Последние десятилетия ознаменовались возрастающим использованием водных и биологических ресурсов природных вод в различных отраслях промышленного и сельскохозяйственного производства. В «Продовольственной программе СССР на период до 1990 года», принятой на майском (1982 г,) Пленуме ЦК КПСС, указывается на необходимость усиления исследований по рациональному использованию водных ресурсов. С развитием рыбных хозяйств и аквакультуры особо важное значение приобретают исследования" направленные на изучение перспективных в хозяйственном отношении гидробионтов. Среди последних важное место занимает Artemia saiina, которая отличается высокими кормовыми качествами и широко распространена в соленых водоемах южных областей Европейской части СССР,.
Прогрессирующее развитие атомной энергетики, возрастающее использование источников ионизирующих излучений и радиоактивных изотопов в различных отраслях хозяйственной деятельности человека привели к исследованиям, направленным на изучение сочетанно-го действия экологических факторов с искусственными (Куликов, 1970; Поликарпов, 1970; Кузин, 1981). Радиационная гидробиология в рамках общей гидробиологии изучает влияние ионизирующих излучений на жизнедеятельность гидробионтов, их популяций и структурно-функциональную организацию биогидроценозов в водных экосистемах. В настоящее время для получения необходимых эффектов воздействия на жизнедеятельность организмов используют дозы ионизирующих излучений, на много порядков превышающих естественный фон*.
Интерес к изучению влияния температуры и солености воды в сочетании с гамма-облучением в широком диапазоне доз на развитие Artemia salina вызван следующими двумя важными обстоятельствами* Во-первых, экспериментальные исследования, проведенные к настоящему времени с гидробионтами различных трофических уровней, и с артемией в частности, выполнены на основе изучения влияния одного, реже двух факторов, воздействующих на организм в условиях водоемов, в то время, как для разработки научных основ и методов повышения полезной биопродуктивности возникает необходимость в управлении целым радом природных и искусственных факторов в режимах, наиболее близких к оптимальным" Во-вторых, назрела очевидная необходимость поиска путей и разработки методов, направленных на повышение продуктивности солоноватовод-ных и соленых водоемов, эффективность использования которых до настоящего времени явно недостаточна".
Целью настоящей работы было изучение совместного воздействия температуры, солености воды и гамма-облучения на размерно-массовые характеристики и выживаемость артемии в процессе метаморфоза*.
В задачи исследований входило:
1. Изучение действия температуры, солености воды, гамма-облучения в летальных, сублетальных и малых дозах на длительность метаморфоза, динамику пострадиационной выживаемости и размерно-массовые характеристики артемии*.
2. Выяснение возможного модифицирующего влияния растворенного кислорода на пострадиационную выживаемость и развитие артемии при различной температуре и солености воды*.
— 53. Разработка математических моделей длительности метаморфоза, пострадиационной выживаемости, линейных размеров и накопления массы артемии при комбинированном действии температуры, солености воды и гамма-облучения.
Работа выполнена в Институте биологии южных морей АН УССР, в отделе радиационной и химической биологии, В результате проведенных исследований нами впервые изучена динамика пострадиационной выживаемости артемии при различной температуре в широком диапазоне солености водной среды. Определены размерно-массовые характеристики рачков, облученных в малых дозах при различном сочетании исследуемых факторов. Установлено некоторое повышение выживаемости и размерно-массовых показателей рачков, подвергнутых гамма-облучению в малых дозах, которое в значительной степени определяется уровнем температуры и солености водной среды.
Получены математические модели для прогнозирования длительности метаморфоза, выживаемости и размерно-массовых характеристик артвмии при изменении исследуемых физико-химических факторов. Разработанные модели позволяют проводить интерполяцию полученных данных, т, е, определить значения исследуемых параметров при промежуточных уровнях температуры, солености и малых доз гамма-облучения, Полученные результаты помогут более обоснованно выбирать оптимальные условия для культивирования артемии.
Нами впервые исследовано модифицирующее влияние температуры и солености воды на эффективность воздействия гамма-облучения на артемию. Установлено, что облучение наушшев в сублетальных дозах, в зависимости от степени воздействия факторов водной среды, вызывает различные эффекты — от стимулирующих до летальных. При этом, с повышением соленности водной среды смертность рачков, облученных как в летальных, так и в сублетальных дозах, резко снижается* Высказывается: предположение о радиопротекторных свойствах сред с высокой соленостью*.
Материалы работы включены в заключительный отчет по теме я 10 «Изучение хемоэкологических и радиационно-гидр о биологиче ских процессов в морях и океанах» (1981;84 гг.). На основе выполненных исследований разработаны «Методические рекомендации для оптимизации условий культивирования артемии», которые переданы для внедрения в производство (заключение Министерства энергетики и электрификации УССР от 4 апреля 1985 г. и заключение Укр-рыбвода от 20 марта 1985 г").
Автор выражает глубокую благодарность члену-корреспонденту АН УССР, доктору биологических наук, профессору Г. Г, Поликарпову и кандидатам биологических наук Л. А. Радченко и А. Д. Андрееву за ценные советы и большую помощь, оказанную при выполнении настоящей работы".
ВЫВОДЫ.
1. Пострадиационная смертность науплиев артемии, подвергнутых одноразовому гамма-облучению в летальных дозах 1200 -1600 Гр, находится в прямой зависимости от дозы облучения и температуры (15−25°С) и в обратной — от солёности водной среды (9−162 $о). Науплии, облучённые в дозе 1200 Гр, при температуре 25 °C и солёности 9 и 18 $о погибали на вторые суткис повышением солёности воды до 54 $о смертность облучённых рачков составляла 94 $, при 1б2 $о — снижалась до 67 $. При температуре 15 °C и солёности воды 1б2 $о пострадиационная гибель науплиев снижалась до 20 $.
2. Длительность метаморфоза и смертность науплиев, подвергнутых гамма-облучению в сублетальных дозах (20, 30, 40 Гр), находятся в прямой зависимости от дозы облучения и в обратнойот температуры (15 — 25°С) и солёности воды (9−1б2 $о)" При температуре 15 °C и всех исследованных уровнях солёности воды от 9 до 162 $о, а также при температуре 20 °C и солёности 9 и 18 $о облучённые в субстальных дозах науплии погибали, не завершив метаморфоз.
3. Максимальная длительность метаморфоза науплиев артемии — 44 суток наблюдалась при температуре 15 °C в воде солёностью 9 — 54 $о, минимальная — 15 суток при температуре 25 °C и солености воды 54 и 162 $о.
4. Воздействие гамма-облучения в малых дозах (0,6−5,0 Гр) сопровождалось увеличением линейных размеров и массы артемии. Рачки, подвергнутые облучению в дозе 0,6 Гр и культивируемые при 25 °C в воде с солёностью 54 $о, имели длину 7,2 мм, массу.
— 126.
2,5 мг, в то время, как особи контрольного варианта имели дайну 6,0 мм, массу — 2,0 мг,.
5, Наиболее значительный положительный эффект, проявленный в сокращении времени метаморфоза науплиев, наблюдался при совместном воздействии гамма-облучения в дозах 2,5, 5,0 Гр и солёности воды 1б2 $о в условиях, менее благоприятных для развития температур 15 и 20 °C, Повышение температуры от 15 до 25 °C в воде с солёностью 9 $о способствовало сокращению длительности метаморфоза науплиев с 44 до 18 суток, В результате повышения солёности водной среды от 9 до 162 $о и одноразового облучения в дозе 2,5 Гр при 20 °C длительность метаморфоза артемии сокращалась с 41 до 20 суток,.
6, Количественное содержание кислорода, динамически сопряжённое с температурой и солёностью водной среды, является модифицирующим радиочувствительность артемии фактором,.
7, Разработаны математические модели длительности метаморфоза, выживаемости и размерно-массовых показателей артемии при воздействии температуры 15−25°С, солёности водной среды 9 -162 $о и гамма-облучения в малых дозах 0,6 — 5,0 Гр, позволяющие осуществлять интерполяцию полученных данных и определять оптимальные условия её культивирования.
Глава 6. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В исследованиях, выполненных в последние годы (Манойлов, 1977; Атаян, 1983; Haug, 1964; Angelovic, Engel, 1968; Squire, 1973; Iv/asaki, Kumamoto, 1976 — Iwasaki, 1978; Verriopoulos, Morai-touApostolopoulou, 1982. CastritsiCatharios et al, 1982), большое внимание уделяется изучению роли экологических факторов в модификации радиочувствительности организмов. Культивирование гидробионтов в строго контролируемых условиях, с одной стороны, и разработка методов математического планирования многофакторного эксперимента — с другой, открыли возможности для изучения комплексного воздействия экологических факторов на гидробионты, которые осуществляют процессы жизнедеятельности в неразрывном единстве с условиями водной среды.
Среди физико-химических факторов природных вод исключительно важное значение принадлежит растворённому в воде кислороду (Лавровский, 1984; Jensen, 1918; Mason, 1963; Nimura, 1968; Jones, 1972).Содержанием кислорода регулируется энергетическая эффективность функционирования дыхательных систем и определяется аэробный или анаэробный тип метаболизма организмов.
Растворимость кислорода в морской воде в зависимости от её температуры и солёности изучена обстоятельно (Зубов, 1957). С повышением температуры и солёности воды растворимость кислорода снижается, что отражается в уменьшении регистрируемых концентраций растворённого кислорода. Исследования, выполненные на различных водоёмах (Кражан, 1970; Воронов-, 1974, 1977; Jenson, 1918; Mason, 1963; Nimura, 1968; Jones, 1972^свидетельствуют о том, что в период развития артемии содержание растворенного в воде кисло.
— 107.
1Эода колеблется в достаточно широких пределах — от 0,5 до 17,8 мг/л. Приведённые данные свидетельствуют об относительной нетребовательности артемии к кислороду, что позволяет её отнести к числу эвриоксидных форм. В тканях артемии, выращенной в слабо солёной воде, содержание кислорода в два раза выше, чем у особей, развивающихся В морской воде (Gilchrist, 1958, Waterman, 1961). Последнее, очевидно, объясняется прямой зависимостью содержания кислорода в тканях артемии от концентрации его в воде.
Анализ имеющихся литературных данных (Щепотьева и др., 1959; Гродзенский, 1966) о модифицирующем влиянии кислорода при воздействии ионизирующих излучений на организмы различного уровня эволюционного развития закономерно привел к постановке вопроса о степени зависимости воздействия исследуемых нами факторов на артемию от содержания растворенного кислорода в водной среде.
Как было показано в главах 4 и 5, жизнедеятельность артемии, подвергнутой гамма-облучению, в значительной степени зависит от температуры и солёности водной среды, различное сочетание которых вызывает неодинаковые пострадиационные эффекты. С целью установления значения растворенного в воде кислорода в модификации радиочувствительности артемии, проанализируем пострадиационные эффекты с учётом содержания растворенного кислорода. В процессе опытов для создания более благоприятных условий развития артемии водную среду дополнительно искусственно аэрировали. Содержание в воде кислорода зависело от температуры и солёности водной среды (рис-30). Так, если при температуре воды 15 °C с повышением солёности от 9 до 162%о содержание растворенного кислорода снижалось от 15,6 до 6,2 мг/л, то при 20 °C и выше указанных уровнях солёности воды — от 13,4 до 5,3 мг/л, при 25 °C — от 10,5 до 4,7 мг/л.
IZ 8 О.
9 18.
54 iez.
Соленость, ^s*.
Рис. 30. Содержание растворенного кислорода в воде с различной солёностью при температуре 15°С/1/, 20°С/2/ и 25°С/3/.
— 109.
Таким образом, увеличение температуры от 15 до 25 °C на фоне повышения солёности воды от 9 до 1б2 $о сопровождалось значительным, почти в 2,5 раза, снижением содержания растворенного кислорода" Максимальное содержание растворённого кислорода -15,6 мг/л наблюдалось в воде при температуре 15 °C и солёности 9 $о, минимальное — 4,7 мг/л — при температуре 25 °C и солёности 162 $о.
Рассмотрим зависимость пострадиационной выживаемости артемии от содержания растворенного кислорода в различных условиях температуры и солёности водной среды.
Пострадиационная выживаемость артемии определялась в опытах с летальными дозами на вторые сутки, в опытах с сублетальным и малыми дозами гамма-облучения — к концу метаморфоза. Приведенные на рис. 31 данные свидетельствуют о том, что при температуре 15 °C с повышением солёности и понижением концентрации кислорода в воде выживаемость гамма-облучеиных науплиев возрастает. Так, из 30 науплиев, содержащихся в каждом из пяти сосудов опытного варианта и подвергнутых одноразовому гамма-облучению в дозе 1200 Гр при солёности воды 9 $о и содержании кислорода 15,6 мг/л, на вторые сутки в среднем выживало 33 $.
С повышением солёности воды до 162 $о и снижением содержаний кислорода до 6,2 мг/л пострадиационная выживаемость науплиев возрастала до 80 $. Увеличение выживаемости науплиев при повышении солёности и снижении содержания кислорода в воде прослеживается в вариантах с более высокими дозами облучения.
Данные опытов, которые проводились при 15 °C, свидетельствуют о том, что с повышением солёности воды от 9 до 162 $о и снижением содержания растворенного кислорода от 15,6 до 6,2 мг/л.
— но.
1 §.
§.
20 ffl, а А.
Л I 23 rfrtltl в.
Kh, а z з f гЙ1 ш 3.
100 I.
§.
§ I.
I 2 3 ь.
1 г з 6 ft Г.
Рис. 31, Выживаемость гамма-облученных науплиев в зависимости от содержания растворённого кислорода и солёности воды при температуре I5°C: А — 15,6 мг OgA, солёность 9 $оБ — 14 мг О2/Л, солёность 18 $о, В — 10, I мг/л, солёность 54 $о, Г — 6,2 мг 02/л, солёность I62 $oа — летальные дозы 1200/1/, 1400/2/, 1600/3/ Грб — сублетальные дозы 20/1/, 30/2/, 40/3/ Грв — малые дозы 0,6/1/, 2,5/2/, 5,0/3/ Гр повышение выживаемости науплиев составляло: при облучении в дог зах 1200 Гр — от S3 до 80 $, 1400 Гр — от 27 до 73 $, 1600 Грот 19 до 60 $. Заметим, что выживаемость науплиев такого же возраста в контрольных вариантах составляла 90−100 $. При температуре 15 °C, независимо от содержания растворенного кислорода и уровня селености воды, науплии, облученные в летальных и сублетальных дозах до конца метаморфоза не доживали. Но уже в вариантах с малыми дозами гамма-облучения до конца метаморфоза доживала значительная часть рачков. Так, если при солёности 9 $о и содержании кислорода 15,6 мг/л выживаемость науплиев, облученных в дозах 0,6, 2,5 и 5,0 Гр, составляла 5, 6 и 13 $ соответственно, то с повышением солёности до 162 $о и онижением содержания растворенного в воде кислорода до 6,2 мг/л пострадиационная выживаемость науплиев достигала 40 — 53 $.
Аналогичная зависимость выживаемости науплиев от уровня содержания растворенного кислорода и солёности воды прослеживается и при температуре 20 °C (рис.32). Так, при содержании растворенного кислорода 13,4 мг/л и солёности воды 9 $о выживаемость рачков, подвергнутых гамма-облучению в дозах 1200, 1400 и 1600 Гр составила 10, 6 и 4 $, соответственно. В результате снижения содержания растворенного кислорода до 5,3 мг/л в воде с солёностью 162 $о выживаемость науплиев, облучённых в выше указанных дозах, повышалась до 40, 27 и 16 $, соответственно.
Как было отмечено, при температуре 15 °C науплии, подвергнутые гамма-облучению в сублетальных дозах 20, 30 и 40 Гр, до конца метаморфоза не доживали. Стопроцентная пострадиационная смертность рачков отмечена и в онытах, проведенных с теми же дозами облучения при температуре 20 °C в воде с солёностью 9 и 18 $о. rfi rfl l|2 3 a ь в.
40? 1 I.
60 50 40 30 20 10 0 ifi Б rfl.
Sl b rif? l 5 fi Г it I a 8.
Рис, 32. Выживаемость гамма-о блучё иных науплиев в зависимости от содержания растворённого кислорода и солёности воды при температуре 20°С: А — 13,4 мг02/л, солёность 9 $о, Б -12,4 мг02/л, солёность 18 $о, В — 8,2 мг02/л, солёность 54 $оГ — 5,3 мгО^и/ солёность I62 $oа — летальные дозы 1200/1/, 1400/2/, 1600/3/ Гр, б — сублетальные дозы 20/1/, 30/2/, 40/3/ Грв — малые дозы 0,6/1/, 2,5/2/, 5,0/3/ Гр
— из.
В воде с солёностью 54 $о на конец метаморфоза выживаемость рачков, облученных в дозах 20, 30 и 40 Гр, составляла 27, 10 и 0 $, соответственно. При повышении солёности до 162 $о и снижении содержания растворенного в воде кислорода до 5,3 мг/л пострадиационная выживаемость науплиев возрастала соответственно 30,13 и 10 $.
Важно подчеркнуть, что в условиях повышения солёности от 54 до 162 $о и снижения растворенного в воде кислорода с 8,2 до 5,3 м/л появилась тенденция повышения пострадиационной выживаемости науплиев от 10 до 30 $. При содержании кислорода 13,4 мг/л и солёности воды 9 $о выживаемость рачков, облученных в малых дозах 0,6, 2,5 и 5,0 Гр, составляла 18, 13 и 18 $ соответственно, а в результате снижения содержания кислорода до 5,3 мг/л и повышения солёности воды до 1б2 $о выживаемость возрастала до 29, 46 и 58 $ соответственно.
В главе 5 отмечалось, что из исследуемых нами уровней температуры наиболее благоприятной для развития артемии является температура 25 °C, при которой выживаемость в контрольных аквариумах при солёности 9, 18, 54 и 162 $о составляла 76, 89, 84 и 68 $ соответственно. Все науплии, подвергнутые гамма-облучению в летальных дозах 1200, 1400 и 1600 Гр при этой температуре в воде с солёностью 9 и 18 $о, отмирали на вторые сутки, а в воде с солёностью 54 и 162 $о выживаемость составляла 10 и 20 $, значительно уступая таковой в контрольных вариантах (рис.33).
Заметное повышение выживаемости науплиев к концу метаморфоза наблюдалось в вариантах с сублетальными дозами гамма-облучения 20, 30 и 40 Гр и именно в воде с солёностью 54 и 1б2 $о. Причем, более значительное повышение выживаемости — до 42 $ проявилось в воде с наименьшим содержанием кислорода —4,7 мг/л. Ss 3 5.
20 0 A гЗ.
— h Б rfi 6 0 1 s I.
100 во.
20 i г В.
Iki.
I 2 3 rfi Г rfi к ж a в a rb i.
2 3 б.
Рис. 33. Выживаемость гамма-облучённых науплиев в зависимости от содержания растворённого кислорода и солёности воды при температуре 25°С: А — 10,5 мг02/л, солёность 9 $оБ — 9,2 мг02/л, солёность 18%о, В — 6,0 мг02/л, солёность 54 $о, Г — 4,7 мг02/л, солёность I62 $oа — летальные дозы 1200/1/, 1400/2/, 1600/3/ Гр i б — сублетальные дозы 20/1/, 30/2/, 40/3/ Грв — малые дозы 0,6/1/, 2,5/2/, 5,0/3/ Гр
— 115.
Воздействие малых доз гамма-облучения 0,6, 2,5 и 5,0 Гр оказало наиболее положительное влияние на выживаемость рачков, которая в ряде вариантов значительно превышала таковую в контрольных сосудах. При этом, также прослеживается прямая взаимосвязь выживаемости науплиев к концу метаморфоза со снижением содержания кислорода в воде. При содержании кислорода 10,5 мг/л и солёности воды 9 $о выживаемость науплиев, подвергнутых облучению в дозах 0,6, 2,5 и 5,0 Гр, составляла 76, 80, 65 $ соответственно. В результате снижения содержания кислорода до 4,7 мг/л в воде с солёностью 162 $о в вариантах с указанными дозами облучения выживаемость рачков повысилась в среднем до 90 $. Проведенные опыты показали, что при повышении солёности от 9 до 1б2 $о и снижении содержания растворенного в воде кислорода с 15,6 до 4,7 мг/л в исследованных условиях температуры 15, 20 и 25 °C выживаемость науплиев, подвергнутых гамма-облучению в летальных дозах, повышается на 21−42 $, в сублетальных дозах — на 18−20 $ и в малых дозах — на 16−18 $.
Зависимость длительности метаморфоза рачков от содержания в воде кислорода наиболее полно раскрывается в опытах, проведенных с использованием сублетальных и малых доз гамма-облучения. Независимо от уровня температуры как в контрольных, так и в опытных вариантах с понижением содержания растворённого в воде кислорода длительность метаморфоза науплиев сокращалась. Так, например, при температуре 20 °C и снижении содержания кислорода в воде от 13,4 до 5,3 мг/л длительность метаморфоза рачков сокращалась в варианте с дозой облучения 5,0 Гр от 40 до 20 суток, в контроле — от 40 до 29 суток. Анализ аналогичной зависимости и в других вариантах опытов позволяет заключить, что в условиях проводимых нами опытов, при температуре 15−25°С и содержании.
— 116 растворенного в воде кислорода 15,6 — 4,7 мг/л длительность метаморфоза науплиев находится в обратной зависимости от температуры и содержания растворённого в воде кислорода.
Поскольку развитие науплиев, облученных в летальных, сублетальных и малых дозах, происходило при заданных уровнях температуры и солёности, которым в свою очередь соответствовало определенное количество растворенного кислорода, во всех проведенных экспериментах наблюдалась вполне очевидная зависимость выживаемости от содержания кислорода в воде. Другими словами, это не что иное, как «кислородный эффект», сущность которого заключается в том, что поражающее действие ионизирующих излучений в значительной мере зависит от концентрации кислорода в облучаемом объекте или в окружающей его среде (Щепотьева и др., 1959).
Исследования, выполненные на бактериях, растительных и животных организмах различного систематического уровня, показали, что с повышением концентрации кислорода в среде, радиоустойчивость организмов понижается (Гродзенский, 1966). При этом, кислородный эффект проявляется в изменении самых разнообразных показателей: выживаемости, морфологической изменчивости и физио-лого-биохимических процессах, происходящих на организменном и клеточном уровнях.
Установлено (Risse, 1929), что вода, лишенная газов, под действием рентгеновских лучей не разлагается, в то время, как в присутствии растворённого воздуха из молекул воды образуются водород, перекись водорода и кислород. Не наблюдалось заметного разложения воды, лишенной газов, и под воздействием гамма-облучения (Аллен и др., 1953). Конечные продукты, образующиеся при разложении воды, могут взаимодействовать с радикалами, вызывая их химические превращения, в частности, окисление и восстановле.
— 117 ние. Присутствие растворённого кислорода в этих случаях может быть одним из факторов, индуцирующих радиационно-химические реакции, Если при облучении происходит окисление растворённых органических веществ, то выход окисления в присутствии кислорода, как правило, увеличивается (Щепотьева и др., 1959).
В науплиях артемии содержится до 97 $ воды. В продуктах радиолиза воды наиболее активными являются свободные ионы водорода, гидроксила и перекиси, которые способны вступать в самые различные реакции (Сумаруков, 1970i Синельников, 1973).
Изучение механизмов радиолиза различных по химическому составу природных вод, и, в частности, процессов образования радиотоксинов в облучаемых растворах и объектах (Кузин, Копылов, 1983) является актуальной проблемой современной экологии. В условиях проводимых нами опытов происходило, очевидно, как прямое действие гамма-облучения на исследуемый объект, так и косвенное, сопровождающееся радиолизом воды и образованием радиотоксинов. Этим, вероятно, и объясняется повышенная смертность рачков, облученных в средах с более низкой солёностью 9 и 18 $о и с более высокой концентрацией кислорода. Не исключено также, что повышенное количество хлористого натрия, основного солевого компонента водной среды, подобно другим солям натрия — азотно-кисло-му и цианистому натрию, вызывает гипоксию тканей. Известно (Щепотьева и др., 1959), что указанные соли отличаются химическими свойствами, позволяющими связывать цитохромную систему и предохранять ферменты от воздействия облучения. Естественнее всего предположить, что хлористый натрий также имеет радиопротекторное действие, хотя механизм этого действия может быть иной.
— 118.
Приведенные данные о пострадиационной выживаемости и развитии науплиев артемии в различных условиях водной среды дают основание говорить о важном значении, которое имеет растворенный в воде кислород в модификации радиочувствительности артемии. Кис-лород относится к числу важнейших ингредиентов природных вод .Его количественное содержание в воде, динамически сопряженное с температурой и солёностью водной среды, является 1 также модифицирующим радиочувствительность фактором. Тем не менее, анализируя исследуемые нами факторы, представляется необходимым в первую очередь выделить температурный фактор, как наиболее существенный во всех проведенных экспериментах. В опытах по изучению действия малых доз гамма-облучения отмечена обратнопропорциональная зависимость продолжительности метаморфоза от повышения температуры в изучаемых диапазонах. Так, с увеличением температуры от 15 до 25 °C длительность метаморфоза рачков, облученных в малых дозах, в среднем сокращалась на 20 суток, т. е, более чем в два раза.
Длина рачков, облученных в диапазоне малых доз, с повышением температуры от 20 до 25 °C увеличивалась в среднем с 4,2 до 5,9 мм, средняя масса увеличивалась соответственно с 0,9 мг до 1,8 мг. Еще в большей степени от температуры зависела выживаемость облученных в малых дозах рачков. С повышением температуры от 15 до 25 °C выживаемость в среднем увеличивалась от 25 до 85 $, т. е. почти в 3,5 раза. Таким образом, очевидна прямая зависимость размерно-массовых характеристик и выживаемости и обратная зависимость длительности метаморфоза, облученных в малых дозах рачков, от повышения температуры от 15 до 25 °C.
В результате проведенных экспериментов по изучению действия сублетальных доз гамма-облучения выяснилось, что науплии, об.
— 119 лученные в этих дозах при температуре 15 °C, до конца метаморфоза не доживали, а при температуре 20 °C доживали лишь особи в сосудах с наибольшими уровнями солёности — 54 и 1б2 $о. Но даже если сравнивать полученные результаты при температурах 20 и 25 °C лишь при этих двух уровнях солёности, то продолжительность метаморфоза в среднем составляет 30 и 18 суток соответственно, т. е. при температуре 25 °C сократилась более, чем в 1,5 раза.
Смертность рачков, облучённых в сублетальных дозах независимо от температуры, колебалась в среднем в пределах 75−85 $. Наоборот, смертность науплиев на вторые сутки после облучения в летальных дозах находилась в прямой зависимости от температуры. При температуре 15 °C смертность в среднем составляла 47 $, а при 25 °C — 93 $, т. е. с повышением температуры на Ю°С увеличивалась почти в 2 раза.
Возникает вопрос, почему при действии гамма-облучения в летальных дозах с повышением температуры среды культивирования в исследуемом диапазоне радиочувствительность артемии увеличивалась, а при действии сублетальных и малых дозснижалась. Очевидно, это объясняется тем, что с повышением температуры скорость биохимических реакций, согласно принципу Вант-Гоффа, возрастает, а, следовательно, ускоряется и губительное действие гамма-облучения. Такой эффект в чистом виде наблюдался нами в опытах по изучению действия гамма-облучения в летальных дозах на артемию.
Исследования, проведенные нами по изучению действия гамма-облучениявсублетальных дозах, продемонстрировали иную картину. Если при температуре 15 °C рачки, облучённые в этих дозах погибали еще на ранних стадиях развития, то при температуре 25 °C они не только выживали, но и некоторые из них даже размножались. Это объясняется, по-видимому, тем, что при температуре 15 °C имело место влияние двух неблагоприятных факторов — температуры и гамма-облучения, комбинированное действие которых и вызвало впоследствии отдаленную гибель облученных в этих дозах рачков, Температура же 25 °C является оптимальной для развития артемии, при этом восстановительные процессы в облученных организмах происходили значительно быстрее, что в итоге способствовало их выживанию, В экспериментах с гамма-облучением в малых дозах 0,6 — 5,0 Гр при повышении температуры от 15 до 25 °C улучшались все жизненные показатели артемии. Более того, при оптимальной температуре 25 °C и гамма-облучении в малых дозах отмечено повышение размерно-массовых характеристик и выживаемости облученных рачков.
Полученные результаты свидетельствуют о модифицирующем действии температуры на радиочувствительность артемии. Этот вывод вполне согласуется с обобщением Г. В. Сумарукова,(1970), согласно которому гипотермия характеризуется выраженным снижением обменных процессов. При таких условиях радиочувствительность организмов снижается.
Кроме температурного фактора, большую роль в модификации радиочувствительности артемии играет солёность воды. Максимальная продолжительность метаморфоза рачков, облучённых в малых дозах, наблюдалась при всех исследуемых уровнях температуры в воде с солёностью 9 и 18 $о, и, наоборот, — в воде с более высокой солёностью 54 и 162 $о наблюдалась минимальная длительность метаморфоза.
Размерно-массовые показатели облученных в малых дозах рачков при температуре 20 °C не зависели от солёности воды. При тем.
— 121 пературе же 25 °C средняя длина и средняя масса рачков прямопро-порциональны увеличению солёности от 9 до 54 $о, дальнейшее повышение солёности до 1б2 $о при этой температуре сопровождалось значительным сокращением размерно-массовых характеристик. В опытах с температурой 25 °C максимальные размерно-массовые показатели артемии отмечены в средах с солёностью 54 $о и в среднем составляли: длина — 6,7-мм, масса — 2,3 мгминимальные — в средах с солёностью 1б2 $о: длина — 5,1 мм, масса — 1,3 мг.
Пострадиационная выживаемость рачков, облученных в малых дозах при температуре 15 и 25 °C, находилась в прямой зависимости от увеличения солёности. Так, с повышением солёности от 9 до 162 $о при температуре 2о°С выживаемость возрастала от 16 до 44 $. В опытах по изучению влияния сублетальных доз гамма-облучения при температуре 25 °C с повышением солёности воды от 9 до 162 $о нами отмечено также значительное, почти в 2 раза, сокращение длительности метаморфоза. Относительно размерно-массовых показателей рачков, облучённых в этих дозах, необходимо отметить, что при солёности 9 — 54 $о наблюдалось некоторое снижение их линейных размеров, по сравнению с контролем, в среднем на 20−30 $ соответственно. В вариантах с соленостью 1б2 $о снижения размерно-массовых показателей рачков, облученных в сублетальных дозах не наблюдалось.
Пострадиационная смертность артемии, подвергнутой гамма-облучению в сублетальных дозах, с повышением солёности от 9 до 162 $о уменьшалась в среднем от 95 до 74 $. Еще более значительное влияние солёности демонстрируют результаты опытов по влиянию гамма-облучения в летальных дозах. С повышением солёности от 9 до 1б2 $о смертность рачков на вторые сутки после облучения в этих дозах при температуре 15 °C сократилась на 45, при 20−25°Сна 20 $.
Сравнительный анализ действия гамма-облучения в летальных -1200, 1400, 1600 Гр и сублетальных дозах 20, 30 и 40 Гр на развитие, морфогенез, размерномассовые характеристики и смертность науплиев артемии при температуре 15, 20, 25 °C и солёности воды 9, 18, 54 и 1б2 $о позволяет сделать следующие выводы. На вторые сутки после облучения в летальных дозах 1200−1600 Гр пострадиационная смертность науплиев артемии в исследуемых условиях водной среды находится в прямой зависимости от дозы облучения и температуры и в обратной — от солёности воды. Длительность метаморфоза, размерно-массовые характеристики и пострадиационная смертность рачков, подвергнутых гамма-облучению в сублетальных дозах 20−40 Гр, к концу метаморфоза находятся в прямой зависимости от температуры и солёности воды и в обратной — от сублетальных доз гамма-облучения.
В процессе изучения действия гамма-облучения в летальных и сублетальных дозах на жизнедеятельности артемии, мы столкнулись с явлением острой и отдаленной гибели. Острая гибель рачков наступала в течение нескольких суток, а отдаленная — на различных стадиях метаморфоза. Причём, в зависимости от температуры и солёности водной среды наблюдались изменения в степени повреждающего эффекта гамма-облучения.
В результате мы выяснили, что у рачков, облученных в летальных, при температуре 15, 20, 25°0, и в сублетальных дозах, при температуре 25 °C, с повышением солёности водной среды, а следовательно, и с понижением концентрации растворенного кислорода увеличивалась радиорезистентность, что привело к значительному повышению выживаемости. У особей, облучённых в малых дозах или совсем не подвергнутых облучению, с повышением солё.
— 123 ности и снижением концентрации растворённого кислорода возросла терморезистентность к неблагоприятной температуре 15 °C.
Некоторые авторы (Глазунов, Капульцевич, 1983, siegel et ai. 1979), исследуя клетки млекопитающих, также пришли к выводу, что обработка клеток гипертоническим раствором изменяет их радиочувствительность, При этом, уменьшение содержания растворенного кислорода в окружающей среде приводит к множеотву изменений в цепях обмена, а наблюдаемые защитные эффекты при этом сводятся не только к кислороду, уменьшение концентрации которого сопровождается снижением количества активных радикалов, как это происходит в водных растворах, но и к метаболическим сдвигам, оказывающих существенное влияние на радиочувствительность организмов (Сумаруков, 1970). Выше приведенные результаты также вполне согласуются с утверждением о том, что любое уменьшение содержания кислорода сопровождается снижением чувствительности живых организмов (Бак, Аяександер, 1963).
Поэтому с полной уверенностью можно утверждать о модифицирующем действии температуры и солености на радиочувствительность артемии, приводящих к изменению её основных жизненных показателей выживаемости и размерно-массовых характеристик. Сравнивая результаты диспероионного анализа экспериментальных данных, представляется необходимым выделить фактор температуры как наиболее существенный в ряду убывания степени воздействия исследуемых факторов. Факторы солености и гамма-облучения, всегда располагались за температурой.
Сопоставление результатов проведенных исследований с литературными данными позволили определить действие каждого изучаемого фактора, оценить степень зависимости от других факторов.
— 124 и, наконец, установить наиболее положительное их совместное влияние на жизнедеятельность и размерно-массовые характеристики артемии.
Максимальное повышение пострадиационной выживаемости до 94 $, увеличение длины до 7,2 мм, массы — до 2,5 мг при наименьшей длительности метаморфоза 15 суток было получено при сочетании оптимальных уровней температуры 25 °C, солености 54 $о и гамма-облучения в дозе 0,6 Гр. Обнаруженный стимулирующий эффект под влиянием сочетанного воздействия исследуемых факторов в оптимальных диапазонах представляет не только научный, но и практический интерес для повышения рентабельности промышленного культивирования артемии.
