Решетникова Ю.С.

1
О Т З Ы В
официального оппонента о диссертационной работе Лукиной Юлии
Николаевны на тему "Проблемы здоровья рыб в водных экосистемах
Европейско-Сибирской области Палеарктики», представленной на
соискание
ученой степени доктора биологических наук
по специальностям 03.02.06 - ихтиология и 03.02.08 -экология
В связи с усилением влияния хозяйственной деятельности человека на
наземные и пресноводные экосистемы насущными проблемами во всем
мире стали загрязнение больших территорий промышленными и
сельскохозяйственными стоками, атмосферный перенос загрязнений на
большие расстояния, радиоактивное
загрязнение
и
снижение
биологического разнообразия. Во многих пресноводных экосистемах
наблюдаются сукцессионные изменения в структуре рыбного населения.
Особую тревогу вызывает состояние водоемов в промышленных зонах,
где кумулятивный эффект всех видов загрязнений наиболее велик. Здесь
наблюдаются большие сукцессионные изменения водных экосистем
вплоть до полного уничтожения многих живых существ.
Проблемы оценки состояния и устойчивости экосистем могут решаться
на разных уровнях: на уровне организма, на клеточном и биохимическом
уровнях. Многие исследователи исходят из того положения, что само
состояние гидробионтов может служить
обобщенным показателем
степени экологического благополучия водоема или, как формулирует это
диссертант, - оценка состояния здоровья организма. Рыбы, как последнее
звено в трофической цепи водоемов, в ряде случаев представляют собой
хорошие тест-объекты. Есть несколько подходов к оценке воздействия
токсикантов на рыб и оценке состояния экосистемы в целом. В последние
годы нами разрабатывались новые подходы к оценке состояния водных
экосистем: это метод экспертной оценки состояния особей и популяций,
метод оценки состояния экосистем по уровню их биологического
разнообразия и метод фазовых портретов. Метод экспертной оценки был
использован нами для выявления
зон экологического кризиса и
экологического бедствия в районах сильного промышленного загрязнения.
В последние годы большое значение получают исследование на
тканевом и клеточном уровнях, а также в работу активно включились
биохимики, изучая изменения на уровне белков, липидов и ферментов. К
сожалению, многие исследователи или группа исследователей работают
на одном уровне: на уровне организма, клетки или биохимического
состава, практически нет комплексных работ, которые бы охватывали все
эти аспекты одновременно. Актуальность в проведении такого рода работ
назрела давно. В этом плане диссертационная работа Ю.Н.Лукиной
выгодно отличается от подобного рода исследований; она объединяет
наблюдения за морфологическими аномалиями рыб с подробным
2
гистологическим анализом и пытается увязать это с биохимическими
перестройками в организме.
Основными «воротами» попадания в организм рыбы вредных веществ
и местами их накопления являются системы: дыхательная (жабры),
пищеварительная (желудочно-кишечный тракт, печень и желчный пузырь),
выделительная (почки) и воспроизводительная (гонады). Как показали
исследования, в первую очередь при сильном загрязнении страдают
жабры, печень и почки.
Диссертационная работа Ю.Н.Лукиной подводит итоги многолетних
исследований автора (2000-2010 гг) по влиянию различного рода
загрязнений пресноводных водоемов на состояние рыб.
Актуальность выбранной темы определялась нерешенностью ряда
проблем по формированию реакций организма рыб на загрязнения, а также
необходимостью выяснения закономерностей и причинно-следственных
связей в развитии патологий у рыб. А это тесным образом связано не
только с оценкой состояния здоровья рыб и диагностики, но и с
прогнозированием последствий на различных уровнях организации живых
систем.
Диссертант
так сформулировал цель своей работы – установить
закономерности развития реакций в организме рыб в ответ на техногенное
загрязнение, выявить стереотипность и специфичность этих реакций на
молекулярном, клеточном и тканевом уровнях с учетом их роли в системе
биоиндикации. В связи с поставленной целью определены 5 конкретных
задач.
Диссертация Ю.Н.Лукиной изложена на 306 страницах и состоит из
Введения, 6 глав, Заключения, Выводов, Списка цитируемой литературы
и Приложения в виде 188 цветных фотографий
гистологических
препаратов. Основная часть работы иллюстрирована 45 рисунками и 40
таблицами. Список литературы включает 278 работ на русском языке, 326
- на английском и 1 – на немецком.
Глава 1. Посвящена описанию районов исследования, анализу качества
воды в них по опубликованным данным и оценке степени антропогенной
нагрузки. Выбрано 10 водоемов от Субарктики (оз.Имандра) до средней
Волги. В качестве относительно чистых водоемов рассматриваются река
Кара и Онежское озеро. Хотелось бы видеть обоснование, почему были
выбраны именно эти водоемы? С точки зрения рецензенты лишними
являются Волга и река Кета из Сибири. Тогда и в названии работы не
пришлось бы использовать термин Европейско-Сибирская подобласть,
который не нравится и самой соискательнице (стр. 10-11), тем более что и
сама она придерживается системы Л.С.Берга: есть Ледовитоморская
провинция с Европейским и Сибирским округами, и никакой ЕвропейскоСибирской подобласти нет, это искусственное выделение с крайне
гетерогенным животным миром,
и выделена эта подобласть по
распространению млекопитающих, а не рыб.
3
В главе 2 «Материал и методы исследования» сказано, что в качестве
биологических тест-объектов выбрано 5 видов рыб: это сиг, язь, речная
форма кумжи (форель), усатый голец и обыкновенный подкаменщик. К
сожалению, не указано сколько взято рыб на каждый предмет изучения и в
каждом из 10 водоемов. Лишь на стр. 64 упомянуто, что для паталогоморфологических и гистологических исследований взято 2650 рыб, если
разделить на 10 водоемов и 4 вида, то получается 66 рыб на каждый вид в
данном водоеме. Приводится подробное описание анализа содержания
СОЗ м ПАУ в тканях рыб, описание методик гистологических и
биохимических исследований. Статистическая обработка материала
проведена на стандартным пакетам прикладных программ.
Глава 3 посвящена обзору ихтиофауны в исследуемых водоемах,
приводятся подробные списки видов по каждому водоему. В последний
год мне пришлось довольно много заниматься рыбами европейского
Северо-Востока, поэтому регион от Онеги до Кары мне хорошо известен
по составу ихтиофауны. Представленные списки неплохо отражают состав
ихтиофауны, хотя по Каре, Северной Двине и Волге у меня есть
расхождения с автором. Из замечаний систематического плана следует
отметить, что сейчас большинство ихтиологов (в том числе и Нельсон,
2009, на которого ссылается автор) вместо класса Костистых рыб Osteichthyes употребляется название класс Лучепёрые рыбы –
Actynopterygii, поскольку выделены в самостоятельные классы
Цельноголовые – Holocephali и Кистепёрые рыбы – Sarcopterygii, а они
тоже являются костными рыбами. Все эти три класса в прошлом
назывались Osteichthyes. В диссертации все авторы описания рыб почему
даются в скобках, хотя сибирский осётр, стерлядь, щука, окунь, лосось,
кумжа и другие не меняли родовых названий, поэтому у этих видов
авторов не следует ставить в скобки. Сегодня название японской миноги
имеет другое название русское и латинское: камчатская (японская) минога
– Lethenteron camtchaticum (Tilesius, 1811). Cудаки переведены в род
Sander и это узаконено постановлением Международной Зоологической
Комисией (был род Stizostedion; в диссертации он идет под этим названием
на стр. 70 и 75, а на стр. 89 – как Sander). Однако все эти таксономические
нюансы не снижают общего хорошего впечатления о главе 3.
Глава 4 «Хлорорганические пестициды, полихлорированные
бифенилы и полициклические ароматические углеводороды в тканях рыб
как биомаркеры воздействия» посвящена анализу содержания этих
веществ в организме рыб (ряпушка, сиг, язь). Глава написана на основании
анализ рыб Печоры после аварии на нефтепроводе и хронического
нефтяного загрязнения.
Основной вывод по главе такой, что современные концентрации ХОП,
ПХБ и ПАУ ниже норм ПДК. Однако, все эти вещества обладают высокой
степенью биоаккумуляции, поэтому последствия на рыбах могут
проявиться через десятилетия. Я согласен с опасениями диссертанта, что
4
поступление этих веществ в Печору все еще продолжается и это может
привести к непредсказуемым последствиям для рыб.
По главе есть небольшое замечание. В таблицах не указано число рыб и
нет оценки погрешностей приводимых цифр. Все знают, что для
проведения таких анализов требуются большие деньги, поэтому выборки,
как правило, невелики.
В Главе 5 «Морфофункциональные изменения в организме рыб как
биомаркеры эффекта» Глава посвящена результатам исследования
изменений на макромолекулярном уровне (показатели окислительного
стресса и перестройки в составе жирных кислот) и на тканевом уровне
(изменения в организме рыб – жабры, печень и почки), которые
рассматриваются как биомаркеры эффекта. Это самая большая и самая
значимая часть диссертации.
Замечания по главе. Много графиков построено по такому показателю
как частота встречаемости (ЧВ). Я просил бы пояснить, как
устанавливается достоверность различий по этому показателю: или
брались разные выборки рыб (нигде нет указания на число рыб) или это
частота встречаемости на срезах, но тогда и трактовка будет разная.
Отметим, что ЧВ - очень изменчивый показатель. Например из 30
просмотренных рыб у 10 выявили кровоизлияние в жабрах, тогда ЧВ =
10/30 = 33,3%. Но при качественной оценке ошибка на единицу вполне
допустима, например у одной рыбы мы пропустили слабое кровоизлияние
и отметили 9 рыб с этим признаком: ЧВ = 9/30 = 30%. Ошибка только из-за
чисто методической погрешности равна 3.3%. Это довольно много, а ведь
есть еще и естественный разброс по этому показателю. Поскольку во всех
таблицах в этой главе не указано число рыб, нет и оценки погрешности
средней, то рецензенту довольно трудно судить о достоверности различий
(рис. 5.8; 5.11; 5.16 и др.).
Отметим также видоспецифичность ответных реакций у рыб на
загрязнение воды. Так при загрязнении тяжелыми металлами «характерной
особенностью именно сигов …была гиперплазия жаберного аппарата» (с.
148). В условиях нефтяного загрязнения Печоры большие изменения
отмечены в печени язя, а у сига таких патологий не выявлено (с. 156). В
реке Лососинке у усатого гольца выявлены мелано-макрофагические
центры, а у обыкновенного подкаменщика
отмечалась только
инфильтрация лимфоцитами, Причем «гепатоклеточная регенерация была
характерна исключительно для обыкновенного подкаменщика» (с. 169).
У сига (непонятно почему в Волге, где его нет) выявлены наиболее
тяжелые формы гиперплазии жабр, а «у язя ЧВ и степень поражения
жаберного аппарата достоверно ниже» (с. 176). На стр. 173-175 идет
описание аномалий в жабрах рыб на Волге, но ни разу не упомянуто с
каким видов автор имел дело. Такая видовая специфика ответной реакции
затрудняет понять общие закономерности для рыб.
5
Иногда в таблицах даже не указано, у какого вида рыб наблюдаются эти
аномалии (Табл. 5.8; 5.9; 5.10). Лишь в конце главы находим, что это был
лещ Холмовского озера (с. 163). Но лещ не упоминался в числе тестобъектов, и как же быть в общей оценке при учете видовых специфических
реакций?.
В заключении главы автор дает схему – каскад ответных реакция в
результате чего и появляются повреждения клеток и тканей (она же есть в
автореферате –рис.8). По мнению Ю.Н.Лукиной действие токсических
веществ осуществляется в организме рыб по двум направлениям: 1)
развитие токсического процесса (за счет свободно радикального
перекисного окисления происходит разрушение мембран клеток печени,
почек и жабр) и 2) мобилизация адаптивных ресурсов на биохимическом
уровне.
Глава 6 подводит итоги предыдущей главы, в ней автор рассуждает о
роли стереотипных и специфичных реакциях рыб на загрязнения и их
роли в системе биоиндикации. Показано, что ответная реакция рыб на
загрязнение имеет общие закономерности и специфические черты в
зависимости от условий обитания и особенностей самого организма. В
случае многофакторного загрязнения определить преобладающий тип
загрязнения на основе поставленного диагноза крайне проблематично. Но
есть исключения, когда по типу аномалий можно четко сказать, что это
результат сточных вод ЦБП или это результат нефтяного загрязнения.
В Заключении проводится анализ полученных результатов, сравнение
с литературными данными и высказывается точка зрения диссертанта о
возможности использования биоиндикаторов при том или ином
загрязнении водоема.
Выводы основаны на оригинальных данных автора и соответствуют
содержанию диссертации.
Оценивая диссертационную работу Ю.Н.Лукиной в целом следует
признать, что этот капитальный труд вносит весомый вклад в развитие
общей теории адаптаций. Полученные оригинальные данные позволяют
объективно оценить влияние загрязнений на ответные реакции рыб на
молекулярно-клеточном
и
тканевом
уровнях,
предложенные
биоиндикаторы выполняют не только диагностические и прогностические
функции но могут быть использованы для предсказания возможных
эффектов на более высоких уровнях организации. Разработанная система
биомаркеров дает возможность принимать превентивные меры задолго до
деградации популяций и целых сообществ. Получены новые данные по
развитию различных заболеваний у рыб под воздействием различного типа
загрязнений. Показано, что использование комплексного подхода
повышает результативность
ихтиопатологических исследований с
применением биомаркеров. Впервые представлен Атлас патологий у
различных видов рыб в условиях европейской Субарктики.
6
Полученные результаты работы Ю.Н.Лукиной прежде всего найдут
применение в рыбохозяйственной науке, при оценке физиологического
состояния рыб в аквакультуре, а также при общей оценке состояния
пресноводных экосистем. Полученные результаты могут быть
использованы в качестве справочного материала в рыболовстве и
аквакультуре, а также в курсах лекций по ихтиологии, гидробиологии и
экологии.
Выносимые на защиту основные положения вполне обоснованы.
Результаты работы были представлены на 10 международных и 10
всесоюзных/всероссийских конференциях, опубликованы в 50 научных
статьях, из них 16 в журналах из списка ВАК, в 23 статьях в других
изданиях и в 5 коллективных монографиях.
Диссертация легко читается, невыверенных опечаток немного (с. 71, 151
159), есть заметки и по стилю изложения ( с. 200 и 212).
Основные замечания носят дискуссионный характер и связаны с
разными точками зрения оппонента и диссертанта; они изложены при
разборе каждой главы. Как и всякая большая работа диссертация
Ю.Н.Лукиной может послужить поводом для дискуссии. Поэтому начну с
некоторых замечаний по терминологии.
Повторяю, что многие мои замечания носят дискуссионный характер
и направлены на активное обсуждение проблемы «оценка экологического
состояния пресноводных экосистем в условиях антропогенного
загрязнения».
Оценивая работу в целом, следует признать что это хорошее научное
исследование, выполненное на высоком научном уровне и добавившее
много интересных выводов по влиянию загрязнений на здоровье и образ
жизни рыб. Полагаю, что диссертации засуживает публикации в виде
отедельной монографии с учетом замечаний всех оппонентов.
Автореферат отражает содержание диссертации.
Диссертационная
работа Ю.Н.Лукиной отвечает всем требованиям ВАК, предъявляемым к
докторским диссертациям, а сама соискательница вполне заслуживает
присуждения искомой степени доктора биологических наук.
Ведущий научный сотрудник
Института проблем экологии и эволюции
им. А.Н. Северцова Российской Академии Наук,
доктор биологических наук, профессор
Решетников Юрий Степанович
Адрес: Москва 117071 Ленинский пр. 33
8 (495) 954-55-34 (раб) <ysreshetnikov@gmail.com>
10.05.2014