СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2008, № 2, с. 107-110

УДК 597.6:591.3:636.3.39

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЗАРОДЫШЕВОГО РАЗВИТИЯ АМФИБИЙ
КАК МОДЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ

А.К. БАДТИЕВ, З.Г. ХАБАЕВА, А.Л. КАЛАБЕКОВ

В модельных опытах изучали динамику зародышевого развития амфибий при ультрафиолетовом (УФ) облучении на разных стадиях эмбриогенеза. Выявлены различия по числу погибших и аномальных особей между видами земноводных (лягушки и жабы) в зависимости от стадии развития и продолжительности УФ-облучения. Обнаружена разница в индивидуальной чувствительности эмбрионов к действующему фактору.

Ключевые слова: ультрафиолетовое облучение, эмбрионы амфибий.

Key words: ultraviolet radiation, amphibian germs.

В связи с уменьшением толщины озонового слоя, отмечаемым при происходящих глобальных изменениях климата, и, как следствие, увеличением интенсивности неионизирующего ультрафиолетового (УФ) излучения большую актуальность приобретает оценка его влияния на экосистемы, в том числе с использованием модельных объектов. В числе последних в научной практике часто используются амфибии. Кроме того, земноводные имеют большое значение для биологической борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур в агроценозах. Определенную роль эти животные играют в аквакультуре. В частности, в рацион головастиков входят сорные растения рыбоводных прудов, которые практически не поедают другие обитатели водоемов. Совместным культивированием амфибий с рыбами достигается более рациональное использование кормовой базы водоемов (1).
Зародышевое развитие амфибий хорошо описано. Оно происходит в водной среде, где в зависимости от экологических условий могут иметь место отклонения от нормального развития, достаточно легко дифференцируемые. К абиотическим факторам, от которых зависит жизнеспособность амфибий (наряду с температурным режимом, газовым составом, различными метаболитами), относится освещенность. При этом считалось, что она влияет на состояние зародышей в меньшей степени (2). В тоже время в литературе появились данные о возможности снижения численности земноводных и появления у них уродств при действии солнечного УФ-излучения, особенно в средневолновом диапазоне (280-320 нм) (3-7).
В связи с этим мы исследовали влияние УФ-излучения средневолнового диапазона на динамику зародышевого развития у амфибий для оценки возможности их использования в качестве тест-объектов при экологических наблюдениях.
Методика. В качестве объекта эксперимента использовали зародыши малоазиатской лягушки (RanamacrocnemisB.), озерной лягушки (R. ridibundaP.) и жабы зеленой (BufoviridisL.) на разных стадиях развития. Кладки отбирали в экологически благоприятных зонах г. Владикавказа. Оценку состояния эмбрионов осуществляли по морфологическим признакам с использованием таблицы основных этапов нормального зародышевого развития травяной лягушки (R. temporariaL.), разработанной Н.В. Дабагян и Л.А. Слепцовой (6). Наблюдения вели при помощи бинокулярного микроскопа МБС-9 (Россия). Источником УФ-из-лучения с диапазоном длин волн 240-320 нм служила лампа ДРТ 240-1 (Россия). По продолжительности воздействия различали низкие (30-180 с), средние (200-480 с) и высокие (600 с) дозы, которыми облучали зародыши на разных стадиях развития (в общей сложности 175 вариантов).
Статистическую обработку результатов проводили на персональном компьютере с использованием программы Primer of Biostatistics (Version 4.03 by Stanton A. Glantz, 1998). Рассчитывали среднюю арифметическую (M), стандартную ошибку средней (m), среднее квадратичное отклонение (δ). Достоверность (p) данных определяли по t-критерию Стьюдента (8).
Результаты. При анализе динамики зародышевого развития амфибий, облученных на стадиях зиготы, бластулы, гаструлы и нейрулы, обнаружили слабовыраженные изменения в скорости эмбриогенеза, соответствовавшие контролю и проявляющиеся как в отставании, так и в опережении развития.
В то же время при УФ-облучении разной продолжительности наблюдали гибель или аномалии развития особей. Патологические изменения, обусловленные УФ-воздействием, проявлялись (как в первые, так и в последующие сутки после облучения) в виде экзогаструлы, или выпячивания желточной пробки, что впоследствии приводило к деформации брюшной стороны зародыша, помутнению наружной оболочки, бугристости поверхности, деформации жабр.

У видов Rana при использовании малых УФ-доз (длительность облучения 30-180 с) не было обнаружено сколько-нибудь выраженных различий по числу погибших и аномальных особей в зависимости от стадии, на которой осуществляли облучение зародышей. В то же время при продолжительности 200-480 с отмечали статистически значимые (p < 0,05) различия между зародышами, облученными на стадиях зиготы и бластулы, с одной стороны, и гаструлы и нейрулы — с другой.
У BufoviridisL. превышение числа погибших и патологически измененных особей в первом (зигота и бластула) варианте облучения по сравнению со вторым вариантом (гаструла и нейрула) достигало статистически значимого уровня независимо от продолжительности воздействия (рис. 1).
Как видно (см. рис. 1), у зародышей разных таксономических групп амфибий (жаба и лягушки) чувствительность к УФ-облучению различалась. Закономерность сохранялась в отношении частоты гибели и дефектов развития особей.

Была также обнаружена неодинаковая индивидуальная чувствительность зародышей к действию изучаемого фактора в сходных условиях: в одной и той же кладке реакция эмбрионов на УФ-облуче-ние различалась, причем независимо от вида амфибий, стадии и дозы облучения (рис. 2).
Если считать частоту гибели и аномалии развития в кладке менее 10 (соответствие контролю) и более 80 % крайними проявлениями единообразной реакции, то у R. macrocnemisB. и R. ridibundaP. более чем в 30, а у BufoviridisL. — в 50 % случаев зародыши в кладках реагировали на УФ-облучение избирательно (частота гибели и аномалий варьировала в пределах 10-80 %).
Таким образом, действие ультрафиолетового (УФ) облучения на состояние зародышей проявляется в изменении числа погибших и уродливых особей. Скорость зародышевого развития при этом не изменяется. Характер вызываемых облучением изменений определяется стадией развития, на которой эмбрионы подвергаются УФ-воздействию, и его продолжительностью. Особенно четко эта особенность прослеживается при использовании в качестве объекта исследования жабы BufoviridisL. Обнаружена индивидуальная чувствительность зародышей амфибий из одной кладки к УФ-облучению. Из трех изученных видов амфибий BufoviridisL. оказались более чувствительными к воздействию в волновом диапазоне 240-320 нм. Вероятно, УФ-излучение в естественных условиях регулирует численность и жизнеспособность амфибий, из которых жабы BufoviridisL. могут послужить тест-объектом при оценке влияния этого экологического фактора.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. С а л о м а т и н а  Н.В. Некоторые аспекты хозяйственного значения и охраны амфибий. В сб.: Зоокультура амфибий. М., 1990: 5-16.
2. Г у л и д о в  М.В. Влияние различных кислородных условий инкубации на выживание и некоторые особенности развития верховки Leucaspiusdelineatus (Heck.) в эмбриональный период жизни. Вопр. ихтиол., 1974, 14: 454-459.
3. B l a u s t e i n  A.R.,  K i e s e c k e r  J.M.,  C h i v e r s  D.P. e.a. Ambient UV-B radiation causes deformities in amphibian embryos. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1997, 94(25): 13735-13737.
4. A n k l e y  G.T.,  T i e t g e  J.E.,  D e F o e  D.L. e.a. Effects of ultraviolet light and methoprene on survival and development of Rana pipiens. Environ. Toxicol. Chem., 1998, 17: 2530-2542.
5. A n k l e y  G.T.,  D i a m o n d  S.A.,  T i e t g e  J.E. e.a. Assessment of the risk of ultraviolet radiation to amphibians. I. Dose-dependent induction of hind limb malformations in the northern leopard frog (Rana pipens). Environ. Sci. Technol., 2002, 36: 2853-2858.
6. D i a m o n d  S.A.,  P e t e r s o n  G.S.,  T i e t g e  J.E. e.a. Assessment of the risk of solar ultraviolet radiation to amphibians. III. Prediction of impacts in selected northern midwestern wetlands. Environ. Sci. Technol., 2002, 36: 2866-2874.
7. Д а б а г я н  Н.В.,  С л е п ц о в а  Л.А. Травяная лягушка Ranatemporaria L. В кн.: Объекты биологии развития. М., 1975: 442-462.
8. П л о х и н с к и й  Н.А. Биометрия. 2-е изд. М., 1970.

ABOUT FEATURES OF EMBRYONIC DEVELOPMENT IN AMPHIBIAS AS MODEL OBJECTS FOR ESTIMATION OF ECOLOGICAL INFLUENCE OF ULTRAVIOLET RADIATION

A.K. Badtiev, Z.G. Khabaeva, A.L. Kalabekov

S u m m a r y

In model experiments the dynamics of embryonic development in Amphibians during ultraviolet (UV) radiation was investigated on different stages embryogenesis. The differences were revealed in number of the dead and anomalous individuals between species of Amphibians (frogs and toads) in connection with development stage and duration of UV-radiation. The difference was revealed in individual sensitivity of embryos to acting factor.