Определение токсичности компонентов отходов на дафниях

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………...
2. Биология дафний…………………………………………………………….

2.1. Биологическая характеристика  дафний…………………………………..

Строение дафний……………………………………………………………

Цикломорфоз………………………………………………………………..

2.4. Питание дафний…………………………………………………………….

Размножение дафний……………………………………………………….

3. Экологическое значение дафний…………………………………………...
4. Материалы и методы………………………………………………………..

4.1. Оборудование, материалы  и реактивы……………………………………

 Культивирование дафний

А) Содержание и выращивание  маточной культуры…………………….

Б) Выращивание синхронизированной культуры………………………...

В) Кормление маточной и синхронизированной культуры дафний…….

Г) Кормление дафний в эксперименте…………………………………….

Приготовление вытяжки из почвы для биотестирования………………..

Приготовление вытяжки из растений для биотестирования…………….

Подготовка культивационной воды………………………………………

Определение острой и хронической токсичности ….................................

Условие проведения биотестирования…………………………………….

5. Результаты и их обсуждение ………………………………………………

5.1. Изучение токсичности  отходов……………………………………………

Определение токсичности водных вытяжек из почвы…………………...

Определение токсичности водных вытяжек из растений, выращенных с присутствием различных  компонентов отходов ………………………...

6. Список использованной литературы………………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

Одной из важных проблем  современности является загрязнение  объектов окружающей среды отходами производства, в которых могут  находиться токсичные вещества. Они  губительно воздействуют на живые организмы, в том числе и человека.

Выявление токсичных  отходов, их утилизация является актуальной проблемой на сегодняшний день. Антропогенное  воздействие на окружающую среду  возрастает, количество загрязняющих веществ увеличивается.  Химические методы изучения отходов производства не дают точных показателей по воздействию их на живые организмы, поэтому результаты    химических исследований подчас очень трудно интерпретировать.

   В последнее время все более популярными становятся методы биологического тестирования, когда в качестве индикатора на присутствие в среде вредных биологически активных веществ используют живые биологические объекты.   Присутствие в воде пестицидов и тяжелых металлов в концентрациях, близких к ПДК, можно выявлять с помощью дафний.  Действительно, что может быть проще, чем судить о пригодности воздуха для дыхания по поведению мышки, а о качестве питьевой воды по времени жизни в ней каких-нибудь микроорганизмов. [Нижегородский государственный университет].

     Наиболее прочно в практику биотестирования внедрены в качестве тест-объектов дафнии, цериодафнии, микроскопические водоросли. []

     Большинство  опубликованных работ (Селивановской С.Ю.,     Шахмаева Д.М., Шнель С.) посвящены изучению токсичности сточных вод. Было выявлено, что

Цель данной работы: Определение токсичности компонентов отходов на дафниях (Daphnia magna Straus ) .

Для выполнения поставленной цели нами решались следующие задачи:

1. Освоение методов культивирования дафний;
2. Подбор оптимальных условий для их жизнедеятельности и размножения;
3. Определение токсичности растворов компонентов отходов;

      4 Определение токсичности водных вытяжек из почвы, отобранных с территории ТЭЦ на дафниях;

5 Определение токсичности водных вытяжек из почвы,  отобранных на территории ТЭЦ;

6 Определение токсичности водных вытяжек из растений, выращенных с присутствием различных химических соединений.

 

 

                                                  2.Литературный обзор

2.1.Биологическая характеристика  дафний

Беспозвоночные животные - Тип членистоногие - Класс ракообразные - Подкласс жаброногие - Отряд листоногие ракообразные – Подотряд ветвистоусые – дафнии.[5]  

Наружный панцирь членистоногих  настолько плотен, что в затвердевшем состоянии не растягивается. Поэтому рост членистоногих сопровождается линьками. У растущего животного старый панцирь становится тесным, лопается, обычно сперва на спине, и сбрасывается. И только в короткое период, пока новый панцирь, образовавшийся под ним, не затвердеет, животное может увеличиться в размерах. Во время сбрасывания старых покровов, которые сходят не только со всей наружной поверхности тела, но и со всех конечностей, в том числе и с ротовых органов, а также с передней и задней кишки и со всех дыхательных органов, членистоногие бывают вялыми, малоподвижными, не питаются и стараются укрыться. Последняя линька взрослой особи заканчивается смертью.

Рост у членистоногих – не непрерывный процесс, а ступенчатый, размеры тела увеличиваются скачкообразно – сразу после линьки.[7]

У большинства членистоногих хорошо развиты глаза. Они бывают простыми, имеющими одну линзу, и сложными, или фасеточными. Органы обоняния (обонятельные волоски и ямки) примечательны тем, что могут воспринимать запахи на большом расстоянии по воздуху и распознавать пахучие вещества в ничтожных концентрациях в воде. У членистоногих хорошо развит и слух. Звуковые волны определённой длины они воспринимают с помощью тонких слуховых волосков на поверхности тела, особенно на усиках. У водных членистоногих прекрасно развиты органы равновесия. Наиболее универсальное чувство, присущее всем членистоногим, - осязание. Осязательную функцию выполняют многочисленные волоски на поверхности тела членистоногих. Они помогают членистоногим ориентироваться даже в отсутствии света. Органы вкуса похожи на обонятельные и связаны с химическим чувством.

Членистоногим свойственны многие проявления высшей нервной деятельности, которую ещё недавно считали характеристикой только для позвоночных. При посредстве всей совокупности органов чувств членистоногие получают из внешнего мира самую разнообразную информацию, которая поступает в центральную нервную систему. В результате возникают нервные импульсы, идущие к органам движения, железам и другим рабочим органам, которые определяют формы ответных реакций на воздействие внешней и внутренней среды. При этом центральная нервная система контролирует и регулирует деятельность рабочих органов (эффекторов) на основе обратной связи.

Все членистоногие размножаются половым  путём, но иногда и без оплодотворения (партеногенетически).[7,8]

Самым характерным признаком, по которому можно отличить ракообразных от других членистоногих, является присутствие у них на голове двух пар усиков (антенн). Кроме того, в отличие от постоянного числа ножек, типичного для паукообразных и насекомых, количество конечностей у разных групп ракообразных бывает различным. У многих видов ноги сохраняют примитивное строение: каждая состоит из двух ветвей. В процессе эволюции одна из ветвей редуцируется, ноги становятся одноветвными. Дышат с помощью жабр, развившихся на особых выростах ног.

Размеры ракообразных колеблются от одного – двух миллиметров до трёх метров. Тело сегментированное, состоит из трёх отделов: головы, груди и брюшка; покрыто хитиновым панцирем, препятствующим непрерывному росту. Одним ракообразным свойственна цельная головная капсула – сложная голова (синцефалон), состоящая из головной лопасти (акрона) с антеннулами и четырёх головных сегментов, несущих соответственно антенны, верхние челюсти (мандибулы) и две пары нижних челюстей (максиллулы и максиллы). У других ракообразных так называемая первичная голова (протоцефалон) состоит только из акропа и антеннального сегмента и подвижно сочленена со слившимися челюстными сегментами (гнатоцефалон). Обычно одна - две или несколько сегментов груди сливаются с головой, и их конечности превращаются в ногочелюсти, участвующие в размельчении и подаче пищи ко рту.[1]

 Большое жизненное значение  для ракообразных имеет хитиновый  покров, который выполняет защитную функцию. Он имеет форму нежного футляра в виде двустворчатой раковины  (у ветвистоусых).  Жесткий покров тела препятствует росту   ракообразных,   поэтому у них наблюдается периодическая   линька,   после которой   некоторые   раки прячутся в укромных местах, пока у них не затвердеет молодой хитиновый покров. Биологическая роль карапакса заключается не только в предохранении от повреждений нежного жаберного аппарата, но и в придании определенного направления струям воды, несущим кислород к жабрам и пищевые частицы к ротовым органам. .

 У некоторых ракообразных, (ветвистоусых) голова вытянута в направленный вниз клюв – рострум.

 Нервная система представлена  головным мозгом и брюшной  нервной цепочкой. Органы зрения  – чаще пара пара фасеточных глаз; у многих сохраняется и непарный (науплиальный) глазок, непарные мышцы глаз. Органы равновесия – статоцисты. Кишечник обязательно с жевательным желудком и «печенью», открывается в среднюю кишку. Значительную роль в переваривании пищи играет пищеварительная железа, совмещающая функции печени и поджелудочной железы. Органы выделения представлены «зелёными железами» – антеннальными  и максиллярными.

Дышат жабрами, при их отсутствии –  всей поверхностью тела. Кровеносная система, если имеется, незамкнутая, сердце - на спинной стороне.

Большинство ракообразных раздельнополы, ряду групп свойствен партеногенез. Яйца редко откладываются в воду, обычно самка носит их на себе в особой выводковой камере. Развитие большинства ракообразных проходит с метаморфозами. Из яйца развивается, характерная личинка – науплиус, который превращается в метанауплиус. Иногда первые личиночные стадии протекают под покровом яйцевых оболочек и тогда личинки выходят на более поздних стадиях развития.[4]

 Ветвистоусые ракообразные — животные мелкие, их трудно рассмотреть без оптических приспособлений. Главное отличие ветвистоусых — меньшее число члеников тела, грудной отдел состоит всего из пяти члеников и несет пять пар листовидных ножек. Кроме того, у этих животных панцирь не разделен на две створки, он просто согнут пополам по средней линии спины. Зато голова обособлена и несет крупный непарный глаз. Антенны второй пары у ветвистоусых — основной орган движения, они крупные и состоят из двух ветвей, снабженных многочисленными щетинками. Грудные ноги благодаря этому целиком заняты отфильтровыванием пищи и подачей ее ко рту. Забрюшие - крупное, подогнуто на брюшную сторону, снабжено парой коготков на конце и часто многочисленными шипиками.

Размножаются ветвистоусые рачки  двояко. Летом встречаются только самки, которые откладывают неоплодотворенные партеногенетические яйца, из них тут же развивается новое поколение рачков. К осени из некоторых таких яиц выходят карликовые самцы, и тогда самки начинают откладывать оплодотворенные яйца. Они обильно снабжены желтком, одеты несколькими оболочками, наружная из которых представляет собой видоизмененный спинной участок панциря и содержит наполненные воздухом камеры. Это образование называется седлышком или эфиппиумом, по положению на теле рачка в момент формирования. Осенью можно видеть на поверхности стоячих водоемов множество плавающих эфиппиумов, прибиваемых ветром и волной к берегу. Покоящиеся яйца легко выносят и зимние морозы, и высыхание, переносятся ветром или на оперении птиц из водоема в водоем, а весной развиваются, давая только самок. У некоторых видов, в том числе и у дафний, покоящиеся яйца могут формироваться не только осенью, но и летом при наступлении неблагоприятных условий.

  Непосредственное изучение дафний  имеет большое учебно-познавательное значение, позволяя  на конкретных формах познакомиться с планктонными организмами, имеющими огромное значение в питании мальков и взрослых рыб.

Дафнии относятся к отряду ветвистоусых. Название отряда указывает на характерные особенности их строения. У дафний вторая пара усиков двуветвиста (отсюда — ветвистоусые).

Дафнии встречаются в большом  количестве почти в каждом пресном водоеме.  Для них более типично присутствие их в свободной толще воды. Они оживлённо снуют в толще воды, делая характерные взмахи своими задними антеннами. Эти рачки всю жизнь проводят в толще воды и составляют значительную часть пресноводного планктона. Иногда они, наряду с другими рачками, развиваются в таких количествах, что вода приобретает буроватый оттенок.[3,4]

2.2.Строение дафнии

 

 

 

 

 

 

 

Дафния (взрослая самка): 1 — первая пара усиков; 2 — вторая пара усиков; 3 — верхние челюсти (мандибулы, или жвалы); 4 — грудные ножки; 5 — глазок (простой); 6 — глаз (сложный); 7 — надглоточный ганглий; 8 — сердце; 9 — пищевод; 10 — пищеварительная железа; 11 — кишечник; 12 — заднепроходное отверстие; 13 — орган выделения; 14 — яичник; 15 — отверстие яйцевода; 16 — зародыши; 17 — пространство между сплошной поверхностью брюшка и раковиной.[2]

2.3.Цикломорфоз

 

С жизнью многих ветвистоусых рачков, в том числе и цериодафний, связано одно любопытное явление, получившее название цикломорфоза. Сущность его заключается в том, что форма и величина раковины закономерно изменяется по сезонам года. В летнее время у некоторых видов дафний на голове появляется так называемый «шлем». Кроме того, удлиняется задний шип на раковине. Эти изменения происходят параллельно изменению температуры воды. В данном случае важна не сама температура, а её воздействие на плотность воды. Прогретая вода обладает меньшей плотностью, чем охлаждённая. Для движения и парения в менее вязкой и прогретой воде необходимы более длинные выросты, а иногда и иная форма тела. Поэтому летние формы дафний развивают специальные приспособления для передвижения и парения в таких условиях. Значение плотности воды для изменения формы тела рачков подтверждается наблюдениями Е.Ф.Мануйловой над дафниями (в том числе и дафниями) озера Балхаш.[12]

2.4.Питание дафний

 

Большинство ветвистоусых ракообразных (в частности дафний), как уже  указывалось питаются, отфильтровывая мелкую, находящуюся в воде взвесь. Основной их пищей служат бактерии, одноклеточные водоросли и мелкие органические остатки – детриты. Наибольшее значение имеют бактерии.

В природных водоёмах рачки прекрасно  живут и размножаются при концентрации бактерий не менее одного миллиона в одном кубическом сантиметре воды. Если численность бактерий менее пятисот тысяч на один кубический сантиметр, наступление половозрелости дафний задерживается; если же численность бактерий падает ниже двухсот тысяч на один кубический сантиметр , жизнь рачков становится невозможной.