Influence of concentration of oxygen dissolved in water on viabilityof various stages of development of malarial mosquitoes Anopheles atroparvus (Diptera, culicidae).pdf Ущерб, наносимый кровососущими насекомымиздоровью и трудоспособности людей, огромен. Комарырода Anopheles (Diptera, Culicidae) способны перено-сить ряд возбудителей трансмиссивных болезней, наи-более опасной и распространенной из которых являет-ся малярия. В настоящее время на Земле около 2 млрдчеловек живут в эпидемиологически опасных зонах, асмертность их исчисляется миллионами в год [1, 2].В связи с этим малярийные комары являются объ-ектами постоянного повышенного внимания со сторо-ны биологов, медиков и служб эпидемнадзора. Следуетподчеркнуть, что высокая генетическая вариабельностьи мутационный процесс обеспечивают быстрое воз-никновение форм комаров, устойчивых к применяемыминсектицидам, что обостряет проблему полной ликви-дации очагов малярии и ставит задачу разработкипринципиально новых методов борьбы с Anopheles.Среди известных в настоящее время способов унич-тожения комаров на преимагинальных стадиях разви-тия следует особо отметить подходы, основанные насоздании условий кислородного голодания личинок икуколок с последующей их гибелью от асфиксии [3],устойчивость к которой теоретически выработаться неможет. В то же время без выяснения особенностей фи-зиологии насекомых, способствующих поддержаниюих жизнеспособности в условиях недостатка кислоро-да, невозможно адекватно применять соответствующиеметоды истребления данных кровососов.Целью настоящей работы являлось изучение устой-чивости к асфиксии у преимагинальных стадий разви-тия малярийных комаров Anopheles atroparvus в зави-симости от концентрации растворенного кислорода вводе в разных температурных режимах.Материалы и методики исследованияОбъектом для исследования послужили личинки I-IV возрастов и куколки Anopheles atroparvus из лабора-торной линии. Опыты проводились в камеральных ус-ловиях.В эксперименте использовались пластиковые про-зрачные флаконы объемом 27 мл. В каждом опыте вофлакон при помощи медицинской груши помещались10 личинок определенного возраста или куколок кома-ров. Сосуды наполнялись до краев отстоянной водо-проводной водой и закрывались крышками таким обра-зом, чтобы не оставалось видимых пузырьков воздухаи не было доступа атмосферного воздуха внутрь.В опытах, помимо температурного режима (15, 23,30°С), задавалась определенная концентрация кисло-рода в воде: 1) отсутствие кислорода (достигалось до-бавлением в воду расчетного количества Na2SO3); 2)насыщенная кислородом до 7-8 мг/л вода (насыщениепроисходило путем контакта воды в сосуде с атмо-сферным воздухом). Таким образом, всего было по-ставлено 30 вариантов опытов. В ходе экспериментарегистрировалось время от начала опыта до гибелипоследней особи в емкости. Повторность вариантовопыта - от двух до четырех. Количество повторностейувеличивали до трех-четырех в случае получения раз-ницы в результатах первой и второй повторностей бо-лее чем на 10% или высокой степени неточности в оп-ределении времени гибели. В таблице приведены мак-симальные продолжительности жизни личинок по всемповторностям опыта. Температура воды 15 и 23оС ус-танавливалась путем содержания ее в сосудах в двухлабораториях, имеющих соответствующие постоянныережимы; для поддержания 30оС воды флаконы поме-щали в термостат ТС 1-20. Концентрацию растворен-ного в воде кислорода определяли с помощью электро-да Кларка (оксиметр HI 9143, Германия).Статистический анализ проводился с использовани-ем программы Microsoft Excel. Определялись коэффи-циенты корреляции и пропорциональности (параметрлинейного приближения по методу наименьших квад-ратов) времени жизни объектов исследования и темпе-ратуры среды.Результаты исследования и обсуждениеДыхание личинок Anopheles осуществляется с помо-щью трахейной системы открытого типа. От задней па-ры дыхалец по спинной стороне тела проходят два глав-ных трахейных ствола, достигающих переднего отделагруди. Главные стволы разветвляются в каждом сегмен-те. Самые мелкие разветвления - трахеолы - имеютдиаметр 1-2 мкм и заканчиваются на поверхности кле-точных мембран. Густое сплетение трахеол располагает-ся позади последней камеры спинного сосуда и снабжа-ет кислородом клетки гемолимфы - гемоциты. Как из-вестно, гемолимфа принимает лишь косвенное участие впроцессе дыхания, поскольку дыхательные пигменты,подобные гемоглобину, у насекомых отсутствуют [4, 5].Каких-либо специальных дыхательных движений втрахеях не наблюдается. Дыхание совершается путемдиффузии кислорода из атмосферы или воды в трахеиблагодаря разнице в его парциальном давлении. Атмо-сферный воздух поступает в трахеи через пару дыхалец,расположенных на последнем сегменте брюшка. Дыхаль-ца окружены замыкательным аппаратом, образующимстигмальную пластинку. Личинки комаров, не обеспоко-енные никакими внешними воздействиями, находятся наповерхности воды в горизонтальном положении. Ониприкрепляются к поверхностной пленке с помощью рас-крытой стигмальной пластинки, а также при помощи пле-чевых клапанов и звездчатых волосков [4].У куколок комаров органами захвата воздуха явля-ются дыхательные рожки. Они имеют форму воронок ирасположены на дорсальной стороне головогруди. По-лость рожков перегорожена разветвленными фильт-рующими волосками и открывается одним концом на-ружу, а другим - в полость трахейного ствола. У куко-лок Anopheles фильтрующие волоски развиты относи-тельно слабо, но наружное отверстие органа затянутотонкой кутикулярной мембраной, через которую про-исходит диффузия воздуха [6, 7].Типичной реакцией особей преимагинальных ста-дий развития на вспугивание является резкий ныроквглубь воды, иногда на десятки сантиметров [5].У личинок при нырке дыхальца закрываются ло-пастями стигмальной пластинки. Однако замыканиеникогда не бывает полным. Между передней и боко-выми лопастями образуется воздушная полость. Во-да не может попасть в дыхальца и вытеснить оттудавоздух из-за несмачиваемости стигмальной пластин-ки, которая периодически смазывается секретомслюнных желез. Можно часто наблюдать, как изо-гнувшаяся личинка обрабатывает стигмальную пла-стинку лопастями верхней губы [4]. Подобное уст-ройство замыкательного аппарата, а также способ-ность использовать для дыхания растворенный в во-де кислород через покровы и жабры позволяют ли-чинкам ограниченное время находиться в воде. Ку-колки также способны активно нырять и переме-щаться в толще воды. В то же время продолжитель-ное удерживание личинок и куколок под водой при-водит к гибели их от асфиксии.Результаты опытов показали различную скоростьгибели преимагинальных стадий развития комаров вусловиях недостатка кислорода в воде (таблица). Дан-ные, представленные в таблице, свидетельствуют, чтоповышение температуры воды снижает время выжи-вания личинок и куколок, причем эта закономерностьпроявилась в обеих сериях опытов независимо от на-сыщенности воды кислородом. При отсутствии ки-слорода в воде коэффициент корреляции для всех ста-дий оказался не ниже 0,979 (см. таблицу); при насы-щенной кислородом воде - не ниже 0,902, что, со-гласно шкале Чеддока, соответствует качественнойхарактеристике силы связи «весьма высокая». Этосвидетельствует о том, что, как и у всех типичныхпойкилотермных организмов, процессы метаболизмау личинок и куколок комаров прямо зависят от темпе-ратуры среды, в данном случае воды.Летальное время преимагинальных стадий развития Anopheles atroparvusв зависимости от температуры и концентрации кислорода в водеТемпература воды, °CПреимагинальные стадииКонцентрация рас-творенного кислоро-да в воде, мг/л 15 23 30Коэффициенткорреляции0 21 мин 14 мин 10 мин 0,9930Личинки I возраста 7-8 4200 мин 3420 мин 2700 мин 0,999888Личинки II возраста 7-08 455650 м миинн 23604 0м миинн 11948 0м миинн 00,9,99762127Личинки III возраста 7-08 587210 м миинн 23716 0м миинн 51655 м миинн 00,,9997894225Личинки IV возраста 7-08 19632 0м миинн 15200 м миинн 4189 ммиинн 00,9,99082489Куколки 70- 8 113919 ммиинн 7810 ммиинн 2318 ммиинн 00,,997939495В то же время в опытах показано, что в насыщеннойкислородом воде (7-8 мг/л) все преимагинальные ста-дии более длительное время сохраняли жизнеспособ-ность при соответствующих температурных режимах,чем в условиях отсутствия О2. Особенно выраженноэто проявилось у личинок младших возрастов. Дляособей I возраста LТ100 в насыщенной кислородом водеболее чем в 200 раз превышало этот показатель в воде сотсутствием кислорода; для особей II возраста - не ме-нее чем в 80 раз. Наименьшие различия зарегистриро-ваны для куколок (см. таблицу). Таким образом, ли-чинки за счет жаберного и покровного дыхания, а ку-колки только за счет покровного дыхания в толще водыспособны длительное время сохранять жизнеспособ-ность в условиях изоляции от атмосферного кислорода.В отношении скорости гибели преимагинальныхстадий развития в двух сериях эксперимента при аль-тернативных концентрациях кислорода зафиксированыдве противоположные тенденции. При полном отсутст-вии кислорода в воде во всех трех заданных режимахтемператур наблюдалось близкое к линейному возрас-тание устойчивости особей к асфиксии от I возраста ккуколкам (рис. 1).В насыщенной кислородом воде при начальнойконцентрации кислорода 7-8 мг/л, наоборот, личинкимладших возрастов отличались повышенной жизне-способностью в сравнении с особями старших возрас-тов. Такая четкая зависимость установлена для двухтемпературных режимов: 23 и 30°С. Отклонение отпрямо пропорционального изменения показателейжизнеспособности по возрастам отмечено только всерии опытов при температуре 15°С, когда наиболь-шую жизнеспособность проявили личинки III иII возрастов (рис. 2).0 мг/лКпРис. 1. Коэффициент пропорциональности (Кп) времени жизни и температуры средыдля разных стадий развития Anopheles atroparvus при отсутствии кислорода в воде.I, II, III, IV - возрасты личинок, К - куколки. Пунктиром обозначена линия тренда7-8 мг/лРис. 2. Коэффициент пропорциональности (Кп) времени жизни и температуры средыдля разных стадий развития Anopheles atroparvus при концентрации кислорода в воде 7-8 мг/л.I, II, III, IV - возрасты личинок, К - куколкиОднако при таких параметрах среды отдельные ли-чинки II и III стадий развития оставались живыми в со-судах более 3-4 сут (см. таблицу), при этом соответст-вующие коэффициенты пропорциональности на два по-рядка выше, чем в первой серии экспериментов приполном отсутствии кислорода в воде. В таком случаежизнеспособность особей могла определяться другимииндивидуальными особенностями их физиологии, кото-рые проявились при длительном прохождении экспери-мента. Очевидно, этот вопрос требует дополнительногоизучения. В то же время закономерной остается тенден-ция повышенной жизнеспособности особей младшихвозрастов по отношению к последним преимагинальнымстадиям развития комаров в насыщенной кислородомводе. Можно предположить, что хотя покровное дыха-ние у личинок старших возрастов обеспечивает мень-шую часть потребности в кислороде, в их трахеях истигмальном аппарате запасается больше воздуха.Таким образом, при проведении мероприятий поуничтожению преимагинальных стадий развития кома-ров с помощью методов, вызывающих у них асфиксию,необходимо учитывать температуру и насыщенностькислородом воды, а также возрастную структуру попу-ляций насекомых. Уничтожение личинок комаров поспособу, описанному в [3], при низкой температуреводы и высокой доле личинок младших возрастов по-требует, по-видимому, нескольких последовательныхобработок водоема.

Скачать электронную версию публикации