адаптивные изменения у Daphnia magna Straus (Crustacea, Cladocera) при длительном действии слабого низкочастотного электромагнитного поля

Крылов В.В.

Институт биологии внутренних вод РАН, Борок, Россия

e-mail: kryloff@ibiw.yaroslavl.ru

Исследуя действие слабых и сверхслабых факторов на биологические системы, учёные пытаются объяснить эффекты с позиции общих физических закономерностей. При этом некоторые биологические закономерности остаются неосвещенными. Например, адаптивные процессы в популяциях при действии слабых низкочастотных электромагнитных полей (ЭМП) практически не описаны. Такие процессы, предположительно, могут протекать в ситуации, когда организмы не могут покинуть зону действия ЭМП.

Эксперименты с целью выявления возможности адаптивных изменений в биологических системах проводились в два этапа. В качестве объекта исследования использовалась культура Daphnia magna, Straus. ЭМП (240 Гц, 75 μТ) создавалось в паре колец Гельмгольца. Эффективность ЭМП с такими параметрами была установлена ранее в экспериментах с этой же линией дафний.

1 этап – длительное непрерывное действие ЭМП. Партеногенетическая линия D. magna на протяжении восьми поколений была подвержена длительному непрерывному действию ЭМП. Параллельно развивалась контрольная линия. Обе линии являлись потомками одной самки. Учитывали общую численность и биомассу, для морфометрических показателей (длина тела от головы до основания хвостовой иглы, расстояние от глаза до основания хвостовой иглы, длина хвостовой иглы, максимальная высота створок) рассчитывали обобщённую дисперсию и индекс Животовского (μ).

Действие поля на протяжении 1-5 поколений приводило к большей морфометрической разнородности потомства, производимого самками в экспериментальной линии по сравнению с контролем. Затем, в 6-8 поколениях распределения исследуемых признаков и показатель внутрипопуляционного разнообразия приближались к контрольным значениям.

Общая численность дафний в линии, экспонировавшейся в ЭМП, на протяжении 1-5 поколений была ниже, чем в контроле. Позднее, в 6-8 поколениях численность дафний в экспериментальной линии приближалась к контрольным значениям. Биомасса в экспериментальной линии напротив была близка к контрольной в 1, 2 поколениях, а с 3 по 8 поколение стабилизировалась ниже контрольных значений.

Описанные изменения в экспериментальной линии соответствуют адаптационным изменениям в биологических системах при действии различных факторов: наблюдаемые в природе флуктуации различных параметров среды ведут к колебаниям частоты встречаемости морф. Причем во время изменения условий увеличивается полиморфизм особей в популяции. Возможно, животные в экспериментальной линии проходили этап адаптивных изменений в ответ на действие ЭМП. Эти изменения характеризовались увеличением разнородности по сравнению с контролем на начальном этапе. Затем, вероятно, уже модифицированная линия, на уровне 6-8 поколений характеризовалась сходными с контролем значениями обобщённой дисперсии признаков и μ для производимого потомства. При этом размерные показатели производимого потомства, а, следовательно, и общая биомасса были стабильно ниже контрольных при несущественной разнице в численности. В экспериментальной линии происходили физиологические преобразования в сторону замедления скорости развития рачков. Описанные изменения, без выявления адаптивной значимости, вполне можно отнести и к действию онтогенетического шума. Для прояснения этого вопроса был проведён второй этап экспериментов.

2 этап – выявление адаптивных изменений в экспериментальной линии D. magna. С девятым поколением рачков из контрольной и экспериментальной линии были проведены отдельные тесты по известной схеме (Крылов, 2008). Выживаемость производителей была полной. Различий между экспериментальной и контрольной линиями в отношении сроков появления первого потомства, периодичности в появлении потомства, и количества жизнеспособного потомства производимого самкой за 21 день обнаружено не было. Разница в численности производимого потомства между исследованными вариантами в линиях была недостоверна.

Действие ЭМП на самок из контрольной линии, как до репродуктивного периода, так и во время него приводило к снижению размеров новорожденных особей в пяти первых выводках. Самки из экспериментальной линии при действии ЭМП во время репродуктивного периода производили более крупное потомство по сравнению с рачками, перемещенными в контрольные условия.

Действие ЭМП на самок из контрольной линии во время репродуктивного периода приводило к увеличению доли мертворожденных потомков. У самок из экспериментальной линии доля мертворожденных особей напротив была ниже, если производители во время репродуктивного периода находились в условиях действия ЭМП.

Таким образом, биологически более качественное потомство рождалось тогда, когда его производство проходило в тех условиях, в которых рачки жили прежде на протяжении восьми поколений. Можно предположить, что внутри партеногенетической линии дафний происходили физиологические модификации приспособительного характера в ответ на действие слабого низкочастотного ЭМП.

Литература

1.   Крылов В.В. Непосредственный и продленный эффекты действия переменного электромагнитного поля низкой частоты на продукционные показатели Daphnia magna // Гидробиологический журнал. 2007

2.   Krylov V.V. Effects of electromagnetic fields on parthenogenic eggs of Daphnia magna Straus // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2009.

© Copyright 2008. All rights reserved. Contact to Victor Martynyuk: ubs@science-center.net  tel.: +38 050 6535592