенка; услуги по прерыванию беременности, а также по лечению бесплодия. В рамках деятельности по охране репродуктивного здоровья осуществляется также просвещение различных групп населения по вопросам полового созревания, менопаузы, выявления рака молочной железы, женских и мужских половых органов. В отчете Национальной академии наук ООН охрана репродуктивного здоровья была определена как удовлетворение потребностей человека в области репродуктивной жизни, когда каждый половой контакт должен быть свободен от принуждения и инфекции, каждая беременность должна быть запланированной, а каждые роды – безопасными. Говорить о репродуктивном здоровье и репродуктивном потенциале подростков невозможно без учета соматического здоровья детей. Если в первый класс школы приходят 27 % детей, имеющих хронические соматические заболевания, а к выпуску из школы их становится 84 %, то, естественно, репродуктивное здоровье страдает у этих детей пропорционально соматическому нездоровью. Начиная с 1999 года мы проводили профилактические осмотры старшеклассниц Ленинградского района Калининграда по выявлению гинекологических заболеваний. В 1999 году 45 % старшеклассниц страдали гинекологическими болезнями, многие из которых носили функциональный характер. Основную группу составляли девочки, страдающие альгодисменореей, на втором месте были дети с ювенильными маточными кровотечениями, меньшую группу составили подростки с олиго- и аменореями. Эти пациентки были взяты на диспансерный учет, где получали необходимое лечение в динамике, и при обследовании в 2001 году, когда они учились в 11-м классе, количество больных детей снизилось до 25 %. 158 О.Г. Бугрова В 1999 году количество девушек-подростков Калининграда, подвергшихся операции по прерыванию беременности, превышало 1000 человек. После проведения занятий по половому образованию среди школьниц в 2000 году это количество снизилось почти в два раза. Если раньше подростки обращались за помощью по вопросам контрацепции после первого аборта, то теперь 20 % подростков обращаются в центры планирования семьи до «полового дебюта», причем приходят парами. Самая молодая мама в нашем регионе – двенадцатилетняя девочка, которая начала половую жизнь в 6-м классе. Естественно, эта молодая мама уже выпала из среды сверстников, но в то же время и не попала во взрослую среду. Что ждет ее в будущем – трудно сказать. Когда приводишь такие факты, становится понятно, насколько необходимо заниматься половым образованием для сохранения репродуктивного потенциала подростков. Студенты кафедры медицинской валеоэкологии, где одним из направлений научных исследований является охрана репродуктивного здоровья подростков, в школьной среде определяют уровень знаний учеников о репродукции в целом методом анонимного анкетирования, по результатам которого проводятся занятия по половому образованию и школьников, и родителей, и педагогов. Хочется надеяться, что совместная работа кафедры со школами города даст свои результаты в недалеком будущем, о чем мы сможем судить по снижению гинекологической заболеваемости среди школьниц, уменьшению числа абортов среди подростков и повышению репродуктивного потенциала последних. Список литературы 1. Беккер С. Репродуктивное здоровье: консультирование, ориентированное на пары // Планирование семьи: Международный журнал. № 3 – 4. 2000. С. 43 – 46. 2. Калиновская И.И., Леонова И.П. В XXI век – со здоровым поколением // Планирование семьи: Международный журнал. № 2. 2000. С. 29 – 31. 3. Концепция охраны репродуктивного здоровья населения России на период 2000 – 2004 гг. и план мероприятий по ее реализации // Материалы Министерства труда и социального развития РФ, Министерства образования РФ. № 2. С. 2 – 9. 4. Робинсон Дж. Куртланд. Репродуктивное здоровье // Международный журнал гинекологии и акушерства. № 61. 1998. С. 14 – 17. 159 Валеология В.Н. Клеймёнов, Е.А. Болдырева, Ю.А. Хоменко Родительская и будущая семья в восприятии старшеклассников Подготовка юношества к семейной жизни является важной проблемой воспитания. Система представлений о семье – важный фактор, определяющий характер отношений и эмоциональный климат семьи. Изучено отношение 85 учеников 10-го класса к родительской и представления о собственной будущей семье с применением метода ценностных ориентаций Рокича. Показано, что эмоциональный портрет будущей семьи и родительской у учащихся не совпадает, снижена ценность семейной жизни, представления о своей будущей семье носят расплывчатый характер. Необходимо в течение учебного процесса проведение мероприятий, направленных на повышение ценности семьи, выработку в юношеском возрасте эффективных психологических стратегий поведенческих стереотипов. Cвой первый социальный опыт ребенок получает в родительской семье. Отношения между родителями, структура семьи, ее традиции, обычаи прочно укрепляются в сознании только начинающего жить человека. Ребенок, вырастая, строит свою семью. Она часто напоминает ту, в которой он вырос. И если родительская семья была полна мудрости, уважения к ближним, взаимопомощи, то и от ребенка в будущем следует ожидать того же. В противном случае очень высока вероятность того, что человек повторит в своей семье те отношения, которые существовали в родительской семье и которых он стремился избежать [2; 3]. Подготовка к семейной жизни традиционно является одним из главных направлений юношеского воспитания, не менее важным, чем подготовка к труду. Но эта проблема никогда не стояла так остро, как сейчас. Глубокий духовный кризис в нашей стране дезориентирует подрастающие поколения в выборе ценностей. Понимая значимость создания семьи в будущем, нынешние юноши и девушки не придают важного значения тому, что основные модели семейных 160 В.Н. Клейм¸нов, Е.А. Болдырева, Ю.А. Хоменко отношений формируются с раннего возраста. Поэтому важным является формирование конструктивной модели своей семьи у юношества до того, как они начнут создание собственной семьи [1, 5, 6]. Нами была предпринята попытка изучить представления старшеклассников о будущей семейной жизни и сравнить их с представлениями об их родительской семье. В качестве объекта исследования были выбраны учащиеся десятых классов МОУ СОШ № 36 Калининграда. Всего в исследовании приняли участие 85 человек в возрасте 14 – 16 лет, из них – 26 % юношей и 74 % девушек. Чтобы определить, что значит семья для учащихся, мы исследовали их ценностные ориентации с применением метода Рокича [4]. Для старшеклассников в исследуемой нами выборке на первое место выходит здоровье, а «счастливая семейная жизнь» занимает только шестое место. Возможно, здесь сказывается близость нашего региона к Европе, и вследствие этого молодежь в большей степени ориентируется на западные ценности и стандарты. При сравнении ответов юношей и девушек были выявлены сильные различия в важности счастливой семейной жизни, тогда как различия между остальными ценностями незначительны. Девушки поместили эту ценность на пятое место («то, что украшает мою жизнь»), а юноши – на двенадцатое («то, чего может даже и не быть в моей жизни»). То есть семья в этом возрасте является более значимой целью для девушек, чем для юношей. Среди учащихся из полных и неполных семей наблюдаются большие расхождения в значимости счастливой семейной жизни: у учеников из неполных семей эта ценность находится на 11-м месте, а у подростков из полных семей – на 5-м месте. Мы сравнили эмоциональное отношение старшеклассников к родительской семье и своей будущей семье. Свою будущую семью положительно воспринимают 75,0 % девушек и 68,8 % юношей, а родительскую семью – 72,2 % и 62,5 % соответственно. Отрицательное же восприятие у учащихся отмечено только для родительской семьи (2,5 % девушек и 6,2 % юношей). Эмоциональный портрет будущей семьи и родительской у учащихся не совпадает. Это связано с тем, что оценка родительской и супружеских ролей в родительской семье происходит с точки зрения ребенка, а своей будущей семьи – с точки зрения перспективы взрослого. При формировании собственной концепции семьи очень важно, какой эмоциональный климат существует в родительской семье, какую роль играют в семье мать и отец. 161 Валеология Хотят, чтобы их семья была похожа на родительскую 18 % подростков, более 50 % – пребывание дома дает положительное настроение, у них преобладают положительные эмоции, они удовлетворены психологической обстановкой дома, не испытывают повышенной напряженности и тревожности в семье; 37,5 % учащихся считают психологическую атмосферу родительской семьи негативной. В группе старшеклассников из неполных семей также преобладает негативное настроение в семье. Согласно полученным ответам, в семье наиболее близким и значимым человеком для большинства учащихся является мать (так ответило 44,7 % ребят из неполных семей и 30,5 % – из полных). Значимость отца невысока. Для учащихся из неполных семей отец вообще не является близким и значимым человеком, на эмоциональном уровне он воспринимается негативно. Лишь для 14,3 % учащихся из полных семей отец является значимым человеком при помощи и разрешении различных проблем старшеклассников. У подростков существует определенное представление о будущей семье. Так, большинство школьников планируют создать свою семью в возрасте от 20 до 25 лет (70 % девушек и 50 % юношей). Наиболее важные качества будущих супругов для учащихся – «любящий», «заботливый», «внимательный»; отношения в будущей семье должны быть «полными любви и взаимопонимания, взаимоуважения»; в семье также обязательно наличие детей. Вместе с тем отмечается то, что супруг(а) должен быть непьющий, некурящий, а в семье чтобы не было ссор, измен. Остальные учащиеся сомневаются либо хотят в корне иных отношений. Можно сказать, что старшеклассники ищут новые модели построения своей семьи в современных условиях, так как для определенной части юношей и девушек родительская семья не является показательным образом семейной жизни, особенно это характерно для учащихся из неполных семей. Поэтому в целях профилактики важна работа педагогов, психологов, валеологов по ориентации старшеклассников на здоровые семейные ценности. В свете этих данных основная задача взрослых – пропаганда ценностей семейной жизни и освоение эффективных психологических и поведенческих стереотипов для создания благополучных семейных отношений, возможно в ходе учебного процесса путем включения специальных социальнопсихологических тренингов. Однако реализация данной задачи сопряжена с рядом трудностей. 162 В.Н. Клейм¸нов, Е.А. Болдырева, Ю.А. Хоменко Подводя итог, необходимо отметить, что у современных старшеклассников снижена ценность семейной жизни. С одной стороны, это связано с тем, что у них есть отрицательный семейный опыт, почерпнутый из родительской семьи, с другой – представления о своей будущей семье носят достаточно расплывчатый характер, так как в них не просматривается ни ответственность за будущее, ни реальное видение своего будущего. Необходимая психологическая помощь может быть оказана в рамках педагогического процесса и должна быть направлена на повышение ценности семьи, выработку в юношеском возрасте эффективных психологических стратегий поведенческих стереотипов. Список литературы 1. Васильева О., Журавлева Е. Здоровый образ жизни: стереотипные представления и реальная ситуация // Народное образование. 1999. № 10. С. 202 – 207. 2. Дымнова Т.И. Зависимость характеристик супружеской семьи от родительской // Вопросы психологии. 1998. № 2. С. 46 – 56. 3. Каган В.Е. Семейные полоролевые установки у подростков // Вопросы психологии. 1987. № 2. С. 54 – 61. 4. Ковалев С.В. Подготовка старшеклассников к семейной жизни. М.: Просвещение, 1991. 5. Кон И.С. Психология ранней юности. М.: Просвещение, 1989. 6. Эйдемиллер Э.Г., Юстицкис В. Психология и психотерапия семьи. СПб.: Питер, 1999. С. 6 – 22. 163 a b c d Рис. Квадратная сетка для хорологических исследований флоры Калининградской области. На сетке выделен квадрат с именем К14. Отдельно показан квадрат с секторами a, b, c, d 100 Эффективность экстракта (ЧСДвызв. - ЧСДфон.) 80 60 40 20 0 1 2 4 2 4 6 2 6 4 2 4 6 2 4 6 Дни -20 I II III IV -40 эффективность экстракта экстракта прежнего прежнего корма корма Эффективность Эффективность эффективность экстракта экстракта нового нового корма корма Рис. 1. Изменение эффективностей экстрактов старого и нового кормов у катушки роговой в зависимости от срока предварительного голодания V Аквариум 100 90 Эффективность экстракта (ЧСДвызв. - ЧСДфон.) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 4 I 2 4 II 2 4 6 III 4 2 IV 2 4 V Эффективность эффективностьэкстракта экстрактапрежнего прежнегокорма корма Эффективность эффективностьэкстракта экстрактанового новогокорма корма Рис. 2. Изменение эффективностей старого и нового кормов у катушки роговой в зависимости от срока голодания в присутствии химических сигналов нового корма Дни Секция Таблица 2 Физиолого-биохимические показатели крови молоди форели Показатель Гемоглобин, г/л Эритроциты, млн/мкл Лейкоциты, млн/мкл В том числе, %: нейтрофилы моноциты лимфоциты Щелочная фосфотаза, ед./л Глюкоза, мл/л Белок, г/л Начало эксперимента 90,0 ± 4,5 1,16 ± 0,07 18,6 ± 1,3 1 102,0 ± 5,1 1,20 ± 0,03 17,72 ± 0,53 Конец эксперимента Опыт 2 3 83,28 ± 3,32 90,08 ± 4,50 1,21 ± 0,03 1,23 ± 0,06 25,36 ± 1,01 22,28 ± 1,12 14,8 ± 0,88 10,8 ± 0,64 7,20 ± 0,43 16,8 ± 0,50 1,00 ± 0,04 1,00 ± 0,03 1,40 ± 0,04 3,0 ± 0,15 79,8 ± 4,78 86,4 ± 4,32 89,6 ± 4,48 75,8 ± 3,79 3208,66 ± 96,25 988,74 ± 49,43 2096,62 ± 62,89 2162,07 ± 43,24 9,44 ± 0,37 10,42 ± 0,52 9,68 ± 0,29 12,12 ± 0,48 91,98 ± 6,43 119,88 ± 3,59 99,8 ± 4,99 112,0 ± 3,36 Контроль 64,7 ± 3,23 1,21 ± 0,06 18,36 ± 0,91 12,0 ± 0,72 0,33 ± 0,01 86,3 ± 4,31 914,2 ± 36,56 5,1 ± 0,15 65,93 ± 2,63
