Флуктуирующая асимметрия мелких млекопитающих в зоне влияния объекта уничтожения химического оружия

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 599. 32:502. 74
А. А. Сергеев, В. В. Ширяев, В. И. Машкин, Д.В. Скуматов
ФЛУКТУИРУЮЩАЯ АСИММЕТРИЯ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОБЪЕКТА УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ
Для выявления патологий онтогенеза трех видов мелких млекопитающих в зоне влияния объекта по уничтожению химического оружия изучались ненаправленные отклонения от билатеральной симметрии в строении черепа зверьков. Установлено, что выбранный метод оправдывает себя, отражая воздействие комплекса факторов среды на аборигенных микромаммалий. На момент проведения обследования условия существования мелких млекопитающих вокруг объекта уничтожения химического оружия (ОУХО) можно было оценивать как благоприятные. Некоторое увеличение уровня флуктуирующей асимметрии отмечено только в непосредственной близости от полигона, где ранее уничтожались химические боеприпасы, однако и здесь оценочный индекс указывает лишь на незначительное неблагоприятное влияние.
Ключевые слова: флуктуирующая асимметрия, мелкие млекопитающие, микромаммалии, химическое оружие, мониторинг.
Во второй половине прошлого века во всех индустриальных странах активизировались работы по изучению ответных реакций экосистем и их отдельных компонентов на воздействия техногенного характера. В ряде случаев исследования, основанные на индикационных возможностях живых организмов, оказались самым надежным инструментом ранней диагностики и прогнозирования преобразований популяций и биоценозов в ответ на антропогенное воздействие. Существующие методы биоиндикации иногда, напротив, малоэффективны. По этой причине апробация перспективных и отработка новых способов оценки состояния окружающей среды по реакциям биоты все еще представляется весьма актуальной.
Относительно новым методом биоиндикации является оценка нарушения стабильности онтогенеза животных и растений под воздействием средовых стресс-факторов. Одним из способов такой оценки служит выявление флуктуирующей асимметрии — небольших ненаправленных отклонений от билатеральной симметрии в строении различных морфологических структур, в норме симметричных [1−3]. Натурными и лабораторными исследованиями показано, что на территориях, подверженных химическому загрязнению, возможно нарушение стабильности онтогенеза мелких млекопитающих, выражающееся в увеличении проявлений флуктуирующей асимметрии скелета [4- 5].
Целью исследования явилось выявление патологий стабильности развития микромаммалий в зоне влияния объекта по уничтожению химического оружия посредством оценки частоты проявлений флуктуирующей асимметрии в строении черепа млекопитающих.
Материалы и методика исследований
Исследования состояния популяций мелких млекопитающих проводились летом и осенью 2001 г. на территории Кировской области. Отбор проб микромаммалий производился в Оричевском районе, вблизи предполагаемого источника импактного воздействия (действовавшего в 1980-е гг. полигона УХО, точка «Долина»), разноудаленных от него пунктов (точки «Мирный», «Коробейники», «Зеленый»), потенциального источника загрязнения (строящегося в период исследований в районе пос. Ма-радыковский объекта уничтожения химического оружия, точка «Новожилы»), а также контрольного участка на территории Слободского района Кировской области (точка «Бобино») (табл. 1).
Тест-объектами для мониторинга были выбраны наиболее многочисленные в районе исследований виды — рыжая полевка (Myodes glareolus), лесная мышь (Apodemus uralensis) и обыкновенная бурозубка (Sorex araneus).
Отбор проб микромаммалий производился на ключевых участках, разноудаленных от предполагаемого источника загрязнения и включающих основные биотопы. Мелких млекопитающих отлавливали с помощью давилок общепринятыми способами [6]. Кроме того, собран материал от зверьков, пойманных в живоловушки и ловчие канавки. Отработано 399 ловушко-суток и отловлено 136 представителей трех видов микромаммалий.
Таблица 1
Общая характеристика ключевых участков
Показатель Г еографический пункт
Долина Новожилы Мирный Коробейники Зеленый Бобино
Дата обследования 06. 08. 01 8. 08. 01 7. 08. 01 9. 08. 01 10. 08. 01. 1−4. 09. 01
Координаты центра участка: — широта (система WGS 84) — долгота 58°18'12″ 48°34'54″ 58°20'58″ 48°41'58″ 58°18'57″ 48°34'54″ 58°15'35″ 48°42'59″ 58°21'50″ 48°47"42″ 58°39'51″ 49°47"13″
Расстояние от полигона УХО, км менее 1 2,5 4,5 10 22 74
Расстояние от дороги, км 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 0,5
Вид дороги проселок проселок проселок шоссе лесная шоссе
Мезорельеф (долина, балка, надпойменная терраса и т. д.) надпой- менная терраса надпой- менная терраса надпойменная терраса долина надпой- менная терраса надпой- менная терраса
Микрорельеф понижение грива понижение грива понижение грива
Высота над у.м., м 102 157 97 119 111 130
Экспозиция склона, уклон, град 1° 3° 5° 2° 7° 1°
Биотоп ельник- черничник ельник- черничник сосняк- брусничник березняк разнотрав- ный сосняк сложный ельник- черничник, сосняк- черничник, сосняк осоковый ельник- черничник, сосняк- черничник
Отловленных зверьков взвешивали, обмеряли, препарировали по общепринятой методике [7], определяли пол и возраст. На каждую особь составлялась учетная карта. Черепа вываривались в течение 30−40 минут (в зависимости от возраста и вида), а затем очищались от мягких тканей и отбеливались в двухпроцентном растворе гидропирита. Обработаны черепа 84 полевок, 14 мышей и 38 бурозубок (табл. 2).
Таблица 2
Выборки черепов мелких млекопитающих по ключевым участкам
Вид Населённый пункт
Бобино Долина Мирный Новожилы Коробейники Зеленый
Рыжая полевка 7 11 16 24 19 7
Лесная мышь 4 4 5 1 — -
Обыкновенная бурозубка — 1 11 5 6 15
Для определения показателя стабильности развития, отражающего наличие и интенсивность средовых стрессов, изучались ненаправленные отклонения от билатеральной симметрии в строении черепа мелких млекопитающих. Непосредственным руководством к действию послужила методика оценки здоровья среды, разработанная В. М. Захаровым с соавторами [8]. Согласно этой методике в качестве маркера, отражающего реакции популяции на экстремальное воздействие, использовалось проявление у билатеральных признаков, главным образом мелких отверстий на черепе, свойства флуктуирующей асимметрии. По каждому меристическому признаку (рис. 1) оценивалась пенетрант-ность асимметрии, то есть наличие или отсутствие признака слева и справа. Средняя частота асимметричного проявления на признак явилась интегральным показателем стабильности развития (М).
Он рассчитан как среднее арифметическое числа асимметричных признаков у каждой особи, отнесенное к числу используемых признаков. При исследовании признаков важным требованием явилось отсутствие связи их асимметричных проявлений с полом и возрастом животных [9−11].
А
У …© © © ® © © (c)
Рис. 1. Краниологические признаки, использованные для изучения флуктуирующей асимметрии микромаммалий: А — рыжая полевка, Б — лесная мышь, В — обыкновенная бурозубка-
(1−10) — нумерация признаков по: В. М. Захаров и др. [8]
Состояние исследуемых популяций характеризовалось на основе балльной оценки стабильности развития, где низкие значения интегрального показателя стабильности развития соответствуют первому баллу, а наиболее высокие — пятому (табл. 3).
Таблица 3
Шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для микромаммалий [8]
Балл Величина показателя стабильности развития Условия существования
I & lt-0,35 Благоприятные
II 0,35−0,39 Слабое воздействие неблагоприятных факторов среды
III 0,40−0,44 Умеренное воздействие неблагоприятных факторов среды
IV 0,45−0,49 Сильное воздействие неблагоприятных факторов среды
V & gt-0,49 Крайне неблагоприятные
Для сравнения величины асимметрии территориально разобщенных группировок рыжей полевки использовался показатель дисперсии флуктуирующей асимметрии (52Д предложенный В. М. Захаровым [1]. Статистическая обработка полученного материала выполнена стандартными методами вариационной статистики [12].
Результаты и их обсуждение
Каких-либо черепных аномалий или крупных краниоаберраций у обследованных животных обнаружено не было.
Наибольшая частота проявления флуктуирующей асимметрии рассматриваемых билатеральных признаков характерна для ближайших к полигону ОУХО точек — «Долина», «Новожилы» и «Мирный» (табл. 4), для этих же участков получены наиболее высокие показатели индекса стабильности развития (табл. 5). Наименьшие значения указанных параметров характерны для зверьков из Слободского района. Рыжие полевки и лесные мыши из окрестностей н.п. Бобино по интегральному показателю стабильности развития достоверно отличались от зверьков из всех остальных точек (р& lt-0,01 и 0,05 соответственно). При парном сравнении по этому показателю также выявлено достоверное (р& lt-0,05) отличие в группе рыжих полевок в точках «Долина» — «Коробейники», «Новожилы» — «Коробейники», «Зеленый» — «Новожилы».
Таблица 4
Частота проявления асимметрии по десяти рассматриваемым признакам в пересчете на особь в районе полигона УХО и на контрольной территории
Точка пробоотбора Средняя частота асимметричных проявлений (М ± т)
Рыжая полевка Лесная мышь Обыкновенная бурозубка
Бобино 0,29 ± 0,18 1,00 ± 0,71 н/д
Долина 3,09 ± 0,34 3,50 ± 0,50 3,00 ± 0,00
Зеленый 2,57 ± 0,20 н/д 1,20 ± 0,30
Коробейники 2,00 ± 0,32 н/д 1,00 ± 0,00
Мирный 2,94 ± 0,31 2,60 ± 0,51 1,91 ± 0,38
Новожилы 3,47 ± 0,45 3,00 2,25 ± 0,63
Таблица 5
Показатели оценки отклонения состояния организма мелких млекопитающих от условной нормы (интегральный показатель стабильности развития и средняя квадратичная ошибка)
Точка пробоотбора Показатели оценки отклонения
М т Индекс, балл
Рыжая полевка
Бобино 0,03 0,018 I
Долина 0,32 0,035 I
Зеленый 0,26 0,02 I
Коробейники 0,21 0,032 I
Мирный 0,32 0,033 I
Новожилы 0,37 0,043 II
Лесная мышь
Бобино 0,1 0,07 I
Долина 0,35 0,05 II
Мирный 0,27 0,05 I
Обыкновенная бурозубка
Зеленый 0,12 0,03 I
Коробейники 0,1 0,00 I
Мирный 0,21 0,04 I
Новожилы 0,24 0,07 I
Множественное сравнение варьирования асимметрии рассматриваемых краниологических признаков посредством дисперсии 5^ также выявило существенные различия у особей из прилегающих к полигону УХО и максимально удаленных от него участков (рис. 2). Рыжие полевки из Бобино достоверно высоко (р& lt-0,01) отличались от зверьков из Оричевского района по всем 10 рассматриваемым признакам. В большинстве случаев полевки из контрольных точек в окрестностях ОУХО достоверно отличались друг от друга не более чем по 3−4 признакам, что, по-видимому, нельзя признать достаточным для вывода о разной реакции изучаемых группировок на средовые стресс-факторы. Достоверное различие по 10 признакам отмечено только для зверьков из точек «Мирный» и «Новожилы».
1,2
1 23 456 789 10
№ признака
? Бобино? Долина? Новожилы
Рис. 2. Величина дисперсии флуктуирующей асимметрии 10 краниологических признаков рыжей полевки разных полигонов. Отсутствие столбца по какому-либо признаку обозначает нулевую дисперсию- номера признаков соответствуют рис. 1
Проверка гипотезы о зависимости уровня асимметрии краниологических признаков от пространственной удаленности мест обитания зверьков от источников импактного воздействия дала положительный результат. Выявлена достоверная корреляционная связь средней силы между интегральным показателем и значением расстояния от точки сбора проб до полигона УХО для рыжей полевки (г=-0,56- р& lt-0,01) и лесной мыши (г= -0,67- р& lt-0,05). Пробы обыкновенной бурозубки отбирались на удалении не более 10 км от полигона УХО, а в непосредственной близости от источника воздействия их собрано недостаточно. По-видимому, этим можно объяснить недостоверность выявленной для бурозубок коррелятивной связи (г= -0,43- р& lt-0,16).
Для определения характера взаимосвязи между уровнем асимметрических проявлений у изучаемых объектов и пространственной удаленностью их местообитаний от полигона УХО были рассчитаны уравнения регрессии по каждому виду и построены графики, отражающие эту взаимосвязь. Сходство регрессионных уравнений и расположения линий тренда указывает на идентичность факторов, воздействующих на микромаммалий (рис. 3).
Выводы
Проведенное исследование показало, что выбранный метод оправдывает себя, отражая воздействия комплекса факторов среды на аборигенных микромаммалий. На момент проведения обследования условия существования мелких млекопитающих вокруг ОУХО можно было оценивать как благоприятные. Заметное увеличение уровня флуктуирующей асимметрии отмечено только в непосредственной близости от полигона, где уничтожались химические боеприпасы (точки «Долина», «Ново-жилы»). Здесь оценочный индекс составляет II балла, что в соответствии с используемой методикой указывает на незначительное неблагоприятное влияние (на территориях, подверженных антропогенному загрязнению, этот индекс составляет обычно Ш-У баллов). По совокупности показателей вокруг объекта можно выделить три зоны: зона, подвергающаяся наибольшему воздействию (в радиусе 2−5 км от полигона УХО, точки «Долина», «Новожилы») — зона, подвергающаяся умеренному воздействию (в радиусе до 10, а возможно, и более км от полигона УХО, точки «Коробейники», «Зеленый») — зона, не подверженная воздействию (точка «Бобино»). Особняком стоит точка «Мирный», поскольку здесь действует целый комплекс факторов антропогенного характера, вероятно, влияющих на иссле-
дуемые показатели, в связи с чем воздействие «факторов арсенала» относительно снижено. При проведении дальнейших исследований представляется целесообразным сократить число точек до трехчетырех, а отбор проб производить исключительно в сходных биотопах.
Лесная мышь
м
Расстояние от полигона УХО, км
Рыжая полевка
м
0,6
0,3
М* • (Г
у = 0,0341п (х) + 0,2979 R2= 0,1873
0 20 40 60
Расстояние от полигона УХО, км
Обыкновенная бурозубка
Расстояние от полигона УХО, км
Рис. 3. Средняя частота проявления флуктуирующей асимметрии у микромаммалий на разном удалении от полигона УХО. М — интегральный показатель стабильности развития
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Захаров В. М. Асимметрия животных (популяционно-феногенетический подход). М.: Наука, 1987. 216 с.
2. Fuller R., Houle D. Detecting genetic variation in developmental instability by artificial selection on fluctuating asymmetry // J. of Evolution Biology. 2002. Vol. 15. P. 954−960.
3. Klingenberg, C. A developmental perspective on developmental instability: theory, models and mechanisms // Developmental Instability: Causes and Consequences. Oxford University Press, New York, 2003. P. 427−442.
4. Stub C., Ritskes-Hoitinga M., Thon R., Hansen C.K., Hansen A.K. Fluctuating asymmetry in mice and rats: evaluation of the method // Lab. Anim. 2002. Vol. 36 (2). P193−199.
5. Velickovic M. Chromosomal aberrancy and the level of fluctuating asymmetry in black-striped mouse (Apodemus agrarius): effects of disturbed environment // Hereditas. 2004. Vol. 140 (2). P. 112−122.
6. Новиков Г. А. Полевые исследования по экологии наземных позвоночных. Л.: Наука, 1953. 503 с.
7. Млекопитающие фауны СССР. М.- Л.: Изд-во АН СССР, 1963. Ч. 1. 638 с.
8. Здоровье среды: методика оценки / В. М. Захаров [и др.]. М.: Центр экологической политики России, 2000. 65 с.
9. Parker L.T., Leamy L. Fluctuating Asymmetry of Morphometric Characters in House Mice: The Effects of Age,
Sex, and Phenotypical Extremeness in a Randombred Population // J. of Heredity. 1991. Vol. 82 (2). P. 145−150.
10. Leamy L. Morphological integration of fluctuating asymmetry in the mouse mandible // Genetica. 1993. Vol. 89 (1−3). P. 139−153.
11. Васильев А. Г., Васильева И. А. Фенетический анализ отдаленных последствий радиационного загрязнения природных популяций рыжей полевки (Cletrionomysglareolus) // Популяционная фенетика. М.: Наука, 1997. С. 149−160.
12. Ивантер Э. В. Основы практической биометрии. Введение в статистический анализ биологических явлений. Петрозаводск: Карелия, 1979. 96 с.
Поступила в редакцию 20. 12. 12
A.A. Sergeyev, V. V. Shiryaev, V.I. Mashkin, D. V. Skumatov
Fluctuating asymmetry of small mammals in the zone of influence of an object where destruction of chemical weapons takes place
On the territory near the object where the destruction of chemical weapons takes place a non-directional deviation from bilateral symmetry in the structure of the skull of three species of small mammals has been studied. It is established that the chosen method is justified, reflecting the impact of complex environmental factors on indigenous micromammaly. At the time of the survey the conditions for the existence of small mammals on the area under research could be assessed as favorable. Some increase in the level of fluctuating asymmetry was observed only in the immediate vicinity of the landfill where chemical munitions had been annihilated before, but even there the evaluation index indicated only a slight adverse effect.
Keywords: fluctuating asymmetry, small mammals, micromammaly, chemical weapons, monitoring.
Sergeyev A.A., candidate of biology Mashkin V.I., doctor of biology Shiryaev V.V., doctor of biology Skumatov D.V., candidate of biology
Russian Research Institute of Game Management and Fur Farming
of Russian Academy of Agricultural Sciences 610 000 Russia, Kirov, Engelsa st., 79 E-mail: vniioz@mail. ru- metalbird@mail. ru Всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им. профессора Б. М. Житкова Россельхозакадемии 610 000, Россия, г. Киров, ул. Энгельса, 79 E-mail: vniioz@mail. ru- metalbird@mail. ru
Сергеев Алексей Анатольевич,
кандидат биологических наук, ученый секретарь
Машкин Виктор Иванович,
доктор биологических наук, главный научный сотрудник
Ширяев Валерий Владимирович
доктор биологических наук, заместитель директора
Скуматов Дмитрий Валентинович,
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Г осударственное научное учреждение

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой