Экотоксикологический биомаркер для биоиндикации состояния водных экосистем на основе оценки адаптационной способности обитающих в них двустворчатых моллюсков

Abstract

Проведено экотоксикологическое исследование, направленное на обоснование гипотезы о возможности использования времени восстановления паттернов частоты сердечных сокращений (ЧСС) и поведения (величины раскрытия створок (ВРС) двустворчатых моллюсков после стандартизованных стрессовых тест-воздействий в качестве биомаркеров для оценки состояния водных экосистем (Kholodkevich et al., 2011). Методологической основой исследования являлась оценка компенсаторных реакций ЧСС и ВРС черноморских мидий Mytilus galloprovincialis Lam. на стандартизованные тест-воздействия (быстрое экспериментальное изменение солености среды их обитания в пределах толерантности вида), вызывающих осмотический стресс. С целью моделирования влияния загрязнения среды обитания на функциональное состояние животных подвергали воздействию ионов меди в концентрации 100 ПДК (500 мкг/л) в течение суток. Затем мидий отмывали в протоке чистой морской воды, после чего с помощью осмотического теста анализировали развитие компенсаторных ответов организма мидий, отражающих адаптивные способности моллюсков, через 8 и через 24 ч отмывания. Показано, что в чистой морской воде, а также после 24 ч отмывания у животных происходит быстрое (около 30 мин) восстановление паттернов ЧСС и ВРС после возобновления первоначальной солености, в то время как после 8 ч отмывания длительность восстановительного периода составляет 4–5 ч. Полученные экспериментальные данные служат убедительным доказательством справедливости проверяемой гипотезы.

Проведено екотоксикологічне дослідження для обгрунтування гіпотези про можливість використання часу відновлення патернів частоти серцевих скорочень (ЧСС) і поведінки (величини розкриття стулок (ВРС)) двостулкових молюсків після стандартизованих стресових тест-впливів як біомаркерів для оцінки стану водних екосистем (Kholodkevich et al., 2011). Методологічною основою дослідження була оцінка компенсаторних реакцій ЧСС і ВРС чорноморських мідій Mytilus galloprovincialis Lam. на стандартизовані тест-впливи (швидка експериментальна зміна солоності середовища існування в межах толерантності виду), що спричиняють осмотичний стрес. З метою моделювання впливу забруднення середовища існування на функціональний стан тварин піддавали дії іонів міді в концентрації 100 ПДК (500 мкг/л) протягом доби. Потім мідій відмивали у протоці чистої морської води та за допомогою осмотичного тесту аналізували розвиток компенсаторних відповідей організму мідій, які характеризували адаптивні здатності молюсків через 8 та 24 год відмивання. Показано, що в чистій морській воді, а також після 24 год відмивання у тварин відбувається швидке (понад 30 хв) відновлення патернів ЧСС та ВРС після відтворення первісної солоності, тоді як після 8 год відмивання поновлення триває 4–5 год. Отримані експериментальні дані є переконливим доказом слушності перевіреної гіпотези.

Ecotoxicological investigation aimed to prove the hypothesis of applicability of the recovery time for heart rate (HR) and behavior (value of valve gaping — VG) patterns after the removal of standard stress treatments as a new possible biomarker for aquatic ecosystem state assessment (Kholodkevich et al., 2011) is carried out. The object of the study was a group of 10 individuals of Mytilus galloprovincialis Lam. 55–60 mm in length. Methodological base of the study was the assessment of HR and VG compensatory responses of test-organisms under standard test-treatments (e.g., a rapid experimental change of the ambient sea water salinity in the range of species tolerance), which caused osmotic stress. To simulate the influence of a water contamination on organism's functional state, the reference group of mussels was exposed to the copper ion treatment in the 100-fold maximum allowable concentration (500 μg/l) during 1 day. After the exposure, mussels were purified by clean sea water and tested by means of the osmotic test-stimulus. Compensatory responses of mussels were analyzed, the attention was paid to adaptive responses after 8 and 24 h purification. Results showed that, in clean sea water as well as after 24 h purification followed by copper ion exposure, the tested mussels demonstrated a rapid (about 30 min) recovery time of HR and VG needed to reach their initial background values after the restoration of ambient salinity. In the case of 8 h purification, the recovery period ran up to 4–5 h. The obtained experimental data are considered to be a convincing argument for the promotion of the tested hypothesis.