Publication text
(PDF):
Read
Download
Моллюски Meretrix lyrata распространены на теплом море в западной части Тихого океана, от моря Тайваня до Вьетнама. Раньше во Вьетнаме Meretrix lyrata были распространены в основном в южном регионе от Го Конг (Тиензянг), Бинь Дай, Ба Чи, Тхань Фу (Бенче), Коу Нганг, Зуен Хай (Ча Винь). Сейчас Meretrix lyrata выращиваются по всему центральному и северному региону, и площадь разведения все время растет [1]. Искусственное разведение Meretrix lyrata в устье р. Бач Данг (Вьетнам) практикуется очень давно, площадь разведения Meretrix lyrata выросла от 23,9 га (2000 г.) до 155,5 га (2007 г.) и до сих пор стабильно продолжает расти [1]. Процедура разведения Meretrix lyrata проста, а производительность высокая, поэтому вид Meretrix lyrata постепенно вытесняет местные виды, такие как Meretrix meretrix, Paphia undulata. Все пляжи общины Донг Бай были отведены под разведение Meretrix lyrata, производственная мощность на данный момент составляет около 30 т/га, общая ежегодная производительность в данном районе составляет около 4 500 т/год. Выработка Meretrix lyrata обеспечивает продуктом питания прибрежное население, поставляет сырье для отрасли по переработке морепродуктов и для экспорта [1]. Угроза состоит в том, что ежегодно устьевая область р. Бач Данг принимает множество сбросов от промышленных (портовая деятельность, водный транспорт, судостроение и судоремонт, разбор старых судов, а также береговые промышленные зоны), сельскохозяйственных и бытовых источников. Недавние исследования показали, что основная масса загрязняющих веществ - это тяжелые металлы и трудноразлагающиеся органические вещества [2]. Некоторые тяжелые металлы (Cu, Pd, Cd, Zn, Ni, Hg) в пределах допустимой концентрации являются микроэлементами, необходимыми для жизни, компонентами клеток, но при превышении допустимых пределов они могут негативно влиять на жизнь организма. Кроме того, присутствуя в окружающей среде даже в очень низких концентрациях, они накапливаются в пищевой цепи [2-4]. Одним из распространенных тяжелых металлов с высокой степенью биоаккумуляции является свинец (Pb). Целью исследования являлось изучение выведения свинца моллюском Meretrix lyrata при искусственном разведении последнего в условиях Вьетнама. Полученные результаты имеют практическое значение для технологии выращивания моллюска Meretrix lyrata в условиях Вьетнама. Материалы и методы исследования Экспериментальные группы Meretrix lyrata (каждая группа состояла из 35 почти зрелых особей (примерно через 30 дней будут готовы для сбора) однородных размеров (около 3-4 см) и средней массой 75-85 экз./кг) были взяты из экспериментального района в устьевой области р. Бач Данг (Вьетнам). В эксперименте использовалась вода из устья р. Бач Данг (с глубины 40 см), взятая в то же время, что и образцы Meretrix lyrata, и предварительно обработанная: отстоянная за ночь, затем процеженная для удаления твердых взвешенных частиц. Перед воздействием металла Meretrix lyrata дают привыкнуть к воде из устья реки (предварительно обработанной) в течение 2-х дней. Каждая группа из 35 особей Meretrix lyrata подверглась непрерывному воздействию различных концентраций тяжелых металлов в течение 30 дней в 30 л воды. Резервуары для содержания Meretrix lyrata имели следующие размеры: длина × ширина × высота = 40 × 50 × 30 см. Воду в экспериментальном резервуаре меняли каждые 12 ч, было создано загрязнение с растворенными тяжелыми металлами: - контрольный уровень C0 = 0,003 мг/л Pb; - уровень C1 = 0,05 мг/л Pb; - уровень C2 = 0,1 мг/л; - C3 = 0,3 мг/л; - C4 = 0,4 мг/л; - C5 = 0,6 мг/л. Во время экспериментов Meretrix lyrata кормили жидкой смесью из водорослей Nannochloropsis sp. и Chaetoceros sp с частотой питания 1 раз в 4 ч (режим питания предложен Чу Чи Тхиет [5]). Одновременно производилась легкая непрерывная аэрация через 8 аэраторов (с газораспределительными головками), расположенных на расстоянии 10 см друг от друга. Через 30 дней резервуары с Meretrix lyrata полностью заменялись чистой морской водой (температура 25 °С, соленость 5 ‰ и 25 ‰), и Meretrix lyrata продолжали содержаться там до 25 дней. Концентрация Pb в Meretrix lyrata анализировалась через 5, 10, 15, 20, 25 дней выдержки в чистой морской воде. При каждом анализе выбирались по 3 особи Meretrix lyrata из каждого экспериментального резервуара. Cодержание Pb в окружающей среде и Meretrix lyrata определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ИСП-МС (ICP-MS) [6]. Методы статистический обработки данных: программа Excel, Origin [7]. Результаты исследования и их обсуждение Эксперимент по разведению Meretrix lyrata при различных концентрациях Pb в воде проводился непрерывно в течение 30 дней, по инструкции Американского общества по испытаниям и материалам [8], результаты отображены в табл. 1 Таблица 1 Среднее содержание Pb в Meretrix lyrata Концентрация Pb в водной среде, мг/л Содержание Pb в Meretrix lyrata, мг/кг 10 дней 15 дней 20 дней 25 дней 30 дней С0 = 0,003 0,027 0,027 0,027 0,027 0,027 С1 = 0,05 0,14 ± 0,04 0,76 ± 0,02 1,4 ± 0,03 2,01 ± 0,01 3,2 ± 0,02 С2 = 0,1 0,75 ± 0,01 3,93 ± 0,15 7,1 ± 0,02 10,3 ± 0,21 14,54 ± 0,23 С3 = 0,3 6,85 ± 0,11 11,84 ± 0,4 17,04 ± 0,45 22,31 ± 0,6 25,67 ± 0,38 С4 = 0,4 12,24 ± 0,4 15,87 ± 0,18 21,26 ± 0,6 24,45 ± 0,24 25,51 ± 0,5 С5 = 0,6 18,2 ± 0,5 27,84 ± 0,5 14,28 ± 0,12 20 % гибель моллюсков 100 % гибель моллюсков Из полученных результатов следует, что при концентрациях Pb C1, C2, C3, C4 в экспериментальном резервуаре содержание Pb в Meretrix lyrata постепенно увеличивалось со временем выдержки. Выявлено, что между содержанием Pb в Meretrix lyrata и концентрацией Pb в водной среде имеется тесная положительная связь (r = 0,97 ÷ 0,99, p < 0,05). При выдерживании особей в воде с концентрацией C5 в течение первых 15 дней выдержки содержание накопленного Pb в Meretrix lyrata увеличивалось в 1 068 раз (27,84 ± 0,5 мг/кг) со временем. Но затем, чтобы адаптироваться к сильно загрязненной водной среде (C5 = 0,6 мг/кг), Meretrix lyrata начинала выводить из тела Pb больше, чем накапливать, что привело к тому, что содержание накопленного Pb в Meretrix lyrata через 20 дней выдержки (14,28 ± 0,12 мг/кг) было ниже в 2 раза, чем после 15 дней (27,84 ± 0,5 мг/кг). Через 25 дней выдержки около 20 % Meretrix lyrata погибло, после 30 дней погибло 100 %. Полученные результаты согласуются с наблюдением из ASTME1022-94 [8]: после определенного периода воздействия процесс накопления двустворчатыми моллюсками металла останавливается, содержание металла в моллюске достигает порога насыщения (или максимальной точки), при этом скорость накопления и выведения металла двустворчатыми моллюсками становится одинаковой. При продолжении воздействия металлами двустворчатые моллюски будут выводить металл для собственной защиты (или поддержания жизни). Таким образом, согласно результатам исследования, максимально возможная концентрация накопления Pb в Meretrix lyrata составляет около 25 мг/кг при всех исследуемых концентрациях Pb в воде. Но при накоплении до 27,84 мг/кг Meretrix lyrata должна выводить больше Pb, чем накапливать, чтобы противостоять воздействию окружающей среды. При высоком уровне загрязнения (C5) через 15 дней выдержки Meretrix lyrata не может выдержать токсическую нагрузку и погибает. Результаты исследования по накоплению Pb в двустворчатом моллюске Perna viridis (зеленые мидии) - виде, живущем в толще воды [4, 9-12] также показали, что данный моллюск способен накапливать большие количества Pb (0,14-1,3 мг/кг). Механизм накопления Pb можно объяснить следующим образом: прежде всего Pb поступает в жабры и внутренние органы двустворчатого моллюска, затем Pb поступает в кровь и в конце концов накапливается в виде сульфидных или фосфорных соединений во внутриклеточных центрах почечной экскреции, поэтому двустворчатый моллюск обладает способностью удерживать и снижать токсичность Pb [13]. При изучении накопления тяжелых металлов у Perna viridis Lakshmanan и Nambisan [14] также обнаружили, что после 6 дней выдержки данный вид двустворчатых моллюсков накопил большое количество Pb (5,2-12,8 мг/кг). С другой стороны, Fowler и партнеры (1981) полагали, что описанный выше механизм накопления Pb можно рассматривать как общий биологический процесс для объяснения накопления Pb в видах двустворчатых моллюсков [14]. Способность двустворчатых моллюсков накапливать Pb также подтверждается другими исследованиями по всему миру [2, 3, 9-12, 15]. Однако скорость накопления, а также максимальный уровень накоплений Pb индивидуальны для каждого вида двустворчатых моллюсков и для разных условий эксперимента. Исходя из данных исследований, способность накапливать Pb двустворчатыми моллюсками колеблется в пределах от 40 до 244 мг/кг [15, 16]. Процессы накопления и выведения свинца в организме моллюсков происходят параллельно. Степень выведения свинца из моллюсков влияет на его физиологические и биохимические свойства. Для оценки уровня выведения свинца Meretrix lyrata была выдержана в чистой морской воде. Результаты исследования представлены в табл. 2 и 3. Таблица 2 Выведение Pb из Meretrix lyrata (температура 25 °С, соленость 25 ‰) Содержание Pb в Meretrix lyrata, мг/л Содержание Pb в Meretrix lyrata, мг/кг 5 дней 10 дней 15 дней 20 дней 25 дней С1 = 3,2 1,46 ± 0,2 1,02 ± 0,3 1,01 ± 0,3 1,01 ± 0,2 1,01 ± 0,2 С2 = 14,54 8,1 ± 0,15 5,23 ± 0,2 5,2 ± 0,2 5,12 ± 0,3 5,12 ± 0,6 С3 = 25,51 10,44 ± 0,8 6,13 ± 0,8 6,15 ± 0,3 6,00 ± 0,1 6,00 ± 0,8 С4 = 25,67 10,85 ± 0,5 6,42 ± 0,8 6,35 ± 0,7 6,35 ± 0,7 6,35 ± 0,6 Таблица 3 Выведение Pb из Meretrix lyrata (температура 25 °С, соленость 5 ‰) Содержание Pb в Meretrix lyrata, мг/л Содержание Pb в Meretrix lyrata, мг/кг 5 дней 10 дней 15 дней 20 дней 25 дней С1 = 3,2 1,01 ± 0,1 0,7 ± 0,1 0,6 ± 0,08 0,65 ± 0,02 0,63 ± 0,02 С2 = 14,54 6,5 ± 0,15 4,2 ± 0,2 4,8 ± 0,3 4,4 ± 0,3 4,5 ± 0,3 С3 = 25,51 8,4 ± 0,5 4,7 ± 0,12 5,0 ± 0,13 5,1 ± 0,2 5,1 ± 0,1 С4 = 25,67 10,85 ± 0,21 6,42 ± 0,5 6,35 ± 0,2 6,35 ± 0,4 6,35 ± 0,5 Как видно из табл. 2 и 3, содержание Pb в Meretrix lyrata через 5 дней выдержки уменьшилось в среднем на 60 %, через 10 дней - на 70 % по сравнению с первоначальным содержанием свинца в Meretrix lyrata. В частности, спустя 10 дней после окончания выдерживания Meretrix lyrata в чистой морской воде Pb практически не выводился и около 30 % осталось в моллюске - независимо от количества Pb, накопленного первоначально. Выведение Pb из Meretrix lyrata в чистой морской воде с соленостью 5 ‰ в 1,5 раза выше, чем из Meretrix lyrata в чистой морской воде с соленостью 25 ‰. Рекомендуется при использовании Meretrix lyrata в пищу замачивать моллюсков в воде с низкой соленостью. Согласно исследованиям [17-19], посвященным изучению поглощения As живыми организмами (моллюски, рыбы и пр.), происходят биохимические реакции в организме моллюсков и образуются органические метильные комплексы, такие как арсенобетаин (CH3)3AsCH2COOH, арсенохолин (CH3)3AsCH2CH2COOH, MMA, монометилкарбоновая кислота, DMA, TMA и в особенности арсенофосфолипид. С помощью такого механизма моллюски самостоятельно трансформируют токсичный металл As3+ в нетоксичный или малотоксичный и выводят его из тела. Исследование Фам Тхи Фыонг и коллег [2] по выведению As у Meretrix lyrata также показало результаты, согласующиеся с заключениями выше: As полностью выводится из Meretrix lyrata через 15 дней [2]. Иначе выявлено по Pb: он остается в теле Meretrix lyrata, вероятно, из-за биохимических реакций, образующих прочные соединения Pb, которые трудно выводятся из тела. Выводы Таким образом, в ходе исследования установлено следующее. 1. При выдержке Meretrix lyrata в воде с различным уровнем содержания Pb (С = 0,003; 0,05; 0,1; 0,3; 0,4; 0,6 мг/л) отмечено, что концентрации Pb в Meretrix lyrata во всех резервуарах (кроме С = 0,6 мг/л) постепенно увеличивались со временем выдержки. Выявлено, что между содержанием Pb в Meretrix lyrata и концентрацией Pb в водной среде имеется тесная положительная связь (r = 0,97 ÷ 0,99, p < 0,05). Через 25 дней выдержки в воде с концентрацией Pb С = 0,6 мг/л погибло около 20 % особей Meretrix lyrata, спустя 30 дней погибло 100 %. 2. Максимально возможная концентрация накопления Pb в Meretrix lyrata составляла около 25 мг/кг при концентрации Pb в воде 0,4 и 0,3 мг/л. 3. Свинец начинает выводиться из Meretrix lyrata после выдерживания моллюска в чистой морской воде, его содержание в Meretrix lyrata уменьшилось при этом в среднем на 60 % через 5 дней выдержки и на 70 % через 10 дней по сравнению с первоначальным его содержанием. Спустя 10 дней после окончания выдерживания Meretrix lyrata в чистой морской воде Pb практически не выводился и около 30 % осталось в моллюске, независимо от количества Pb, накопленного первоначально, что связано, вероятно, с биохимическими реакциями в моллюске, которые образуют прочные соединения Pb, трудно выводящиеся из тела. Полученные результаты закладывают основу для исследования накопления свинца и его выведения из организма моллюсков Мeretrix lyrata, выращенных в искусственных условиях.
