, Россия
, Россия
Цель исследования – выявление видовых особенностей распределения микроэлементов (цинк, марганец, свинец, кадмий) в органах и тканях сельди-черноспинки Alosa kessleri kessleri (Grimm, 1887) и долгинской сельди Alosa braschnikowii braschnikowii (Borodin, 1904), выловленных в Каспийском море. Аккумулируясь в тканях и органах рыб в концентрациях, превышающих предельно установленные нормы, тяжелые металлы представляют опасность для здоровья человека. Отбор проб осуществлялся по общепринятым методикам, определение микроэлементов производилось методом атомно-абсорбционной спектроскопии с использованием атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией МГА-915 МД. Из анализа полученных данных следует, что распределение микроэлементов в органах и тканях исследованных видов сельдевых рыб имело сходный характер: наибольшие концентрации микроэлементов зарегистрированы в жабрах и печени, а наименьшие – в мышечной ткани. При этом органы и ткани долгинской сельди, по сравнению с сельдью-черноспинкой, отличались большими концентрациями химических элементов. Отмечено, что цинк преимущественно аккумулируется в печени, а марганец, свинец и кадмий – в жабрах. Выявлено превышение допустимого уровня цинка, кадмия и свинца в исследованных органах и тканях обоих видов рыб.
Каспийское море, микроэлементы, аккумуляция, жабры, печень, гонады, мышечная ткань
Введение В настоящее время биогеохимическая оценка состояния гидроэкосистем является одним из приоритетных направлений в экологии. Каспийское море – уникальный замкнутый водоем, в котором сосредоточены запасы углеводородного сырья. При этом его экосистема отличается особым видовым составом населяющих его гидробионтов. В современных экологических и экономических условиях рыбные ресурсы являются наиболее уязвимым и наименее защищенным компонентом биологического разнообразия в Каспийском бассейне. Изучение микроэлементного состава органов и тканей промысловых видов рыб Каспийского моря в условиях техногенеза биосферы является одним из актуальных направлений биогеохимических исследований. Долгинская сельдь (Alosa braschnikowii braschnikowii) и сельдь-черноспинка (Alosa kessleri kessleri) являются эндемиками Каспийского моря и в его экосистеме занимают верхний трофический уровень, поэтому, по сравнению с другими гидробионтами, обладают способностью накапливать микроэлементы в большей мере. В связи с этим содержание химических элементов в органах и тканях сельдевых видов рыб позволяет представить и оценить биогеохимическую картину Каспийского моря. Кроме того, эти виды рыб являются источником пищи для человека. Известно, что химические элементы в небольших количествах, входя в состав биологически активных веществ, таких как ферменты, витамины и гормоны, способствуют нормальному протеканию физиологических процессов в организме [1]. Аккумулируясь в тканях и органах рыб в концентрациях, превышающих предельно установленные нормы, металлы представляют опасность для здоровья человека. На основании вышесказанного целью исследования являлось определение уровня содержания цинка, марганца, кадмия и свинца в жабрах, печени, гонадах и мышечной ткани сельди-черноспинки (Alosa kessleri kessleri (Grimm, 1887)) и долгинской сельди (Alosa braschni-kowii braschnikowii (Borodin, 1904)). Материалы и методы исследования Объектами исследования являлись сельдь-черноспинка (Alosa kessleri kessleri (Grimm, 1887)) (рис. 1) и долгинская сельдь (Alosa braschnikowii braschnikowii (Borodin, 1904)) (рис. 2). Рис. 1. Сельдь-черноспинка – Alosa kessleri kessleri (Grimm, 1887) Рис. 2. Долгинская сельдь – Alosa braschnikowii braschnikowii (Borodin, 1904) Образцы проб органов и тканей сельдевых видов рыб получены на судах различных организаций в результате экспедиций в 2011–2019 гг. Материалом исследования являлись жабры, печень, гонады и мышечная ткань сельдевых видов рыб. Определение микроэлементов в органах и тканях объектов исследования выполняли на кафедре «Гидробиология и общая экология» Астраханского государственного технического университета. Исследования проводили, используя метод атомно-абсорбционной спектрометрии с применением атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией МГА-915 МД. Концентрацию химических элементов выражали в мг/кг сухого вещества. Полученные результаты подвергали статистической обработке. Результаты исследований и их обсуждение Распределение цинка в организме Alosa kessleri kessleri и Alosa braschnikowii braschnikowii имело сходную тенденцию (рис. 3). Рис. 3. Содержание цинка в органах и тканях Alosa kessleri kessleri и Alosa braschnikowii braschnikowii Так, у обоих видов исследованных сельдей выявленное содержание цинка в печени, жабрах и гонадах находилось в пределах от 51,01 до 65,09 мг/кг сухого вещества. Следует отметить, что выявленные различия в его накоплении в органах и тканях – как у сельди черноспинки, так и у долгинской сельди – недостоверны (р > 0,05). По сравнению с жабрами, печенью и гонадами в мышечной ткани у сельди-черноспинки и долгинской сельди значения показателя оказались ниже и были зарегистрированы на отметке 37,73 и 42,74 мг/кг сухого вещества. По количеству цинка органы и ткани исследованных видов сельдей располагались в следующем убывающем порядке: печень ≥ гонады ≥ жабры > мышцы. Как и в случае с цинком, распределение марганца в исследованных органах и тканях у сельди-черноспинки и долгинской сельди имеет сходный характер (рис. 4). Рис. 4. Содержание марганца в органах и тканях Alosa kessleri kessleri и Alosa braschnikowii braschnikowii В жабрах сельдей обоих видов выявлены максимальные значения химического элемента. Возможно, это обусловлено активным участием жабр в основном обмене марганцем между внешней средой и гидробионтами, который происходит через жаберные лепестки [2, 3]. Выявлено, что его содержание в жабрах у сельди-черноспинки (14,1 ± 0,32 мг/кг сухой массы) выше, чем у долгинской сельди (9,97 ± 0,11 мг/кг сухой массы). Концентрация металла в остальных исследованных органах сельди-черноспинки и долгинской сельди более чем в 7 раз ниже этого показателя в жабрах (р < 0,05). Различия в значениях аккумуляции марганца печенью и гонадами – как у сельди-черноспинки, так и у долгинской сельди – недостоверны (р > 0,05). Минимальные концентрации обнаружены в мышцах рыб (1,35 ± 0,12 и 0,97 ± 0,24 мг/кг сухого вещества у сельди-черноспинки и долгинской сельди соответственно). По уровню накопления марганца органы сельдевых рыб составляли следующий убывающий ряд: жабры > печень ≥ гонады > мышцы. Кадмий в организме изученных видов рода Alosa преимущественно аккумулировался в жабрах, где значения химического элемента у Alosa kessleri kessleri и Alosa braschnikowii braschnikowii составляли 0,40 и 0,53 мг/кг сухой массы соответственно (рис. 5). Рис. 5. Содержание кадмия в органах и тканях Alosa kessleri kessleri и Alosa braschnikowii braschnikowii Следующим органом по накоплению кадмия являлась печень. В ней содержание металла несколько ниже, чем в жабрах, оно составляло у сельди-черноспинки 0,27 мг/кг, а у долгинской сельди 0,43 мг/кг сухого вещества. В минимальном количестве кадмий аккумулировался мы-шечной тканью. Отмечено, что концентрация кадмия в указанных органах и тканях достоверно выше у долгинской сельди по сравнению с сельдью-черноспинкой (р < 0,05). По способности к аккумуляции кадмия органы и ткани исследованных видов сельдей рас-полагались в следующем убывающем порядке: жабры > печень > гонады > мышцы. Кадмий достаточно сложно выводится из организма, поэтому степень его аккумуляции в органах и тканях гидробионтов на протяжении онтогенеза высока [3]. Повышенный уровень накопления кадмия в жабрах может привести к снижению способности к осморегуляции [4]. Как и в случае с другими исследованными химическими элементами, максимальные значения свинца зафиксированы в жабрах сельдей (7,69 и 8,45 мг/кг сухого вещества у сельди-черноспинки и долгинской сельди соответственно) (рис. 6). Рис. 6. Содержание свинца в органах и тканях Alosa kessleri kessleri и Alosa braschnikowii braschnikowii В остальных изученных органах рыб содержание химического элемента находилось при-мерно на одном уровне и колебалось от 1,13 до 1,68 мг/кг сухого вещества. Концентрация свинца в них примерно в 8 раз меньше, чем в жабрах. Отмечено, что различия в накоплении свинца органами и тканями долгинской сельди и сельди-черноспинки недостоверны (р > 0,05). По способности к аккумуляции свинца органы и ткани исследованных видов сельдей рас-полагались в следующем убывающем порядке: жабры > печень ≥ гонады ≥ мышцы. В связи с тем, что сельдь-черноспинка и долгинская сельдь относятся к одному роду Alosa и имеют некоторое сходство по биологическим и экологическим особенностям, распределение микроэлементов в их органах и тканях имело сходную закономерность: наибольшие концентрации микроэлементов зарегистрированы в жабрах и печени, а наименьшие – в мышечной ткани. Это обусловлено участием жабр в обмене химическими элементами между внешней средой и гидробионтами [1, 3, 5], при этом жаберный эпителий представляет собой ворота в организм для этих металлов [2], а печень является для них функциональным депо, где происходит их детоксикация [1]. В результате работы показано, что гонады рыб обладают способностью аккумулировать металлы в достаточно большом количестве, что может отразиться на их функциональном состоянии. Ранее отмечено, что загрязнение среды Северного Каспия способствует развитию аномалий в гонадах долгинской сельди [6]. Мышцы, по сравнению с другими органами рыб, составляют большой процент от массы тела, поэтому они также обладают способностью депонировать химические элементы [2]. Таким образом, несмотря на выявленное аналогичное распределение цинка, марганца, кадмия и свинца в органах и тканях у проходной сельди-черноспинки Alosa kessleri kessleri и морской долгинской сельди Alosa braschnikowii braschnikowii, выявлены видовые особенности аккумуляции микроэлементов, которые заключались в большей способности к их накоплению органами и тканями долгинской сельди. Заключение В органах и тканях сельди-черноспинки и долгинской сельди в наибольшей степени акrумулировались химические элементы, которые участвуют в протекании физиологических процессов, такие как цинк и марганец, а в наименьшей – свинец и кадмий. При этом цинк преимущественно накапливался в печени, а марганец, свинец и кадмий – в жабрах. Несмотря на обнаруженное сходство в распределении исследованных химических элементов в органах и тканях у проходной сельди-черноспинки Alosa kessleri kessleri и морской долгинской сельди Alosa braschnikowii braschnikowii, выявлены видовые особенности аккумуляции микроэлементов, которые заключаются в большей способности к их накоплению органами и тканями долгинской сельди.
1. Моисеенко Т. И., Кудрявцева Л. П., Гашкина Н. А. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: технофильность, биоаккумуляция и экотоксикология. М.: Наука, 2006. 260 с.
2. Глазунова И. А. Особенности распределения и накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб // Изв. Алтайс. гос. ун-та. Сер.: Химия. География. Биология. 2005. № 3. С. 90–93.
3. Вундцеттель М. Ф., Кузнецова Н. В. Содержание тяжелых металлов в органах и тканях рыб реки Яхрома // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2013. № 2. С. 155–158.
4. Руднева Н. А. Тяжелые металлы и микроэлементы в гидробионтах Байкальского региона // Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2001. 136 с.
5. Евтушенко Н. Ю. Особенности накопления тяжелых металлов в тканях рыб Кременчугского водохранилища // Гидробиологический журнал. 1996. Т. 32. № 4. С. 58–66.
6. Седова Т. С., Ключарева Н. Г. Аномалии половых гонад у долгинской сельди // Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек: материалы докл. I Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых (Астрахань, 7–9 июля 2004 г.). Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2004. С. 177–179.
