Статья
| Наименование | Методика проведения хронического биотестирования природных вод Донбасса | ||||
| Авторы |
|
||||
| Раздел | |||||
| Год | 2026 | Выпуск | 17 | Страницы | 55 - 71 |
| УДК | 57.087.1:574.64:543.3 | EDN | AVYCAP | ||
| Аннотация | Представлена методика проведения 21-дневного хронического биотестирования с использованием Daphnia magna Straus для интегральной оценки токсичности природных вод Донбасса, загрязненных тяжелыми металлами. Методика учитывает проблемы генетической неоднородности популяций, предлагая подход к селекции чувствительных генотипов. Описаны условия теста, процедура создания чувствительной тест-линии, исследуемые параметры (длина тела, длина хвостовой иглы, плодовитость, абортивные яйца, характер движений, наполнение кишечника, ЧСС, вариабельность ритма), протокол анализа данных в ImageJ, ключевые токсикологические показатели (NOEC, LOEC, EC50/20/10) и статистическая обработка. Разработанная методика позволяет регистрировать сублетальные эффекты при концентрациях токсикантов на несколько порядков ниже летальных, что повышает диагностическую ценность биотестирования. Приведены критерии валидности теста и ожидаемые результаты. | ||||
| Реферат | Цель. Разработка и детализация методики 21-дневного хронического эксперимента с Daphnia magna straus для интегральной оценки токсичности природных вод малых рек восточного Донбасса, загрязненных тяжелыми металлами (ТМ).
Методика. Разработан комплексный подход определения токсичности воды с помощью Daphnia magna straus на основе обобщения действующей методики ФР 1. 39. 2007. 03222, зарубежного руководства OECD 211, а также использования современных методов функциональной диагностики (видеорегистрации кардиоактивности и её анализа с помощью программного обеспечения ImageJ). Результаты. Разработанная методика направлена на регистрацию широкого спектра сублетальных эффектов хронической токсичности: от репродуктивных (снижение плодовитости, увеличение числа абортивных яиц), поведенческих и витальных (изменение характера движений, наполнение кишечника, окраска покровов), морфометрических до физиологических (изменение ЧСС и вариабельности ритма). Предложенный алгоритм селекции тест-организмов обеспечивает создание чувствительной тест-линии, что повышает достоверность, а также воспроизводимость результатов. Определены оптимальные концентрации ТМ для этапа селекции с учетом жесткости воды и критерии валидности теста, объединяющие требования международных стандартов (OECD, ИСО). Научная новизна. Впервые для условий восточного Донбасса обоснована и детализирована процедура генотипического отбора чувствительных линий Daphnia magna straus, позволяющая выявлять токсические сублетальные эффекты при концентрациях ТМ на несколько порядков ниже летальных. Практическая значимость. Разработанная методика может быть рекомендована для использования в системе экологического мониторинга малых рек восточного Донбасса и других регионов со сходными проблемами загрязнения ТМ. Комплексная оценка морфофизиологических параметров позволяет не только констатировать наличие токсичности, но и диагностировать ранние сублетальные эффекты, что повышает диагностическую ценность биотестирования для целей экологического нормирования и оценки рисков для гидроэкосистем. |
||||
| Ключевые слова | Daphnia magna, хроническое исследование, биотестирование, тяжелые металлы, селекция генотипов, сублетальные эффекты, частота сердечных сокращений, кардиотоксичность, морфометрический анализ, абортивные яйца, эмбриотоксичность. | ||||
| Финансирование | |||||
| Благодарности | |||||
| Список источников |
1. Павлов В. И., Кулакова С. И., Климов Ю. С. Задачи обеспечения одинаковой и высокой физиологической чувствительности тест-организмов Daphnia magna Straus для биотестирования воды малых рек восточного Донбасса. // Экологический вестник Донбасса. 2025. № 2 (15). С. 3–7. EDN UKGQGJ
2. Александрова В. В. Биотестирование как современный метод оценки токсичности природных и сточных вод. Нижневартовск: Нижневартовский государственный университет, 2013. 119 с. EDN ENAWHL
3. Олькова А. С. Разработка стратегии биотестирования водных сред с учетом многофакторности ответных реакций тест-организмов: дис. … д-ра биол. наук. Киров, 2020. 359 с. EDN IRBGXV
4. Генотипическая структура природной популяции дафнии по фенотипической реакции особей на изменение количества корма / Е. Л. Ермаков, С. И. Питулько, В. М. Корзун, Г. В. Гречаный // Генетика. 2010. Т. 46. № 2. С. 239–248. EDN LOIXWL
5. Ермаков Е. Л., Питулько С. И. Анализ генетических корреляций по фенотипической реакции особей по комплексу количественных признаков на изменение количества корма в природной популяции дафнии // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 3-3. С. 1110–1114. EDN RXEAZF
6. Loria A., Cristescu M. E., Gonzalez А. Genotype diversity promotes the persistence of Daphnia populations exposed to severe copper stress // Journal of Evolutionary Biology. 2022. Vol. 35. № 2. P. 265–277. DOI: 10.1111/jeb.13979 EDN UWBVII
7. Plaistow S. J., Brunner F. S., O’Connor M. Quantifying population and clone-specific non-linear reaction norms to food gradients in Daphnia magna // Frontiers in Ecology and Evolution. 2022. Vol. 10. DOI: 10.3389/fevo.2022.982697 EDN UEZJLT
8. Воробьева О. В., Самойлова Т. А., Гершкович Д. М. Пути исследования морфо-физиологических параметров лабораторных культур ветвистоусых ракообразных, применяемых для биотестирования // Актуальные проблемы изучения ракообразных: сборник тезисов и материалов докладов науч.-практ. конф., посвященной 90-летию со дня рождения Н. Н. Смирнова, Борок, 17–20 мая 2018 года. Борок: Филигрань, 2018. С. 57–59. EDN XWJVZR
9. Шилова Н. А., Рогачева С. М., Губина Т. И. Влияние биогенных металлов на жизнедеятельность Daphnia magna // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 1-8. С. 1951–1953. EDN NDYGXF
10. Biesinger K. E., Christensen G. M. Effects of various metals on survival, growth, reproduction, and metabolism of Daphnia magna // Journal of the Fisheries Research Board of Canada. 1972. Vol. 2. № 12. P. 1691–1700.
11. Ebert D. Daphnia as a versatile model system in ecology and evolution // EvoDevo. 2022. Vol. 13. Art. 16. DOI: 10.1186/s13227-022-00199-0 EDN EGYEPI
12. Barata C., Baird D. J. Determining the ecotoxicological mode of action of chemicals from measurements made on individuals: results from instar-based tests with Daphnia magna Straus // Aquatic Toxicology. 2000. Vol. 48. № 2-3. P. 195–209. EDN AEOXIZ
13. Моисеенко Т. И. Биодоступность и экотоксичность металлов в водных системах: критические уровни загрязнения // Геохимия. 2019. Т. 64. № 7. С. 675–688. DOI: 10.31857/S0016-7525647675-688 EDN GBYYBL
14. Lari E., D. Steinkey D., Pyle G. G. A novel apparatus for evaluating contaminant effects on feeding activity and heart rate in Daphnia spp. // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2017. Vol. 135. P. 381–386. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2016.10.018 EDN: XUOBND
15. Hill W. G., Mackay T. F. C. D. S. Falconer and Introduction to quantitative genetics // Genetics. 2004. Vol. 167. № 4. P. 1529–1536.
16. Олькова А. С. Контроль здоровья тест-культуры Daphnia magna Straus // Вода и экология: проблемы и решения. 2019. № 3 (79). С. 59–69. DOI: 10.23968/2305-3488.2019.24.3.59-69 EDN OCUGGD
17. Олькова А. С. Условия культивирования и многообразие тест-функций Daphnia magna Straus при биотестировании // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. № 1. С. 63–82. DOI: 10.23968/2305-3488.2017.19.1.63-82 EDN ZRKPXT
18. ФР 1.39.2007.03222. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. М.: Акварос, 2007. 51 с.
19. Bownik A., Pawlocik M., Sokolowska N. Effects of neonicotinoid insecticide acetamiprid on swimming velocity, heart rate and thoracic limb movement of Daphnia magna // Polish Journal of Natural Sciences. 2017. Vol. 32. № 3. P. 481–493. EDN YFMEDJ
20. Cardiovascular performance measurement in water fleas by utilizing high-speed videography and ImageJ software and its application for pesticide toxicity assessment / F. Santoso [et al.] // Animals. 2020. Vol. 10. № 9. Art. 1587. DOI: 10.3390/ani10091587 EDN LRVNGQ
21. Абдрахимова Й. Р., Абдрахимов Ф. А. Биоимиджинг клеток: введение в анализ изображений с помощью ImageJ: учебно-методическое пособие. Казань: Альянс, 2019. Ч. 1. 25 с.
22. The “MYOCYTER” — Convert cellular and cardiac contractions into numbers with ImageJ / T. Grune [et al.] // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. No. 1. Art. 15112. DOI: 10.1038/s41598-019-51676-x
23. ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. М.: Стандартинформ, 2019. 26 с.
|
||||
| Полный текст |
|
||||