4 курс / Общая токсикология (доп.) / Obschaya_ikhtiotoxikologia_Lukyanenko

эффективных концентраций, т. е. концентраций, вызывающих определенный эффект, принимаемый за 100%. Диаграмма имеет симметричный характер. Иногда при изучении комбинированного действия трех веществ строят пространственные диаграммы.

Разработка и широкое использование графических методов изучения комбинированного действия ядов в общей токсикологии оказались весьма полезными при установлении ПДК тех или иных веществ в воздухе рабочих помещений, а также в других случаях [147], однако в ихтиотоксикологии они все еще не находят применения.

Излагая данные, полученные в опытах на рыбах, необходимо остановиться на хорошо известном положении о том, что токсичность катионов одних металлов нейтрализуется катионами других металлов в смешанных токсических растворах [672, 673; 559, 751, 752, 573, 574, 649]. Речь идет об антагонизме катионов металлов, с учетом которого составляется физиологически сбалансированный солевой раствор. В этом случае основные катионы, обнаруженные в естественных водах (Na, Са, К и Mg), подбирают в таком соотношении, что специфическая токсичность каждого сводится до минимума антагонистическим действием других [591].

В обстоятельном сообщении В. Гаррея [559], выполненном на гольянах, описываются результаты опытов по испытанию токсичности простых и смешанных растворов Na, К, Са и Mg в дистиллированной воде. Основные результаты его экспериментов (табл. 2) свидетельствуют о том, что ионы Са заметно снижают токсичность растворов Na, Mg и К и являются ярко выраженными антагонистами. Менее выраженным антагонистическим действием обладают ионы Na по отношению к ионам Са и К; для снижения токсичности растворов СаС12 и КСl требовались высокие концентрации NaCl. Заметное антагонистическое Действие оказывали ионы Mg по отношению к ионам К. Интересно отметить, что растворы КО и MgCl2 оказывали менее выраженный антагонистический эффект по отношению к смесям NaCl — СаС12.

Таблица 2.

Антагонизм некоторых катионов металлов [531]

Впоследствии основной вывод В. Гаррея о выраженном антагонизме ионов Са и Nа был подтвержден в опытах Е. Пауэрса [751, 752], выполненных также на гольянах. Согласно полученным им данным летальное действие растворов NaCl нейтрализовалось добавлением уже небольших количеств СаСl. Сходные результаты зарегистрированы в опытах с колюшкой Ф. Крютером [649]. Он показал, что смешанные растворы, составленные из KCI, MgCb и СаСl (0,35-0,40 М), значительно менее токсичны, чем раствор NaCI аналогичной концентрации, вызывающей гибель рыб за 2 ч. Соли некоторых тяжелых металлов, оказывающие выраженный токсический эффект на рыб в мягкой и дистиллированной воде, значительно менее токсичны в жесткой [660] и морской воде [816]. Существует мнение, что низкая токсичность тяжелых металлов в высоко-минерализованных водах связана скорее с образованием осадков, чем с антагонизмом катионов. Р. Аффлек [410, 411] показал, что токсичность солей Zn и Рb значительно уменьшается в присутствии растворенных соединений Са. Например, колюшка в растворе Рb концентрацией 1 мг/л, приготовленном на мягкой воде, погибала в течение 24 ч. Однако при добавлении в токсический раствор Рb 50 мг/л хлорида, нитрата или бикарбоната кальция рыбы выживали весь период наблюдений (10 сут). Подобным же образом кальций может снижать токсичность цинка. Эти данные согласуются с более ранними наблюдениями [542, 625] об антагонистическом действии Са на токсичность некоторых тяжелых металлов, таких, как Zn и Рb.

X. Баидт [436] обнаружил синергизм между некоторыми тяжелыми металлами, токсичность солей которых оказалась более высокой, чем токсическое действие простых растворов равных концентраций. В опытах, на форели и плотве он установил, что токсичность сульфатов Zn и Cd, а также Ni и Со значительно выше в смешанных растворах двух солей, чем при их действии на рыб порознь. Токсическое действие каждой из трех пар тяжелых металлов: Ni и Zn, Сu и Zn, Сu и Cd (все в форме сульфатов), выражено в гораздо большей степени по сравнению с токсическим действием солей отдельных металлов (более чем в 5 раз).

П. Дудоров [527] показал, что гольяны могут переносить концентрации 8,0 мг/л цинка или 0,2 мг/л меди порознь до 8 ч. Если же эти токсиканты оказывались в растворе вместе, то рыбы погибали при концентрации 1,0 мг/л цинка и 0,025 мг/л меди, т. е. токсичность увеличилась почти в 8 раз! Это один из наиболее иллюстративных примеров синергизма между солями тяжелых металлов.

Представленные выше фактические данные, характеризующие явлений синергизма и антагонизма между

токсическими соединениями, получены,в опытах с одной группой токсикантов — с солями различных металлов. Вещества из других классов химических соединений значительно реже служили предметом исследования в этом плане, и можно лишь сослаться на единичные примеры.

Р. Стеймке и В. Экенфельдер [800] отметили, что токсичность смеси соляной и серной кислот для голубожаберника примерно равна токсичности каждой из этих кислот, взятых в отдельности, т. е. имел место аддитивный эффект. Сходная картина отмечена и при испытании токсичности смесей соляной кислоты с уксусной и серной с уксусной. Смеси этих кислот менее токсичны, чем сильная кислота, но более токсичны, чем слабый компонент смеси. В данном случае также следует говорить о простом суммировании действия, т. е. об аддитивном эффекте.

Ряд сообщений В. Соусгейта [790, 791] посвящен токсичности смесей различных соединений органической природы, в том числе и фенолов. В опытах на форели он обнаружил, что цианистый калий и паракрезол оказывают на рыб независимое действие и не являются синергистами. Весьма интересные соотношения токсичности были выявлены в опытах с фенолами. Если фенол и паракрезол оказывают на рыб простой суммарный эффект и их концентрации равной токсичности взаимозаменяемы, то паракрезол и 1-, 2-, 6- ксиленол только частично взаимозаменяемы. Оказалось, что сублетальные концентрации 1-, 2-, 6-ксиленола увеличивают токсичность паракрезола, т. е. являются синергистами. Однако субтоксические концентрации паракрезола не влияют на токсичность ксиленола.

Е. А. Веселов [40] провел изучение совместного действия фенола с метакрезолом и фенола с трикрезолом. Он отметил, что концентрация фенола (60%) с метакрезолом (40%) 70 мг/л не вызывала гибели карасей в течение 3 сут, в то время, как чистый фенол был губителен для карасей в концентрации 40-50 мг/л, а чистый трикрезол — в концентрации 25 мг/л. Примерно такие же соотношения были отмечены в опытах со смесью фенола с трикрезолом. Из опытов следует, что фенол и трикрезол — антагонисты, поскольку токсический эффект смеси меньше токсического эффекта составных компонентов.

В практическом отношении большой интерес представляют данные, характеризующие степень токсичности различных компонентов промышленных сточных вод, объединенных общностью технологического процесса. В этом случае речь идет скорее о химическом синергизме или антагонизме, поскольку возникают новые комплексные или простые соединения с той или иной токсичностью, отличной от токсичности исходных соединений. Одно из сообщений по токсичности медно-аммиачного комплекса для различных видов рыб (окунь, уклейка, карась, вьюн) принадлежит Н. С. Строганову и А. Т. Пажиткову [337]. Токсическое действие комплекса на уклейку, карася и окуня несколько более выражено, чем чистого раствора меди равной концентрации. По мнению авторов, пороговая концентрация медно-аммиачного комплекса, выявленная в опытах с выживанием, находится в области 0,5 мг/л (по меди).

Английскими исследователями [837] было установлено, что смесь аммония и фенола более токсична для радужной форели, чем каждый из ингредиентов, поскольку концентрация этих веществ в смеси обычно меньше в сравнении с соответствующими пороговыми концентрациями аммония (0,6 мг/л) и фенола (4,4-мг/л). Следовательно, фенолы могут оказывать токсическое действие в присутствии других ядов даже при таких концентрациях, которые в чистом виде неэффективны. К. Вурманн и X. Вокер [860] отметили более высокую токсичность комбинации аммония и цианидов, чем каждого компонента в отдельности.

Токсичность сложных сточных вод определяется не только содержанием компонентов, объединенных химическим сродством, но и наличием сопутствующих веществ. Так, токсичность фенолов может изменяться в ту или иную, сторону благодаря присутствию в сточных водах некоторых предприятий цианидов, нафтола, пиридина, родана, сероводорода и др. В качестве примера можно сослаться на группу цианидов. Обладая высокой собственной токсичностью, они оказывают существенное влияние на токсичность отдельных соединений и сточных вод некоторых предприятий. Известны случаи не только синергизма цианидов, но и, что особенно интересно, антагонизма с другими веществами и элементами. Соединения цианидов с металлами, образующие относительно стабильные металл-цианидные комплексы, такие, как Ni, Сu и Fe, значительно менее токсичные, чем цианиды и соли тяжелых металлов порознь, обладающие, как известно, высокой токсичностью.

П. Дудоров [528] показал, что комплексы цианидов с Zn и Cd менее токсичны, чем исходные компоненты. Вместе с тем цинк-цианидные и кадмий-цианидные соединения могут диссоциировать почти полностью, образуя высокотоксичные компоненты: цианиды и ионы тяжелых металлов. В этом случае высокая индивидуальная токсичность продуктов разложения металл-цианидных комплексов (CN и металл-ион) увеличивается за счет частичного синергизма. Диссоциация этих комплексов в значительной мере определяется рН, а также другими факторами. Известно [472], например, что безвредный раствор ферроцианида калия становится высокотоксичным для рыб, если выдерживается на прямом солнечном свету, поскольку освобождается цианид путем фоторазложения стабильного комплекса. Высокая токсичность хлора общеизвестна, однако особая его опасность для рыб состоит в том, что он легко комбинируется с различными компонентами сточных вод, сообщая им высокую токсичность. Малые количества аммония, соединяясь с хлором, образуют хлорамин, токсичность которого значительно выше токсичности исходных продуктов. Даже концентрации хлорамина 0,05-0,06 мг/л оказались летальными для форели, которая погибала в течение 48 ч [502]. Г. Шаут [769] показал, что хлорирование разведенных ислетальпых растворов тиоцианата калия (KCNS) сделало эти растворы высоко токсичными для гольянов.

В результате дальнейших исследований этого феномена [421] на радужной форели были получены важные уточнения. Установлено, что тиоцианат калия мгновенно вступает в реакцию с хлором, образуя чрезвычайно

токсичное вещество, представляющее собой, по-видимому, хлористый цианид (CNCi); KCNS + 4Cl2 + 4H20; CNCl + KCl + H2SO4 + 6НCl. Количество образующегося CNC1 зависит от соотношения тиоцианата и добавленного хлора, а также других факторов.

Важно и то, что хлорирование некоторых малотоксичных сточных вод с использованием концентраций хлора ниже токсичных приводит к резкому возрастанию токсичности сточных вод для рыб. Минимальными летальными концентрациями хлористого цианида для рыб являются концентрации ниже 0,1 мг/л. Концентрации между 0,10 и 0,15 мг/л приводят к опрокидыванию рыб раньше чем через 1 ч при температуре 17-20°С.

Приведенные данные по комбинированному действию различных компонентов промышленных сточных вод показывают, сколь важно для реальной оценки их вредности учитывать возможное комплексное действие различных ингредиентов на жизнь водоема в целом и на рыб, в частности. Хотя имеющихся материалов явно недостаточно для окончательных выводов, следует считать, что оценка токсичности сложных по своему составу сточных вод по одному, пусть наиболее токсичному компоненту может не соответствовать действительности, если не учитывать при этом антагонизма или синергизма. Токсичность многокомпонентных сточных вод будет определяться не только наиболее токсичным компонентом этой смеси или суммой эффектов отдельных компонентов, но и присутствием антагонистических или синергических веществ органической или неорганической природы.

В связи с этим необходимо рассмотреть один чрезвычайно важный, на наш взгляд, вопрос. Нередко приходится устанавливать причину массовой гибели рыб на том или ином водоеме, используя при этом данные патоморфологического и патофизиологического исследований, совокупность которых позволяет в первом приближении представить симптомокомплекс отравления. В свою очередь по этим данным можно составить предварительное мнение относительно группы веществ, вызвавших гибель рыбы, справедливость которого необходимо затем проверить в экспериментальных условиях. Идентификация картины отравления в экспериментальных условиях с картиной гибели рыб в естественных водоемах может послужить решающим доказательством в определении завода, сточные воды которого вызвали массовое отравление рыбы.

Этот своего рода нхтиотоксикологический научно-следственный эксперимент приобретает особое значение, если в рыбохозяйственный водоем-приемник сбрасывают сточные воды несколько предприятий.

Целесообразность проведения научно-следственного эксперимента вполне очевидна и базируется на хорошо известном положении о том, что в смеси ядов общую картину отравления определяет наиболее токсичный компонент (особенно в случае острого отравления рыбы). Вместе с тем необходимо оговорить, что научноследственный эксперимент может лишь ориентировочно очертить круг веществ, обусловивших гибель рыб, не указывая конкретно, какое именно вещество играет решающую роль в отравлении рыб. Из этого следует также, что на основе данных научно-следственного эксперимента нельзя хотя бы приблизительно рассчитать количество вещества, необходимое для получения токсического эффекта в естественном водоеме. И дело не только в том, что в зависимости от гидрохимических и гидрологических особенностей конкретного водоема будет меняться минимальная летальная концентрация токсического вещества для рыб данного водоема. Расчеты подобного рода осложняются в основном тем, что то или иное химическое соединение может резко менять свою токсичность в результате совместного действия различных компонентов сточных вод. Синергизм и антагонизм имеют место и при взаимодействии различных пестицидов, нефти, поверхностно-активных веществ и т. д. Все это ставит перед необходимостью дальнейшего изучения этого феномена в опытах на рыбах.

ГЛАВА III .

АДАПТАЦИЯ РЫБ К ЯДАМ. КУМУЛЯЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ

АДАПТАЦИЯ РЫБ К ЯДАМ

Изучение самого факта адаптации рыб к ядам, ее длительности и глубины, видовых и возрастных особенностей, а также механизмов имеет не только первостепенное теоретическое, но и практическое значение. Многие из ядохимикатов способны накапливаться в гидробионтах, которые вследствие этого подвергаются хроническому действию малых концентраций токсических веществ. Возникают вопросы: к чему это может привести, в каком направлении пойдет перестройка физиологических процессов и лежащих в их основе биохимических реакций, приведет ли она к снижению токсикорезистентности рыб вследствие материальной и функциональной кумуляции (см. ниже) или, напротив, к ее повышению благодаря развитию компенсаторной адаптации, и какой будет эта адаптация рыб — длительной или краткосрочной.

Однозначных ответов на большинство поставленных вопросов еще нет. Между тем как у нас в стране, так и за рубежом все чаще высказывается мнение о большой адаптационной пластичности гидробионтов, их способности выносить большие токсические нагрузки и даже адаптироваться к различным токсикантам. При этом исходят из общебиологических представлений о том, что адаптация к экологическим факторам внешней среды является одним из фундаментальных свойств живой системы, которая проявляется на всех уровнях организации жизни: от субклеточного до популяционного. А поскольку в водной токсикологии бытует представление о том, что токсиканты в силу их широкого распространения стали экологическим фактором, то адаптация к этому, фактору становится как бы неизбежной. Такая позиция служит теоретической основой заниженных требований к степени очистки поступающих в водоемы сточных вод, использования этих водоемов в качестве последней ступени их доочистки. При этом рассчитывают на самоочищение водоемов и адаптационную пластичность

гидробионтов. Все это умозрительные предположения. Обратимся к фактам.

Прежде чем рассмотреть имеющиеся немногочисленные экспериментальные данные по адаптации рыб к ядам, обратимся к терминологии. «Адаптация» в переводе на русский язык означает «приспособление». Различают две основные формы адаптации: генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, приобретенную в процессе онтогенеза. Фенотипическая адаптация имеет много синонимов — индивидуальная, онтогенетическая, физиологическая, экологическая, модификациопная, пегенетическая. Возросший в последние десятилетия интерес к проблеме адаптации привлек к ее решению новых исследователей различных специальностей и породил неизбежную при этом терминологическую путаницу. В значительной мере она обусловлена использованием устоявшейся в экологии терминологии («физиологическая терпимость», «экологическая прочность», «толерантность», «акклимация», «акклиматизация») при описании результатов токсикологических опытов, а также неоправданным желанием заменить общепринятый в отечественной и международной литературе термин «адаптация» его русским эквивалентом «приспособление», да еще с разделением на «приспособленность» и «приспособляемость».

Разработку проблемы адаптации рыб к ядам усложняют не только терминологическая путаница, обусловленная обозначением одного и того же феномена различными терминами, но и разное содержание, вкладываемое отдельными авторами в один и тот же термин «адаптация». Например, одни авторы [99, 141] истинной адаптацией считают только преадаптацию, т. е. врожденную способность популяции адекватно реагировать на изменение факторов внешней среды. Эта точка зрения близка к другой, согласно которой истинная адаптация — это генотипическая адаптация, а фенотипическая, или физиологическая, адаптация рассматривается как физиологическое регулирование или физиологическое приспособление. Другие исследователи, напротив, считают, что в основе адаптации лежит именно физиологическая адаптация, т. е. изменение популяции в пределах нормы реакции [727].

Из этого видно, что существующие трактовки адаптации, ее природы и механизмов имеют ярко выраженную экологическую специфику и потому едва ли могут быть механически перенесены в ихтиотоксикологию, потому что в центре внимания эколога стоит популяция, а в центре внимания токсиколога — особь. Понятно, что механизмы адаптации к экстремальным факторам внешней среды отдельной особи и популяции в целом могут быть сходны, а могут быть и различны, но морфофизиологические изменения особи, возникающие в процессе взаимодействия с тем или иным фактором внешней среды, и есть первооснова адаптации популяции в целом, обеспечивающая в конечном счете сохранение вида. Поскольку в современной ихтиотоксикологии в качестве критерия нормы принят физиологический статус организма [163, 177, 180], показателем адаптации организма должны быть физиологические критерии.

Наиболее четкая физиологическая трактовка содержания феномена адаптации дана К. Проссером и Ф. Брауном [293]: «адаптация» — общий термин, означающий любое изменение или реакцию организма, способствующие его выживанию (разрядка наша — В. Л.) в изменившейся среде. Физиологическая адаптация означает конформацию и регуляцию внутреннего состояния организма, а также компенсацию, создающуюся в результате длительной акклимации или акклиматизации» (с. 16). При адаптации к экологически значимым факторам авторы предлагают различать акклимацию и акклиматизацию. Под акклимацией понимают компенсаторные изменения, возникающие в организме при длительном отклонении (разрядка наша — В. Л.) какого-либо одного фактора внешней среды (обычно, в лабораторных условиях) от первоначального уровня. Полная акклимация выражается в том, что функциональный уровень остается одинаковым в различных условиях среды. Под акклиматизацией понимают те компенсаторные изменения в организме, которые возникают в ответ на отклонение одновременно многих факторов внешней среды — климатических, физических и биологичесских» (с. 16). Из этого определения следует, что, термин «акклимация» при характеристике реакции рыб на токсикант неадекватен, поскольку токсикант является для организма не экологическим, а патологическим фактором. Также неудачным следует признать, и попытку использовать в ихтиотоксикологической литературе термин «привыкание». В авторитетном советском руководстве по фармакологии дается общепринятая в медицине трактовка этого термина: «привыканием называется ослабление действия лекарственного (разрядка наша — В. Л.) вещества при его повторных приемах. Привыкание можно расценивать как проявление широко распространенных в природе процессов адаптации клеток и сложных организмов к экзогенным воздействиям» [375, с. 113]. Следовательно, термин «привыкание» имеет строгое содержание и узкую сферу использования: фармакология и токсикология человека. Исходя из сказанного, мы полагаем, что термин «адаптация» рыб к ядам в настоящее время остается более приемлемым в сравнении с другими. Под этим термином мы понимаем приобретение повышенной (краткосрочной или длительной) токсикорезистентности в результате предшествующего контакта рыб с токсикантом. В основе адаптации, или приспособления, рыб к ядам могут лежать как компенсаторные биохимические, физиологические или морфологические изменения в пределах нормы реакции организма, так и генетические механизмы. К началу наших работ по адаптации рыб к ядам (1963 г.) в отечественной литературе отсутствовали какие-либо сведения по этому вопросу, поэтому мы сосредоточили внимание па выявлении принципиальной возможности вызвать повышение устойчивости рыб к токсиканту экспериментальным путем. Было поставлено пять серий опытов на карасях 2-3-летисго возраста в обычных, принятых в нашей лаборатории стандартных условиях: температура 15°С, содержание кислорода 7-5 мг/л, рН 7,1- 7,4, жесткость 10°Н. Испытуемые рыбы перед проведением основных опытов находились в плексигласовых аквариумах вместимостью 300 л с заданной концентрацией фенола (1 или 5 мг/л) на протяжении того или иного периода времени. В таких же аквариумах параллельно содержались контрольные караси в чистой воде. По

истечении заданного периода времени определяли устойчивость подопытных и контрольных карасей к различным концентрациям фенола. Основные опыты проводились в аквариумах вместимостью 20 л. Показателями устойчивости карасей к фенолу служили время и пррцент гибели рыб в его растворах концентрацией 50, 100 и 200 чг/л (по 10 рыб в каждом).

В первой серии опытов этого цикла выявлено, что нахождение рыб в течение 15 сут в растворе фенола концентрацией 1 мг/л не оказывало заметного влияния на их устойчивость к высоким концентрациям этого вещества. По результатам этих опытов (табл. 3) видно, что время гибели подопытных и контрольных рыб мало различается.

Таблица 3.

Устойчивость карасей к фенолу после 15-суточного пребывания в воде с подпороговой концентрацией фенола (1 мг/л)

Иными словами, при указанной в табл. 3 концентрации фенола адаптационный эффект выявить не удалось. Во второй серии опытов его концентрация была увеличена с 1 до, 5 мг/л, но время контакта рыб с ядом несколько сокращено: с 15 до 10 сут. Как и в первой серии опытов, адаптацию рыб к фенолу выявить не удалось (табл. 4).

Таблица 4.

Устойчивость карасей к фенолу после 10-суточного пребывания в воде с подпороговой концентрацией фенола (5 мг/л)

Учитывая негативные результаты двух первых серий опытов, направленных на выявление адаптации рыб к яду, в третьей серии период предварительного контакта рыб с фенолом двух концентраций (1 и 5 мг/л) был продлен до 25 сут. В этих условиях опыта был обнаружен адаптационный эффект. В качестве тестирующей использовалась концентрация фенола 100 мг/л. Опыты показали, что при средней продолжительности жизни контрольных карасей 3 ч 37 мин подопытные рыбы погибали через 9 ч 14 мин (при выдерживании в растворе фенола концентрацией 1 мг/л) и через 7 ч 20 мин (при выдерживании в растворе концентрацией 5 мг/л), т. е. устойчивость к высоким концентрациям яда возросла в 2 с лишним раза.

В четвертой и пятой сериях опытов уточнялась в основном выраженность адаптационного эффекта. Для этого подопытные караси выдерживались предварительно в растворе фенола концентрацией 1 мг/л в течение 45 сут. Полученные данные (табл. 5) показывают, что рыбы, выдержанные в среде с низкими концентрациями яда, оказываются более устойчивыми к действию остротоксичсских концентраций.

Таблица 5.

Устойчивость карасей к фенолу после 45-суточного пребывания в воде с подпороговой концентрацией фенола (1 мг/л)

Особо следует оговорить исход опытов с концентрацией фенола 200 мг/л. Из 7 подопытных рыб за 24 ч наблюдений погибла только одна рыба, а 6 других выжили. Причем в последующие 24 ч при перенесении рыб в чистую воду у 2 из 6 восстанавливался рефлекс равновесия. В растворах фенола концентрацией 50 и 100 мг/л среди подопытных рыб погибло 30 и 50% (соответственно).

Еще более выразительные данные по способности рыб адаптироваться к фенолу получены в пятой серии опытов, поставленной на карасях, выдержанных предварительно в растворе фенола концентрацией 5 мг/л в течение 40 сут. Согласно данным, представленным в табл. 6, у адаптированных рыб меняется не только время гибели в растворах фенола концентрацией 50, 100 и 200 мг/л, но, и исход интоксикации, т. е. процент гибели.

Таблица 6.

Устойчивость карасей к фенолу после 40-суточного пребывания в воде с подпороговой концентрацией фенола (5 мг/л)

Достаточно сказать, что в растворах с каждой из трех концентраций фенола погибала лишь часть адантированных рыб при значительно большем проценте гибели' контрольных карасей. Важным дополнительным свидетельством адаптации карасей к фенолу могут служить результаты опытов по определению степени обратимости интоксикации рыб.

Так, у 8 из 9 подопытных карасей, находившихся 24 ч в растворе фенола (50 мг/л), после перенесения их в чистую воду произошло полное восстановление рефлекса равновесия, т. е. 88% против 52% в контроле. У 5 из 7 выживших подопытных карасей, находившихся 24 ч в растворе фенола (100 мг/л), было отмечено восстановление рефлекса равновесия, т. е. у 70% рыб. Сходные результаты получены и в опытах с концентрацией фенола 200 мг/л, где восстановление рефлекса равновесия также наблюдалось у 70% рыб.

Сопоставляя результаты четвертой и пятой серий опытов, в которых время адаптации рыб к яду было примерно одинаковым (40 и 45 сут), но существенно различались подпороговые концентрации вещества (1 и 5 мг/л), можно сделать вывод, что адаптационный эффект оказался более выраженным при второй концентрации

— 5 мг/л.

Следовательно, интенсивность воздействия подпороговой концентрации токсического агента имеет важное значение в перестройке организма и мобилизации защитных механизмов, определяющих повышение устойчивости рыб к яду. В этих двух последних сериях опытов вполне наглядно выявилось значение концентрации яда в определении выраженности адаптационного эффекта.

Одновременно с этим анализ результатов, полученных в трех первых сериях опытов, показывает, что время контакта рыб с токсическим агентом в подпороговой концентрации также играет важную роль в приобретении

устойчивости рыб к его высоким концентрациям. Установлено, в частности, что контакт рыб с ядом концентрацией 1 мг/л и 5 мг/л на протяжении соответственно 15 и 10 сут не в состоянии вызвать повышенную к ним устойчивость и развернуть тот, по-видимому, сложный комплекс сдвигов, который лежит в основе адаптации рыб к ядам. Стало быть, адаптация рыб к ядам, ее выраженность определяются двумя переменными: временем их контакта с ядом и концентрацией Коследнего. В определенных пределах соотношения между временем контакта рыб с ядом и его концентрацией с повышением адаптогенной концентрации яда, уменьшается время развития адаптации, и, наоборот, с увеличением времени этого контакта уменьшается концентрация яда, способная вызывать адаптационную перестройку.

Закономерно возникает вопрос: сколь длителен и постоянен активно вызванный у рыб адаптационный эффект. Приводит ли длительный контакт рыб с ядом подпороговой концентраций к постепенному подъему устойчивости организма и последующему отбору рыб на устойчивость к яду или же отмеченный феномен представляет собой всего лишь фазу резистентности общего адаптационного синдрома (ОАС), рассмотренного выше (гл. II)? Для решения этого принципиального, на наш взгляд, вопроса была поставлена специальная серия опытов.

После 60-суточного контакта рыб с раствором фенола подпоро-говой концентрации (5 мг/л) караси поступали в опыт с высокими концентрациями фенола. Опыты показали (табл. 7), что устойчивость рыб к фенолу значительно упала в сравнении с отмеченной в пятой серии опытов, т. е. на 40-е сутки выдерживания в растворе фенола концентрацией 5 мг/л. В растворе с каждой из трех испытанных концентраций все подопытные рыбы погибли. Кроме того, время гибели подопытных карасей оказалось заметно ниже в сравнении с контролем.

Таблица 7.

Устойчивость карасей к фенолу после 60-суточного пребывания в воде с подпороговой концентрацией фенола (5 мг/л)

Данные этой серии опытов приводят к необходимости сделать предварительный вывод о том, что адаптация рыб к ядам носит временный характер и представляет собой фазу резистентности в трехкомпонентной реакции организма на стрессирующее воздействие химической природы. Эта фаза, характеризующаяся временным повышением устойчивости организма к яду, сменяется фазой истощения, наступающей вследствие поломки компенсаторно-адаптационных механизмов, обусловленной длительным влиянием раздражителя чрезвычайной напряженности. Следовательно, отмечаемое в опытах повышение устойчивости рыб к ядам в результате длительного контакта с ним носит временный характер и не должно вводить в заблуждение при ее оценке в случае экстраполяции данных, полученных в аквариумах, на судьбу рыб, обитающих в естественных водоемах в условиях постоянного и длительного контакта с малыми концентрациями ядов промышленных сточных вод. Наблюдения показывают, что период относительного благополучия, связываемый с кажущимся приспособлением рыб к яду, сменяется последующим ухудшением и снижением устойчивости к токсическому агенту, что может привести в конечном счете к гибели популяции в данном водоеме.

Однако фаза истощения сменяет фазу резистентности лишь в условиях продолжающегося воздействия токсического агента, и если его прервать, то жизнедеятельность рыб сохраняется без видимых последствий. С этой точки зрения изучение способности рыб временно адаптироваться к ядам приобретает не только теоретическое, но и практическое значение, ибо позволяет прогнозировать исход и возможные последствия контакта рыб с малыми концентрациями ядов в водоеме. При этом многое зависит от группы сбрасываемых веществ. По-видимому, временная адаптация рыб к ядам более вероятна в случае их контакта с веществами органического ряда, поскольку токсическое действие большинства из них реализуется через центральную нервную систему рыб, вследствие чего поражение организма на первых порах обусловлено функциональными сдвигами. Последние могут быть обратимы и нейтрализованы компенсаторными реакциями организма. Менее вероятна адаптация рыб к ядам неорганической природы (кислоты и щелочи, тяжелые металлы и некоторые другие), действие которых сопровождается локальными поражениями органической природы.

Практическое значение рассматриваемого вопроса становится наиболее очевидным при изучении адаптации икры рыб к ядам органической природы. Известно, что многие нерестилища ценных промысловых

видов рыб подвержены хроническим загрязнениям ядами промышленных сточных вод. В этом случае чрезвычайно важно определить, в какой мере кратковременный контакт с ядом отражается на ранних стадиях онтогенеза, ибо в дальнейшем мальки покидают загрязненные места при скате в дельту реки и море (проходные и полупроходные рыбы). В ходе наблюдений над развитием икры синца в растворах фенола мы [54, 55] поставили задачу проследить, как влияет предварительная инкубация икры в воде с низким содержанием фенола на выживаемость выклюнувшихся эмбрионов при более высоких концентрациях данного яда.

Для этого 150 эмбрионов, выклюнувшихся из икры, развитие которой от начала дробления до выклева происходило при концентрации фенола 5 мг/л, а также эмбрионы из икры, развившейся в воде без фенола (бывшая контрольная порция), были помещены в растворы фенола концентрацией 150 и 100 мг/л. Во всех случаях взяты совершенно нормальные эмбрионы. Из данных табл. 8 видно, что эмбрионы, развившиеся в слабом растворе фенола, при повышении его концентрации оказались более резистентными, чем развившиеся в чистой воде. В растворе фенола концентрацией 150 мг/л неадаптированные эмбрионы погибали почти в 2 раза быстрее, чем адаптированные, а в растворе концентрацией 100 мг/л среди адаптированных эмбрионов гибель вообще не наблюдалась завесь период эксперимента.

Таблица 8. Выживаемость адаптированных и неадаптированных эмбрионов в растворах фенола.

Примечание. Через 48 ч с начала аксперимента у контрольных эмбрионов произошло наполнение воздухом плавательного пузыря. Эмбрионы перешли на смешанное питание, поэтому опыт был прекращен.

Результаты этих опытов показывают, что па ранних этапах онтогенеза у рыб можно вызвать временную адаптацию к токсическому действию некоторых ядов. Из данных, представленных выше, видно, что хотя у рыб и можно выявить адаптацию к ядам органического ряда, однако она носит временный характер и представляет собой фазу резистентности общего адаптационного синдрома, которая затем сменяется фазой истощения, характеризующейся пониженной устойчивостью организма к ядам [163]. Этот вывод об адаптации к токсикантам как фазе развития токсического процесса, сформулированный нами впервые на основе экспериментальных данных, полученных в опытах на рыбах, был подтвержден впоследствии в различных -опытах на теплокровных позвоночных [199, 63]. Иными словами, в условиях длительного воздействия токсических веществ холоднокровные (рыбы) и теплокровные (млекопитающие) позвоночные реагируют однотипно: вслед за адаптацией наступает фаза срыва компенсаторных реакций и выраженной интоксикации, что позволяет рассматривать адаптацию позвоночных животных к токсическим веществам как фазу хронического отравления.

Итак, рыбы обладают способностью индивидуальной компенсаторной адаптации к токсическим веществам, поэта адаптация носит временный характер, и ее следует рассматривать как фазу резистентности в трехкомпонентной реакции организма на стрессорное воздействие химической природы. К сожалению, в последние годы появились публикации, которые в значительной мере запутали этот достаточно ясный вопрос.

Так противоречивые экспериментальные данные представлены Б. А. Флеровым [359, 362, 364)] по адаптации групп к феиолу. В первом из этих сообщений [3591 автор писал: «рыбы, выдерживавшиеся в субтокенчеекпх концентрациях на протяжении 2 мес, проявили значительно большую устойчивость (44% выживания) в растворе с минимальной смертельной концентрацией, чем контрольные (10% выживания), не подвергавшиеся предварительному воздействию. Различие статистически достоверно в 99% случаев» (с. 54). Следовательно, автору удалось выявить наличие фенотипическои индивидуальной адаптации у гуппи к фенолу

даже более выраженной (увеличение процента выживаемости подопытных рыо в 4 раза в сравнении с контрольными), чем в наших опытах на карасях. Однако через 2 года появилась новая публикация Б. А. Флерова [362], выполненная также па модели фенолыюй интоксикации гуппи в идентичных, методических условиях, в которой автор приходит к диаметрально противоположному выводу: «ни в одном случае не удалось выявить статистически достоверный адаптационный эффект, т. е. превышение устойчивости рыб, предварительно находившихся в растворах с низкими концентрациями яда по сравнению с контролем» (с. 104).

Автор не объясняет столь разительного противоречия между собственными экспериментальными данными и выводами, которые он делает на основе этих данных в публикациях, разделенных всего двухлетним сроком. Более того, он сопоставляет результаты своих опытов, опубликованных в 1970 г., не с собственными данными, полученными также на гуппи и опубликованными в 1968 г., а с результатами наших экспериментов, проведенных на карасях, и пишет: «Таким образом, весь фактический материал (670 экз.) свидетельствует о том, что гуппи не адаптируются к субтоксическим концентрациям органического ряда — фенола. Даже длительная экспозиция (вторая серия) не оказала никакого воздействия на результат эксперимента. Проведенное исследование не выявило эффекта адаптации, который в некоторых случаях отмечал В. И. Лукьяненко. Различие в результатах мы относим за счет недостаточного количества опытов, выполненных В. И. Лукьянепко» (с. 105—106.). В связи с этим напомню, что мы провели 5 серий опытов на карасях, а Б. А. Флеров — только три серии опытов на гуппи.

Однако обратимся к фактической стороне работы, выполненной на гуппи в 1970 г. В первой серии опытов подопытные рыбы, находившиеся в растворе фенола концентрацией 12,5 мг/л в течение недели, проявили высокую устойчивость к тестирующему раствору фенола (37,5 мг/л). Среднее время выживания подопытных рыб этой группы составило 6 сут (144 ч), а контрольных — 4,9 сут (118 ч). Автор ограничился мимолетным замечанием о том, что «некоторую тенденцию к приобретению резистентности продемонстрировали лишь особи, пребывавшие в течение недели в концентрации 12,5 мг/л» (с. 104), а в итоге игнорировал эти материалы, заявив, что «гуппи не адаптируются к субтоксическим концентрациям органического ряда — фенола» (с. 105).

В следующей своей работе [364] по адаптации гуппи к фенолу и полихлорпинсну автор вновь приводит первичные данные, из которых следует, что гуппи способны приобретать повышенную индивидуальную устойчивость к обоим токсикантам. Четырехсуточное выдерживание подопытных гуппи в растворе фенола концентрацией 10 мг/л приводило к четко выраженному кратковременному повышению устойчивости адаптированных рыб к остротоксичной концентрации фенола (200 мг/л) и к менее выраженному, но вполне заметному повышению устойчивости части адаптированных гуппи (слабоустойчивых) к концентрации фенола 100 мг/л. «Результаты экспериментов с промышленным полихлорпиненом при температуре 20-21°С показывают (табл. 1), что пребывание подопытных рыб в субтоксичсских концентрациях не оказывало влияния на устойчивость к смертельным концентрациям ихтиоцида» [364, с. 62—63]. В таблице, на которую ссылается автор, сгруппированы результаты двух опытов. В первом из них адаптация гуппи к полихлорпинену длилась всего 2 сут (!), да еще при концентрации яда 0,2 мг/л, т. е. всего лишь в 2,5 раза меньше той, которая использовалась в качестве тестирующей (0,5 мг/л), вызывающей гибель контрольных рыб всего лишь за 2 сут. Во втором опыте адаптация рыб к полихлорпинену продолжалась всего 5 сут, однако при меньшей концентрации яда, чем в первом опыте, — 0,02 мг/л. Но даже при такой быстротечной адаптации подопытные гуппи прожили в тестирующем растворе ихтиоцида (0,3 мг/л) на 48 ч больше (240 ч), чем контрольные (192 ч). Результаты этих опытов автор вообще не замечает, считая, видимо, выявленные различия несущественными.

Анализируя фактические данные, полученные Б. А. Флеровым [362, 364], и схему постановки опытов, направленных на выявление фенотипической индивидуальной адаптации рыб, можно сделать вывод, что неудача, постигшая автора, состоит в методических просчетах: неправильном подборе концентраций токсических веществ, использованных в качестве адаптогенных и тестирующих и, что самое главное, неправильном выборе временных интервалов для создания повышенной устойчивости организма. Эти интервалы были либо слишком укороченными (в опытах с полихлорпиненом от 2 до 5 сут), либо слишком продолжительными (в опытах с фенолом от 4 до 20 мес). Это тем более досадно, что в нашей работе по адаптации карасей [163], на которую ссылался автор, специально обращалось внимание на значение длительности предварительного выдерживания адаптируемых рыб в развитии процессов компенсаторной адаптации, диалектически связанной с другим токсикологическим феноменом — кумуляцией, в частности функциональной кумуляцией, т. е. накоплением токсического эффекта.

Напомним, что в наших опытах на модели фенолыюй интоксикации карасей выдерживание рыб в растворах фенола концентрацией 1 и 5 мг/л в течение 15 и 10 сут не приводило к развитию компенсаторной адаптации. Только при оптимальном для данного вида рыб времени адаптации к раствору фенола концентрацией 1-5 мг/л, равном 40-45 сут, имело место четко выраженное увеличение устойчивости подопытных рыб в сравнении с устойчивостью контрольных к тестирующим концентрациям фенола (50 — 200 мг/л) — все остротоксичные. Увеличение времени предварительного контакта адаптируемых рыб с раствором фенола концентрацией 5 мг/л всего на 15 сут (т. е. до 2 мес) приводило к срыву компенсаторных механизмов и развитию противоположного эффекта — кумуляции.

В этой же работе специальное внимание было уделено адаптогенным концентрациям, т. е. таким, которые могут вызвать в организме развитие компенсаторных реакций, обеспечивающих либо достаточно долгое выживание рыб при заданной концентрации токсиканта, либо увеличение времени выживания подопытных особей по сравнению с временем выживания контрольных в остротоксичных растворах.

Кстати, длительное 4- и 20-месячное выживание гуппи в растворах яда концентрацией 12,5 мг/л — это

тоже проявление индивидуальной, причем длительной адаптации, против существования которой так категорично возражает Б. А. Флеров на том основании, что рыбы, выдержанные в этой субтоксической концентрации, оказались не в силах противостоять еще более высоким концентрациям фенола. Ведь концентрация фенола 12,5 мг/л, а тем более 16,7 мг/л вызывает у гуппи на первых этапах их контакта с ядом тяжелейшую патологию прежде всего со стороны высшей нервной деятельности. Фенол концентрацией 12,5 мг/л настолько подавляет высшую нервную деятельность рыб, что выработка условных рефлексов у них оказывается просто невозможной, а у рыб с выработанными рефлексами имеет место почти полное подавление условных рефлексов с последующим полным срывом высшей нервной деятельности [216]. Концентрация фенола 12,5 мг/л вызывает у рыб сильное угнетение двигательной, пищевой и сексуальной активности. «В этом растворе половые реакции гуппи угнетены по сравнению с контрольными рыбами в 77% случаев, причем в 20% из них полностью подавлены» (с. 165). Возникает вопрос: как же можно использовать эту концентрацию, а тем более концентрацию фенола 16,7 мг/л, вызывающую еще более глубокую патологию, в качестве адаптогенной концентрации, способной вызывать мягкую перестройку организма и компенсаторную адаптацию к более высоким концентрациям вещества. Итак, сам по себе факт длительного (20-месячного) выживания гуппи в растворе фенола концентрацией 12,5 мг/л свидетельствует о способности этих рыб приобретать повышенную устойчивость к яду. Об этом говорят и прямые экспериментальные данные, полученные на тех же гуппи при той же концентрации фенола В. Е. Матей [213]. Она провела специальное изучение адаптации гуппи к фенолу методом условных рефлексов и показала, что после 2-месячного нахождения рыб в растворе фенола (12,5 мг/л) уровень условно-рефлекторной деятельности у них резко повысился. «Если раньше четкие условные реакции у них не вырабатывались, — пишет В. Е. Матей, — то теперь уровень условно-рефлекторной деятельности лишь незначительно отличался от контроля: процент проявления реакций достиг 92, сила условных рефлексов — 4,5 усл. ед., латентный период уменьшился до 5,0 с. Приведенные данные показывают, что за время, в течение которого рыбы находились в феноле без выработки условных рефлексов, произошла их адаптация (разрядка наша — В. Л.) к фенолу» (с. 52). К этому выводу, полученному па основе методически правильных опытов, как говорится, — добавить нечего.

Завершая критический анализ публикаций Б. А. Флерова, посвященных проблеме адаптации рыб к ядам, необходимо остановиться также на своеобразии его трактовки термина «адаптация». Полемизируя с В. Мелэци [687], подтвердившим способность рыб адаптироваться к остротоксичным концентрациям разных веществ и предложившим даже «коэффициент приспособления», Б. А. Флеров [365] пишет: «Свидетельствуют ли подобные результаты о существовании у рыб индивидуального приспособления к токсическому воздействию? Нам представляется, чте; нет. Приведенные выше данные говорят о способности рыб к акклимации (разрядка наша

— В. Л.) — кратковременной компенсаторной реакции. Она обнаруживается при коротком периоде адаптации в низких концентрациях и при последующем воздействии сильно токсическими концентрациями (смерть наступает, как правило, на протяжении нескольких часов) и бистро истощается. Под адаптацией следует понимать не просто факт повышения устойчивости подопытных объектов но сравнению с контролем, а процесс приобретения гидробионтами индивидуальной устойчивости в результате их пребывания в низких концентрациях токсиканта, которая сохраняется сравнительно долгое время на протяжении нескольких суток и более. Такой эффект выявляется, если в тестирующем растворе гибель происходит по меньшей мере в течение нескольких дней. Нам представляется, что такое понимание адаптации предпочтительнее, поскольку для жизни в водоеме кратковременное приспособление вряд ли играет какую-либо существенную роль. Для сохранности той или иной популяции важна именно длительная способность к переживанию» [365, с. 15].

С такой весьма своеобразной позицией автора вряд ли можно согласиться по многим причинам. Вопервых, для жизни в реальном водоеме кратковременное приспособление к токсиканту отдельной особи или популяции рыб не менее важно, чем длительное, ибо рыбы довольно часто испытывают именно кратковременные повышенные токсические нагрузки (аварийные сбросы высокотоксичных неочищенных вод в реки, попадание рыб в зону высокого загрязнения во время разного рода миграций, преднамеренная обработка водоемов быстроразрушающимися пестицидами или поступление пестицидов с талыми водами и т. д.). Да и в случае постоянного загрязнения химическими веществами того или иного участка большого водоема рыбы, попадая в эти участки, уходят (реакция избегания). Следовательно, и в этом случае их контакт с повышенными концентрациями вредных веществ имеет кратковременный характер. Все это свидетельствует о том, что «кратковременное приспособление» может играть и, видимо, играет весьма существенную роль в исходе кратковременного контакта рыб с ядом и потому нуждается в глубоком изучении.

Во-вторых, рекомендация автора понимать под адаптацией организма «непросто факт повышения устойчивости», а устойчивость, которая «сохраняется длительное время» (несколько суток) воспринимается как нечто надуманное, противоречащее общепринятой точке зрения. Адаптация организма к токсиканту есть приспособление, суть, которого заключается именно в самом факте повышения устойчивости, т. е. кратковременном или более длительном (если рыба по какой-либо причине не может покинуть загрязненную зону водоема) выживании с последующей полной или частичной обратимостью развившегося токсического процесса. Условно ограничивать этот процесс длительным временем — значит, суживать круг вопросов, требующих своего изучения.

И, наконец, в-третьих, Б. А. Флеров искусственно противопоставляет адаптацию или индивидуальное приспособление и акклн-мацию «рыб к токсикантам как кратковременную компенсаторную реакцию. Такое понимание акклимации противоречит общепринятым современным представлениям, суть которых четко