Результаты исследования рыб, как биоиндикаторов водной экосистем

2.2 Анализ показателей состояния популяций рыб и их биоразнообразия на примере Обь – Иртышского бассейна

Рыбы являются удобными модельными объектами, позволяющими проследить изменения в окружающей среде под воздействием различных факторов. В частности, они удобны при изучении вопроса как острого, так и хронического загрязнения и водосборных площадей, и самих водоемов и водотоков, где в качестве видов-индикаторов выбираются соответственно либо типично наземные, либо околоводные и водные виды.

Проведенные исследования влияния нефтяного загрязнения  на рыб Объ – Иртышского бассейна показали, что под воздействием в слабой степени различных антропогенных исходное сообщество рыб чаще всего увеличивает показатели видового разнообразия и обилия: увеличение степени антропогенной нагрузки ведет к закономерному снижению отмеченных выше показателей, при сильных нагрузках приводя к полной гибели сообществ[7].

Для оценки экологического состояния Обь-Иртышского бассейна были проведены исследования морфофункционального состояния половых желез, печени и жаберного аппарата у ряда видов сиговых, карповых и окуневых рыб из разнотипных водоемов разных природно-климатических зон, которые показали высокую надежность их оценки с применением гистологических методов биоиндикации.

Жаберный аппарат первым подвергается воздействию экотоксикантов различной природы, и потому цитоморфологические характеристики жаберного эпителия являются важнейшими индикаторами состояния окружающей водной среды. Проявляющиеся в нем отклонения можно рассматривать в качестве следствия морфофункциональных изменений адаптационного характера — от изменения длины респираторных ламелл, увеличения толщины афферентной зоны (дистанции «кровь-среда»), количества и размеров респираторных клеток, до формирования «чехла» на поверхности жаберных лепестков как морфофункционального барьера, препятствующего интоксикации. В жабрах рыб из загрязненных водоемов отмечены гиперплазия и гипертрофия эпителия филаментов (первичного) и ламелл (вторичного), хронические застойные явления в жаберных лепестках, кровоизлияния, сосудистые изменения. Установлена адгезия филаментов респираторных ламелл, некроз эпителиальных клеток и редукция ламелл. их отечность, вызванная повышением капиллярной проницаемости.

Наиболее  значительные патологические изменения  выявляются у сиговых рыб в период их зимовки в Обской губе и нерестовой миграции в загрязненную Среднюю Обь. Количественная оценка приводится в численности (%) рыб, обладающих отклонениями в жаберном эпителии, составляющими 5% и более его поверхности. В отличие от сиговых, отклонения в жаберном аппарате у карповых рыб выявлены в наиболее загрязненных участках притоков Средней Оби или в водоемах вблизи промышленных зон и жилищной застройки[14].

Печень, являясь одним из основных органов, принимающих активное участие в  процессах модификации и детоксикации ксенобиотиков, в условиях токсичных нагрузок накапливает загрязняющие вещества и сама подвергается патологическим изменениям. Исследования, проводимые на рыбах из бассейна Оби, показали, что в их печени отмечаются гиперемия и очаговый стаз крови в венозных сосудах и капиллярной сети. Застойная гиперемия нередко сопровождается дистрофией, жировой дегенерацией паренхимы, отеками и водянкой. Отмечаются также разлитые и очаговые кровоизлияния, структурные изменения гепатоцитов и деструкция печеночной ткани, инфильтрация органа лимфоидными клетками, скопления эозинофильных клеток, находящихся в различной степени распада и др. В наибольшей мере выявленные отклонения проявляются в конце летнего периода, т.е. при завершении сезона роста у целого ряда видов печень и другие исследуемые органы имели различные нарушения[7].

Гистологическое состояние органа описывается на срезах, окрашенных железным гематоксилином по Гейденгайну с докраской эозином. Количественная оценка качественных отклонений в развитии и функционировании гепатоцитов печени дается по их количеству на единицу поля, ядер и ядерно-плазматическому отношению (%) в мерах площади.

Состояние репродуктивной системы рыб оценивается  на разных стадиях зрелости ее эффекторного звена — половых желез. Яичники  характеризуются визуально, а на гистологических препаратах рассчитывается соотношение (%) половых клеток разных генераций, размеры и состояние ооцитов старшей генерации, наличие атретических тел, и у фертильных особей — степень дегенерации опустевших фолликулов, позволяющая оценить уровень репарационных процессов. В семенниках измеряются диаметры ампул (семенных канальцев), наличие митозов сперматогониев, соотношение половых клеток разных состояний (%), усредненное по трем полям в пределах гистологического среза во фронтальной проекции.

Используя данный методический подход, было установлено, что у сиговых рыб в современных условиях Обь-Иртышского бассейна отмечены некоторые особенности гаметогенеза, проявляющиеся в замедлении оогенеза в превителлогенный период, более продолжительном у муксуна и в меньшей степени у пеляди. Для части особей в ходе овариальных циклов характерен пропуск очередного нерестового сезона по причине пониженной репарационной активности репродуктивной системы. Формирования очередной генерации половых клеток резервного фонда у этих видов в период зимовки не происходит. Встречающиеся патологические изменения гонад редки и приходятся на время пребывания пеляди в Нижней Оби[14].

Для самцов этих видов вариабельность в состоянии гонад проявляется в большей степени. У муксуна в период зимовки отмечена митотичеекая активность сперматогониев, начало формирования сперматогониального фонда, а волна сперматогенеза приходится на начало летнего нагула. В это же время  формируется сперматогониальный фонд у пеляди. Динамика сперматогенеза у одних особей ряпушки в период зимовки характеризуется более быстрым восстановлением генеративной функции, у других — длительным пребыванием в IV стадии зрелости. В целом нарушения гонад у сиговых рыб в наибольшей степени выявлены у неполовозрелых особей или у пропускающих нерест рыб. У карповых и окуневых рыб в загрязненных притоках Средней Оби выявленные нарушения гонадо- и гаметогенеза проявляются преимущественно в замедлении полового созревания (плотва, елец, язь, окунь), ослаблении пато-резистентности, резорбции ооцитов фазы вакуолизации, реже отмечается атрезия превителлогенных ооцитов[3].

Таким образом, использование гистологических  методов биоиндикации состояния рыб Обь-Иртышского бассейна позволило сделать заключение о неудовлетворительном состоянии качества вод и «здоровья» континуума исследуемой водной экосистемы. В то же время, учитывая повышенную миграционную активность сиговых рыб, требуется внесение определенных корректив на использование их в качестве биоиндикаторов, ибо в течение сезона они могут находиться не только в разных биотопах, но и в разных широтных зонах Обь – Иртышского бассейна. В этом отношении эти виды следует рассматривать в качестве интегрального критерия благополучия/неблагополучия экосистемы Обь –Иртышского бассейна.

Использование в качестве интегрального показателя паразитологической ситуации индекса разнообразия паразитоценозов показало, что несмотря на достоверно более высокую зараженность плотвы в зимне-весенний период в Обь – Иртышском бассейне по сравнению с летним периодом и с другими пунктами, свидетельствующую о менее благоприятных условиях зимовки рыб, на биоценотическом уровне паразитоценоз рыб стабилен на всем исследованном участке. Преобладание в паразитофауне рыб Обь – Иртышского бассейна трематод (15 из 18 обнаруженных видов) обусловлено обилием моллюсков — их промежуточных хозяев и преобладанием видов рыб — бентофагов, заражение которых происходит при поедании моллюсков или активно проникающими церкариями трематод. Преобладание в паразитофауне рыб личинок трематод, заканчивающих свой жизненный цикл в рыбоядных птицах, характерно для эвтрофных водоемов, что наряду с обнаружением в гельминтофауне рыб из Обь – Иртышского бассейна паразитов-индикаторов эвтрофикации указывает на наличие этого процесса в обследованном водоеме. Высокая степень пространственной сопряженности популяций промежуточных и окончательных хозяев обуславливает стабильность паразитарных систем трематод в изменяющихся внешних условиях.

Экологическая обстановка Западной Сибири, являющейся высокоэндемичным очагом описторхоза, в последние годы существенно изменилась из-за производственной деятельности человека, приводящей к загрязнению окружающей среды, главным образом, тяжелыми металлами, радионуклидами и нефтепродуктами, которые, поступая в водоемы, включаются в круговорот веществ; они могут длительно сохраняться в воде, кумулироваться в донных отложениях, мигрировать по пищевой цепи вплоть до рыб и их паразитов. Изменение эпизоотической обстановки по описторхозу под влиянием урбанизации в нефтепромысловом районе показано на примере популяции язя, обитающего в Обь – Иртышском бассейне, который имеет более высокие показатели инвазированности личинками (до 95% со средним значением интенсивности инвазии до 313 личинок на особь), чем язь, отловленный выше города по течению. Этим можно объяснить высокий уровень зараженности местного населения. Причем зараженность населения в поселках не меньше, чем в городе, но здесь имеет значение разница в общем количестве населения в городе и загородных территориях. Резкое возрастание инвазированности хозяев специфическим паразитом является показателем критического состояния популяции хозяина, маркером его неблагополучия.

Таким образом, использование методов  биоиндикации для оценки состояния водных экосистем на территории Обь – Иртышского бассейна может свидетельствовать о значительном ухудшении качества вод на юге региона в окрестностях крупных городов, но особенно — в нефтедобывающих районах Среднего Приобья.

Выводы

В настоящее  время существует более 20 тысяч видов, объединяемых в класс рыб. Рыбы относятся  к типу хордовых, куда также входят амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие. Этот тип по-разному подразделяется на таксоны более низкого ранга. В аквариумах содержат несколько сотен видов в основном представителей надотряда костистых рыб (Теleostei). Эта группа объединяет подавляющее большинство современных рыб. В процессе накопления знаний в области анатомии, эмбриологии и палеонтологии система рыб постепенно изменяется, все более приближаясь к естественному "родословному древу", отражающему действительные родственные связи внутри класса рыб. В связи с вышеуказанным систематика, используемая отдельными авторами, несколько различается. В основу классификации положены биоморфологические и генетические признаки эволюционной единицы - вида. Биологический вид - это совокупность организмов, не скрещивающихся с другими в природе, связанная единством происхождения и сходством во всех существенных признаках. Для их обозначения применяют бинарную номенклатуру, предложенную К. Линнеем в 1758 г.

Первое слово  характеризует род, объединяющий близкие  виды, второе - собственное название вида. Роды объединяются в подсемейства, подсемейства - в семейства, семейства - в надсемейства, далее - в подотряды, отряды, подклассы и, наконец, в класс рыб. Существуют и промежуточные систематические единицы, удобные для внутренней практической деятельности обозначения - разделы, секции, комплексы, группы. В ихтиологии названия систематических единиц обозначаются по первому описанному роду с изменением окончания. Так, название подсемейства оканчивается на -ini (Cyprinini), семейства - на -idae (Cyprinidae), надсемейства - на -oidae (Cyprinoidae), подотряд - на -oidei (Cyprinoidei), отряда (как правило) - на -formes (Cypriniformes). Остальные систематические единицы обозначаются без определенных окончаний. Рыбы - обширная и неоднородная группа животных. В отличие от млекопитающих, птиц, земноводных, рептилий и даже насекомых, рыбы - это общее название целых семи классов. Первый класс - остракодермы, самые первые из рыб. Второй класс бесчелюстных раньше назывался "круглоротые" и включал около 45 видов миног и миксин. Третий класс рыб - плакодермы, или челюстные панцирные рыбы. Четвертый, небольшой, класс рыб – акантодии. Пятый класс - самый знаменитый и большой класс рыбьего царства это, разумеется, костные рыбы.

В своем  естественном состоянии различные  природные водоемы могут сильно отличаться друг от друга. На водную флору и фауну действуют такие показатели   как   глубина   водоема,   скорость   течения,   кислотно-щелочные свойства воды, мутность, кислородный и температурный режим, количество растворенной органики, соединений азота и фосфора и многие другие. На все эти   параметры   влияет   как   антропогенная   нагрузка,   так   и   естественные процессы, происходящие в водоемах. Для водоемов разных типов в норме будет характерен разный видовой состав и обилие водных организмов (гидробионтов). Стоит заметить, что самые чистые водоемы не будут обладать самой богатой фауной.

В своем  естественном состоянии различные  природные водоемы могут сильно отличаться друг от друга. На водную флору и фауну действуют такие показатели   как   глубина   водоема,   скорость   течения,   кислотно-щелочные свойства воды, мутность, кислородный и температурный режим, количество растворенной органики, соединений азота и фосфора и многие другие. На все эти   параметры   влияет   как   антропогенная   нагрузка,   так   и   естественные процессы, происходящие в водоемах. Для водоемов разных типов в норме будет характерен разный видовой состав и обилие водных организмов (гидробионтов). Стоит заметить, что самые чистые водоемы не будут обладать самой богатой фауной.