ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Магнитные поля, механизмы влияния геомагнитной активности на
водные экосистемы 7
1.1.1. Резонансная гипотеза 8
1.1.2. Циркадная гипотеза 9
1.2. Действие околосуточных ритмов освещения
на биологические объекты 11
1.3. Влияние геомагнитного поля на водные организмы 15
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 17
2.1. Объекты исследования 17
2.2. Оборудование 17
2.3. Описание методики эксперимента 19
2.4. Статистическая обработка данных 20
3. РЕЗУЛЬТАТЫ 22
4. ОБСУЖДЕНИЕ 28
ВЫВОДЫ 31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32
Гидробионты отряда Cladocera играют важную роль в функционировании экосистем (например, являются пищей для других более крупных видов). Кроме этого, некоторые виды, относящиеся к этому отряду, используются как тест-объекты в токсикологических исследованиях и являются индикаторами чистоты воды. В настоящее время ветвистоусые рачки активно используются в экспериментах, связанных с исследованием биологических эффектов магнитных полей (Krylov et al., 2013, Krylov, 2010, Усанов и др., 2003, Чемерис, Сафронова, 1993).
Известно, что вариации геомагнитного поля (ГМП) и ежесуточное изменение освещенности сопровождают практически всю биологическую эволюцию. ГМП характеризуется неоднородной пространственной структурой. Так величина индукции ГМП меняется от 6.8*105 нТл на полюсах до 3*105 нТл на экваторе. Как известно из физики, свет имеет двойственную природу: это и электромагнитные волны в диапазоне от 380 нм до 780 нм, и направленный поток частиц (фотонов). На Земле световой режим равен 24 часам. В зависимости от сезона года и географических координат, количество часов «света» и «темноты» в сутках может варьировать.
По мнению некоторых ученых суточные вариации ГМП и ежедневное изменение освещенности являются внешними водителями циркадных биологических ритмов (Golombek, Rosenstein, 2010; Nesbit, Christie, 2014). При этом подавляющее большинство экспериментальных исследований в этой области выполнено с использованием различных режимов освещения или магнитных полей по отдельности (Gerhardt et al., 2006; Krylov et al., 2013). Нам не удалось обнаружить данных о влиянии комбинации этих факторов на биологические объекты. Таким образом, изучение воздействия изменений светового режима, магнитных вариаций и различных комбинаций
этих факторов на биологические объекты является актуальным направлением научных исследований.
Цель работы - изучение влияния разных режимов освещения, вариации геомагнитного поля и взаимодействия этих факторов на продолжительность жизни, продукционные и морфометрические показатели кладоцер D. magna.
Задачи:
1) оценка воздействия магнитных флуктуаций с разным периодом и различных режимов освещения на продолжительность жизни, линейные размеры, плодовитость и периодичность выводков у D. magna;
2) исследование взаимодействия двух факторов: магнитных
флуктуаций с разным периодом и различных режимов освещения, на продолжительность жизни, линейные размеры, плодовитость и периодичность выводков у D. magna;
3) оценка влияния модифицированного магнитного поля, разных режимов освещения и взаимодействия этих факторов на размеры потомства, производимого D. magna.
Актуальность: влияние вариаций ГМП, а также светового режима на различные показатели жизнедеятельности гидробионтов изучено недостаточно. Представители водных экосистем подвергаются влиянию различных абиотических факторов. Исследование реакций гидробионтов на изменения разных параметров среды усложняется тем, что при взаимодействии факторов биологические эффекты могут ослабляться или усиливаться. На сегодняшний день нет четкого представления о воздействии геомагнитных флуктуаций на гидробионтов и экосистемы в целом. Реакции на низкочастотные магнитные поля не имеют дозо-зависимого характера, и, следовательно, нельзя установить пределы нормы реакции биологических объектов в отношении этого фактора водной среды. Воздействие различных комбинаций режима освещения и геомагнитных флуктуаций на водные организмы практически не описано в литературе. Наша работа позволит дополнить имеющиеся знания о принципах и закономерностях влияния вариаций светового режима и ГМП на гидробионтов на примере D. magna, а также дополнить наши представления о воздействии указанных факторов на водные экосистемы в целом.
Новизна: впервые были проведены исследования влияния разных режимов освещения, вариации ГМП и взаимодействия этих факторов на продукционные и морфометрические показатели ракообразных D. magna. Апробирована чувствительная методика проведения эксперимента на синхронизированной культуре дафний. Впервые показано влияние комбинированного воздействия изменения околосуточных ритмов освещения и вариации ГМП на биологические процессы у кладоцер.
Практическая значимость: материалы исследования могут быть применены для сравнения реакций гидробионтов на действие различных факторов окружающей среды. Кроме того, результаты могут быть использованы для экологической оценки воздействия вариаций ГМП и освещения на функционирование водных экосистем.
1) Выяснено, что режим освещения значимо влияет на продолжительность жизни рачков и продолжительность периода между выводками. Модификация периода магнитных флуктуаций не сказалась на исследуемых признаках. Это может быть связано с тем, что смена дня и ночи более стабильный внешний водитель циркадных ритмов в отличие от суточной геомагнитной вариации, на которую влияют геомагнитные бури.
2) Взаимодействие режима освещения и магнитных флуктуаций оказывало значимое воздействие на продолжительность периода между выводками у дафний. Полученные данные позволяют предположить, что суточная геомагнитная вариация может использоваться рачками для тонкой коррекции циркадных ритмов.
3) Значимого влияния исследованных факторов на размеры потомства,
производимого D. magna, обнаружено не было. Вероятно,
продолжительность и интенсивность экспериментального воздействия были недостаточными для изменения этого показателя.
