Использование простейших животных в качестве тест-объектов является перспективной областью исследования в связи с их морфологическими, анатомическими и биохимическими данными, которые позволяют определить по их показателям изменения водной среды. Относительно быстрый и точный ответ организма на токсическое воздействие позволяет оперативно выявить отклонения и принять меры по устранению последствий антропогенной нагрузки.
Ключевые слова: анализ загрязнения, природные воды, лабораторная культура инфузория-туфелька (Paramecium caudatum).
Современное развитие технологий направлено на более эффективное использование природных ресурсов, вследствие чего происходит деформация окружающей среды, возникают нарушения не только на локальном, но и на глобальном уровне.
Такие антропогенные воздействия приводят к загрязнению окружающей среды — процесс возникновения в ней новых физических, химических и биологических агентов. Не всегда причиной загрязнения является деятельность человека, в связи с этим выделяют природные и антропогенные источники загрязнения.
Основные природные источники поступления токсичных веществ — вулканы, лесные пожары, ветровая пыль и др. Антропогенными считаются добыча ископаемых, различное промышленное производство, но важно понимать, что антропогенный поток поступления токсичных веществ преобладает над естественным.
Многообразные загрязняющие вещества, попадающие в окружающую среду, претерпевают в ней различные изменения, повышая при этом своё токсичное действие. Сохранение благоприятной среды обитания для успешной жизнедеятельности живых организмов напрямую зависит от человека.
В настоящее время, существуют различные методы определения качества среды, но особую значимость и популярность приобретает биологический мониторинг, т. е. использование индикационных возможностей живых организмов.
Биотестирование (от англ. bioassay) — это процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у теста объектов [1]. Благодаря своей доступности, простоте и оперативности, биотестирование используется широко, его применяют наряду с методами аналитической химии.
Как метод оценки токсичности окружающей среды используется:
— при проведении токсикологической оценки промышленных, сельскохозяйственных, бытовых, сточных и пр. вод, с целью выявления источника загрязнения;
— при оценке степени токсичности при проектировании локальных очистных сооружений;
— при контроле аварийных сбросов высокотоксичных веществ;
— при проведении разнообразных экологических экспертиз, например новых материалов [2].
В качестве биоиндикаторов могут быть использованы самые разнообразные организмы: бактерии, водоросли, культуры живых клеток, высшие растения, позвоночные животные и т. д., это зависит от поставленной перед экспериментатором задачи. Однако чаще всего отдают предпочтение организмам с коротким жизненным циклом, которые обладают чувствительностью к исследуемому токсическому веществу. Для биоиндикации не пригодны организмы, поврежденные болезнями, вредителями и паразитами.
Идеальный биологический индикатор должен удовлетворять ряду требований:
1) высокая чувствительность тест-объектов к малым концентрациям загрязняющих веществ;
2) всесторонняя изученность вида — для анализа воздействия того или иного токсического вещества;
3) широкая распространенность вида;
4) наглядность функциональных изменений и простота их учёта;
5) простота содержания тест-организмов в лабораторных условиях;
6) культуры организмов должны быть адаптированы;
7) используемые для тестирования особи должны быть генетически однородными, что обеспечит сходство их чувствительности резистентности, а также единообразие ответных реакций на воздействие токсикантов, гарантирующие высокую воспроизводимость результатов тестирования;
8) функциональная активность тест-организма не должна иметь сезонной периодичности, что позволит получать одни и те же результаты независимо от времени года;
9) виды, используемые как тест-организмы, должны иметь высокий уровень метаболизма, что обеспечит быстроту возникновения у них ответных реакций на действие токсикантов;
10) тест-организмы должны быть стрессоустойчивы к связанным с процедурой тестирования действиям, т. е. помещение их в экспериментальные камеры и проведение необходимых наблюдений и замеров не должно само по себе вызывать у них отчетливо выраженных стрессовых реакций [3].
К наиболее распространенным в биотестировании относят Paramecium caudatum. Инфузории примечательны тем, что они одноклеточные и содержат признаки целостного эукариотического организма. Проводя биотестирование на инфузориях, регистрируют следующие показатели: выживаемость, изменение двигательной активности, интенсивность размножения, др.
Отбор водных проб, предназначенных для тестирования с помощью лабораторной монокультуры Paramecium caudatum, производится строго по методике в соответствии с требованиями ГОСТов [6].
Для проведения анализа необходимо иметь лабораторную культуру инфузорий Paramеcium caudаtum.
Для культивирования тест-организмов Paramecium caudatum Ehrenberg используют минеральную среду Лозина-Лозинского.
Методика проведения исследования осуществляется строго на основании ГОСТа «Р 57166–2016. Вода. Определение токсичности по выживаемости пресноводных инфузорий Paramecium caudatum Ehrenberg» [5].
После проведения тестирования, путем подсчета выживших инфузорий каждого заданного разбавления (концентрации) анализируемой пробы, было рассчитано среднеарифметическое значение выживших тест-организмов.
Токсичность анализируемых проб, в процентах, определяется по числу гибели тест-организмов для каждого заданного разбавления анализируемой пробы относительно контрольной пробы. По полученным значениям процентов снижения выживаемости тест-организмов определяют конкретное значение средней летальной кратности разбавления (концентрации) пробы, вызывающее 50 %-ное снижение выживаемости тест-организмов.
Процесс анализа загрязнения природных вод с использованием лабораторной культуры Paramecium caudatum в современных биологических исследованиях является перспективным направлением. Использование данной культуры в качестве тест-объектов является быстрым и точным анализом, что позволяет оперативно среагировать на какие-либо отклонения в среде.
Литература:
- «Биотестирование в экологическом мониторинге» — С. В. Лихачев, Е. В. Пименова, С. Н. Жакова. Учебно-методическое пособие. Пермь ИПЦ «Прокростъ». 2020
2. Булейко, А. А. Сравнительняа характеристика эколого-биологических и микроморфологических особенностей эдафотопов терновниковых биогеоценозов [Текст] / А. А. Булейко // Грунтознавство. — 2009. — № 1–2. — С. 95–103
3. «Биологические методы оценки качества объектов окружающей среды» — С. М. Чеснокова, Н. В. Чугай. Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет. Учебное пособие В двух частях. Часть 2. Методы биотестирования. Владимир 2008
4. Виноходов, Д. О. Научные основы биотестирования с использованием инфузорий: Авт.реф.дисс.на основ.уч.степени д. биологич.наук/ А. И. Гинак, Н. П. Михайлова, А. А. Сухинин.-Санкт-Петерберг: Санкт-Петербургский Гос.технол.ун-т,2007. -40с.
5. ГОСТ Р 57166–2016 Вода. Определение токсичности по выживаемости пресноводных инфузорий Paramecium caudatum Ehrenberg (Переиздание) НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОДА, 2018.
6. «Условия отбора и подготовки проб для некоторых методов биотестирования вод, почв и отходов». Учебно-методическое пособие. Вавилова В. М., Терехова В. А. М.: МГУ- 2009. 40 с.
