Методы оценки воздействия антропогенного загрязнения водной среды на функциональные качества промысловых рыб

Работы  по изучению физиологического статуса  ведутся на следующих рыбах: осетровые  (осетр, севрюга), судак, лещ, тарань, пиленгас, камбала калкан.                                                                                                                            Сбор материала организуется таким образом, чтобы охватить биологическую и экологическую неоднородность популяций исследуемых промысловых объектов Азово-Черноморского бассейна. Для этого в разные периоды жизненного цикла  отбираются пробы для проведения анализов. В периоды  анадромной миграции, нагула и зимовки в учетных рейсах  в море по стандартной сетке станций, из уловов береговых ставников в морских районах и закидных неводов в реке  исследуются не менее 30 самок и 30 самцов исследуемых объектов.

Чтобы собранный  материал правильно отражал изменения, происходящие в организме рыб  учитывается и регистрируется в  журнале:

1)  район взятия проб;

2)  время (сезон);

3)   длина рыбы, вес и возраст;

4)  характер питания;

5)  пол;

6)  стадия зрелости гонад.

В зависимости  от задачи в улове исследуются  разные размерные группы или для  анализа подбираются экземпляры, по длине приближающиеся к средним  размерам  группам с учетом пола и  степени зрелости.

В качестве индикаторов физиологического состояния  рыб используются следующие показатели:

1) концентрация  гемоглобина и сывороточного  белка;

2) содержание  белка в мышцах и икре;

3) содержание  влаги в мышцах и икре;

4) содержание  общих липидов, холестерина в  сыворотке, мышцах и икре.

5) циркулирующие  иммунные комплексы (ЦИК)

Кровь для анализа берут путем отсечения  хвостового стебля из хвостовой вены у живой рыбы (судак, тарань) и  из жаберной артерии (осетровые рыбы). Через 10–12 часов после ретракции  фибринового сгустка отделяют сыворотку  отсасыванием. Пробы мышц  до 50 г берут из первой трети тела по всей ширине,  кусочек гонады — из средней части половой железы (20 — 30 г). Пробы замораживают и хранят в холодильнике при t 25^о С

Концентрацию  белка в сыворотке крови определяют на рефрактометре ИРФ-22, концентрацию гемоглобина по методу Сали. Содержание белка в тканях определяют по методу Лоури. Количество общих липидов  по методу Рушковского, влагу высушиванием до постоянного веса при температуре 80^оС, циркулирующие иммунные комплексы по методу Гашковой.

Для гистологического анализа фиксируются образцы  тканей: гонад, печени, селезенки, эндокринных  желез, пищеварительного тракта. Степень  зрелости половых продуктов оценивают  на основании макроскопических признаков  и гистологического анализа. Изучают  стадию зрелости и наличие патологических процессов в половых железах. Для этого определяют диаметр  ооцитов, строение их оболочек, структуру цитоплазмы (степень вакуолизации, диаметр желтковых гранул, жировые включения), положение ядра в ооците, количество и расположение ядрышек, состояние фолликулярного эпителия и других тканей яичников. Состояние семенников оценивают по присутствию в цистах семенников половых клеток разных фаз: сперматогонии, сперматиды, спермии.

Сравнение  физиологического  состояния  нерестовой  части  популяции 

судака  в  настоящее  время  с  периодом  осолонения  моря  в  70-е  годы  и 

последующими  80-ми  годами  показало,  что  рост  показателей  осеннего

нагула.  Количество  белка  в  сыворотке  на  20-25 %,  жира  в  печени  –  на  40, жира в мышцах – в 1,5-2 раза выше, чем у самок судака в предыдущие годы. Выявлены  различия  в  содержании  белка,  липидов,  холестерина  в  сыворотке крови в осенний  и преднерестовый периоды у самок  в море и в прибрежных районах.  Наличие  в  популяции  в  последние  годы  до  20%  самок  с  низким содержанием запасных веществ, в  том числе и липидов в печени (ниже 6 % насухой  вес  ткани),  предполагает,  что  эта  группа  рыб  остается  в  море  и резорбирует половые  продукты. Подтверждением  этому  может быть наличие в  осенний  период  самок  с  тотальной  резорбцией  гонад,  отмечаемое  нами  в 1998-2000 гг.

В  результате  проведения  гистологических  исследований

воспроизводительной  системы  разных  видов  рыб  изучены  патологические нарушения,  свидетельствующие  о  влиянии  антропогенных  факторов  наразные  этапы  гаметогенеза,  что  позволяет  обосновать  прогноз репродуктивного  состояния  популяций  рыб.  Итогом  экспериментов  и натурных  наблюдений  на  примере  осетровых  получена  полная морфологическая  картина  особенностей  дегенерации  половых  желез  и значительных  перестроек  в  обмене  веществ  в  условиях  нарушения миграционного поведения. Установлено, что резорбция трофических  веществ икры  наблюдается  в  течение  2-3  месяцев,  скопления  пигментов, свидетельствующие  о  прошедшей  резорбции  и  неучастии  рыб  в воспроизводстве и нересте, сохраняются на ястыке более двух лет.

У  самцов  осетровых  разрыхление  и  обильная  гиперемия  генеративной

ткани,  лизис  половых  клеток  наблюдаются  в  течение  2-3  месяцев.  По

истечении  большого  срока  резорбированные  семенники  практически  не

отличаются  от  нормальных  во  II  стадии  зрелости.  Это  затрудняет

диагностику  прошедшей  дегенерации  и  неучастие  в  нерестовой  кампании самцов  по  пробам,  собранным  в  море  в  другие  сезоны  года.  Знание  этапов резорбции  яичников  и  семенников  позволяет  определить  количество  рыб, обитающих  в  море,  не  нерестившихся  в  текущем,  а  для  самок  –  и  в предыдущем  году.  Глубина  изменений  гонад  свидетельствует  о  том,  что адаптивно  обусловленный  процесс  резорбции  при  отсутствии  условий  для нереста  не  безвреден  для физиологического  состояния  рыб  и их  повторного созревания.

Ежегодный  мониторинг  за  функциональным  состоянием

репродуктивной  системы  позволил  выявить  различные  типы  нарушений 

процессов  развития  гонад  разных  видов  рыб,  которые  свидетельствуют  о неблагоприятном  воздействии окружающей среды.

Так, у осетровых  отмечены :

- задержка в  развитии гонад на I-II стадии зрелости  у 7% самок осетра в 

возрасте 9-13 лет;

-  развитие  кист  и  выростов  на  генеративной  ткани  у  1-3%  взрослых 

самок;

- необратимое  жировое перерождение яичников  в 16-20 лет; 

- гермафродитизм  у 4% половозрелой популяции осетра;

- асинхронность  развития ооцитов на ястыке.

Большинство  патологий  состояния  гонад,  выявленных  у  осетровых  в 

море,  является  прямым  доказательством  генотоксичного  влияния  среды 

обитания на развитие аномалий (Корниенко и др., 1998).

У  самцов  осетровых  морфологические  и  функциональные  изменения 

характеризуются  гиперемией,  кистообразным  и  жировым  перерождением 

гонад.

В  1992-1996  гг. (период  значительного  антропогенного пресса)  в море

после  окончания  нерестового  периода  наблюдали  значительное (до  30%  от нерестовой популяции) число осетров, резорбирующих  половые клетки.

Таким  образом,  гистологическое  исследование  гонад  подтверждает

неучастие  в  завершении  нерестовой  миграции  и  процессе воспроизводства 20-40%  производителей  осетра,  что значительно снижает возможный объем промысловых  уловов  и  возможность  пополнения  популяций  молодью.Использование  гистологических  и  биохимических  методов  исследования других  органов  и  тканей  позволяет  наблюдать  картину

морфофункциональных  нарушений  у  части  популяций  разного  вида  рыб 

Азово-Черноморского  бассейна,  что  свидетельствует  о  неблагоприятной

экологической  обстановке  в  разные  периоды  жизни.  Это  вселяет  научно

обоснованную  тревогу за сохранность некоторых  видов гидробионтов.

Многолетние  морфофункциональные  исследования  гистологической 

структуры  тканей,  органов,  систем  органов  осетровых,  судака,  леща,  тарани, пиленгаса  показали,  что  многие  из  них  имели  значительные  патологические изменения  в  репродуктивном  комплексе,  структуре  жабр,  почек,  печени, крови,  а  именно:   гиперплазия  многослойного  и  дыхательного  эпителия  в сочетании  с  деформацией  ламелл  и  филаментов  жабр,  локальный гломерулонефрит  туловищных  почек,  мышцы  с  признаками  дистрофических изменений (судак),  жировая  и  гидропическая  дистрофия  печени,  отсутствие границ между  красной  и белой  пульпой  в  селезенке, дегенерация отдельных  половых клеток, патология клеток крови.

Патоморфологические  нарушения  приводят  к  изменению  процента

репродуктивно  полноценных  рыб  и   темпа  созревания,  снижению

плодовитости,  нарушению  обмена  веществ.  Знание  морфологических 

отклонений позволяет  прогнозировать репродуктивный потенциал  популяций рыб.

В  конце  80-х  годов  под  влиянием  загрязнения  у  азовских  осетровых 

появилось  заболевание  –  коллагеноз.  В  начале  болезни  в  кровяном  русле 

отмечалось  повышенное  содержание  индикатора  аллергии  –  эозинофилов (у азовской  севрюги до 30%  при  норме  6-7%),  тогда  как другие симптомы  еще  не  улавливались. Через  2-3  года  эозинофилы,  снижаясь  почти  до  нормы  (5-9%)  в  периферической  крови,  накапливаются  в  печени,  где  идет  развитие коллагеноза.  Это  своеобразное  заболевание  является  следствием  патологии  обмена  веществ  и  функции  желудочно-кишечного  тракта.  Морфологически оно  характеризуется  дистрофией  гепатоцитов,  гистио-лимфоцитарной  инфильтрацией  и  фиброзом  портальной  стромы  печени.  После  нарушения  структуры печени процесс постепенно захватывает все кроветворные органы,вызывая  их  дегенерацию.  В  последнюю  очередь  наступают  изменения  в гонадах.  В  этих  условиях  кровь,  являясь  тканью,  сохраняющей  гомеостаз, претерпела  ряд  значительных  патологических изменений:  ядра  эритроцитов были  вакуолизированы,  наблюдалась  их  инвагинация,  полиморфизм, состояние  пикноза;  ярко  выражена  гипохромазия  и  вакуолизация цитоплазмы; форма  и размер клеток сильно варьировали. 

В  восстановительный  период  было  отмечено  увеличение  количества

эритроцитов. Частые случаи митотического деления этих клеток и появление 

в периферическом русле клеток без ядер следует  рассматривать как варианты

приспособительных  реакций  организма,  обеспечивающих  его  выживание  в 

неблагоприятных  условиях.  Гипохромазия  эритроцитов  сопровождалась

увеличением их количества в периферическом  русле. С наращиванием числа 

полноценных  эритроцитов  число  гипохромных  клеток  в  крови  снижается.

Используя  гематологические  характеристики,  удалось  установить,  что  в 

первую  очередь  восстанавливается физиологический  статус  –нормализуется

содержание  гемоглобина,  восстанавливается  нормальная  лейкоцитарная

формула.  Сложнее  идет  нормализация  клеточных  структур  того  или  иного органа  в  целом.  Кроветворные  органы  и  гонады  восстанавливаются 

 в последнюю   очередь.  В  2000  г.  лейкоцитарная   формула  у  осетровых   рыб пришла  в  норму.  В   селезенке  наблюдалось  большое   количество  молодых лимфоцитов, что свидетельствовало о восстановлении  ее функции. В почках еще   отмечались  изменения  эпителия  почечных  канальцев.  Среди 

гемопоэтической  паренхимы  были  видны  инкапсулированные  участки  из

разросшейся соединительной ткани (коллагена). В печени некроз отмечался  у 

единичных  особей.  У  большинства  рыб  видны  зоны  регенерации  из  5-20

клеток.  Отмечаются  патологические  изменения  в  структуре развивающихся

клеток.  Основные  патологии  касались  деформации  ооцитов протоплазматического  роста  яичников  у  самок  и  разрастания  коллагена

интерстициума  семенников  у  самцов,  что,  возможно,  связано  с  очередной 

волной вторичного загрязнения водоемов. 
 

МЕТОДЫ  ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ АНТРОПОГЕННОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

КАЧЕСТВА  ПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ

 

Оценка  воздействия  антропогенного  загрязнения  водной  среды  на