Оценка токсичности кормов с использованием инфузорий Paramecium caudatum

ВестникКрасГАУ 2015. № 10

Средняя величина запасов углерода крупного наземного фитодетрита, полученная в данной работе для перестойных насаждений, составляет около 7 т С га-1, что хорошо согласуется со средними запасами, полученными в результате модельной оценки запасов углерода КДО по возрастным группам лесов России, равными 9,1 т С га-1 [2].

Выводы. Таким образом, перестойное темнохвойное насаждение содержит углерода в напочвенном фитодетрите в 1,6 раза и в крупных древесных остатках в 4,5 раза больше, чем светлохвойное насаждение того же возраста. Большие различия в количестве углерода, приходящегося на КДО изученных насаждений, связаны с наиболее высокой частотой пожаров в лиственничных экосистемах. При отсутствии сильных высокоинтенсивных лесных пожаров, возникающих в экстремально засушливые годы, в елово-кедровой экосистеме в подстилке накапливается количество углерода, сопоставимое с углеродом, находящимся во всём надземном фитодетрите лиственничника.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №142400113.

Литература

1. Лесные экосистемы Енисейского меридиана / Ф.И. Плешиков, Е.А. Ваганов, Э.Ф. Ведрова [и др.]. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 356 с.

2. Замолодчиков Д.Г. Оценка пула углерода крупных древесных остатков в лесах России с учётом влияния пожаров и рубок // Лесоведение. - 2009. - № 4. - С. 3-15.

3. Уткин А.И. Углеродный цикл и лесоводство // Лесоведение. - 1995. - № 5. - С. 3-20.

4. Воздействие пожаров на компоненты экосистемы среднетаёжных сосняков Сибири / Г.А. Иванова, С.Г. Конрад, Д.Д. Макрае [и др.]. - Новосибирск: Наука, 2014. - 232 с.

5. Заварзин Г.А. Круговорот углерода на территории России. - М., 1999. - 325 с.

6. Леса России как резервуар органического углерода биосферы / А.И. Уткин [и др.] // Лесоведение. - 2001. - № 5. - С. 8-23.

УДК 574.21 Г.А. Демиденко, В.В. Шуранов

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ КОРМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФУЗОРИЙ PARAMECIUM CAUDATUM

В статье рассмотрены вопросы токсичности кормов (зерновой смеси, комбикормов и травяной муки) методом биотестирования, применяя инфузории Paramecium caudatum как тест-организмы.

Ключевые слова: токсичность, корма (зерновая смесь, комбикорм и травяная мука), биотестирование, тест-организм, инфузории Paramecium caudatum.

G.A. Demidenko, V.V. Shuranov

THE ASSESSMENT OF THE FORAGE TOXICITY USING THE PARAMECIUM CAUDATUM CILIATES

The issues of the forage toxicity (grain mix, mixed fodder and grass meal) by the bio-testing method using the Paramecium caudatum ciliates as the test organisms are considered in the article.

Key words: toxicity, forage (grain mix, mixed fodder and grass meal), bio-testing, test-organism, Paramecium caudatum ciliates.

Введение. Качество кормов является основой для жизнедеятельности сельскохозяйственных животных. В состав кормов вводятся различные добавки: консерванты, белковые и витаминные концентраты, аминокислоты и т.д. Кроме того, корма могут быть загрязнены различными ток-

5

Биологические науки

сическими веществами. Применение органических и минеральных удобрений, пестицидов, техногенное загрязнение тяжелыми металлами, поражение кормов микотоксинами и многими другими элементами при превышении предельно допустимых концентраций (ПДК) оказывают губительные действия на организмы и требуют постоянного контроля за их количественным содержанием. В связи с этим большое значение приобретает оценка их качества на токсичность [3, 5, 10].

Цель исследования. Оценка токсичности кормов (зерновой смеси, комбикормов и травяной муки) методом биотестирования с применением инфузорий Paramecium caudatum как тесторганизмов.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются виды кормов: зерновая смесь, комбикорма и травяная мука.

Травяная мука. Измельченная зеленая трава, высушенная на высокотемпературных сушильных агрегатах. В 1 кг готового корма содержится 0,6-0,7 кормовых единиц, 100-120 г перева-римого протеина (по этому признаку травяная мука, особенно из бобовых, может быть отнесена к белковому концентрату) и 230-280 мг каротина.

Зерновая смесь. Зерна злаковых и бобовых растений, производимых для кормовых и пищевых целей. Высококонцентрированные продукты с высоким содержанием легкопереваримых питательных веществ, как безазотистых (злаковые), так и азотистых (бобовые), или тех и других (масличные).

Комбикорм. Кормовые смеси промышленного приготовления, состоящие из многих компонентов, подобранных на основе рационального питания.

Пробы кормов отбирались в соответствии с требованиями ГОСТ-13586.83 с поступлением новой партии. Отобрано 15 проб концентрированных кормов. Определение каждой пробы проводилось в пяти повторностях (пять микроаквариумов).

Основной метод исследования - экологический мониторинг, составной частью которого являются биологические методы, например биотестирование. Этот метод позволяет определять суммарное присутствие всех токсикантов и выявлять не отдельные вредные вещества, а общебиологический эффект их действия. При этом биотесты отличаются относительной простотой, экспресс-ностью, экономностью и большой численностью индикаторной популяции [1, 4, 7, 8].

Для определения качества кормов использовался метод биотестирования, с применением общепринятой методики «Зерно фуражное, продукты его переработки, комбиркорма. Методы определения токсичности. ГОСТ 13496.7-92». Метод основан на извлечении из исследуемых продуктов различных фракций токсических веществ ацетоном и последующем воздействии водных растворов этих фракций на инфузории.

Тест-система (ТС) - пространственно ограниченная совокупность биологических элементов - тест-объектов (ТО), способных реагировать на внешнее воздействие среды, в которой они находятся. Тест-организм - это систематическое наименование ТО, вплоть до вида, штамма, клона. В результате целевого воздействия вся тест-система претерпевает деформацию, что проявляется в появлении ряда реакций на различные условия ее функционирования. Эти реакции различаются по чувствительности, скорости проявления, легкости проявления и другим параметрам. Одну или несколько из этих реакций выбирают в качестве тест-реакции (ТР). Тест-реакция - одна из закономерно возникающих ответных реакций тест-системы на воздействие комплекса внешних факторов, выбранной для анализа состояния тест-системы. По степени проявления тест-реакции судят о свойствах исследуемого образца. Определение степени проявления ТР производится по некоторому критерию - тест-критерию (ТК). ТК - это показатель, на основании которого проводят оценку изменения состояния ТС, находящегося под воздействием комплекса внешних факторов. Одной ТР могут соответствовать несколько различных ТК [2].

В качестве тест-объекта используются различные организмы, как растительного, так и животного происхождения, начиная с микроорганизмов и заканчивая высшими организмами [5, 9]. Среди микроорганизмов широкое применение для определения токсичности нашли светящиеся бактерии, цианобактерии, микроскопические грибы (пенициллиум), водоросли (хлорелла и др.), простейшие (инфузории и др.). Из более организованных представителей растительного мира ис-

6

ВестникКрасГАУ 2015. № 10

пользуются водоросли (элодея), злаковые (овес, горох, ячмень и др.). Среди представителей животного мира - дафнии, черви, рыбы, грызуны (крысы, мыши, кролики) и т.д.

Норма реакции у различных групп животных на внешнее воздействие зависит от уровня организации организма. Биотестирование с использованием культур инфузорий имеет ряд преимуществ и успешно применяется [2, 3, 5-7, 10]. У парамеции реакции организма на внешнее воздействие осуществляются на на клеточном уровне. Поскольку парамеции, например Paramecium cau-datum, не имеют хитиновой оболочки, норма реакции на внешние воздействия довольно высока [9]. Кроме того, она удобна для проведения визуального метода, не требует больших экономических затрат при культивировании и обладает высокой чувствительностью [3]. Дж.Кэрнс выделил следующие причины для использования инфузорий в экотоксикологическом тестировании: всесветное распространение облегчает сравнение результатов тестирования в различных географических регионах; воспроизводимость лучше, чем в случае тестов, использующих более крупные организмы; увеличивает количество тест-видов, обнаруживая вариабельность, которая еще и намного естественнее; проведение лабораторных тестов с использованием инфузорий в выделенных в природных условиях местах облегчается и удешевляется [11].

Результаты исследования. Степень токсичности в экстрактах зерновой смеси, комбикорма и травяной муки определяли по выживаемости инфузорий через 1 час экспозиции в вытяжке исследуемого продукта.

Степень токсичности исследуемого продукта определяли по таблице 1.

Степень токсичности исследуемого продукта [9]

Таблица 1

Степень токсичности исследуемого продукта Выживаемость инфузорий, %

Нетоксичный 90-100

Слаботоксичный 50-89

Токсичный 00-49

Результаты исследования выживаемости инфузорий исследуемых кормов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты исследования выживаемости инфузорий исследуемых кормов

Номер пробы Номер повторности Количество инфузорий в начале опыта, шт. Количество инфузорий через 1 час, шт. Выживаемость, % Средняя выживаемость, %

1 2 3 4 5 6

В экстракте зерновой смеси

1 1 5 5 100 92

2 5 4 80

3 5 4 80

4 5 5 100

5 5 5 100

7

Биологические науки

Продолжение табл. 2

1 2 3 4 5 6

2 1 5 4 80 84

2 5 5 100

3 5 4 80

4 5 4 80

5 5 4 80

3 1 5 4 80 76

2 5 3 60

3 5 5 100

4 5 4 80

5 5 3 60

4 1 5 5 100 88

2 5 4 80

3 5 4 80

4 5 4 80

5 5 5 100

5 1 5 4 80 80

2 5 4 80

3 5 5 100

4 5 3 60

5 5 4 80

В экстракте комбикорма

1 1 5 4 80 88

2 5 5 100

3 5 5 100

4 5 4 80

5 5 4 80

2 1 5 4 80 84

2 5 4 80

3 5 5 100

4 5 4 80

5 5 4 80

3 1 5 5 100 88

2 5 5 100

3 5 4 80

4 5 4 80

5 5 4 80

4 1 5 5 100 84

2 5 3 60

3 5 5 100

4 5 4 80

5 5 4 80

5 1 5 3 60 72

2 5 3 60

3 5 4 80

4 5 4 80

5 5 4 80

8

ВестникКрасГАУ 2015. № 10

Окончание табл. 2

1 2 3 4 5 6

В экстракте травяной муки

1 1 5 4 80 88

2 5 4 80

3 5 4 80

4 5 5 100

5 5 5 180

2 1 5 4 80 84

2 5 5 100

3 5 4 80

4 5 4 80

5 5 4 80

3 1 5 3 60 76

2 5 3 60

3 5 4 80

4 5 4 80

5 5 5 100

4 1 5 5 100 92

2 5 5 100

3 5 5 100

4 5 4 80

5 5 4 80

5 1 5 4 80 84

2 5 4 80

3 5 4 80

4 5 5 100

5 5 4 80

По полученным результатам высчитали токсичность исследованных проб кормов (табл. 3).

Таблица 3

Токсичность исследуемых кормов, %

Корм Номер пробы Токсичность,%

1 2 3

Зерновая смесь 1 8

2 16

3 24

4 12

5 20

Средняя токсичность 16,0

Комбикорм 1 12

2 16

3 12

4 16

5 28

Средняя токсичность 16,8

9

Биологические науки

Окончание табл. 3

1 2 3

Травяная мука 1 12

2 16

3 24

4 8

5 16

Средняя токсичность 15,2

Данные таблицы 3 показывают, что при исследовании токсичности зерновой смеси 1-, 2-, 4-, 5-е пробы являются нетоксичными. Проба 3 имеет токсичность 24 % (табл.3) при выживаемости инфузорий 76 % (табл. 2), что относит ее к слаботоксичной (табл.1). Для снижения токсичности корма этой пробы следует смешивать с кормом, токсичность которого не должна превышать 15 %.

При исследовании токсичности комбикорма 1-4-е пробы нетоксичны. Проба 5 имеет токсичность 28 % (см. табл.3) при выживаемости инфузорий 72 % (см. табл. 2), что относит ее также к слаботоксичной (см. табл.1). Для снижения токсичности корма этой пробы следует смешивать с кормом, токсичность которого не должна превышать 11 %.

При исследовании токсичности травяной муки 1-, 2-, 4-, 5-е пробы нетоксичны. Проба 3 имеет токсичность 24 % (см. табл. 3) при выживаемости инфузорий 76 % (см. табл. 2), что относит ее также к слаботоксичной (см. табл.1). Для снижения токсичности корма этой пробы следует смешивать с кормом, токсичность которого не должна превышать 15 %.

Средняя токсичность всех видов кормов за период исследования не превышает 16,8 % (табл. 3), то есть эти корма хорошего качества и пригодны для кормления.

Заключение. Для определения качества кормов эффективно использовать как тест-объект инфузории, которые обладают высокой чувствительностью к различным токсикантам. Тест-объект является экспресс-методом определения суммарной токсичности исследуемых объектов в течение одного часа. При определении слабой токсичности отдельных проб можно использовать как способ снижения ее, например, смешивание таких кормов с нетоксичным кормом.

Литература

1. Бойкова Д.Е. Применение простейших в токсикологических исследованиях // Экспериментальная водная токсикология. - 1991. - Вып. 15. - С. 155-164.

2. Виноходов Д.О. Токсикологические исследования кормов с использованием инфузорий. -СПб., 1995. - 80 с.

3. Головня Е.А., Большаков Е.Н. Сравнительный анализ токсичности комбикормов на инфузориях родов Colpoda, Stilonychia, Paramecium // Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. - СПб., 1998. - С. 263.

4. Демиденко Г.А., Фомина Н.В. Мониторинг окружающей среды. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2013. - 154 с.

5. Ильющенко В.П. Быстрое тестирование токсичности, основанное на определении респираторной активности инфузорий // Экология. - 1995. - № 1. - С. 63-67.

6. Довгаль И.В. Проблемы стандартизации биотеста с использованиенм культур инфузорий // Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. - СПб., 1998. - С. 28.

7. Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. - СПб.: Архив ветеринарных наук, 1998. - 304 с.

8. Пожаров А.В. Биотестирование как метод научного исследования // Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. - СПб., 1998. - С. 44.

9. Сазонова В.Е. Биологические аспекты использования парамеций в качестве тест-объекта // Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. - СПб., 1998. - С. 24.

10

ВестникКрасГАУ 2015. № 10

10. Шадрин И.А., Аветисян А.Т. Инфузории в оценке токсичности семенного материала кормовых культур // Вестник КрасГАУ. - 2015. - № 4. - С. 80-82.

11. Cairns John. Myths impeding the utilization of infusoria in ecotoxicological toxicity testing // Инфузории в биотестировании: тез. докл. Междунар. науч. конф. - СПб., 1998. - С. 10.

УДК 631.436 О.В. Рыбачук, ЕМ Осницкий, М.П. Сартаков

СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ ТОРФОВ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АО - ЮГРЫ

В статье представлено сравнение спектральных характеристик и элементного состава гуминовых и гиматомелановых кислот, извлеченных из различных по типу и виду торфов Ханты-Мансийского АО - Югры.

Ключевые слова: гуминовые кислоты, гиматомелановые кислоты, торф.

O.V. Rybachuk, E.M. Osnitskiy, M.P. Sartakov

THE ABSORPTION SPECTRA AND THE CHEMICAL COMPOSITION OF THE PEAT HUMIC ACIDS IN KHANTY-MANSI AUTONOMOUS OKRUG - YUGRA

The comparison of the spectral characteristics and the element composition of the humic and hymatomelanic acids extracted from the varying in the type and sort peats of the Khanty-Mansi autonomous okrug - Yugra is presented in the article.

Key words: humic acids, hymatomelanic acids, peat.

Введение. На территории Ханты-Мансийского автономного округа расположено значительное количество болот, в которых накоплено большее количество торфа. Торф выполняет множество важных биосферных функций, в основном за счет содержащихся в нем гумусовых кислот, высокомолекулярных органических соединений [1].

Гиматомелановые кислоты - самая малоизученная часть гумусовых кислот [2]. Многие исследователи даже не выделяют гиматомелановые кислоты как отдельную группу гумусовых кислот, считая их частью гуминовых кислот, что не соответствует действительности. Изучение гиматомелановых кислот целесообразнее проводить в сравнении с гуминовыми кислотами, извлеченными из того же образца. Это позволяет наглядно оценить различия физико-химических свойств от различий структуры.

Цель исследований. Изучение спектральных характеристик и элементного состава гуминовых и гиматомелановых кислот, извлеченных из торфов Ханты-Мансийского АО.

Задачи исследований. Установить сходство и различие спектральных характеристик и элементного состава гуминовых и гиматомелановых кислот, извлеченных из торфов Ханты-Мансийского АО.

Объекты и методы исследований. Объектами исследования были выбраны гуминовые и гиматомелановые кислоты торфов различного типа и вида, отобранные на территории Ханты-Мансийского АО. Характеристика образцов торфа представлена в таблице 1.

11