Studentam.net.ua

УДК 594.1:591.5

Т.В. Чорномаз,
аспірант
(Житомирський педуніверситет)

Активність війок миготливого епітелію зябер і ноги Unio conus (in vitro) як тест-функція при еколого-фізіологічних дослідженнях

Досліджено активність війок переживаючих клітин миготливого епітелію зябер і ноги Unio conus у нормі. Розглянуто вплив фізіологічного статусу, зараженості паразитами, сезонності та температури на швидкість биття війок миготливого епітелію та тривалість їх роботи.

   Перлівниця Unio conus – найпоширеніший в Україні вид родини Unionidae. Для цих молюсків важливою є діяльність гідрокінетичного апарату, який забезпечує їх дихання, живлення, виділення та розмноження. Провідна роль у здійсненні руху води в мантійній порожнині належить миготливому епітелію зябер. Робота війок переживаючих клітин миготливого епітелію зябер і ноги може бути обрана як тест-функція, котра є досить зручною для використання її в еколого-фізіологічних дослідженнях. Такі дослідження особливо актуальні в наш час, коли постійно зростає забруднення навколишнього середовища, в тому числі і його "теплове забруднення".
   Матеріал і методика: 186 екз. U. conus, зібраних вручну із річок Тетерів (Житомир, села Тетерівка та Перлівка), Гуйва (села Гуйва та Пряжево), Коденка (Пряжево), Лісова (Бондарці), Уж (Коростень) з червня 2000 р. по травень 2001 р. Молюсків транспортували в полотняному мішечку, вставленому у пакет із поліетилену (останній не зав’язували). Доставлених у лабораторію тварин одразу піддавали камеральним дослідженням. Для цього гідробіонтів серіями по 5-10 екз. на 1-2 доби вкладали до скляних посудин (6 л), які заповнювали дехлорованою відстоюванням (1 доба) водопровідною водою. Потім у молюсків з однієї сторони тіла перерізали замикальні м’язи і розкривали стулки черепашки. Роботу миготливого епітелію вивчали за методикою Вєсєлова [1] на шматочках (1-1,5 см), вирізаних із вільного краю зябер та переднього краю ноги. Їх уміщали в годинникові скельця з розчином Рінгера для холоднокровних тварин, розведеному у 6 разів, як це рекомендує робити Джамусова [2;3;4]. Підраховували кількість ударів, що здійснюються фронтальними війками миготливого епітелію зябер за одиницю часу (1 хв), за допомогою мікроскопу БИОЛАМ Р-15 (×135) у затіненому полі зору (діафрагмування освітлювача) та встановлювали час повного пригнічення активності війок за нормальних умов (температура 13-18˚С). Крім того, визначали теплостійкість миготливого епітелію зябер і ноги. За показник клітинної (тканинної) теплостійкості обрано час збереження (за певної температури) активності війками переживаючих клітин миготливого епітелію [3]. Цифрові результати дослідів оброблено методами варіаційної статистики за Лакіним [5].
   Результати та обговорення. При температурі середовища 13-18˚С швидкість биття війок миготливого епітелію зябер і ноги U. conus становить 317,3±0,8 і 319,2±0,9 уд./хв. відповідно, а тривалість іх функціонування – 20311,6±864,1 і 6040,6±92,8 хв, тобто активність війок миготливого зябрового епітелію більша за активність війок епітелію ноги у 3,4 рази.
   При дослідженні цих показників ми врахували можливість їх зміни залежно від фізіологічного статусу молюсків, зараженості їх паразитами, від сезону року та ін. З’ясовано, що у U. conus статистично ймовірні відмінності між самцями і самками не простежуються ні за тривалістю роботи війок миготливого епітелію зябер і ноги, ні за швидкістю їх биття.
   В мантійній порожнині цих молюсків нами виявлено кліщів роду Unionicola. Розташовані вони на мантії, зовнішніх та внутрішніх півзябрах, але найчастіше зустрічаються між півзябрами. Інколи кліщі заповзають у комірки між філаментами зябер і тримаються там, висовуючи назовні гіпостом. Інтенсивність заселення ними досліджуваного виду незначна – від 1 до 8 екз. Невелика також і екстенсивність заселення ними хазяїна – 2,7%. Через наявність у зябрах цих епіойків тривалість роботи їх миготливого епітелію скорочується на 7,6, а ноги – на 2,6%.
   У перикардії та нирці перлівницевих паразитує марита гельмінт у Aspidogaster conchicola, розвиток якого відбувається в організмі одного хазяїна. Екстенсивність інвазії ним U. conus становить 50,5%, причому в період із жовтня по січень вона значно менша (15,1%), порівняно з березнем-травнем (81%). Перикардій заселений гельмінтом частіше (47,3%), ніж нирка (8,6%), і інтенсивність його інвазії вища (12 екз. у перикардії проти 3 екз. в нирці). З’ясовано, що А. сonchicola не впливає на роботу миготливого епітелію досліджуваних органів.
   Абсолютні значення швидкості биття війок миготливого епітелію молоді (1-3-річні особини) більші за значення цих показників у дорослих особин (на 7-10 уд./хв). Це свідчить про те, що молодь є ефективнішим фільтратором: об’єм профільтрованої нею води більший (в перерахунку на 1 г сирої маси) [6;7] приблизно в 3 рази [8].
   Виявлено сезонні зміни тривалості функціонування миготливого епітелію у U. conus. Найнижча тривалість роботи миготливого епітелію зябер припадає на червень, а найвища – на березень, причому остання у 12,2 рази більша за червневу тривалість (рис. 1). Максимальне значення тривалості активності миготливого епітелію ноги припадає на грудень. Цей показник має обмеженіший розкид значень, через що зростає різниця між ним і показником тривалості роботи зябрового епітелію з листопада до березня (у березні різниця становить 24041,1 хв, або 16 діб).

Рис. 1. Сезонні зміни тривалості функціонування війок миготливого епітелію зябер і ноги.

   Загальновідомо, що температурний чинник опосередковано впливає на активацію процесів деструкції органічної речовини, в результаті чого у водне середовище виділяються різні токсичні продукти. При цьому підвищення температури середовища знижує ступінь насичення води киснем, одночасно посилюючи токсичну дію полютантів на гідробіонтів. Через це важливим є дослідження впливу температурного чинника на перебіг усіх, без виключення, процесів життєдіяльності гідробіонтів, у тому числі й на активність війок миготливого епітелію у перлівницевих. Особливо актуальним це стає останнім часом, коли безперервно зростає забруднення водного середовища різними за природою та концентрацією полютантами. Однією із найнебезпечніших форм забруднення водного середовища є "теплове забруднення". Воно є наслідком як глобального потепління, так і інтенсивного розвитку теплової і атомної енергетики в Україні. Останній зумовив появу на її теренах унікальних водоймищ-охолоджувачів зі специфічним температурним режимом. Загальна площа таких водоймищ в Україні становить понад 10 тис га. Підвищення температури води (в межах теплового преферендуму) викликає інтенсивний ріст гідробіонтів, прискорює їх статеве дозрівання, підвищує їх кормову активність і засвоюваність їжі, а також стимулює перебіг обмінних процесів в їх організмі. Влітку, одначе, термічний режим таких водойм перевищує межі оптимуму для цих тварин, оскільки скиди підігрітих вод викликають прогрівання водного середовища до температури 33˚С [9]. За таких умов максимально стійкими до дії високої температури є особини середніх розмірів, які здатні витримувати підвищення температури води до 32˚С протягом 4-5 діб [10]. Взагалі температура 30-34˚С є верхнім температурним песимумом, який викликає розлагодження діяльності їх фільтраційного апарату, і, перш за все, порушення функцій миготливого епітелію. Встановлено, що у перлівницевих температура, котра викликає тепловий некроз клітин миготливого епітелію, значно вища від температури, яка при тому ж терміні дії призводить до термонекрозу організму [11]. Тобто, теплостійкість ізольованих шматочків зябер і ноги вища за теплостійкість цілого організму [12]. Для U. conus теплостійкість зябер при 38˚С становить 130,3±3,7, ноги – 143,3±4,6 хв. При зниженні температури до 9˚С вона зростає як для миготливого епітелію зябер, так і для епітелію ноги, а при 4˚С тривалість роботи миготливого епітелію ноги зростає на 85,8, тоді як зябер – зменшується на 21,4%. Імовірно тривалість функціонування зябрового епітелію добирає максимального значення при 9˚С, а за умов подальшого зниження температури стійкість епітелію зябер прогресивно зменшується (в межах нижнього температурного песимуму). Тенденція до зниження стійкості миготливого епітелію зябер і ноги при зростанні температури добре простежується на напівлогарифмічному графіку (рис. 2).
   Зміна швидкості биття війок мигтливого епітелію зябер і ноги під дією температурного чинника є одноплановою. У температурному діапазоні від 4 до 18˚С швидкість більш-менш постійна. Це підтверджується спостереженнями інших дослідників [13], які помітили, що у холодостійких форм двостулкових молюсків війки миготливого епітелію залишаються активними при зниженні температури середовища майже до 0˚С . Отже, 0˚С є нижньою критичною точкою для функціонування миготливого епітелію U. conus. При підвищенні температури від 18 до 38˚С швидкість биття війок миготливого епітелію зростає. Із збільшенням швидкості руху війок зростає і об’єм профільтрованої молюском води [14]. Але при температурах, близьких до 30˚С, процес фільтрації води уніонідами стає нерівномірним: повне навантаження чергується з повним припиненням фільтрації води [15]. Це пов’язано з порушеннями нормальної активності війок миготливого епітелію [16], можливо, обумовленими тим, що верхній температурний поріг фізіологічної активності миготливого епітелію у цих тварин знаходиться при температурах, близьких до 33˚С [17]. Нашими дослідженнями встановлено, що при збільшенні температури води від 18 до 32˚С зростання швидкості биття війок миготливого епітелію відбувається рівномірно, а від 32 до 38˚С - сповільнюється, тобто починається пригнічення активності війок. Для миготливого епітелію зябер U. tumidus [18] шкідливими виявляються температури, починаючи з 38˚С. Отже, зоною верхнього температурного песимуму є температури 38-40˚С, а зона температурного преферентуму для досліджуваної тканини лежить в межах 4-38˚С. Якщо врахувати те, що навіть за температури 40˚С тривалість функціонування війок миготливого епітелію U. tumidus (виду, спорідненого з U. conus) становить 90 хв [18], то верхня критична точка для роботи війок лежить в межах 40-42˚С.

Рис. 2. Залежність тривалості роботи війок миготливого епітелію від температури.

   Для порівняння змін у швидкостях біологічних процесів зі зміною температури середовища широко використовується коефіцієнт Вант-Гоффа. Він показує, у скільки разів прискорюється реакція при зростанні температури на 10?С. Однак для біологічних явищ правило Вант-Гоффа не завжди справедливе, бо одна і та ж температура по-різному впливає на різні системи органів. Неоднакове значення Q₁₀ для різних систем органів в межах дії однакових температур обумовлене тим, що біологічні процеси базуються на серії хімічних і фізичних явищ, кожне з яких характеризується своїм температурним коефіцієнтом [19]. Порівняння особливостей функціонування війок миготливого епітелію з іншими біологічними процесами в залежності від температури середовища представлено на рис.3.

Рис. 3. Залежність коефіцієнту Вант-Гоффа від температури.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Веселов Е. А. Биологические тесты при санитарно-биологическом изучении водоёмов // Жизнь пресных вод СССР. – Т. 4, кн. 2. – М. –Л.: Изд-во АН СССР, 1959. – С. 7-37.
2. Джамусова Т.А. Теплоустойчивость мускулатуры некоторых пресноводных моллюсков // Вопросы цитологии и протистол. – М. –Л., 1960. – С. 100-106.
3. Методы изучения двустворчатых моллюсков / Под ред. Г. Л. Шкорбатова и Я. И. Старобогатова. – Л.: Зоологический институт АН СССР, 1990. –208 с.
4. Шляхтер Т.А. Реакция клеток мерцательного эпителия перловицы на действие ингибиторов ферментов // Цитология. – 1965. – Т. 7. – №2. – С. 212-217.
5. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высш. шк., 1973. – 343 с.
6. Кондратьев Г.П. Влияние температуры воды на длительность фильтрационной активности у некоторых пресноводных ракушек // Видовой состав, экол. и продуктивн. гидробионтов Волгоградск. водохранилища. – Саратов: Саратов. ун-т, 1969. – С. 31-36.
7. Sreedhar K. Shiny, Radhakrishnan C.K. Rate of water filtration in the mussel Musculista senhausia (Benson) from Cochin backwaters, west-cast of India // Indian. J. Mar. Sci. – 1994. N3. – P. 176-177.
8. Золотарёва В. И., Махонина А. В., Дыга А. К. О фильтрационной способности Dreissena bugensis Andr // Моллюски. Их система, эволюция и роль в природе. Авторефераты докладов. Сб. 5. – Л.: Наука, 1975. – С. 81-82.
9. Евтушенко Н. Ю. Проблемы и перспективы развития ихтиологических исследований в Украине // Гидроб. ж. –1999. – Т.35. – №1. – С. 3-22.
10. Афанасьев С. А., Протасов А. А., Здановский Б., Туновский Я. Особенности распределения двустворчатых моллюсков в системе подогретых Конинских озёр (республика Польша) // Гидроб. ж. – 1996. – Т. 32. – №3. – С. 33-44.
11. Стадниченко А.П. Перлівницеві. Кулькові Фауна України: В 40-а т. / – К.: Наук. думка, 1984. – Т. 29. М Вип. 9 –384 с.
12. Senius K.E.O. Thermal resistance of the ciliary activity in the gills of the fresh water mussel Anodonta anatina // J. Therm. Biol. – 1977. – N4. – P. 233-238.
13. Шлипер К., Тиде Г. Приспособление морских животных к абиотическим факторам среды // Биология моря. – № 6. – 1975. – С. 3-25.
14. Yamamoto Ken-ichi, Tamura Ikuo, Tochino Motohide. Влияние температуры на объём профильтрованной воды и движение ресничек жабр японского двустворчатого моллюска Scapharca broughtonii // Suisan daigakko kenkyu nokoku=J. Shimonoseki Univ. Fish. – 1996. – № 2. – P. 95-101.
15. Кондратьев Г.П. О масштабах фильтрационной и минерализационной работы некоторых двустворок в Волгоградском водохранилище // Вопросы физиологии и популяционной экологии. – Вып. 1. – Саратов, 1970. – С. 38-40.
16. Lagerspetz K.Y.H., Terri R. Transmitter substances and temperature acclimation in Anodonta (Pelecopoda) // Ann. Zool. Fenn. – 1968. – Vol. 5. – N 4. – P. 396-400.
17. Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. – Л.: Наука, 1981. – 248 с.
18. Гинзбург Э. Л., Лабас Ю. А. Воздействие повышенной температуры на латеральне клетки мерцательного эпителия жабер перловицы. I. Изменение частоты биения ресничек // Цитология. – 1973. – Т. 15. – №7. – С. 935-938.
19. Bệlehradek J. Temperature coefficients in biology // Biol. Rev. –1930. –5. – N 1. – P. 30-58.

   Матеріал надійшов до редакції 8.08.01.

Черномаз Т.В. Активность ресничек мерцательного эпителия жабер и ноги Unio conus (in vitro) как тест-функция при эколого-физиологических исследованиях.
Исследована активность ресничек переживающих клеток мерцательного эпителия жабер и ноги Unio conus в норме. Изучено влияние физиологического статуса, заражености паразитами, сезонности и температуры на скорость биения ресничек мерцательного эпителия и продолжительность их работы.

Chernomaz T.V. Ciliary activity of the glimmeral epithelium of gill and leg Unio conus (in vitro) as test-function at ecologo-physiological investigations.
Ciliary activity of outliving cells of the glimmeral epithelium of gill and leg of Unio conus in a norm was investigated. The author determined the influence of physiological status, invaded by parasites, season and temperature on the rate and duration of ciliary beating of glimmeral epithelium.

Всі опубліковані на сайті матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення. Копіювання та використання інформації суворо заборонено.