Размножение позвоночных в экосистемах, испытывающих влияние металлургических производств Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ , ФИЗИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОБМЕННЫ1Е ПРОЦЕССЫ В ОРГАНИЗМЕ И СОСТОЯНИЕ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ

УДК: 611.63/67+611.018+591.143.8+463.2.08

Н.Н. ШЕВЛЮК

РАЗМНОЖЕНИЕ ПОЗВОНОЧНЫХ В ЭКОСИСТЕМАХ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Оренбургский государственный медицинский университет, Оренбург, Россия

Д.б.н., профессор кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии, тел.: +7 (905) 843-37-45, е-mail: [email protected].

Аннотация. С использованием комплексного подхода (экологических, морфологических, иммуноцитохимических методов) проведён анализ репродуктивной активности 10 видов позвоночных, относящихся к трём классам (амфибии, рептилии, млекопитающие), населяющих экосистемы, испытывающих постоянное воздействие предприятий чёрной и цветной металлургии. Выявлено, что на импактных территориях наблюдается активизация репродукции, направленная на восполнение повышенной смертности особей. Однако активизация репродукции у большинства исследованных видов является недостаточной для поддержания оптимальной численности. Наиболее уязвимыми к действию негативных факторов оказываются амфибии и рептилии. Среди млекопитающих выявлена неодинаковая видовая устойчивость к действию негативных факторов металлургических производств.

Ключевые слова: размножение, позвоночные, семенник, яичник, сперматогенный эпителий, негативные факторы металлургических производств.

К

^ Рallas, рыжая полёвка Clethrionomys ^ glareolus Schreber, 1780, степная ^ пеструшка Lagurus lagurus Pallas, 1773.

Сбор материала проводили в ^ зоне влияния Орско-Халиловского

^ металлургического

комбината «Уральская сталь» и Медногорского медносерного комбината (в непосредственной близости от ^ предприятия и на расстоянии 20 км от него) в весенне-летние сезоны 2010-^ 2016 гг. Контролем служили гонады животных тех же видов, населяющих

^ экологически

благополучные

S; экосистемы Южного Урала.

У всех животных определяли

массу тела и массу гонад, у самок ^ млекопитающих определяли число

Для

Актуальность. К настоящему ^ экосистемы выявлено, что количество ^

^ развивающихся эмбрионов. ^ световой микроскопии материал

времени накоплена обширная выбрасываемых литература, посвящённая негативным химических

предприятиями ^ фиксировали в 12% водном растворе веществ весьма велико, что | нейтрального формалина спирт-

влияниям производств

металлургических ^ существенно затрудняет определение ^ формоле. Парафиновые срезы

1

значимости каждого

толщиной 5-7

окрашивали

репродуктивную роли

систему позвоночных животных ^конкретного вещества в возникновении ^ гематоксилином Майера и э°зин°м,

перйодатом калия и реактивом Шиффа

и человека [1-9 и др.] Несмотря на ^ нарушений репродукции.

значительное количество работ, ^ Материалы и методы. Объектами ^ по Мак-Манусу. посвящённых исследованиюразличных ^ изучения служили органы мужской ^ С исп°льз°ванием иммун°-

аспектов воздействия на организм и женской репродуктивных систем цитохимических методов в

человека и животных, негативных половозрелых особей амфибий - семенниках лесной мыши и рыжей

факторов металлургических ^ озёрная лягушка Rana ridibunda, ^ полёвки выявляли содержание

производств, по-прежнему остаются ^ зелёная жаба Bufo viridis; рептилий - ^ проапоптотического белка р53 и недостаточно изученными многие ^ прыткая ящерица Lacerta agilis Linnaeus, ^ антиапоптотического белка bc|2. аспекты механизмов влияния ^ 1758, живородящая ящерица Lacerta ^ На светооптическом уровне в факторов металлургических vivipara Jacquin, 1787; млекопитающих семенниках определяли площади,

производств систему

I

I:

на репродуктивную ^ из отряда грызунов - малый суслик ^ занимаемые организмов, обитающих ^ Spermophilus pygmaeus Pallas, 1778, ^ канальцами и

извитыми семенными интерстициальной

в зоне влияния этих производств. рыжеватый суслик

результате

Sperm0philus тканью, подсчитывали число канальцев с

деструкцией

сперматогенного

исследования ^ major Pallas, 1779, малая лесная ^ воздействия металлургических ^ мышь Sylvaemus uralensis Pallas, ^ эпителия, измеряли диаметр извитых

производств на наземные и водные ^ обыкновенная полёвка Microtus arvalis ^ семенных канальцев, объёмы клеток

Медицинский журнал Западного Казахстана

3.51.2016 я.

РЕПРОДУКТ ИВТ1 ЖУЙЕНЩ ЖАЙ-КУЙ1НЕ ХИМИЯЙЫК,,ФИЗИКАЙЫК, ЖЭНЕ БИОЙОПИЯЙЫК, МАКТОРЙАРДЫН, ОРПАНИЗМДЕП ЗАТ АЛМАСУ ПРОЦЕСТЕР 1НЕ ЫКДАЙЫН СКСПТРИМЕНТАЛЬДЫ ЗЕРТТЕУ

Лейдига и их ядер, подсчитывали ^ может достигать 100%, тогда как ^ к более быстрому истощению резерва количество функционально активных ^в экологически благополучных ^фолликулов в органе. клеток в популяции интерстициальных ^ экосистемах доля размножающихся ^ При этом степень выраженности эндокриноцитов. В яичниках ^животных колеблется в пределах ^вышеперечисленных изменений прямо определяли площади коркового и ^ 40-60 процентов. Обращает на себя ^ зависела от близости экосистемы к мозгового вещества, в корковом внимание участие в репродукции металлургическому предприятию. веществе подсчитывали количество на импактных территориях особей с При этом также отмечено, что фолликулов разной степени зрелости ^ более низкой массой тела. Полученные ^ степень выраженности выявленных и определяли их размеры. В матке результаты косвенно свидетельствуют повреждений органов репродуктивной самок млекопитающих подсчитывали о более раннем половом созревании системы неодинакова у разных количество плацентарных пятен. ^животных, населяющих исследованные ^ видов. Так, степень выраженности

О возможном участии самцов в импактные системы. наблюдаемых изменений снижалась

размножении судили по состоянию ^ Результаты исследования ^ в ряду «амфибии - рептилии

сперматогенного эпителия в извитых ^ показали, что при воздействии на ^ - млекопитающие». Среди семенных канальцах. Полученные организм позвоночных комплекса млекопитающих более высокую цифровые данные обрабатывали негативныхфакторовметаллургических устойчивость к действию негативных на компьютере с использованием производств происходит нарушение факторов металлургического

программы Statistica. ^ структурно-функциональных^ производства проявляли малая лесная

Результаты исследования. В ^ параметров органов мужской и ^ мышь и рыжая полёвка. результате комплексного анализа ^ женской репродуктивной систем. У ^ Обсуждение полученных

установили основные закономерности ^ самцов отмечено снижение массы ^ данных. В результате длительного изменения репродуктивной активности ^ гонад, изменение объёмов органа, ^ антропогенного прессинга со стороны исследованных видов позвоночных, занимаемых извитыми семенными металлургических производств

обитающих в экосистемах, ^ канальцами и интерстициальной ^ на территориях, непосредственно испытывающих постоянное влияние ^ тканью, снижение митотической ^ прилегающих к металлургическим предприятий чёрной и цветной ^ и мейотической активности ^ предприятиям, сформировалась

металлургии. ^ в сперматогенном эпителии, ^ крайне неблагоприятная среда для

Анализ показал, что в экосистемах, ^ замедление цитодифференцировки ^ обитания многих животных. испытывающих постоянное длительное ^ развивающихся половых клеток, ^ Масштабное антропогенное воздействие металлургических ^ наличие очаговой структурно- ^ (техногенное) вмешательство в

производств снижено видовое функциональной дезорганизации экосистемы привело к существенному разнообразие. Обнаружены, также, сперматогенного эпителия и изменению репродуктивной стратегии существенные различия в структуре ^ деструкции его клеточных элементов. ^ исследуемых видов, прежде всего сообществ, населяющих импактные ^ При этом обращает на себя внимание ^ проявляющейся в активизации и экологически благополучные ^ увеличение количества патологически ^ репродуктивной активности,

экосистемы. ^ изменённых форм и мертвых ^ направленной на восполнение

Выявлено, что в зонах влияния ^ сперматозоидов на фоне снижения ^ повышенной эмбриональной и предприятий чёрной и цветной ^ их общей численности. В интерстиции ^ постнатальной смертности особей. металлургии на фоне низкой плотности ^органа наблюдается снижение (реже ^У многих видов активизация большинства исследованных - возрастание) функциональной репродуктивной активности не

видов отмечается активизация активности интерстициальных компенсирует высокую смертность

репродуктивной активности ^ эндокриноцитов семенника (клеток ^ особей, и их численность на

исследованных видов животных, Лейдига). наблюдаемых территориях

выражающаяся в том, что возрастает В яичниках исследованных существенно снижена (амфибии,

доля самцов и самок, которые видов отмечается нарушение рептилии, некоторые млекопитающие). принимают участие в репродукции, при ^ дифференцировки фолликулов, ^Следует подчеркнуть, что наиболее

этом доля участвующих в репродукции возрастание доли деструктивно уязвимыми к действию негативных животных на импактных территориях изменённых фолликулов, что приводит факторов металлургического

3.51.2016 я.

Батыс Казахстан медицина журналы

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ , ФИЗИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОБМЕННЫ1Е ПРОЦЕССЫ В ОРГАНИЗМЕ И СОСТОЯНИЕ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ

производства являются амфибии ^ 3. Катаев, Г.Д. Оценка состояния ^ морфофункциональная характеристика и рептилии. Более устойчивыми ^ сообществ млекопитающих северо- ^ органов репродуктивной системы являются млекопитающие. ^ таёжных экосистем в окрестностях ^ мелких млекопитающих в условиях

Выводы. Полученные результаты ^ предприятия по производству никеля / ^ антропогенной трансформации

указывают также на то, что в ^ Г.Д. Катаев // Экология. - 2005. - №6. - ^ степных экосистем Южного Урала / техногенно изменённой природной ^ С. 460-465. ^ Н.Н. Шевлюк, Е.В. Блинова, Д.А. Боков

среде отдельные виды (например, ^ 4. Обухова, Н.В. Сравнительная ^ [и др.] // Морфология. - 2013. - Т.144, малая лесная мышь и рыжая полёвка) ^ эколого-морфологическая и ^ №5. - С. 40-45.

демонстрируют значительную ^ функциональная характеристика ^ 7. Шевлюк, Н.Н. Морфо-

устойчивость к негативному органов репродуктивной системы функциональные преобразования действию факторов металлургических ^ позвоночных из популяций, обитающих ^ органов репродуктивной системы производств, что позволяет им в зоне влияния предприятия позвоночных в условиях воздействия сохранять относительно высокую ^ чёрной металлургии / Н.В. Обухова, ^ техногенных факторов / Н.Н. Шевлюк, численность вида на импактных ^ Н.Н. Шевлюк, О.А. Мешкова [и ^ Е.В. Блинова, О.А. Мешкова [и др.] // территориях. ^ др.] // Известия Оренбургского ^ Морфология. - 2012. - Т.141, №3. - С.

Список литературы: ^ государственного аграрного ^ 149.

1. Воробейчик, Е.Л. Техногенная ^университета. - 2010. - Т.4, №28(1). - С. ^ 8. Pant N., Kumar G., Upadhyay граница распространения крота в ^ 208-210. ^ A.D., Patel D.K., Gupta Y.K., Chaturvedi районе воздействия медеплавильного ^ 5. Павлов, В.Н. К оценке ^ P.K. Reproductive toxicity of lead, завода: смещение в период сокращения ^ репродуктивного здоровья мужчин, ^ cadmium, and phthalate exposure in выбросов / Е.Л. Воробейчик, Д.В. ^ проживающих и работающих в ^ men// Environmental Science and Нестеркова // Экология, 2015. - №4. - ^ условиях горнорудного техногенеза ^ Pollution Research, 2014, vol.21, № 18, p. С. 308- 312. В.Н. Павлов, Е.Ж. Бекмухамбетов, ^11066 - 11074.

2. Дуденкова, Н.А. Влияние ^ З.С. Терегулова, А.А. Мамырбаев, ^ 9. Rana S.V. Perspectives in свинца на репродуктивную систему ^ Б.Ф. Терегулов, Р.Р. Ишемгулов // ^ ecological toxicity of heavy metals // организма / Н.А. Дуденкова, О.С. ^ Медицинский вестник Башкортостана. ^ Biological Trace Element Research, 2014, Шубина. - Саранск: Мордовский ГПИ, ^ - 2015. - Т.10, №3. - С. 103-106. ^ vol. 160, №1, p. 1 - 14.

2015. - 96 с. ^ 6. Шевлюк, Н.Н. Сравнительная ^

TYMIH

Н.Н. ШЕВЛЮК

ОМЫРТКАЛЫЛАРДЬЩ МЕТАЛЛУРГИЯЛЫК вНД1Р1СТЕРДЩ ЭСЕР1НЕН ЗАРДАП ШЕККЕН ЭКОЖУЙЕЛЕРДЕ К9БЕЮ1

Орынбор мемлекетпк медицина университет^ Орынбор, Ресей

Жумыста металлургиялык енд1рктердщ техногендi факторларынан Yнемi зардап шегушл экожYЙелерде мекендейтЫ омырткалылардын репродуктивтi белсендЫпнщ курылымдык-аткарымдык уйымдастырылуы мэселесi бойынша зерттеу корытындылары усынылfан. Металлургиялык ендiрiстердiн жаfымсыз факторларынын эсершен жыныстык жетiлуi бузылады, репродуктивтi жYЙе аfзаларынын, морфофункциялык кешенi байкалады. Тукымдыктарында сперматогендi эпителийдiн едэуiр

SUMMARY

N.N. SHEVLYUK

REPRODUCTION OF VERTEBRATES IN ECOSYSTEMS UNDER THE INFLUENCE OF METALLURGICAL INDUSTRIES

Orenburg State Medial University, Orenburg, Russia

The article presents research results on structural and functional organization of reproductive activity in mammals, inhabiting ecosystems affected by technogenic factors of metallurgical industries. It was established that exposure to adverse factors of metallurgical industries resulted in the impairment of puberty, morphofunctional changes in organs of reproductive system. It was observed high occurrence of convoluted seminiferous tubules with destroyed germinal epithelium, appearance of multinucleated cells in convoluted seminiferous tubules, alterations of hematotesticular barrier.

Медицинский журнал Западного Казахстана

3.51.2016 х.

РЕПРОДУКТ ИВТ1 ЖУЙЕНЩ ЖАЙ-КУЙ1НЕ ХИМИЯЙЫК,,ФИЗИКАЙЫК, ЖЭНЕ БИОЙОПИЯЙЫК, МАКТОРЙАРДЫН, ОРПАНИЗМДЕП ЗАТ АЛМАСУ ПРОЦЕСТЕР 1НЕ ЫКДАЙЫН СКСПТРИМЕНТАЛЬДЫ ЗЕРТТЕУ

140

бузылысымен имек TyK,bi/^biK,TYTiKTepi белтнщ ecKeHi, имек ^ Endocrine structures of testes show increased resistance to

тук,ымдык, тулктерЫде кеп ядролы жасушалардын пайда ^ adverse factors in comparison to germinal epithelium. In female

болуы, гематотестикулярлы тоск,ауыл бYтiндiгiнiц бузылысы ^ glands proportion of degenerated follicles increases, ovarian

байк,алады. Сперматогендi эпителиймен салысть^анда ^ reserve depletes more rapidly.

тук,ымдык,тардын эндокриндi курылымынын жаfымсыз ^ Key words: reproduction, vertebrates, testis, ovary,

факторлардын, эсерiне анаfурлым жоfары крр«ныш ^ germinal epithelium, adverse factors of metallurgical industries.

к,абтет байк,алды. Аналык, безде дегенерация белгiлерiмен ^

фолликулдар бeлiгi, фолликулдар кррынын неfурлым ^

жылдам саркылуы кебейедГ ^

Нег'зг'! свздер: квбею, омырткалылар, тукымдык, ^

аналык, без, сперматогендi эпителий, металлургиялык ^ eHdipicmepdiH, жатмсыз факторлары.

3.51.2016 я.

Батыс Казахстан медицина журналы