ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕРА ИМАНДРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕСТ - ОБЪЕКТА DROSOPHILA MELANOGASTER

XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕРА ИМАНДРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕСТ - ОБЪЕКТА DROSOPHILA MELANOGASTER

Демичева Р.Ю. 1
1МБУДО Дом детского творчества имени академика А.Е. Ферсмана
Титова Н.С. 1Смирнова М.В. 2
1МБУДО Дом детского творчества имени академика А.Е.Ферсмана
2лаборатория медицинских и биологических технологий ЦМБИ адаптации человека в Арктике ФИЦ КНЦ РАН
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Поверхностные воды Арктики – ресурс, определяющий экономическое и социальное развитие России, источник питьевой воды и продовольствия. В озерах Арктической зоны, на фоне загрязнения окружающей среды и изменения климата, наблюдаются нарушения продукционных процессов гидробионтов, уменьшение видового разнообразия [1]. Исследование экологического состояния водоемов Арктического региона имеет важное научное и прикладное значение в связи с глобальными изменениями климата и загрязнениями, усиливающимися в последние десятилетия.

Существенный вклад в формирование химического состава вод вносит антропогенный фактор [2]. Водные экосистемы являются наиболее уязвимыми компонентами природной среды Арктики, поскольку накапливают большую часть загрязняющих веществ, попавших на территорию водосборов. Огромные объемы переработанных горных пород, отсутствие их комплексного использования, устаревшие технологии обогащения, использующие большие объемы воды, громадные объемы мелкодисперсных отходов, сбрасываемые непосредственно в озера и русла рек, аэротехногенное загрязнение водосборов делают предприятия горно-перерабатывающих отраслей основными источниками загрязнения окружающей среды региона [1].

Крупнейший водоем Мурманской области – озеро Имандра – более 80 лет испытывает загрязнение промышленными сточными водами горнодобывающих и металлургических предприятий и коммунально-бытовыми стоками населенных пунктов, что сказалось в значительных преобразованиях химического состава воды и ухудшении экологического состояния озера [3].

В рамках постановки и решения задач «Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» № 645 (https://docs.cntd.ru/document/566091182) можно выделить следующие пункты и подпункты, отражающие актуальность проведения экологических мониторинговых исследований, а именно биотестирования, как одного из их звеньев:

  • п. 5 д) вероятность наступления в результате антропогенного воздействия и (или) климатических изменений в Арктической зоне событий, имеющих неблагоприятные экологические последствия, создает глобальные риски для хозяйственной системы, окружающей среды и безопасности Российской Федерации и мира в целом;

  • п. 15 ж) предотвращение негативных экологических последствий при освоении природных ресурсов;

  • п. 15 к) проведение регулярной оценки экологических и социально-экономических последствий антропогенного воздействия на окружающую среду Арктической зоны, в том числе обусловленного переносом загрязняющих веществ из государств Северной Америки, Европы и Азии.

Такая регулярная оценка воздействия на окружающую среду невозможна без использования живых тестовых систем как invitro («в пробирке») и invivo(« в живом»). Несколько факторов ограничивают использование традиционных тестов in vivo (этические нормы, трудности с содержанием тест-объектов), поэтому предпочтение отдается более простым экспериментальным моделям, таким как круглые черви, рыбы данио.

Плодовая мушка Drosophila melanogaster является идеальной моделью для исследований цитотоксичности и генотоксичности из-за значительного количества генов, идентичных человеческим (более 60%) и почти 75% генов, имеющих функциональные гомологи и связанных с заболеваниями человека [4]. Еще одним преимуществом дрозофилы является разделение с млекопитающими различных основных биологических и физиологических механизмов [5].

Научная новизна работы. В исследовании применен метод биотестирования на основе мухи DrosophilamelanogasterMeigen, которая ранее не использовались для оценки токсичности воды оз. Имандра Мурманской области.

Практическое назначение исследования. Применяемая в работе методика позволяет проводить биотестирование вод различных водных источников, которая, наряду с химическими и биоиндикационными методами, дополняет программу мониторинга их экологического состояния.

Гипотеза: Вода опытных образцов, взятых в разных частях оз. Имандра, окажет влияние на прохождение жизненного цикла дрозофилы.

Цель работы: Оценить экологическое состояние оз. Имандра с использованием тест-объекта Drosophilamelanogaster.

Задачи:

1. Собрать и изучить научную литературу за 10 лет, в том числе на английском языке, по исследуемому водному источнику и тестовому организму;

2. Изучить методику проведения эксперимента, модифицировать ее и провести экспериментальную часть работы;

3. Провести анализ полученных результатов;

4. Сделать выводы по результатам работы;

5. Наметить перспективы дальнейшего продолжения работы.

Объект исследования: Вода с оз. Имандра.

Предмет исследования: Токсичность воды.

Методы исследования:

1. Теоретические (работа с научными источниками);

2. Практические (методы лабораторного исследования);

3. Математические (обработка результатов).

Материалы и оборудование: вода с пунктов отбора проб озера Имандра, мухи дрозофилы дикой линии D-32 («красные глаза»), составляющие для приготовления питательной среды для мух, пробирки, стерео бинокулярный микроскоп, персональный компьютер с установленным Microsoft Office Excel, блокнот и карандаш для записей.

Теоретическая часть

  1. Описание озера и опытных точек

Озеро Имандра – самый крупный водоем Мурманской области, его длина составляет 109 км, средняя ширина – 3.19 км, площадь с островами – 880.4 км2, объем воды – 10.86 км3. Озеро состоит из трех плесов (Большая, Йокостровская и Бабинская Имандра), которые соединены между собой узкими проливами – салмами [6]. Это крупнейшее на севере Европы озеро называют «Жемчужиной Лапландии».

Плесы озера существенно отличаются по своим морфометрическим характеристикам: Большая и Йокостровская Имандра близки между собой по площади акватории, но первый плес более глубоководный, плес Бабинская Имандра более чем в 2 раза меньше по площади водного зеркала двух других, но наиболее глубоководный.

Водоем подвержен многофакторному антропогенному воздействию, в него поступают стоки горнодобывающих предприятий (ОАО «Апатит»), металлургической промышленности (ОАО «Кольская ГМК»), железорудного производства (ОАО «Олкон»). Наиболее загрязнен плес Большая Имандра, являющийся приемником стоков медно-никелевого комбината (г. Монче), ОАО «Апатит» (губа Белая) [7]. Экологическая нагрузка на озеро обусловлена внесением различных химических веществ (сульфатов, хлоридов, нитратов, фосфора, никеля, железа, кобальта, токсических органических веществ в результате флотации апатит-нефелиновых руд, нефтепродуктов и т.д.), в том числе и хозяйственно-бытовых стоков, термическое эфтрофирование в зоне КАЭС, приводящее к активизации биохимических процессов в воде в зоне подогрева, нарушение рельефа дна, изменение состава донных отложений, появление техногенных залежей на дне и усиление течений.

Мониторинг озера осуществляется сотрудниками ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН примерно раз в 5-10 лет, в него входит отбор проб воды с поверхности и глубины закрепленных станций плесов, отбор проб донных отложений, забор проб для оценки видового состава диатомовых водорослей, мониторинг состояния рыбного населения озера.

По литературным источникам, последние доступные данные химического состава воды датируются 2018 годом (Таблица 1, Таблица 2). Основные загрязняющие вещества воды озера и донных отношений проведены в Таблице 3. Все приведенные данные взяты из [8].

Таблица 1. Основные гидрохимические параметры (медиана) в основных точках сбора оз. Имандра (2009-2018 гг)

Точка/Параметр

pH

Ca, мг/л

Mg, мг/л

Na, мг/л

K, мг/л

HCO3, мг/л

SO4, мг/л

Cl, мг/л

 ионов, мг/л

Большая Имандра (губа Куреньга)

7,27

3,8

1,2

13,3

2,1

20,8

18,4

6,2

65,8

Большая Имандра (губа Монче)

7,27

3,8

1,2

20,9

1,9

20,8

27,8

10,4

86,6

Большая Имандра (губа Белая)

7,40

4,3

1,0

17,3

3,3

26,7

22,7

6,2

81,5

Бабинская Имандра (губа Молочная)

7,29

3,6

1,1

7,1

1,5

18,5

10,8

2,6

45,2

Таблица 2. Содержание основных гидрохимических параметров (медиана) в плесах озера Имандра (2009-2018 гг.)

Точка/Параметр

Цветность

Орг. вещ., мг/мл

NH4, мкг N/л

NO3, мг/л

Nобщ, мкг N/л

PO4, мкг P/л

Pобщ, мкг P/л

Si, мг/л

Большая Имандра (губа Куреньга)

10

3,7

20

1

(28)

225

2

13

0,5

Большая Имандра (губа Монче)

11

3,8

56

17

(540)

27

(820)

5

(68)

24

(81)

1,0

Большая Имандра (губа Белая)

8

3,5

24

(593)

82

(2950)

281

(3530)

5

(470)

31

(617)

0,4

Бабинская Имандра (губа Молочная)

10

3,7

14

18

(79)

165

(232)

7

7

1,4

Примечание. В скобках указаны максимальные значения за выбранный период исследований, обращающие на себя внимание.

Таблица 3. Содержание основных загрязняющих элементов (медиана) в плесах озера Имандра (2009-2018 гг.)

Точка/Параметр

Al, мкг/л

Fe, мкг/л

Cu, мкг/л

Ni, мкг/л

Zn, мкг/л

Mn, мкг/л

Sr, мкг/л

Большая Имандра (губа Куреньга)

16

17

4

5

1

15

49

Большая Имандра (губа Монче)

16

(184)

26

(180)

6

(110)

14

1

17

(149)

44

Большая Имандра (губа Белая)

65

(306)

30

(129)

5

7

2

11

67

Бабинская Имандра (губа Молочная)

10

9

2

2

1

1

47

Примечание. В скобках указаны максимальные значения за выбранный период исследований, обращающие на себя внимание.

Что касается точек, взятых за фоновые, то из литературных данных (2009-2018 гг), можно выделить следующие химические параметры воды и ряд особенностей [8, 9].

Таблица 4. Химические параметры воды г. Кунчаст (2018 г)

Точка/Параметр

Na, мг/л

Ca, мг/л

P, мкг/л

Al, мкг/л

Fe, мкг/л

Mn, мкг/л

Ni, мкг/л

Cu, мкг/л

Zn, мкг/л

Sr, мкг/л

Si, мкг/л

Бабинская Имандра (губаКунчаст)

3,51

6,32

6,68

24,9

15,8

1,10

3,05

3,58

4,48

44,2

1,10

В целом повышенными значениями (воды и донных отложений) характеризуются следующие химические элементы фоновых точек (г. Кунчаст и г. Уполокша):

1. Наблюдается повышение количества марганца из-за встречи вод Монче-губы с водами открытой части Большой Имандры. Такая же ситуация наблюдается с железом;

2. Выделяется незначительное увеличение содержания хрома в губе Кунчаст, что может быть связано с притоком речных вод, им обогащенных;

3. Отмечаются повышенные содержания калия (0,25–0,37%) и магния (до 0,73%) из-за принятия речных вод с водосбора озера (в губах Кунчаст и Уполокша). Установлено, что деятельность АО «Апатит», а именно сточные воды объединения, не являются причиной увеличения содержания магния в ДО оз. Имандра, источники его поступления в водоем связаны с деятельностью предприятий металлургического комплекса — комбината «Североникель» и Оленегорского ГОКа.

Показатели минерализации воды в плесе Бабинская Имандра от 35 – 39 мг/л [8].

2. Описание тест-организма

Класс: Насекомые (Insecta);

Отряд: Двукрылые (Diptera);

Семейство: Плодовые мушки (Drosophilidae);

Вид: Дрозофила обыкновенная (чернобрюхая, уксусная, плодовая, фруктовая) (Drosophila melanogaster).

Дрозофила обыкновенная – плодовая (уксусная) мушка – имеет красные глаза и жёлто-коричневую окраску с поперечными черными кольцами поперёк брюшка. Её родиной является Индо-Малайская область. Сейчас же она населяет Америку, Африку, Австралию, Японию и Южную Европу, в частности Украину, Молдавию и кавказские государства. Питается ферментированными фруктами и овощами.

Рисунок 1. Самка и самец дрозофилы

Самки и самцы дрозофилы несколько отличаются по величине и по ряду морфологических признаков. Длина тела самки около 2,5 мм, самцы же заметно меньше, задняя часть их тела темнее. Наиболее ярким отличительным признаком может служить сплошь черный кончик брюшка самца. Брюшко у самки округлое с заострённым концом (Рисунок 1).

Дрозофилы в своем развитии проходят четыре различные стадии развития, занимающие по продолжительности примерно 10 суток при температуре 21-250С и зависящие от нее, поэтому потенциальная токсичность различных химических веществ может быть оценена при откладке яиц, вылуплении из них, окукливании в пупарии и выхода имаго, а также по продолжительности жизни взрослых особей. Также существуют методики, где учитываются соотношение полов, морфозы, высота подъема личинок над средой и количество пупариев [10].

Стадии развития дрозофилы по продолжительности описываются примерно от яйца (24 часа), далее личинки увеличиваются в размерах с каждой линькой (3 стадии, каждая из которых занимает 24-30 часов). Отличительные характеристики становятся заметны на стадиях 2 и 3 стадиях, когда личинки уже имеют выраженные темноокрашенные челюстные крючки в области головы и сегментированное тело (Рисунок 2). Далее происходит окукливание в пупарий (48-60 часов) (Рисунок 3). Выход из пупариев происходит через 100-120 часов [11,13].

Рисунок 2. Личинка дрозофилы 3 стадии (увеличение *20, стерео бинокулярный микроскоп).

Рисунок 3. Стадии развития дрозофилы. Яйцо (А); Личинки 1 (В), 2 (С) и 3 (D) стадий; E-F- окукливание в пупарий

Токсическое воздействие на дрозофилу может быть оценено по ее поведению (ухаживание, предпочтение партнера, уход за собой, циркадные ритмы, обучение и память, агрессия и исследование открытого пространства), по продолжительности прохождения стадий развития, по высоте куколок, изменению соотношения полом и т.д. [12]. Исследования на D. melanogaster развиваются и совершенствуются, делая этот объект настоящей «рабочей лошадкой» для генетиков, медиков, экологов и других специалистов [13-15].

Практическая часть

Существует множество опытных методик работы с дрозофилой и влиянием на ее организм, плодовитость и другие параметры. В научных целях проводят и воздействие на самцов, и на родителей, и на самок. В нашем исследовании мы выбрали методику из статьи к. г-м. н. Светланы Витальевны Азаровой (с соавторами) [12], чтобы оценить влияние воды с опытных точек оз. Имандра на потомков с незначительной модификацией и сокращением времени наблюдения.

Методика заключается в посадке родительских особей (возрастом от 3 суток, достигших половозрелости) на субстрат с добавленным опытным веществом (в данном эксперименте вода с точек оз. Имандра) и контролем (дистиллированная вода) с последующим их удалением из пробирок и наблюдении за развивающимися личинками, куколками и имаго.

В качестве параметров оценки возможного влияния воды было взято сравнение соотношения полов в вариантах опыта с контролем, скорость прохождения жизненного цикла, высота расположения куколок над средой, морфозы. Дистиллированная вода в данном случае является удовлетворительным контролем, поскольку на ней готовится питательная среда, и мы точно знаем, что она очищена от различных химических примесей. Соотношение полов - это критерий, являющийся доказательством токсичности опытных проб. Меньшее количество самцов по отношению к самкам свидетельствует о наличии токсического действия пробы.

Морфозы - это ненаследуемые отклонения от нормального строения, не имеющие адаптивного значения. Примером может служить отсутствие щетинок, "помятые" крылья и так далее. Появление морфозов может говорить о тератогенном (от слова «teratos» -«чудовище», т.е. нарушение развития), токсическом и мутагенном эффекте исследуемых проб.

Высота подъема куколок над средой показывает имеет ли личинка достаточно активности и сил для правильного «блуждающего поведения» и окукливания, т.к. личинки дрозофилы должны вылезать достаточно высоко над средой на сухую поверхность для полноценного образования пупария.

Методика исследования

1. Ознакомление с пробами воды

Для эксперимента использовали воду с точек (поверхность) озера Имандра. Карта точек забора воды для исследований [8] (c изменениями) представлена в приложении к работе (Приложение 1). Пробы были закодированы для удобства проведения эксперимента:

  • 1 - Оз. Имандра Большая, губа Куреньга;

  • 2 - Оз. Имандра Большая, губа Монче (о. Любви);

  • 3 - Оз. Имандра Большая, губа. Белая;

  • 4 - Оз. Имандра Бабинская, губа Молочная;

  • 5 - Фоновая точка Оз. Имандра Бабинская, губа Уполокша.

  • 6 - Фоновая точка Оз. Имандра Бабинская, губа Кунчаст.

Для эксперимента пробы воды забирали из поверхностного слоя (1 м от поверхности) озера Имандра с опытных точек с помощью пластикового батометра объемом 2 л. (Приложение 2).

Забор проб проводился сотрудниками лаборатории водных экосистем ИППЭС КНЦ РАН в рамках мониторинга экологического состояния оз. Имандра в 2023 году.

Небольшие порции воды с точек (около 100 мл) в укупоренной таре хранили в темном прохладном месте (около 130С).

2. Подготовка пробирок и питательной среды по методике

Пробирки для содержания мушек и стакан для добавления каши предварительно вымыли в водопроводной воде, затем 2 часа прокипятили в дистиллированной воде для удаления оставшегося загрязнения. Далее пробирки и стаканчик стерилизовали в сухожаровом шкафу в течение 1,5 - 2 часа при температуре 120-1900С (Рисунок 4).

Рисунок 4. Подготовка посуды для эксперимента

Для содержания дрозофилы в лаборатории требуется соответствующая пищевая среда в пробирках. Существует множество рецептов питательных сред на различных ингредиентах. Мы использовали рецепт среды для содержания дрозофил по методике, применяемой в ФГБУ "ЦСП" ФМБА России (Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства) в лаборатории генетического мониторинга (СОП РИ 04.11.08.02-2014, СОП 03.11.03.02-2014) с увеличенной долей дрожжей, агара и сахара. Подготовка пробирок и питательной среды осуществлялась научным сотрудником лаборатории МБТ НЦ МБИ адаптации человека в Арктике ФИЦ КНЦ РАН Смирновой М.В.

3. Внесение опытной воды в питательную среду

Воду с опытных точек добавляли в пропорции 1:3 в питательную среду для дрозофил путем и аккуратно замешивали воды стерильной палочкой (Рисунок 5). Готовые пробирки должны быть без потеков среды, питательная среда должна быть ровной, с легким блеском.

3 декабря 2023 года были подготовлены пробирки и оставлены для застывания, стабилизации среды и испарения конденсата.

4. Посадка мух и наблюдение

На 4 декабря 2023 года подготовленные пробирки с мушками были оставлены для откладки яиц на 72 часа. Мушек для эксперимента примораживали в чистой пустой пробирке в морозильной камере (-180С) в течение 40 секунд - 1 минуты для обездвиживания. Затем, при помощи бинокуляра, отсчитывали для каждой пробы 5 самцов и 5 самок возрастом от 3 суток (по достижении половозрелости самки не будут откладывать неоплодотворенные яйца). Такая численность особей не ведет к искажению результатов из-за перенаселения среды личинками. При помощи пера перемещали мух в пробирки со средой и укупоривали ватными пробками. Пробирки клали на бок, чтобы мухи не прилипли к среде, и, постепенно просыпаясь, сами на нее садились.

После полного пробуждения мух пробирки устанавливали вертикально. Контейнер с пробирками находился в помещении при температуре 24-250С, влажности 45% и освещении 12 часов. При этой температуре, влажности и такой продолжительности освещения цикл развития ее от яйца до взрослой мухи равен примерно 10 суток. Развитие яйца длится 20 часов, а развитие личинок и куколки 8-10 суток. Эксперимент проводили в трехкратной повторности в пробирках 30×150 мм (высота пробирок обеспечивает правильность выполнения анализа на высоту расположения пупариев Замер высоты пупария проводили линейкой от дыхалец куколки до субстрата при помощи линейки.

Далее проводили наблюдение за личинками, куколками и имаго, ведении дневника исследования и анализе полученных данных (Рисунок 5).

Рисунок 5. Проведение наблюдений

По мере вылупления мух отлавливали, усыпляли, подсчитывали количество и определяли их половую принадлежность (Рисунок 6).

Рисунок 6. Определение пола у мух

Данные количества самок и самцов заносили в таблицу.

Результаты

1. Результаты наблюдения за развивающимися личинками и куколками

7 декабря 2023 года мухи-родители были удалены из пробирок после отметки появления яиц и личинок.

В процессе наблюдения за личинками было отмечено небольшое количество мертвых личинок в пробах с губ Монче, Белая и Уполокша, вышедших из среды на стенки пробирки раньше срока и задержку прохождения 2 и 3 стадий.

12 декабря 2023 года началось окукливание личинок. Ежедневно данные фиксировали в дневнике наблюдений (Приложение 3).

Первые куколки появились 12 декабря 2023 в контроле. 13 декабря 2023 окукливание началось во всех образцах.

Наибольшее количество куколок за время эксперимента наблюдалось в пробах губах Куреньга, Молочная, Кунчаст и контроле. К сожалению, грибок поразил все пробирки с опытной водой, кроме контроля, пэотому эксперимент был прекращен (Рисунок 8).

Рисунок 8. Фотография грибка, образовавшегося в пробирках с опытной средой, в которую замешали воду с опытных точек оз. Имандра.

2. Высота подъема куколок

После замера высоты куколок во всех пробах и контроле научным руководителем была проведена обработка данных статистических отличий в опытных образцах от контроля (Рисунок 9).

Рисунок 9. Средние значения высоты подъема куколок Drosophila melanogaster над питательной средой с добавленной в нее водой пунктов отбора проб оз. Имандра и контролем (дистиллированная вода). Планки погрешностей обозначают стандартное отклонение. Одинаковыми буквами обозначены не различающиеся (p ≥ 0,05) выборки. Обозначения: 1 – Куреньга (n = 341); 2 –Монче (n = 96); 3 – Белая (n = 142); 4 – Молочная (n = 322); 5 – Уполокша (n = 105); 6 – Кунчаст (n = 240); контроль (n = 203)

По сравнению с контролем статистически значимые различия показали все опытные точки. Это может свидетельствовать о токсическом действии воды на активность личинок.

3. Соотношение полов

Данные подсчета полов и количества мух представлены в Таблице 5. Т.к. среду поразил грибок, что сделало эклозию мух невозможным, определение пола производилось в пупариях под бинокулярным микроскопом по наличию половых гребешков на первой паре ног у самцов.

Таблица 5. Численности имаго самцов и самок D. melanogaster после вылета и идентифицированных в пупариях

Пункт отбора проб

Самцы (шт.)

Самки (шт.)

Куреньга

133

157

Монче

25

30

Белая*

50

27

Молочная*

45

35

Уполокша (фон)

12

19

Кунчаст (фон)

88

107

Контроль

80

103

* Пробы с этих пунктов значимо отличаются по соотношению полов от контроля

Различия в соотношении самцов и самок по отношению к контролю показали достоверные различия после проведения сравнения критерием Фишера (хи-квадрат, уровень значимости p≤0,05%) в пробах г. Белая и г. Молочная, что может говорить о токсическом действии воды этих проб.

4. Появление морфозов

Помимо определения половой принадлежности, вылупившихся мух просматривали под бинокулярным микроскопом на наличие морфозов.

Явных морфозов у вылупившихся мух отмечено не было, хотя в некоторых пробах были обнаружены мертвые мухи (Рисунок 10): проба г. Кунчаст - 9 шт., г. Молочная - 6 шт. и г. Куреньга - 8 шт. Мухи погибли, прилипнув к питательной среде.

Рисунок 10. Мертвые мушки в пробе г. Молочная

Они не смогли подняться наверх пробирки после выхода из пупария, чтобы просушить и расправить крылья (Рисунок 11).

   

Рисунок 11. Просмотр вылупившихся мушек на наличие морфозов.

а, б - отметка замятых крыльев и их слипание у самки и самца дрозофилы соответственно.

Заключение

В результате проведенного исследования получили следующее:

  1. Наблюдали гибель личинок в пробах г. Монче, г. Белая и г. Уполокша, вышедших из среды на стенки пробирки раньше срока;

  2. Задержку прохождения личиночных стадий 2 и 3, а также созревания имаго в пупариях на 12–18 часов по сравнению с контролем отмечали во всех пробах;

  3. В опытных пробирках с добавлением воды из озера произошло разрастание микроскопического гриба, значит, в воде присутствуют его споры;

  4. Статистическая обработка результатов высоты подъема куколок над средой показала статистически значимые различия всех опытных точек по сравнению с контролем, что свидетельствует о токсическом действии воды;

  5. Различия в соотношении самцов и самок по отношению к контролю показали достоверные различия после проведения сравнения критерием Фишера (хи-квадрат, уровень значимости p≤0,05%) в пробах г. Белая и г. Молочная, что свидетельствует о токсическом действии воды этих проб;

  6. Явных морфозов у вылупившихся мух отмечено не было.

Вывод: В результате проведенного исследования по оценке экологического состояния оз. Имандра с использованием тест-организма Drosophilamelanogaster можем сделать следующий вывод, что вода достоверно снижает активность личинок во всех опытных пробах, вызывает задержку прохождения стадий развития и изменяет соотношение полов по сравнению с контролем в пробах г. Белая и г. Молочная.

Наша гипотеза подтвердилась: Вода опытных точек оз. Имандра, особенно находящихся в зоне воздействия промышленных предприятий, оказала негативное влияние на прохождение жизненного цикла дрозофилой.

Перспективы на будущее. На этом мы не заканчиваем наше исследование, в дальнейшем планируем: 1) Провести эксперимент с придонными образцами воды для сравнения полученных данных с поверхностными образцами; 2) Сравнить полученные результаты биотестирования с другими тестовыми моделями (аллиум-тест на луке репчатом).

Списоклитературы

1. Kashulin N.A., Dauvalter V. A., Denisov D. B., Valkova S. A., Vandysh O. I. [et al.]. Selected aspects of the current state of freshwater resources in the Murmansk region, Russia // Journal of Environmental Science and Health, Part A. Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, 2017. - V. 52. - Iss. 9. P. 921–929. DOI: https://doi.org/10.1080/10934529.2017.1318633.

2. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды. - M.: Наука, 2010. - 266 с.

3. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А. Влияние деятельности горно-металлургических предприятий на химический состав донных отложений озера Имандра, Мурманская область // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера», 2015. - Т. 7. - № 3. - С. 295-314.

4. Demir E. 2020. Aninvivostudyofnanorod, nanosphere, andnanowireformsoftitaniumdioxideusingDrosophilamelanogaster: toxicity, cellular uptake, oxidative stress, and DNA damage. J. Toxicol. Environ. Health Part A, 83: 456-469.

5. Demir E. 2021. Adverse biological effects of ingested polystyrene microplastics using Drosophila melanogaster as a model in vivo organism. J. Toxicol. Environ. Health Part A, 84: 649-660.

6. Рихтер Г.Д. Физико-географический очерк озера Имандра и его бассейна. - Л.: Гостехтеориздат, 1934. - 144 с.

7. Валькова С.А., Кашулин Н.А., Даувальтер В.А, Сандимиров С.С. Структура и динамика сообществ зообентоса озера Имандра в зоне влияния медно-никелевого комбината. Труды КНЦ. вып. 10 // Прикладная экология Севера, 2012. - С. 166-183.

8. Даувальтер В.А., Сандимиров С.С., Денисов Д.Б., Демин В.И., Кашулин Н.А., Терентьев П.М., Валькова С.А., Вандыш О.И., Королева И.М., Кудрявцева Л.П., Зубова Е.М., Петрова О.В., Черепанов А.А.Экологическое состояние озера Имандра: в 2 томах. Т. 1: Гидролого-геохимические условия. Ин-т проблем промышленной экологии Севера; ФИЦ КНЦ РАН. Апатиты: Изд-воФИЦКНЦРАН, 2023. 221 с.

9. Moiseenko T.I., Leummens E.O. Role of Biochemical Processes in the Formation of Waters and Bottom Sediments after Reduction in the Anthropogenic Pollution. Geochemistry International, 2024, Vol. 62, No. 1, pp. 67–78.

10. ДаувальтерВ.А., КашулинН.А. ФоновыесодержанияэлементоввдонныхотложенияхозераИмандра. Труды КНЦ // Прикладная экология Севера, 2019. 4(10). - С. 13-30.

11. Demir E., Demir F. T. 2022. Drosophila: APromisingModelforEvaluatingtheToxicityofEnvironmentalPollutants. Karaelmas Science and Engineering Journal, 12(1):101-118.

12. Азарова С.В., Язиков Е.Г, Ильинских Н.Н. Оценка экологической опасности отходов горнодобывающих предприятий республики Хакасия с применением метода биотестирования. - Известия Томского политехнического университета, 2004. - Т. 307. - № 4. - С. 55-59.

13. AffleckJ. G., WalkerV. K. 2019. Drosophila as a Model for Developmental Toxicology: Using and Extending the Drosophotoxicology Model.: In Developmental Toxicology: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, vol. 1965, P. 139-153.

14. Lakhotia S. C., Ranganath H. A. Experiments with Drosophila for Biology Courses. Indian Academy of Sciences, Bengaluru, India, 2021. – 620p.

15. Nichols CD, Becnel J, Pandey UB. 2012. Methods to assay Drosophila behaviour. J. Vis Exp 61: e3795.

Приложение 1

Карта точек забора воды для исследований (c изменениями)

Приложение 2

Забор проб воды с опытных точек. На фото к.б.н. Денисов Д.Б.

Приложение 3

Количество куколок в опытных образцах

Дата

Проба

Контроль

г. Уполокша

г. Монче

г. Белая

г. Кунчаст

г. Куреньга

г. Молочная

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

12.12.23

13

12

8

0

0

0

8

0

0

0

0

0

0

0

0

17

8

8

9

8

7

13.12.23

3

15

13

5

1

0

12

7

0

0

13

0

22

17

13

20

21

18

30

15

21

14.12.23

10

19

9

14

13

8

18

10

9

14

40

6

23

11

9

14

23

19

23

16

19

15.12.23

13

10

15

18

10

7

1

3

13

9

16

11

23

15

16

17

22

23

21

15

9

16.12.23

14

10

7

9

5

2

0

1

8

10

6

4

15

18

5

22

17

25

24

14

17

17.12.23

11

9

5

4

2

4

1

1

1

4

4

0

22

7

11

8

18

22

21

13

20

18.12.23

2

3

2

0

3

0

1

0

2

2

1

2

2

7

4

7

4

8

6

9

5

Просмотров работы: 2