Использование бесхвостых амфибий в биоиндикации природной среды
АНО НОУ «Волжский университет им. В.Н. Татащева» (институт)
Экологический факультет
Кафедра биологии естественных наук
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «БИОИНДИКАЦИЯ»
Тема: Использование бесхвостых амфибий в биоиндикации
природной среды
Исполнитель…………………………………………………
Руководитель
(доцент)………………………(
ТОЛЬЯТТИ
2011.г
Аннотация
Предложенная курсовая
работа содержит описание
Всего в работе содержится 33 страниц текста, включая 5 таблиц, 10 рисунков и 15 литературных источников.
Содержание
Введение…………………………………………………………
Глава 1. Материалы и методы исследования
1.1 Критерии отбора амфибий для
биоиндикации..................
1.2 Выбор показателей, пригодных для индикации…………………………….6
1.3 Методики отбора проб…………………………
1.4 Цели и задачи исследования…………
1.5 Практическая значимость результатов…………………………………….11
1.6 Основные положения………………………………
Глава 2. Материал и методы исследования
2.1 Характеристика районов
2.2 Особенности химического
2.3 Структура популяций амфибий………
2.3.1. Численность амфибий……………………………
2.3.2. Половая структура популяций………
2.3.3. Фенетическая структура
2.4 Морфологические и
2.4.1. Морфологические показатели
амфибий на фоне
2.5. Стабильность развития………………………
Выводы………………………………………………………………
Практические предложения………………
Список литературы…………………………………
Введение.
Земноводные – самый
малочисленный класс
Одним из современных
и наиболее перспективных
Преимущества использования
биоиндикаторов для
Всем требованиям,
Глава 1. Материалы и методы исследования
1.1 Критерии отбора амфибий для биоиндикации.
- Широкое распространение. Ареал должен охватывать различные ланшафтно – климатич
еские зоны, включая лесотундровую и лесост епную. Узкоареальные, исчезающие, подлежащие охране виды не могут быть использованы. - Обитающие на нашей территории виды имеют в основном небольшие размеры (15-20 г), поэтому их численность должна быть достаточной для сбора необходимых материалов. Здесь также надо учитывать разрешающую возможность метода. Для микроэлементного анализа минимальная величина навески должна составлять около 5 г сухого веса (2-3 г золы) какой- либо ткани организма.
- В силу биологических особенностей ( несовершенное строение наземных органов дыхания, постоянное испарение влаги с поверхности кожи и др.) ограничивающим фактором для земноводных является влажность, а отсюда их приуроченность к влажным биотопам, отсутствие больших миграций. Это позволяет использовать амфибий в качестве объекта степени загрязненности организмов в соответствии с развитием определенного вида промышленности.
- Принадлежность к нескольким звеньям трофодинамической цепи. В этом плане амфибии занимают особое место. Взрослые животные являются хищниками. Они поедают те объекты, которых в данной местности много. В их рацион входят насекомые ( комары, москиты, оводы, слепни и их личинки), моллюски, черви и даже позвоночные. Сами земноводные являются пищей для некоторых, видов пресмыкающихся и млекопитающих (Шварц, 1948). Личинки амфибий питаются, в основном, растительной пищей (диатомовые и зеленые водоросли и другие водные растения). Животный корм в их рационе составляет небольшой процент. Являясь консументами I, II, III порядков, земноводные выполняют связующую роль между трофическими звеньями водных и наземных экосистем (Гаранин, 1977). Как правило отходы промышленности распространяются на значительные территории и весной с помощь талых во и осадков смываются в понижение, где концентрируется в почве, или в водной и прибрежной растительности, и развивающиеся там личинки земноводных могут явиться первым звеном в транспорте токсикантов вышестоящие звенья трофической цепи.
- Непременное условие используемых для целей мониторинга видов – это их принадлежность к естественным сообществам. Поэтому не следует отлавливать животных в садах, огородах, вблизи поселков, на урбанизированных территориях и т.д. В результате длительного контакта с человеком у животного могут вырабатываться определенные приспособления к действию различных токсикантов, а также выведения их из организма.
- Для сбора материала по амфибиям не требуется сложных и дорогостоящих материалов и инструментов. При достаточной численности взрослых животных можно отлавливать без каких- либо приспособлений или с помощью канавок и цилиндров; головастиков с помощью сачка.
1.2 Выбор показателей, пригодных для индикации.
При выборе органов и тканей,
пригодных для взятия проб
на загрязненность, следует учитывать
размещение животных на
В качестве критерия оценки
загрязненности организма
Используя яйца и личинок
амфибий в качестве тест –
объекта также имеется в виду
возможность параллельной
- Для учета эмбриональной смертности амфибий лучше всего использова
ть икру лягушек, которые откладывают ее в виде комка. Как правило, развитие яиц в кладке проходит дружно и к концу эмбриогенеза легко подсчитывать количество нормально развившихся, недоразвившихся и погибших яиц. В подверженных загрязнению водоемах смертность бывает значительно выше (иногда в 2-4 раза), чем в норме. Однако при этом необходимо учитывать температуру воды. Длительное воздействие низких температур (00) оказывает губительное действие на развивающиеся яйца даже северных популяций лягушек (Herreid. Kinney, 1996).
Используя
в качестве показателя
- Наряду с антропогенными факторами на темпы роста и развития личинок амфибий оказывают влияние температура, химизм воды, сроки икрометания, плотность популяции, продукты метаболизма животных, кормовые ресурсы, в результате действия которых увеличивается вариабельность исследуемых показателей. Высокий коэффициент вариации или его резкое снижение в середине личиночного периода развития может служить лишь сигналом неблагополучного состояния популяции. Поэтому использование скорости роста и развития в качестве самостоятельных параметров для оценки степени загрязнения среды не представляется возможным. Однако, экспериментальные и полевые исследования, проведенные нами, позволяют считать, что изучение в комплексе скорости роста, относительно прироста и вариабельности размеров тела на протяжении всего периода личиночного развития с учетом внешних факторов может служить оценкой состояния популяции.
- Печень – мультифункциональный орган, выполняющий экскреторную, трофическую, защитную, кроветворную и др. функции. Токсические вещества, попадающие в организм, в первую очередь накапливаются в печени и богатых липидами тканях. (Барбье, 1978). Одним из наиболее чувствительных показателей, реагирующим на повышенное содержание в среде микроэлементов, С.С. Шварц (1954) считает относительные размеры печени. При этом отмечает неоднозначность действия различных микроэлементов на весовые показатели в период раннего онтогенеза. Так, повышенное содержание в воде меди вызывает резкое увеличение, а никеля – торможение роста печени у головастиков остромордой лягушки. Наблюдения, проведенные в природе, в условиях техногенного ландшафта показали, что относительные размеры печени могут увеличиваться до 60-70%, что превышает контрольные показатели на 10-30% (Пястолова и др., 1981). Учитывая, что большинство личинок амфибий развиваются в небольших водоемах и лужах, питаются в основном за счет талых вод и атмосферных осадков, и способность их печени концентрировать токсиканты, считаем возможным использовать относительный вес печени в качестве критерия оценки загрязнения организма.
- Из ранних работ (Самохвалова, 1929) известно, что внешние и внутренние факторы, нарушающие физиологическое состояние организма, оказывают влияние на размер клеток. Однако сведений о влиянии химических веществ на размеры гепатоцитов, ядер и их соотношение крайне мало (Вермель, 1940). Под влиянием промышленных загрязнений клетки печени могут изменяться, при этом увеличивается размер ядра, а цитоядерное соотношение уменьшается. В Благоприятных условиях клетки имеют тенденцию сохранять постоянное отношение между цитоплазмой и ядром. Экспериментально установлено, что в слабых растворах некоторых химических соединений (сульфат меди, сульфат натрия, хлористый натрий) в среднем клетки печени сеголеток больше варьировали, чем у контрольных животных, и количество клеток более крупных размерных классов было выше. В растворах этих же солей, но сильных концентраций, средние размеры гепатоцитов меньше. По-видимому, это связано с более жестким отбором, высоким уровнем обмена и интенсивным расходованием питательных веществ. Цитологический анализ животных из загрязненных водоемов подтвердил результаты экспериментов.
Таким
образом, цитологические
- К началу метаморфического климакса в гепатоцитах увеличивается содержание гликогена, полисахаридов, липидов (Quetant 1973 и др.). Также была высказана мысль о том, что пока личинка не сделают минимального запаса энергии, их метаморфоз невозможен (Crump? 1981). Исследуя клетки печени, нетрудно проследить за содержанием в них липидов и использовать этот показатель в качестве индикатора загрязнения среды. Исследованиями В.А Бугаевой (1983) обнаружено начало жировых включений в гепатоцитах головастиков остромордой лягушки в «чистых» водоемах на 25-26 стадиях развития, в водоемах, подверженных антропогенному загрязнению, позднее- на26-27 стадиях. В период метаморфического климакса, когда животные не питаются, а затраты энергии в связи с перестройкой личиночных органов и тканей увеличиваются, идет интенсивное расходование жировых запасов. В клетках животных из «чистых» водоемов липиды сохраняются после окончания метаморфоза. Таким образом, развитие животных под воздействием неблагоприятных факторов сопровождается замедление процесса накопления и интенсивным расходом липидов в период метаморфического климакса. Это снижает жизнеспособность молодых особей, рекрутируемых в популяцию.
- Наряду с перечисленными параметрами при выборе критериев оценки загрязненности среды и влияния на биоту может быть использован уровень обмена веществ. Показано, что интенсивность обмена животных, развитие которых проходило в антропогеном ландшафте, выше, чем сеголеток из «чистых» районов. Это в свою очередь ведет к увеличению энергозатрат и отражается на выживаемости животных.
1.3 Методики отбора проб.
Для оценки состояния популяции амфибий в районе действия промышленных предприятий, прежде всего, необходимо подобрать водоемы, которые являются местами икрометания. Они должны находиться на различном расстоянии от источника эмиссий. Это позволит проводить анализ в сравнительном плане. Необходимо давать полное описание водоемов (форма, площадь водного зеркала, глубина, освещенность, температура воды, характер грунта, происхождение, месторасположение относительно источника загрязнения, видовой состав растений и животных, гидрохимический анализ воды и грунта).
Лягушки обычно откладывают
икру в неглубокие, хорошо прогреваемые
солнцем водоемы или заводи, где
нет сильного течения. Кладка
икры около суток может лежать
на дне; затем всплывает. За
развитием икры легко
Начальная плотность (число личинок на 1 л воды) определяется с помощью следующих параметров: примерного объема воды в водоеме, количество кладок и среднего числа яиц в кладке с учетом их выживаемости. В конце периода, перед метаморфозом плотность личинок определяется с помощью биоценометра. Подсчитывается количество личинок, попавших в объем воды биоценометра в момент измерения. Плотность можно определить и с помощью мечения головастиков нейтральным красным (Северцов, Сурова, 1979).
Количественный учет
Для получения данных
по динамике роста и развития
личинок еженедельно из разных
участков водоема сачком
Где v1 и v2 – средний вес выборки животных в начале и в конце периода соответственно (Шмальгаузен, 1935). Стадия развития определяется по классификации П. В.Терентьева (1950). После взятия промеров животные возвращаются в водоем. После резорбции хвоста и выхода, животных на сушу из каждого водоема берется, проба 30 особей для морфофизиологических исследований. Сеголетки взвешиваются, измеряются, умерщвляются декапитацией, вскрываются, определяется вес печени, готовятся ее препараты. Работа выполняется в соответствии с «Правилами проведения научных исследований с использованием экспериментальных животных», утвержденными распоряжением Президиума АН СССР от 2 апреля 1980 г. № 12200-496.
Печень сеголеток – самый
крупный, хорошо препарируемый
орган, в норме темно-
Исследование цитологических
показателей производится по
следующей методике. На чистое
обезжиренное предметное
С помощью рисовального
аппарата РА-4 при увеличении светового
микроскопа 10х20 с каждого препарата
зарисовывается 100 клеток. Измерение
цитоплазмы и ядра
Газообмен у сеголеток
определяли по качеству
Итак, для контроля за
изменениями, происходящими в
природной среде в результате
хозяйственной деятельности
1.4 Цели и задачи исследования.
Цель исследования – выявить наиболее информативные морфо- физиологические, цитогенетические, популяционные параметры вида
Rana ridibunda Pall. и обосновать эффективность
их использования для
Для достижения поставленной
цели решались следующие
1. Исследование водотоков на содержание тяжелых металлов в воде.
2. Характеристика структуры
3. Отбор информативных для
R. ridibunda Pall.
4. Выявление основных
5. Оценка стабильности развития популяций R. ridibunda Pall.
1.5 Практическая значимость результатов
Выявлены морфофизиологические и генетические особенностей амфибий, которые позволяют оперативно провести биоиндикацию экологического состояния водотоков. Выявленный комплекс характеристических параметров может быть использован при проведении экологического мониторинга и в системах экологического прогнозирования. Полученные результаты могут рассматриваться как базовые при экологической оценке водотоков Ульяновской области.
1.6 Основные положения.
1. R. ridibunda Pall. является высокоинформативным биоиндикатором экологического состояния водотоков.
2. В неблагоприятных
3. Организм R. ridibunda Pall. реагирует на
загрязнение водотоков
Глава 2. Материал и методы исследования.
2.1 Характеристика районов исследования
Исследования проводились
в Ульяновской области в 2004-
В качестве загрязненного
водотока была выбрана р.
чистого водотока – р. Уса.
В Кузоватовском районе Ульяновской области берет начало р. Свияга. На территории Ульяновской области имеет протяженность 216,4 км, является правым притоком Волги. Русло реки извилистое, ширина 20-30 м, средняя глубина на перекатах 0,6 м, на плесах 1,3 м. Река сильно загрязнена. В Тереньгульском районе Ульяновской области берет начало р. Уса. В своем течении она сходна с р. Свияга, является экологически чистым водотоком. Долина реки пойменная, шириной до 3-4 км.
Для выявления адаптаций,
возникающих под действием
Степень загрязнения
воды тяжелыми металлами
Рис. 2. Направления исследований
Определение видового и количественного состава амфибий проводилось прижизненно по стандартной методике (Кузьмин, 1999; Земноводные…, 2001) на каждых 100 м береговой линии. Половую и фенетическую структуру популяций озерной лягушки анализировали весной без умерщвления животных и изъятия их из мест обитания (Kabisch, 1990). Полиморфизм полученных выборок изучался по соотношению в популяциях морф striata – полосатая особь, со светлой дорсомедиальной полосой на спине и maculata - пятнистая особь (Жукова, Кубанцев, 1976; Щупак, 1977).
Измерения стандартных морфологических параметров проводилось с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм (Определитель земноводных.., 1977).
Измерялись 9 показателей по Н.В. Ковылиной (1999). Оценивались средние значения морфологических параметров, коэффициенты вариации. При сравнении средних величин параметров использовался критерий Стьюдента (Sokal, Rohlf, 1981).
Для выявления
Типовая принадлежность аномалий определялась по общепринятым классификациям (Borkin et al., 1986; Вершинин, 1989; Lada, 1999). Показатель разнообразия типов аномалий (μ) и долю редких типов аномалий (h) рассчитывали по Л.А. Животовскому (1982).
Оценку стабильности
развития проводили по
асимметрии (Чубинишвили, 1998; 2001). Всего было использовано 13 стандартных признаков. В качестве показателя асимметрии для межпопуляционного сравнения использовалась средняя частота асимметричного проявления на признак (ЧАПП) (Leary et al., 1983; 1984; Чубинишвили, 1998; 2001). Статистическая значимость различий между выборками оценивали по t-критерию Стьюдента (Sokal, Rohlf, 1981). Степень загрязнения водной среды от нормы определяли по нарушению стабильности развития, основанной на флуктуирующей асимметрии, и оценивали по пятибалльной шкале (Чубинишвили, 1998).

- Использование библиотерапии как метода библиосоциальной работы
- Использование биологических методов при контроле и мониторинге окружающей среды
- Использование биотехнических сооружений в организации охоты
- Использование биржевых и внебиржевых информационных систем на фондовом рынке
- Использование блогов в качестве инструмента PR
- Использование блогов в процессе продвижения бренда компании
- Использование брендинг-маркетинга на предприятиях оптово-розничной торговли
- Использование баз данных и СУБД для обработки экономической информации
- Использование банками сети Internet в коммерческих целях
- Использование банковских пластиковых карт на территории российской федерации на примере "РосинтерБанка"
- Использование банковской гарантии во внешнеэкономических сделках
- Использование бенчмаркинга в стратегическом управлении организации
- Использование бенчмаркинга при разработке стратегии
- Использование бессознательных мотивов в рекламе