Дафния магна (Daphnia magna Straus)

Тест-организм: Ветвеусые рачки Дафния Магна (Daphnia magna Straus)

Классификация:

• Царство: Animalia - животные;
• Тип: Arthropoda - членистоногие;
• Класс: Crustacea - ракообразные;
• П/класс: Phyllopoda - листоногие;
• Отряд: Cladocera - ветвистоусые;
• Семейство: Daphniida (ключ: антенула маленькая, неподвижная);
• Род: Daphnia (ключ: створки с дорсальным килем и хвостовой иглой);
• Вид: Daphnia magna Straus, 1826 (ключ: дорсальный край постабдомена с выемкой).
• Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР / Определитель. Под ред. Л.А. Кутиковой, Я. И. Старобогатова / Гидрометеоиздат, 1977. - 512 с.

Перечень методик, в которых используется тест-организм:

• Методика определения токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной, природной воды по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus. Длительность теста 48 ч. ПНД Ф 14.1:2:4.16-09 16.1:2.3.3.14-09; ФР.1.31.2012.12372.
• Методика определения индекса токсичности нанопорошков, изделий из наноматериалов, нанопокрытий, отходов и осадков сточных вод, содержащих наночастицы, по смертности тест-организма Daphnia magna Straus. Длительность теста 48 ч. ФР.1.39.2010.09102.
• Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний (Daphnia magna Straus). Длительность теста 96 ч. ФР.1.39.2007.03222.

Критерии выбора:

Daphnia magna используется как тест-объект в водно-токсикологических исследованиях уже свыше 65 лет. Основу для такого широкого ее применения заложил еще Э. Науманн в классической работе «Daphnia magna Straus als Versuchtiere». Во второй половине ХХ века, в связи с возникшей повсеместно необходимостью оценки токсичности сточных вод, мониторинга природных вод, выяснения токсичности химических продуктов, широко используемых в народном хозяйстве и представляющих реальную или потенциальную угрозу для гидробионтов, и решения ряда других водоохранных задач, биотестирование на дафниях стало широко использоваться в исследовательской деятельности и в оперативном контроле загрязнения вод в США, Франции, Германии и других европейских странах, а также и в России, где развитие этой методики связано в первую очередь с работами Н.С.Строганова и Л.А. Лесникова.

Популярность Daphnia magna как тест - объекта связана главным образом с тем, что она без особых трудностей выращивается в лабораторных условиях, довольно устойчива в искусственных условиях (при культивировании), дает целый комплекс тест-реакций и имеет короткий жизненный цикл, позволяющий прослеживать последствия токсического воздействия (в малых концентрациях) на протяжении ряда поколений. Биотесты на Daphnia magna стандартизированы в ряде стран (CША, Франция, Германия, Венгрия). Данный тест-организм является базовым объектом биотестирования для экотоксикологов. Они быстро адаптируются к лабораторным условиям и чувствительны к токсичным веществам.

В благоприятных условиях, которые не сложно воспроизвести в лабораторных условиях, размножение D. magna происходит путем партеногенеза. На свет появляются только самки, максимально схожие друг с другом по генотипу, что позволяет ожидать от каждого поколения, полученного от одной самки, максимально схожей реакции на тот или иной токсикант. Питание D. magna в лабораторных условиях можно осуществить посредством другого тест-организма - Chlorella vulgaris Beijer, который в свою очередь так же используется в качестве тест-организма. Это обстоятельство очень удобно для исполнения требований Приказа МПР России от 15 июня 2001 г. N 511 "Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды".

В странах ЕЭС принят стандарт на биотестирование сточных вод и определение токсичности отдельных веществ с помощью - D. magna. По существу этот метод сводится к установлению доз тестируемого вещества для данного вида дафний. Методы с использованием дафний позволяют сравнивать токсичность вод, содержащих разнообразные загрязнители, однако, в связи с разведением в разных лабораториях неодинаковых клонов дафний они дают значительный разброс результатов, достигающий 35% и более. Таким образом, несмотря на ряд достоинств, биотесты с дафниями не могут претендовать на универсальность и унифицированность. Желательно их использование в комплексе с другими биологическими и гидрохимическими методами. В международном стандарте на биотест с дафниями особо оговаривается применимость его результатов только в отношении D. Magna. Для работы с дафниями принимают 24-часовой острый и 21-дневный хронический тесты, учитывают смертность и рассчитывают концентрацию вещества, вызывающую 50%-ную гибель особей (LC50). В более продолжительных экспериментах определяют снижение воспроизводства организмов. В последние годы на беспозвоночных исследуют физиологические, морфологические и генетические последствия хронического воздействия токсиканта.

Общие сведения:

Род дафний включает около 50 видов, среди которых наиболее обычны Daphnia magna, D. pulex, D. longispina, D. carinata. Самый крупный вид - Daphnia magna Straus (отряд Cladocera, класс Crustacea). Это организмы, относящиеся к группе фильтратов и живущие преимущественно в толще воды. Обитают в стоячих и слабопроточных водоемах, на территории России распространены повсеместно. Они играют большую роль в процессах самоочищения водоемов от взвешенных в воде веществ, при этом на них могут оказывать значительное действие растворимые, мелкодисперсные взвешенные компоненты сточных вод.

Короткий биологический цикл развития позволяет проследить рост и развитие на всех жизненных стадиях. В течение жизни выделяют ряд стадий, сопровождающихся линьками: первые 3 - ювенильные, следуют через 20-24-36 часов, четвертая - созревание яиц в яичнике и пятая - откладка яиц в выводковую камеру следуют с интервалом 1-1,5 суток. Начиная с шестой стадии, каждая линька сопровождается откладкой яиц. Период созревания рачков при температуре 20 ±2°С и хорошем питании -5-8 дней. Длительность эмбрионального развития обычно 3-4 дня, а при повышении температуры до 25С - 48 часов. Партеногенетические поколения следуют друг за другом каждые 3-4 дня. Вначале число яиц в кладке 10-15, затем может возрастать до 30-40, формирование яиц прекращается за 2-3 дня до смерти. В природе D. magna живут в среднем 20-25 дней, в лаборатории при оптимальных условиях 3-4 месяца и более. При температуре свыше 25°С продолжительность жизни может сократиться до 25 дней. Размеры взрослых самок достигают 6 мм в длину, молодых 0,7 - 0,9 мм.

С помощью грудных ножек D. magna отфильтровывает мелкие взвешенные в воде частицы. Даже кратковременные отклонения от нормальных условий жизни (изменение температуры, уменьшение количества пищи, загрязнение) могут прервать процесс партеногенеза, и тогда из неоплодотворенных яиц выходят не самки, а самцы. Они имеют небольшие размеры, их передние антенны удлинены, а первая пара грудных ножек снабжена коготками. Часть яиц в половой системе самки подвергается редукционному делению и способна развиваться только после оплодотворения. Оплодотворенные яйца содержат большое количество желтка, в выводковой камере они окружаются плотным слоем клеток, поверх которых образуется кутикула. В выводковой камере возникает так называемое сёдльппко-эфиппиум, который после линьки оказывается на свободе и благодаря воздухоносному слою плавает на поверхности. На этой стадии яйцо переносит неблагоприятные условия (Ивлева, 1969).