Встреченные в настоях коловратки были классифицированы как Euchlanis sp. (рис. 25), Adineta sp. (рис. 26), Dicranophorus sp. (рис. 27), Rotaria sp.(рис. 28).

3.2.5 Турбеллярии (Turbellaria)

Турбеллярии - примитивные первичноротые животные, относящиеся к типу Plathelminthes, в основном представленные морскими видами, однако довольно разнообразные и в континентальных водах. В состав класса турбеллярий входят 13 отрядов, 7 из которых в континентальных водах: это Catenulida, Macrostomida, Lecithoepitheliata, Prolecithophora, Proseriata, Tricladida и Rhabdocoela (=Neorhabdocoela).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 29. Stenostomum leucops

Форма тела пресноводных турбеллярий червеобразная, как правило, удлинённо-веретеновидная или каплевидная. Передний конец чаще несколько сужен и закруглён, иногда заострён или, наоборот, расширен; задний конец обычно сужен и заострён, иногда вытянут в хвостик. В поперечном сечении тело у небольших форм округлое или слегка сплющенное, реже четырёхгранное, у крупных представителей (Tricladida) сильно сплющенное, листовидное. Иногда имеются дополнительные образования, выполняющие прикрепительную или осязательную функцию и располагающиеся на переднем или заднем конце тела. Пресноводные турбеллярии не отличаются яркостью и разнообразием окраски. Обычно они бесцветны или окрашены содержимым кишки в серые или коричневые тона. Реже встречаются стекловидно прозрачные или сильно пигментированные виды. Пигмент при этом может располагаться в эпителии или паренхиме. Некоторые турбеллярии имеют полосатую окраску. Часто они бывают зелёного цвета, который им придают симбиотические зелёные водоросли, содержащиеся в паренхиме или кишке.

Покровы пресноводных турбеллярий представлены мерцательным ресничным эпителием, подостланным базальной мембраной. Реснички обеспечивают локомоцию турбеллярий: мелкие формы плавают с их помощью в толще воды, более крупные скользят над поверхностью субстрата. С возрастанием размеров тела двигательная функция всё более переходит от ресничного покрова к мускулатуре кожно-мышечного мешка. Защитную функцию выполняют находящиеся в эпителии рабдоиды - палочковидно оформленный секрет эпителиальных желёз. Выбрасываемые на врага или добычу, рабдоиды разбухают в воде и обволакивают их слизью.

Турбеллярии - хищники, обычно активно разыскивающие добычу, реже поджидающие её возле своих слизистых сетей, к которым прилипают мелкие организмы. Спектр питания пресноводных ресничных червей весьма широк - это разнообразные водоросли (сине-зелёные, зелёные, диатомовые), жгутиконосцы, саркодовые, инфузории, кишечнополостные (гидры), другие турбеллярии (обычен и каннибализм), нематоды, коловратки, ракообразные, личинки водных насекомых (в частности, комаров); имеются свидетельства о нападении крупных турбеллярий на мальков рыб. Обнаруженная добыча обездвиживается выделяемой слизью, иногда поражается стилетом и заглатывается целиком или высасывается. Непереваренные остатки выбрасываются наружу через рот.

В связи с подвижным образом жизни турбеллярий у них наблюдается определённая "цефализация" - обособление головной лопасти с сосредоточенными на ней органами чувств.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Половой аппарат у турбеллярий устроен очень сложно и разнообразно и имеет большое диагностическое значение. Ресничные черви - гермафродиты, у каждой особи более или менее одновременно развиваются мужские и женские половые органы. Для большинства характерна протерандрия - более раннее развитие мужской части полового аппарата.

Турбеллярии обладают способностью к бесполому размножению поперечным делением. Некоторые (отряд Macrostomida) способны к бесполому размножению посредством повторного поперечного деления. Деление начинается поперечной перетяжкой тела позади глотки. Ещё до полного отделения задней половины тела в последней замечается закладка органов, которые впоследствии регенерируют, и образуется целое животное. Позади перетяжки от эктодермы обособляется парная кучка клеток - первый зачаток мозгового ганглия; над ним формируются глаза, а немного позади закладывается зачаток глотки. Только после этого наступает деление. Так как закладка и образование органов происходят заранее, то обе особи (получающиеся в результате деления) сразу же становятся способными питаться, воспринимать раздражения и т. д. У многих турбеллярий отделение задней половины от передней задерживается настолько, что каждый из будущих дочерних индивидов успевает начать подготовку к новому делению. Таким путем у Microstomum и некоторых других составляются цепочки из 4, 8 и даже 16 особей, расположенных в один ряд - так называемые стробилы; впоследствии цепочка разрывается на отдельные особи. Такие цепочки носят характер как бы временных колоний.

У турбеллярий хорошо выражена регенерация - восстановление утраченных частей тела, это часто наблюдается и при бесполом размножении.

Мы имели некоторые трудности в классификации полученных в настое червей, так как систематика этого класса разработана слабо. Нам удалось связаться с японским специалистом в этой области (Masatsugu Yamazaki), который предоставил ссылки на электронные версии статей, позволяющих определить виды рода Stenostomum (рис. 30). Определение также велось путём сравнения фотографий и видеоматериалов зарубежных (итальянских, французских, немецких, японских и испанских) источников и полученных нами в ходе наблюдений. В результате оба, казалось бы разных внешне, вида, мы определили как Stenostomum leucops (рис. 29, рис. 31).

3.3 Применение инфузорий в биотестировании

3.3.1 Нефтепродукты

Биотестирование водных экстрактов тяжелых НП дало следующую картину. Просмотр проб в рабочем (неразведённом) растворе показал, что в первые минуты опыта инфузория резко замедлила скорость движения вплоть до полной остановки. Затем в течение 5 минут инфузория совершала круговые вращательные движения. Через 10 минут все инфузории превратились в цисты (рис. 33).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реакция инфузорий на действие водных экстрактов НП в разведении 1:2 и 1:3 была идентичной. В течение нескольких минут после смешивания культуры Oxytricha sp. с водными экстрактами НП последние замедляли своё движение. В следующие 10-15 минут они совершали круговые вращательные движения. При этом цитоплазма инфузорий сокращалась. Размеры перистомального поля значительно уменьшились. Хорошо просматривается изменение внутренней структуры организмов: уплотнение макро- и микронуклеуса, нарушение функций сократительной вакуоли и др.

Изменение формы инфузории в течение первых 15 минут после начала опыта представлено на рис. 34.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Спустя 30 минут во всех пробах инфузории Oxytricha sp. превратились в цисты. Таким образом, все исследуемые пробы характеризуются острой токсичностью.

Согласно литературным данным, токсичность нефти и нефтепродуктов зависит от содержания ароматических и хлорсодержащих углеводородов, присутствия солей тяжёлых металлов - меди, кадмия, свинца, ртути. Отмечено, что лёгкие НП менее токсичны, чем тяжёлые (мазут, смазочные материалы). Экстрагируемые из нефтепродуктов ядовитые вещества оказывают отрицательное влияние на водные организмы (Волкова и др., 2009). Следует подчеркнуть, что пробы воды были взяты в прибрежной полосе «Мурманской судоверфи». Результаты проведённого опыта наглядно демонстрируют ответную реакцию инфузорий на загрязнение, а, следовательно, и уровень токсичности водной среды.

3.3.2 Эпизодические наблюдения

Был поставлен ряд опытов на чувствительность инфузорий к различным средам. В опыте использовалась вода различного происхождения: отстоянная, водопроводная, родниковая и морская; экстракт нефтепродуктов.

В опыте с водой в чашки Петри добавляли 2мл исследуемой жидкости и 1 мл сенного настоя, содержащего примерно одинаковое количество инфузории Stylonichia sp.

Отстоянная вода готовилась в лабораторных условиях в течение 1 суток из водопроводной воды.

Водопроводная вода бралась из крана в лаборатории перед началом опыта.

Родниковая вода была отобрана из родника, находящегося в загородном парке г. Североморска.

Морская вода была взята на мысе Белокаменном Кольского залива. Солёность пробы составляла 25‰.

Концентрация нефтепродуктов составляла 0, 125 мг/л, что превышает ПДК в 2,5 раза (ПДК нефтепродуктов - 0, 05 мг/л).

Наблюдения проводились в момент добавления инфузорий, через 5, 15, 30 минут и 1 час.

Отстоянная вода. Через 5 минут после внесения, поведение инфузорий несколько изменилось, их движения стали более хаотичными (возбужденными), однако уже через 15 минут большинство из них пришло в норму, и к концу наблюдений в поведении не наблюдалось отклонений.

Водопроводная вода. Через 5 минут после начала опыта практически все Stylonichia sp. изменили поведение, вращаясь вокруг собственной оси. Через 15 минут примерно половина из них пришла в норму, а через 30 минут все инфузории не проявляли каких-либо отклонений от обычного поведения. Однако через 1 час их количество несколько уменьшилось, животные вели себя вяло, медленно вращались вокруг оси.

Родниковая вода. В течение всего времени наблюдения каких-либо изменений по сравнению с контролем замечено не было.

Морская вода. Сразу после внесения было отмечено замедление скорости движения инфузорий, вращение вокруг собственной оси. Уже через 5 минут наблюдался лизис животных. Через 15, 30 минут и 1 час ничего живого в пробе замечено не было.

Экстракт нефтепродуктов. Через 5 минут наблюдения движение инфузорий несколько замедлились. Спустя 15 минут некоторые Stylonichia двигались по спирали, некоторые кружились вокруг собственной оси. Однако через 30 минут, после некоторого уменьшения общего количества, поведение оставшихся инфузорий пришло в норму.

После изучения работы украинских учёных (Петросян, Дятлов, 2000), нами был поставлен опыт на чувствительность инфузории Euplotes sp. на солёность, так как эти животные могут встречаться в солоноватой воде. Для этого в 1 л отстоянной водопроводной воды растворили 25 г морской соли, приобретённой в аптеке, получив солёность 25‰. Опыт проводился с разным разбавлением полученного раствора. Наблюдения проводились сразу после внесения инфузорий, через 15, 30 минут, 1 час и спустя 1 сутки.

Солёная вода (25‰). Спустя 15 минут после начала, Euplotes были парализованы, не двигались. Подобная картина наблюдалась через 30 минут и 1 час. Спустя сутки в растворе обнаружены парализованные и живые, активно передвигающиеся Euplotes, а также некоторое количество цист.

Солёная вода, разбавленная в соотношении 1:1. Изменений в поведении инфузорий замечено не было. Через сутки в растворе присутствовали активные Euplotes sp.

Солёная вода, разбавленная в соотношении 1:2. Через 15 минут после начала опыта количество инфузорий визуально уменьшилось, но явных отклонений в поведении замечено не было. Спустя сутки картина не отличалась, количество Euplotes sp.не изменилось.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что даже Euplotes sp., изначально живущие в пресной воде, могут быть использованы как тест-объекты в солёной воде.

Отдельно хотелось бы выделить опыты, поставленные на чувствительность различных групп организмов, населяющих сенной настой, к водному раствору моющего средства «Пемолюкс». Для этого в 100 мл воды добавляли 10 г порошка «Пемолюкс» и размешивали, получая, таким образом, 10%-ный раствор. В растворе образовывался осадок, так как в состав моющего средства входит нерастворимый в воде карбонат кальция и малорастворимый сульфат натрия.

В 4 чашки Петри было внесено по 4 мл сенного настоя, содержащего ресничных инфузорий Euplotes sp., амёб Amoeba sp., турбеллярий Stenostomum leucops, коловраток Dicranophorus sp, нематод Nematoda sp.

Опыт составлял 4 чашки Петри с различной концентрацией:

1) 2 капли 10% раствора Пемолюкса на 4 мл воды;

2) 1 капля 10% раствора Пемолюкса на 4 мл воды;

3) 1 капля 5% раствора Пемолюкса на 4 мл воды;

4) контроль.

В первой чашке Петри большинство Euplotes sp. были обездвижены, у коловраток наблюдались «конвульсии» и гибель спустя 8-10 минут (рис. 35).

Во второй чашке Петри подобная картина наблюдалась через 1 час после начала опыта.

В третьей чашке Петри инфузории не изменили поведения, в отношении коловраток наблюдалась картина, подобная предыдущим опытам.

В первых трёх чашках Петри турбеллярии лизировали практически сразу после добавления раствора «Пемолюкса».

Размещено на http://www.allbest.ru/

Спустя сутки с начала опыта были получены следующие результаты:

В первой чашке Петри обнаружены коловратки в состоянии ангидробиоза, несколько живых амёб, множество цист.

Во второй чашке Петри - активные Euplotes, присутствуют Dicranophorus (ангидробиоз), Amoeba и цисты.

В третьей чашке Петри - инфузории, коловратки, амёбы и цисты соответственно контрольной пробе.

Таким образом, можно сделать вывод, что чувствительны к данному токсиканту и пригодны к биотестированию коловратки Dicranophorus sp. и инфузории Euplotes sp.

Заключение

На основе проведённой работы можно сделать вывод о том, что, несмотря на некоторые различия в условиях, в сенном настое прослеживается закономерность смены организмов.

Изучаемый микрокосм можно отнести к замкнутой экосистеме, в незначительной степени обменивающейся с окружающей средой.

По мере минерализации мертвой органики происходит осветление воды и снижение источников энергии (пищи) для гетеротрофов.

Новаторство данной работы заключается в сравнительно продолжительном наблюдении сообщества сенного настоя, в результате чего был получен следующий сукцессионный ряд:

бактерии > жгутиконосцы > равноресничные инфузории > брюхоресничные инфузории > коловратки > голые амёбы > ресничные черви > нематоды.

Организмы, полученные нами в настое, принадлежат к 3 типам и 7 классам:

Protozoa - Rhisopoda, Heliozoa,Ciliata;

Plathelminthes - Turbellaria;

Nemahelminthes - Nematoda, Rotatoria, Gastrotricha.

Однако видовое разнообразие в каждом варианте опытов отличалось. При изменении условий существования (количество объектов питания, pH среды, наличие или отсутствие определённых органических веществ) одни виды инцистируются, а другие эксцистируются, занимая освободившуюся экологическую нишу. Можно выделить определённые виды инфузорий, которые остаются в настое долгое время. Виноходов (2007) отмечает, что в качестве тест-объекта можно использовать те виды свободноживущих инфузорий, которые имеют в своём жизненном цикле стадию покоя и способны образовывать цисты покоя. А отсутствие стадии конъюгации в жизненном цикле и фазы старения в клональном цикле, специфика процесса деления макронуклеуса, в результате которого генетический материал, в отличие от большинства инфузорий, точно распределяется между дочерними вегетативными ядрами, а также тетраплоидность макронуклеуса на постцистной стадии жизненного цикла определяют относительное генетическое постоянство лабораторных штаммов данной инфузории и однородность её культуры, полученной путём индуцированного проращивания цист покоя. В нашем случае этими инфузориями являются Colpoda steinii и Euplotes sp.

В изученной нами литературе по гетеротрофной сукцессии, сукцессионный ряд начинался с бактерий и заканчивался инфузориями (иногда отмечались коловратки). Появление ресничных червей в сенном настое не отмечено в более ранних работах. Фактически появление турбеллярий было отмечено нами впервые. То же самое касается гастротрих и нематод.

1) В разных вариантах опытов идентифицировано (за исключением бактерий и жгутиконосцев) от 6 до 11 видов простейших организмов, принадлежащих к разным таксономическим группам: трем типам и шести классам

2) Несмотря на некоторые различия в структуре и времени смены одних организмов другими в разных вариантах опытов, в сенном настое прослеживается определенная закономерность смены организмов

3) Исходя из полученных результатов был выстроен следующий сукцессионный ряд: бактерии > жгутиконосцы > равноресничные инфузории > брюхоресничные инфузории > коловратки > голые амёбы > ресничные черви > нематоды.

Список литературы

1. Виноходов Д.О. Научные основы биотестирования с использованием инфузорий: автореф. дис. докт. биол. наук: 03.02.23 [Текст]. - Санкт-Петербург, 2007. - 30 с.

2. Волкова И.В., Ершова Т.С., Шипулин С.В. Оценка качества воды водоемов рыбохозяйственного назначения с помощью гидробионтов [Текст]. - М.: Колос, 2009. - 352 с.

3. Временное методическое руководство по нормированию уровней содержания химических веществ в донных отложениях поверхностных водных объектов (на примере нефти) [Текст]. - М.: РЭФИА, НИА - Природа, 2002.

4. Дажо Р. Основы экологии [Текст]. - М.: Прогресс, 1975 - 415 с.

5. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь [Текст]. - Кишинев: Гл. ред. Молдав. Сов. Энциклопедии, 1990 - 408 с.

6. Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии [Текст]. - М.: Наука, 1989. - 223 с.

7. Одум Ю. Экология [Текст]. В 2т. - М.: Мир, 1986. - Т.1. - 328 с.; Т.2. - 376 с.

8. Пахомова Н.А., Минченок Е.Е. Биоэкологические аспекты изучения сукцессии в микрокосме сенного настоя [Текст]. Фундаментальные исследования. - 2011. - №5. - С. 201-205.

9. Пахомова Н.А., Минченок Е.Е. Перспективы использования организмов-гетеротрофов сенного настоя для биотестирования нефтепродуктов [Текст]. Фундаментальные исследования. - 2012. - №4 (часть 2). С. 396-400.

10. Петросян А.Г., Дятлов С.Е. Инфузории рода Euplotes как тест-организмы в морском биотестировании // Экология моря. - 2000. - Вып. 50. - С. 105-108.

11. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы [Текст]. - М.: Прогресс, 1980. - 328 с.

12. Dallinger, W.D. The president's address [Текст]. J. R. Microsc. Soc.,1887, №7, 184-199.

13. Eddy S. Succession of Protozoa in Cultures under Controlled Conditions [Текст]. Transactions of the American Microscopical Society.- vol. 47, No. 3 (Jul., 1928), pp. 283-319.

14. Gause, G.F. The Struggle for Existence [Текст].- Dover., 1934. - 161 p.

15. Gorden, R.W. et al. Studies of a simple laboratory micro- ecosystem: bacterial activities in a heterotrophic succession [Текст]. Ecology, 1969, №50, pp. 86-100.

16. Hairston, N.G. et al. The relationship between species diversity and stability: an experimental approach with protozoa and bacteria [Текст]. Ecology, 1968, №49, pp.1091-1101.

17. Hardin, G. (1960) The competitive exclusion principle [Текст]. Science, 1960, №131, pp. 1292-1297.

18. Lott J. and Mertens Thomas R. Ecologic Succession in Hay Infusions: Search for a One-Lab Presentation [Текст]. The American Biology Teacher.- vol. 33, No. 2 (Feb., 1971), pp. 94-97.

19. Luckinbill, L.S. Coexistence in laboratory populations of Paramecium aurelia and its predator Didinium nasutum [Текст]. Ecology, 1973, №54, pp. 1320-1327.

20. Protist Images: Ciliophora [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://protist.i.hosei.ac.jp/PDB/Images/Protista/CiliophoraE.html. - Дата обращения 15.03.2012.

21. Stenostomum - Encyclopedia of Life [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://eol.org/pages/29696/overview. - Дата обращения 22.03.2012.

22. Stenostomum leucops - YouTube [Электронный ресурс] / Masatsugu Yamazaki. - Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v= PVjOiz1KvvU&feature=plcp. - Дата обращения 14.04.2012.

23. Tilman, D. Resource competition between planktonic algae: experimental and theoretical approach [Текст]. Ecology, 1977, №58, pp. 338-348.

24. Turbellari, Forum Natura Mediterraneo [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.naturamediterraneo.com/forum/topic.asp?TOPIC_ID=59981. - Дата обращения 15.03.2012.

25. Wimpergruben-Strudelwurm (Stenostomum leucops) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.plingfactory.de/Science/Atlas/KennkartenTiere/ Turbellaria/source/Stenostomum%20leucops.html. - Дата обращения 21.05.2012.

26. Woodruff, L.L. Observations on the origin and sequence of the protozoan fauna of hay infusions [Текст]. J. Exp. Zool., 1912, №12, pp. 205-264.

27. Vers plats - Naturalia - sciences naturelles [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://naturalia.over-blog.com/article-28578180.html. - Дата обращения 21.05.2012.

Размещено на Allbest.ru