VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экологические факторы, влияющие на формирование очага постодиплостомоза рыб в условиях природных водоемов Московской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Осипова А.А. 1

---

1МОУ Сынковская СОШ

Баусина В.Л. 1

---

1МОУ Сынковская СОШ

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Одним из основных видов активного отдыха человека и в то же время способом получения продуктов питания, является рыбалка. В последнее время рыбаки Московской области обеспокоены появлением в улове большого количества рыбы, изобилующей черными пятнами на коже. Это – симптомы заболевания рыб постодиплостомозом. Данная инвазия является непатогенной для людей, однако снижает товарный вид рыбы и служит косвенным показателем популяционного неблагополучия здоровья всей фауны водоема, начиная с моллюсков, заканчивая птицами. В связи с этим изучение паразитологической обстановки в водоемах, на которых ведется рыбалка, имеет важное практическое значение.

Актуальность: Паразитологическое заболевание постодиплостомоз рыб имеет сложный цикл биологического развития: меняет на разных стадиях несколько видов животных–хозяев:(брюхоногие моллюски– карповые рыбы – цапли). В связи с этим по одному зараженному виду можно судить о здоровье целой экосистемы водоема. Нами проведено исследование зависимости наличия и степени зараженности рыбы постодиплостомозом от экологических факторов, вызывающих очаг этого гельминтоза.

При проведении исследования нами учтены следующие факторы:

Дана характеристика водоемов Московской области: пруды Горнево, Ильино, Богоявление, Рузское водохранилище по наличию абиотических, биотических и антропогенных факторов методом изучения соответствующей литературы, официальных данных и опроса рыболовов.

Исследован улов плотвы на предмет обнаружения очагов метацеркарий постодиплостомоза рыб выше названных водоемов. Полученные данные верифицированы (подтверждены) на кафедре Паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К.И. Скрябина).

Проведен опрос рыбаков в период февраль – сентябрь 2019 года на предмет выявления в среднестатистическом улове зараженной рыбы и наличия на побережье водоемов цапель - дефинитивного (окончательного) хозяина исследуемого паразита. Также получены данные глубин водоемов в точках ловли (измерены эхолотом).

В результате проведенных исследований нами выданы практические рекомендации.

Объект исследования: постодиплостомоз плотвы, выловленной в водоемах Московской области.

Предмет исследования: связь заболевания (постодиплостомоз рыб) с экологическими факторами и здоровьем фауны водоема.

Цель исследования: путем статистических исследований улова плотвы на водоемах Московской области дать оценку популяционного благополучия/неблагополучия здоровья всей фауны водоема, установить зависимость зараженности рыб постодиплостомозом от экологических факторов.

Задачи исследования:

На основании официальных данных гидрометцентра, литературных источников, наблюдений рыболовов оценить экологическую обстановку (абиотические факторы - t°; биотические факторы – частота встречаемости цапли, наличие кормовой базы для промежуточных хозяев; антропогенные – наличие загрязнения водоемов и проведение мероприятий по их очистке).

Выявить наличие возбудителя у отловленной рыбы.

Оценить численность популяции паразитов, исходя из заболеваемости плотвы водоемов Московской области, рассчитанных по данным среднестатистического улова.

Установить зависимость количества больной рыбы от экологических факторов.

Оценить полученный результат.

Гипотеза: Абиотические, биотические и антропогенные факторы в совокупности влияют на численность популяции паразитов, что в свою очередь отражается на здоровье всей экосистемы водоема.

Методы исследования:

Изучение и анализ соответствующей литературы

Наблюдение,

Опрос

Анализ данных

Обобщение

Новизна исследовательской работы: исследование влияния экологических факторов на экстенсивность заболевания плотвы Московской области постодиплостомозом в 2019 году, популяционного здоровья всей фауны водоема.

Практическая значимость работы: материалы данного проекта по экологии «Экологические факторы, влияющие на формирование очага постодиплостомоза рыб в условиях природных водоемов Московской области» можно использовать при оценке популяционного неблагополучия здоровья всей фауны исследованных водоемов, а также в качестве дополнительного материала к урокам биологии и экологии в 6-11 классах.

1. Обзор литературы

1.1. Биологические особенности постодиплостомоза рыб

Возбудителем постодиплостомоза рыб являются метацеркарии трематоды Posthodiplostomum cuticola длиной 0,5—1,5 мм. Тело их разделено на 2 отдела. Длина переднего отдела в 3—5 раз больше заднего. На переднем конце тела расположены две присоски: ротовая и брюшная.

Развитие гельминта проходит с участием двух промежуточных хозяев. Первым промежуточным хозяином являются брюхоногие моллюски-катушки сем. Planorbidae (P. planorbis, P. carinatus), вторым – рыбы семейства карповых. Мирацидии внедряются в промежуточного хозяина - брюхоногих моллюсков и развиваются в церкарии, которые выходят наружу и внедряются в рыб, превращаясь в метацеркарии. Половозрелые трематоды в кишечнике окончательного хозяина (рыбных птиц - цапель и квакш) - выделяются яйца, которые с пометом попадают в воду. Яйца овальной формы, размером 0,07х0,09 мм с крышечкой на одном конце. В воде в яйцах развиваются личинки (приложение 1). [1,5,13]

1.2. Экологические факторы, влияющие на формирование очага

постодиплостомоза рыб

Ухудшение экологической обстановки ведет к снижению общей сопротивляемости рыб болезням, поэтому в последние годы области распространения многих заболеваний рыб расширяются.

Рассмотрим факторы, влияющие на распространение постодиплостомоза.

1.2.1 Абиотические факторы

Гельминт теплолюбивый, развитие происходит при температуре не ниже 10°С, оптимальная температура 24°С. С повышением температуры сроки развития сокращаются. Жизненный цикл паразита в южных местах продолжается 1 год, в северных - 2 года. [5]

Общая мелководность водохранилища повышает сапробность воды (наличия благоприятной среды для зооплангтона- кормовой базы беспозвоночных), что обуславливает высокую численность моллюсков, а также влияет на температурный режим водоема. [1]

1.2.2. Биотические факторы

Основным биотическим фактором возникновения очага постодиплостомоза является совпадение ареалов распространения промежуточного (брюхоногого моллюска-катушки), дополнительного (карповых рыб) и окончательного (дефинитивного – цаплевые птицы) хозяев данного возбудителя, а также их плотности населения.

Другой фактор – биологические особенности хозяев паразита. Например, у рыб семейства карповых первые признаки заболевания появляются у 8—12-дневных мальков, затем резистентность (устойчивость) к данной инвазии повышается в связи с образованием чешуйчатого покрова, препятствующего проникновению церкарий в рыбу. Таким образом, данному заболеванию подвержена молодь карпа и мелкие сорные сорта карповых рыб (плотва, красноперка).[13]

Процесс эвтрофикации водоема (обогащение экосистемы питательными веществами за счет повышения продуктивности растительности, что приводит к увеличению зооплангтона и беспозвоночных) приводит к преобладанию сорных сортов рыб в водоеме в связи с увеличением кормовой базы, что является еще одним фактором в формировании очага заболевания. [3,4, 12]

1.2.3. Антропогенные факторы

Антропогенные факторы появились относительно недавно (с появлением человека), и чаще всего они несут неблагоприятное действие за редким исключением (создание заповедников и т.п.), также они более глобальны, необратимы и стремительны. Природа не всегда может компенсировать их действие. Примером такого стремительного воздействия может служить сукцессия водоемов: в течение длительного периода, обычно нескольких тысяч лет, озераестественным образом изменяют свое состояние с олиготрофного (бедного биогенными элементами) до эвтрофного (богатого ими) или даже дистрофного, т. е. с высоким содержанием в воде не минеральных, а органических веществ. Данная трансформация является основной частью естественного процесса. Однако антропогенная деятельность приводит к аналогичным последствиям всего за несколько десятилетий. Поэтому принято говорить об антропогенной эвтрофикации, противопоставляя ее естественной.

Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации - фосфор и азот. Антропогенная эвтрофикация вызвана попаданием ос­нов­ных ан­тро­по­ген­ных ис­точ­ни­ков фос­фо­ра и азота в необ­ра­бо­тан­ные сточ­ные воды (особенно с жи­вот­но­вод­че­ских ком­плек­сов) и смыв удоб­ре­ний с полей. [2,4,6]

Антропогенная эвтрофикация также повышает сапробность воды и запускает процесс образования кормовой базы для зооплангтона. Это приводит к формированию цепи питания: зооплангтон – беспозвоночные – рыба – рыбоядная птица и создает благоприятные условия для развития инвазий.

1.3. Меры борьбы и профилактика постодиплостомоза рыб

 Лечение постодиплостомоза не разработано. Важнейшим профилактическим мероприятием является разрыв жизненного цикла возбудителя. Учитывая, что развитие гельминта происходит с участием моллюсков, профилактировать заболевание рыб можно путем уничтожения или резкого снижения численности моллюсков в водоеме. В прудовых хозяйствах применяют полный спуск воды и осушение прудов, содержат их без воды в зимнее время, проводят периодическое летование прудов. Проводят агромелиоративные работы: выкашивают растительность, проводят культивацию ложа прудов с последующим посевом трав. Дезинфицируют пруды негашеной известью, особенно заболоченные участки ложа, где больше всего обитает моллюсков. Занос моллюсков из головных и водоснабжающих прудов можно предотвратить путем устройства заградительных решеток. Снижение численности моллюсков в прудах может быть достигнуто регулированием водного режима. При быстром сбросе воды моллюски остаются на откосах прудов, после чего их собирают, а пруд снова заливают водой. [10]

2. Методика исследования и результаты наблюдений

2.1. Материалы и методы исследования

В рамках исследования нами собраны данные по постодиплостомозу плотвы в экосистемах четырех искусственных водоемов, находящихся в Московской области: прудов Богоявление, Горнево, Ильино Чеховского района и Рузского водохранилища, находящегося на территории Г.о. Шаховская. Выявлено наличие факторов, провоцирующих поддержание очага заболевания. Проведен анализ полученного результата.

В процессе исследовательской работы нами собраны данные:

- путем опроса рыбаков о наличие цапель и квакш на водоемах;

- среднем улове рыбы и встречаемости в нем зараженных особей;

- контрольно исследовано четыре улова (по одному с каждого водоема) на предмет подтверждения наличия постодиплостомоза;

- проведена верификация наших исследований заболевших рыб на кафедре Паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К.И. Скрябина.

Метод количественного учета гельминтов проводят путем расчета экстенсивности инвазии (встречаемости паразитов). Экстенсивность инвазии показывает процент зараженных хозяев конкретным видом или группой паразитов:

P = ,

где N_p– число зараженных хозяев; n – общее число хозяев [9]

Проведен анализ различных экологических факторов: абиотических - средняя температура воздуха в исследуемые период, глубины прудов. Рассмотрено влияние антропогенного фактора (возможные сбросы N и P) в водоемы. Изучено наличие основного, дополнительного и промежуточного хозяина постодиплостомоза в видовом составе фауны, способствующих поддержанию очага заболевания.

На основании полученных данных нами дана оценка популяционного неблагополучия здоровья всей фауны водоема, установлена зависимость экстенсивности инвазии постодиплостомоза рыб от экологических факторов.

2.2. Результаты исследований

Наши исследования проведены на трех прудах Чеховского района и Рузском водохранилище. Пруд Богоявление образован двумя плотинами, перегородившими верховье малой реки Лопасня. Пруды Горнево и Ильино – одна водная система. Из пруда Горнево вытекает речка Десенка и через несколько километров впадает в пруд Ильино, затем речка меняет название на Чернишня (приток Нары). Согласно экологическому паспорту, Рузское водохранилище образовано на р. Рузе в результате ее подпора плотиной в районе д. Палашкино. На Рузском водохранилище нами исследована рыба с точки лова Беляная гора. [8,11, 14]

2.2.1. Абиотические факторы

Основным абиотическим фактором для возникновения очага постодиплостомоза является температура воздуха (этот гельминт теплолюбив). Мы провели анализ среднемесячных температур с февраля по сентябрь 2019 года (таблица 1). [15]

Таблица 1

Среднемесячная температура в исследуемый период 2019 г.

Как видно из таблицы 1, температура с конца апреля по сентябрь была комфортна для возбудителя.

Опосредовано на температуру воды водоема влияет его глубина и размеры. Площадь водного зеркала Рузского водохранилища составляет – 33 км², полный объем – 183,0 млн. м³, площадь водосборного бассейна – 1150 км². Пруды Чеховского района имеют гораздо меньшую площадь (приложение 2). [11]

Глубины водоемов на месте лова рыбы измерены эхолотом во время рыбалки (таблица 2).

Таблица 2

Характеристика глубин исследованных водоемов

Как видно из таблицы 2, наибольшую глубину имеет Рузское водохранилище. Пруды Ильино и Богоявление достаточно мелкие. Резкий перепад глубины лова от зимы к лету в пруду Горнево объясняется сменой точки ловли: летом рыбачат на основном пруду, зимой – в затоке, куда уходит на зимовку рыба.

2.2.2. Антропогенные факторы

Рассмотрим особенности антропогенного воздействия на водоемы. На формирование органогенных отходов оказывает влияние плотность населения и близость предприятий, осуществляющих сброс. Эти факторы связаны с размером водохранилища (протяженностью его береговой линии, на которой возможны размещения различных антропогенных объектов) и его удаленностью от городов, где высока плотность населения и имеются различные производства. Также необходимо учитывать, что мусор образуют отдыхающие и рыболовы.

Плотность населения согласно Всероссийской переписи населения 2002 и 2010 года: в деревне Горнево не было постоянного населения, в деревне Ильино -76 человек, село Богоявление – 12 человек. На берегах Рузского водохранилища расположились несколько домов отдыха и пионерлагерей, посёлок Беляная Гора и село Осташёво. [7,11 ]

Несмотря на то, что  Рузское водохранилище является источником питьевого водоснабжения Москвы и Московской области, в настоящее время оно находится в федеральной собственности и является водным объектом общего пользования (популярным местом отдыха и рыбалки). [11]

2.2.3. Биотические факторы

Наша научно-практическая работа начата с исследования контрольных уловов плотвы со всех четырех выше перечисленных водохранилищ с целью подтверждения наличия постодиплостомоза о котором в процессе опроса мы узнали от рыболовов. Во всех пробах рыбы мы обнаружили особей с очагами поражения (приложение 3).

Для верификации наших данных, мы обратились за консультацией к доценту кафедры Паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К.И. Скрябина Давыдовой О.Е. Она подтвердила наличие возбудителя в пробах. Также она обратила наше внимание на то, что микроскопия данного возбудителя затруднена из-за темного пигмента, который выделяют метацеркарии постодиплостомоза, в связи с чем диагноз ставят по обнаруженным очагам заболевания – характерных темных пятнен под кожей, на плавниках карповых рыб. Также она подтвердила, что заболевание имеет четкую видоспецифичную схему передачи возбудителя и для других видов фауны (в т.ч. человека) опасности не несет.

Таблица 3

Заболеваемость рыбы постодиплостомозом

* Средний улов 30 особей (с 8.00 до 13. 00) ** Рассчитана по формуле (п.2.1.)

Как видно из таблицы, минимальный (до 70 г) и средний (70-100г) размер рыбы встречается в прудах, причем самая мелкая плотва водится в пруду Горнево. На Рузском водохранилище рыба средняя и крупная.

На основании полученных данных методом количественного учета гельминтов проведен расчет встречаемости паразитов (экстенсивности инвазии п.2.2.3).Число больных особей в улове максимально на пруду Ильино (экстенсивность инвазии составила 46,7-50, 0%).

Опрос рыбаков с целью выявления наличия основного хозяина паразита, показал, что во всех экосистемах присутствует серая цапля, причем встречаемость ее на пруду Ильино максимальна – до трех особей одновременно.

2.3. Обсуждение результатов исследований

Антропогенные факторы: как видно из собранных нами данных, плотность населения около прудов Чеховского района невелика. Рузское водохранилище как источник питьевой воды для Москвы и Московской области имеет второй пояс санитарной охраны. Поэтому, несмотря на то, что все исследованные водохранилища являются местами активного отдыха и рыболовства, они не имеют серьезной антропогенной нагрузки. Следовательно, антропогенные факторы не создают экологическую напряженность в отношении образования очага постодиплостомоза рыб.

Абиотические факторы: висследуемый период (февраль – сентябрь 2019 года)температура воздуха с конца апреля по сентябрь превышала 10°С, что способствовало развитию заболевания.

Биотические факторы: На всех водоемах присутствует главный биотический фактор, способствующий созданию очага постодиплостомоза – рыбоядная серая цапля, являющаяся окончательным (дефинитивным) хозяином данного паразита. Причем в наших исследованиях экстенсивность инвазии (встречаемость паразитов в экосистеме) пруда Ильино составила 50,0 % и совпадает с максимальной встречаемостью птицы рыбаками (до трех особей единовременно).

Экстенсивность инвазии в пруду Горнево составляет 10,0-13,3%. Это в 4-5 раз ниже чем в пруду Ильино, однако выше, чем в пруду Богоявления и Рузском водохранилище, где экстенсивность инвазии доходит до 6,7%. Это можно объяснить тем, что пруды Горнево и Ильино являются единой экосистемой, причем пруд Ильино находится ниже по течению и в два раза мельче (4,5м) по сравнению с прудом Горнево (8 м).

В наших исследованиях два пруда, находящиеся в Чеховском районе, имели минимальную глубину: пруд Богоявление - 3,5 м, пруд Ильино – 4,5 м. Однако экстенсивность инвазии на этих водоемах сильно отличается. Она составила 6,7 % и 50,0 % соответственно. Данный факт показывает, что глубина водоема не является ведущим фактором в образовании очага заболевания. Необходимо несколько факторов, способствующих заражению, причем ведущим является численность окончательного хозяина - цапель.

Выводы

В результате проделанной научно-практической работы мы установили, что:

1. Антропогенные факторы не создают экологическую напряженность в отношении образования очага постодиплостомоза рыб в исследованных нами водоемах Московской области.

2. Анализ среднемесячной температуры показал, что данный абиотический фактор способствовал поддержанию очага постодиплостомоза, так как создавал комфортные условия для развития заболевания с конца апреля по сентябрь 2019г.

3. Ведущим биотическим фактором возникновения очага постодиплостомоза является плотность популяции цапель как окончательного хозяина, ведущего активный образ жизни (по сравнению с квакшами) и способными не только повторно перезаражать свой водоем, но и являться переносчиком заболевания в ближайшие водоемы (как видно на примере экосистемы прудов Горнево-Ильино).

4. Экосистемы пруда Богоявление и Рузского водохранилища поражены возбудителем постодиплостомоза (экстенсивность инвазии около 6,7 %), однако серьезной угрозы общему здоровью фауны он пока не представляет, так как плотность популяции цапель на водоемах невысокая.

5. В результате нашего исследования в прудах, образующих единую экосистему, выявлено неблагополучие здоровья всей фауны водоема пруда Ильино (50 % экстенсивности инвазии) и высокого риска перезаражения пруда Горнево.

6. Проявление экстенсивности заболевания плотвы экосистемы пуда Ильино в 50,0 % - результат сочетания нескольких факторов: среднемесячной температуры воздуха не ниже 10°С, небольшой глубины водоема (max – 4,5 м), высокой плотности популяции окончательного хозяина заболевания – цапель.

Выдвинутая нами гипотеза «абиотические, биотические и антропогенные факторы в совокупности влияют на численность популяции паразитов, что в свою очередь отражается на здоровье всей экосистемы водоема», подтвердилась.

Заключение

Исходя из наших данных, мы можем дать следующие рекомендации:

1. Необходимо в ближайшее время провести мероприятия по разрыву жизненного цикла возбудителя постодиплостомоза на разных стадиях развития в экосистеме прудов Ильино –Горнево. Для этого:

- с целью уменьшения количества половозрелых гельминтов временно снизить поголовье цапель (окончательного хозяина) путем устранения мест возможных гнездовий методом рекультивации берега: распахать землю, срезать жесткую траву, удалить кустарник;

- устранить личиночные стадии постодиплостом путем культивации днища пруда с удалением водорослей вместе с пораженными моллюсками;

- заменить сорные сорта пораженной постодиплостомозом рыбы на промысловые после проведения выше описанных профилактических мероприятий.

2. После рекультивации экосистемы прудов Ильино-Горнево проводить ежегодный мониторинг фауны прудов с целью выяснения стабилизации обстановки по заболеваемости постодиплостомозом в течение нескольких лет.

Библиография

1. Паразитология и инвазионные болезни животных/ М.Ш. Акбаев, А.А. Водянов, Н.Е. Косминков и др.; под редакцией М. Ш. Акбаева. – М.: Колос, 1998.–743 с.

Интернет источники:

2.Антропогенные факторы- википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%84%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B

3.Эвтрофикация – ВикипедияURL: https://wiki2.org/ru/%D0%AD%D0%B2%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

4.Эвтрофикация. Механизм воздействия эвтрофикации на водоемы URL: https://works.doklad.ru/view/puDECI9En84.html

5. Постодиплостомоз рыб. РГАУ-МСХА зооинженерный факультет URL: https://www.activestudy.info/postodiplostomoz-ryb/

6. Озеро олиготрофное. Справочник химика URL: https://www.chem21.info/info/1363774/

7. Итоги Всероссийской переписи населения 2010URL: https://www.gks.ru/free_doc/new_site/perepis2010/croc/Documents/Vol1/pub-01-11.pdf

8. Экологический паспорт городского округа Рузский.URL:http://ecopassmo.mosreg.ru/media/region_doc/g_o_ruzskiy.pdf

9. Методы сбора и изучения гельминтов мелких млекопитающих: Учебное пособие/Аниканова В.С., Бугмырин С.В., Иешко Е.П URL: http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/719/68719/42680?p_page=5

10. Прирост товарной рыбы: промышленное рыболовство онлайн URL: http://www.fishsearch.ru/ribovodstvo/254588.htm#.Xc7UOksufIU

11. О загрязнении берегов Рузского водохранилища – Мосводоканал URL: http://www.mosvodokanal.ru/press/news/5208

12. Сорные рыбы: виды и описание, среда обитания, фото - Читайте подробнее на FB.ru URL: https://fb.ru/article/470174/sornyie-ryibyi-vidyi-i-opisanie-sreda-obitaniya-foto

13.Болезни рыб: Справочник Постодиплостомоз URL:https://fish_diseases.academic.ru/65/

14. Советы рыбакам. Рыбацкие хитрости. URL: https://fishermap.org/info/

15. Погода для туристов. Прогноз, статистика, анализ URL: https://pogoda.turtella.ru/Russia/Moscow/monthly/ 

Приложение 1